活体信息测量装置的制作方法

文档序号:11203007阅读:827来源:国知局
活体信息测量装置的制造方法

本公开涉及一种活体信息测量装置。



背景技术:

专利文献1公开了一种自发射型传感器装置,该自发射型传感器装置包括:基座;光照射部件,其设置在基座上并且用具有不同波长的光束照射被测试的装置,使得光束至少部分地彼此交叠;以及光接收部件,其设置在基座上并且针对每个波长检测归因于所照射光束的来自被测试装置的光。

专利文献2公开了一种测量氧饱和度和血流量的测量装置,该测量装置包括:第一光发射元件,其发射第一波长的光;第二光发射元件,其发射第二波长的光;驱动电路,其使第一光发射元件和第二光发射元件在不同时间点发射光;第一光接收元件,其被设置为接收从第一光发射元件发射且透射或散射通过设置在第一光发射元件和第二光发射元件的光照射到的位置处的生物组织的光;第二光接收元件,其设置在与第一光接收元件分离预定距离的位置处,以便接收从第一光发射元件和第二光发射元件发射且透射或散射通过生物组织的光;计算装置,其用于基于通过来自第一光发射元件和第二光发射元件的光得到的第二光接收元件的输出来计算生物组织的血液中的氧饱和度;以及计算装置,其用于基于通过来自第一光发射元件的光得到的第一光接收元件和第二光接收元件的输出的互相关函数来计算生物组织的血液流速。

专利文献1:日本专利no.4,475,601

专利文献2:jp-a-07-265284



技术实现要素:

当测量诸如血液中的氧饱和度和血流量的多个生物计量信息时,可以使用以下方法:发射不同波长的光的多个光发射元件朝向活体交替地发射光,并且基于透射通过活体或从活体反射的光量的改变来测量生物计量信息。

在这种情况下,为了测量包括在生物计量信息的变化中的高频分量,例如,优选地增加交替地发射光的每个光发射元件的每单位时间的闪烁次数,并且缩短所接收的从活体反射的光的量的采样时段。

然而,随着每个光发射元件的闪烁次数的增加,光发射元件的开/关操作不跟随(follow)针对光发射元件的开/关指令的情况更有可能发生。另外,而且在光接收元件中,因为所接收的从活体反射的光的量的采样时段被缩短,所以针对光接收元件的接收光的量的获取操作不跟随的情况更有可能发生。

即,根据光发射元件和光接收元件等的响应性能,发生以下情况:每单位时间在光发射元件中闪烁次数的上限和每单位时间在光接收元件中的接收光的量的获取次数的上限被限制,并且难以测量包括在生物计量信息的变化中的高频分量。

本发明的目的是与通过从多个光发射元件交替地发射不同波长的光来测量生物计量信息的情况相比,精确地测量多个生物计量信息。

根据本发明的第一方面,提供了一种活体信息测量装置,该活体信息测量装置包括:

第一光发射元件和第二光发射元件,均发射不同波长的光;

光接收元件,其接收从所述第一光发射元件和所述第二光发射元件发射的光;

控制单元,其控制所述第一光发射元件和所述第二光发射元件中的每个的连续光发射时段,使得所述第二光发射元件的所述连续光发射时段比所述第一光发射元件的所述连续光发射时段更短;以及

测量单元,其基于在所述光接收元件中接收的光来测量多个活体信息。

根据本发明的第二方面,提供了一种根据第一方面的活体信息测量装置,

其中,所述测量单元通过使用在所述第一光发射元件的每一个光发射时段内由所述第一光发射元件发射且在所述光接收元件中多次接收的光量和在与所述第一光发射元件的所述光发射时段相邻的所述第二光发射元件的光发射时段内的接收光的量,来测量所述多个活体信息。

根据本发明的第三方面,提供了根据第一方面的活体信息测量装置,

其中,所述控制单元控制所述第一光发射元件和所述第二光发射元件的所述光发射时段,使得所述光发射时段彼此不交叠。

根据本发明的第四方面,提供了根据第一方面的活体信息测量装置,

其中,所述测量单元基于针对由所述第一光发射元件发射且在所述光接收元件中接收的光量的频谱、由所述第一光发射元件发射且在所述光接收元件中接收的所述光量、以及由所述第二光发射元件发射且在所述光发射元件中接收的光量,来测量所述多个活体信息。

根据本发明的第五方面,提供了根据第一方面的活体信息测量装置,

其中,所述测量单元在所述第一光发射元件的光发射时段和所述第二光发射元件的所述光发射时段中的至少一个内从所述光接收元件多次获取接收光的量,并且当从所述光接收元件多次获取所述接收光的量时,将所获取的接收光的量的平均值假定为光发射时段期间的接收光的量。

根据本发明的第六方面,提供了根据第一方面的活体信息测量装置,

其中,所述测量单元测量活体信息,该活体信息包括血流量、血流速度和血液量中的至少一个以及血液中的氧饱和度作为所述多个活体信息。

根据第一和第四方面,与通过从多个光发射元件交替地发射不同波长的光来测量生物计量信息的情况相比,可以精确地测量多个生物计量信息。

根据第二方面,与使用彼此不相邻的光发射时段内的接收光的量的情况相比,可以精确地测量多个生物计量信息。

根据第三方面,与第一光发射元件的光发射时段和第二光发射元件的光发射时段交叠的情况相比,可以精确地测量多个生物计量信息。

根据第五方面,与在光发射时段内一次获取接收光的量的情况相比,可以精确地测量多个生物计量信息。

根据第六方面,与单独测量多个生物计量信息的情况相比,可以缩短测量时间。

附图说明

将基于以下附图详细地描述本公开的示例性实施方式,附图中:

图1是示出血流信息和血液中的氧饱和度的测量示例的示意图;

图2是示出由于从活体反射的光引起的接收光的量的改变的一个示例的曲线图;

图3是用于说明当用激光束照射血管时发生的多普勒频移的示意图;

图4是用于说明当用激光束照射血管时发生的光斑的示意图;

图5是示出谱分布关于接收光的量的改变的一个示例的曲线图;

图6是示出血流量的改变的一个示例的曲线图;

图7是示出在活体中吸收的光的吸收率的改变的一个示例的曲线图;

图8是示出光发射元件的所施加电压的波形的一个示例的视图;

图9是示出活体信息测量装置的构造的视图;

图10是示出光发射元件和光接收元件的布置的一个示例的视图;

图11是示出光发射元件和光接收元件的布置的另一个示例的视图;

图12是示出活体信息测量装置的电气系统的主要部件的示例性构造的视图;

图13是示出活体信息测量处理的流程的一个示例的流程图;

图14是示出发射ir光的光发射元件和发射红光的光发射元件的光发射定时以及光接收元件的光接收定时的一个示例的时序图;

图15是示出发射ir光的光发射元件和发射红光的光发射元件交替地闪烁时的光接收定时的一个示例的时序图;

图16是示出发射ir光的光发射元件和发射红光的光发射元件的光发射定时以及光接收元件的光接收定时的另一个示例的时序图;以及

图17是示出发射ir光的光发射元件和发射红光的光发射元件的光发射定时以及光接收元件的光接收定时的另一个示例的时序图。

具体实施方式

此后将参照附图详细地描述本公开的示例性实施方式。贯穿附图,相同元件、操作或功能由相同附图标记或符号来表示,并且为了简洁的目的,将不重复其解释。

首先,参照图1,将参照图1描述测量作为活体信息中的关于血液的活体信息的一个示例的血流信息和血液中的氧饱和度的方法。

如图1所示,当光从光发射元件1被发射以穿过患者(活体8)的身体并且在光接收元件3中被接收时,血流信息和血液中的氧饱和度通过使用由被反射或透射通过遍布活体8的动脉4、静脉5和毛细血管6的光的强度来测量,即,使用在光接收元件3中接收的反射光或透射光的量来测量。

(血流信息的测量)

图2是表示由光接收元件3接收的反射光的量的曲线80的一个示例。在图2的曲线图中,横轴表示时间,并且纵轴表示光接收元件3的输出,即,由光接收元件3接收的光量。

如图2所示,在光接收元件3中接收的光量随时间改变。该现象可以归因于当用光照射包括血管的活体8时出现的三个光学现象。

第一光学现象是由于在通过脉动测量时在血管中存在的血液量的改变导致的光的吸收的改变。血液包含诸如红血细胞的血细胞,并且移动通过诸如毛细血管6的血管。因此,移动通过血管的血细胞的数量可以随着血液量的改变而改变,这可能影响在光接收元件3中接收的光量。

作为第二光学现象,可以认为是由多普勒偏移的影响。

如图3所示,例如,当用具有频率ω0的相干光束40(诸如来自光发射元件1的激光束)照射包括毛细血管6(作为是血管的一个示例)的区域时,由移动通过毛细血管6的血细胞散射的散射光42导致具有由血细胞的移动速度确定的频率差δω0的多普勒频移。同时,由不包含移动体(诸如,血细胞)的组织(静止组织)(诸如,皮肤)散射的散射光42保持与所照射的激光束相同的频率ω0。因此,由血管(诸如,毛细血管6)散射的激光束的频率ω0+δω0与由静止组织散射的激光束的频率ω0干涉。由于这种干涉,在光接收元件3中生成并且观察具有频率差δω0的差拍信号,并且结果,在光接收元件3中接收的光量随时间改变。虽然频率差δω0取决于血细胞的移动速度,但是在光接收元件3中观察到的差拍信号的频率差δω0落在具有大约几十khz的上限的频率范围内。

第三光学现象可以是由光斑的影响。

如图4所示,当用相干光束40(诸如来自光发射元件1的激光束)照射沿由箭头44指示的方向移动通过血管的血细胞7(诸如,红血细胞)时,撞击在血细胞7上的激光束沿不同方向散射。散射束具有不同相位并且因此以随机方式彼此干涉。这导致具有随机斑点图案的光强度分布。以此方式形成的光强度分布图案被称为“光斑图案”。

如上所述,因为血细胞7移动通过血管,所以血细胞7中散射的光的状态改变,并且因此光斑图案随着时间改变。因此,在光接收元件3中接收的光量随着时间改变。

接着,将描述获得关于血流量的信息的方法的一个示例。当如图2所示,获得随着时间改变的光接收元件3的接收光量时,提取单位时间t0范围内包括的数据,然后使所述数据经过例如快速傅里叶变换(fft),从而获得针对每个频率ω的谱分布。图5是示出表示单位时间t0内针对每个频率ω的谱分布的示例的曲线82的曲线图。在图5的曲线图中,横轴表示频率ω,而纵轴表示谱强度。

这里,血液量与通过利用总光量规格化由曲线82的横轴和纵轴围绕的阴影线区域84指示的功率谱的面积获得的值成比例。另外,因为血流速度与由曲线82表示的功率谱的频率平均值成比例,所以血流速度与通过将通过关于频率ω对频率ω和频率ω处的功率谱的乘积积分获得的值除以阴影线区域84的面积获得的值成比例。

另外,因为血流量由血液量和血流速度的乘积表示,所以可以从血液量和血流速度的计算公式获得血流量。血流量、血流速度和血液量是血流信息的一个示例,但是不限于此。

图6是示出表示所计算的每单位时间t0的血流量的改变的示例的曲线86的曲线图。在图6的曲线图中,横轴表示时间,而纵轴表示血流量。

如图6所示,虽然血流量随着时间变化,但是变化的倾向被分为两种类型。例如,在图6中,间隔t2内的血流量的变化范围90大于间隔t1内的血流量的变化范围88。这可能是因为间隔t1内的血流量的改变主要由于脉搏的动作导致,而间隔t2内的血流量的改变由于例如充血等导致。

(氧饱和度的测量)

接着,将描述血液中的氧饱和度的测量。血液中的氧饱和度是指示血红蛋白结合到血液中的氧的程度的指示符。当血液中的氧饱和度降低时,诸如贫血的症状易于发生。

图7是示出例如在活体8中吸收的光的吸光率的改变的概念图。如图7所示,在活体8中吸收的光量示出随着时间变化的倾向。

另外,参照在活体8中吸收的光量的变化的内容(content),已知吸收光的量主要通过动脉4变化,但是与动脉4相比,其在包括静脉5和静止组织的其它组织中是可忽略的。这是因为从心脏泵送的动脉血随着脉搏波移动通过血管,并且动脉4随着时间沿着动脉4的截面方向扩张/收缩,从而造成动脉4的厚度的改变。在图7中,由箭头94指示的范围表示与动脉4的厚度的改变对应的吸收光的量的变化。

在图7中,假设在时间ta的接收光的量是ia,并且在时间tb的接收光的量是ib,由于动脉4的厚度的改变导致吸收光的量的变化△a由以下等式(1)来表达

δa=ln(ib/ia)...(1)

同时,已知结合到流过动脉4的氧的血红蛋白(氧化血红蛋白)易于吸收红外线(ir)区域中具有大约880nm波长的光,而未结合到氧的血红蛋白(还原血红蛋白)易于吸收红色区域中具有大约665nm波长的光。而且,已知氧饱和度与在不同波长处的吸收光的量的变化△a的比率具有比例关系。

因此,与波长的其它组合相比,通过使用可能在氧化血红蛋白与还原血红蛋白之间产生吸收光量的差的红外光(ir光)和红光,以计算当用ir光照射活体8时吸收的光量的变化δair与用红光照射活体8时的吸收光的量的变化δared的比率,根据以下等式(2)计算氧饱和度s。在等式(2)中,k是比例常数。

s=k(δared/δair)...(2)

即,当计算血液中的氧饱和度时,使发射具有不同波长的光的多个光发射元件1(具体地,发射ir光的光发射元件1和发射红光的光发射元件1)以它们的光发射时段优选地彼此不交叠的方式发射光,但是光发射时段可以部分地彼此交叠。然后,在光接收元件3中接收通过每个光发射元件1得到的反射光或透射光,并且通过计算等式(1)和(2)或者计算根据每个光接收点处的接收光的量修改这些等式(1)和(2)获得的已知等式来计算血液中的氧饱和度。

作为通过修改等式(1)获得的已知等式,吸收光量的变化△a可以通过变换等式(1)被表达为以下等式(3)。

δa=lnib-lnia...(3)

另外,等式(1)可以被修改为以下等式(4)。

δa=ln(ib/ia)=ln(1+ib-ia)/ia)...(4)

通常,因为从(ib-ia)<</ia的关系建立ln(ib/ia)≈(ib-ia)/ia,所以等式(1)可以用以下等式(5)来代替作为吸收光量的变化△a。

δa≈(ib-ia)/ia…(5)

此后,当要求相互区分发射ir光的光发射元件1和发射红光的光发射元件1时,发射ir光的光发射元件将被称为“光发射元件ld1”并且发射红光的光发射元件1将被称为“光发射元件ld2”。另外,作为一个示例,将光发射元件ld1假设为用于计算血流量的光发射元件1,并且将光发射元件ld1和ld2假设为用于计算血液中的氧饱和度的光发射元件1。

如上所述,在测量血流量时,因为在光接收元件3中观察到的差拍信号的频率差δω0落入具有大约几十khz的上限的频率范围内,所以可以使用以下方法:使光发射元件ld1以为频率差δω0的至少两倍高的频率闪烁,并且在从光发射元件ld1发射ir光的每一个光发射间隔内在光接收元件3中获取由光发射元件ld1反射的光。

此时,在许多情况下,因为与血流量相关的重要活体信息包含在谱分布关于图5中所示的接收光的量的改变的较高频率区域中,所以优选将光接收元件3中的接收光的量的采样时段设置为尽可能短。为此,可以增加光发射元件ld1的每单位时间闪烁的次数,并且在活体8处反射的光发射元件ld1的接收光的量可以根据光发射元件ld1的发射间隔在光接收元件3中被接收。

然而,实际上,存在直到施加至光发射元件ld1的电压达到发射所要求的电压为止所花费的时间滞后(timelag)和直到停止所施加电压之后所施加电压达到0v为止的时间滞后。因此,例如,如图8所示,施加至光发射元件ld1的电压的波形不是方波,而是趋于平稳地改变。

以此方式,指示关于如何跟随具有时间滞后量的所施加电压的开/关的电子装置的性能被称为“响应性能”。对于具有较高响应性能的电子装置(该示例中是光发射元件ld1),图8所示的波形接近方波,并且所施加电压的变化集中到方波的上侧中的预定范围中,使得可以发射具有稳定光量的ir光。

同时,对于具有较低响应性能的电子装置(该示例中是光发射元件ld1),与所施加电压的开/关关联的波形很可能失真,这使得难以用具有稳定光量的ir光来照射活体8。因此,难以在光接收元件3中获取从光发射元件ld1接收的光的校正量,这可能导致血流量的测量的低精确度。

另外,虽然上面已经描述了电子装置(例如,光发射元件ld1)的响应性能对血流量的测量精确度的影响,但是可能存在以下情况:诸如光接收元件3或其它电子装置的电子装置的低响应性能使血流量的测量精确度劣化,类似于光发射元件ld1的情况。

因此,即使尝试增加光发射元件ld1的每单位时间的闪烁次数,仍然存在对诸如光发射元件ld1的电子装置的响应性能的限制,这通常使得难以精确地测量活体信息。

另外,当测量血液中的氧饱和度时,因为已知接收光的量的测量频率足以落入大约30hz至大约1000hz的范围内,所以光发射元件ld2的发射频率(其指示光发射元件ld2每一秒的闪烁次数)也足以落入大约30hz至大约1000hz的范围内。即,不必须通过将光发射元件ld2的发射频率设置为低于光发射元件ld1的发射频率来将光发射元件ld2的发光频率调整到光发射元件ld1的发光频率,使得光发射元件ld1和光发射元件ld2交替地发射光。因此,与血流量的测量精确度相比,血液中的氧饱和度的测量精确度不太受光发射元件ld1的响应性能响应。

此后,将描述用于以比光发射元件ld1和光发射元件ld2以交替方式发射光的情况更高的精确度测量多个活体信息的活体信息测量装置。

图9是示出根据示例性实施方式的活体信息测量装置10的构造的视图。

如图9所示,活体信息测量装置10包括控制单元12、驱动电路14、放大电路16、模拟/数字(a/d)转换电路18、测量单元20、光发射元件ld1、光发射元件ld2以及光接收元件3。

控制单元12将控制光发射元件ld1和ld2中的每个的光发射时段和发射间隔的控制信号输出到驱动电路14,驱动电路14包括用于将驱动电力提供给光发射元件ld1和ld2的电源电路。

在接收到来自控制单元12的控制信号时,根据由控制信号指示的光发射时段和发射间隔,驱动电路14将驱动电力提供给光发射元件ld1和ld2,以便驱动光发射元件ld1和ld2。

放大电路16将与在光接收元件3中接收的光的强度对应的电压放大到被指定为a/d转换电路18的输入电压范围的电压电平。在该示例中,光接收元件3输出与接收光的强度对应的电压。然而,作为另一个示例,光接收元件3可以输出与接收光的强度对应的电压。在这种情况下,放大电路16将由光接收元件3输出的电流放大到被指定为a/d转换电路18的输入电流范围的电流电平。

a/d转换电路18接收由放大电路16放大的电压作为输入,并且数字化被表达为电压的幅值的、在光接收元件3中接收的光量。

测量单元20接收由a/d转换电路18数字化的接收光的量作为输入,通过使所接收的由光发射元件ld1发射的光的量经过fft来计算针对每个频率ω的谱分布,并且通过关于频率ω对频率ω和频率ω处的功率谱的乘积进行积分来测量血流量。

另外,测量单元20接收由a/d转换电路18数字化的接收光的量作为输入,并且按时间顺序管理所接收的由光发射元件ld1和光发射元件ld2发射的光的量。然后,测量单元20通过根据等式(1)计算光发射元件ld1的吸收光量的变化δair和光发射元件ld2的吸收光量的变化δared并且根据等式(2)计算吸收光量变化δared与吸收光量变化量δair的比率,测量氧饱和度。

图10示出活体信息测量装置10中的光发射元件ld1和ld2和光接收元件3的布置的一个示例。如图10所示,光发射元件ld1和ld2和光接收元件3并排布置,面向活体8的一个表面。在该示例中,光接收元件3接收在活体8处反射的光发射元件ld1和ld2的光。

然而,光发射元件ld1和ld2和光接收元件3的布置不限于图10的布置示例。例如,如图11所示,光发射元件ld1和ld2可以被布置为面向光接收元件3,活体8夹在它们之间。在该示例中,光接收元件3接收透射通过活体8的光发射元件ld1和ld2的光。

虽然在这些示例中,光发射元件ld1和ld2是两个垂直腔表面发射激光器,但是光发射元件ld1和ld2不限于此,而是可以是边缘发射激光器。

当将由测量单元20测量血流量时,因为该测量根据上述差拍信号基于接收光的量的谱分布进行,所以比不同光更容易产生差拍信号的激光器装置可以优选地用于光发射元件ld1。

然而,即使从光发射元件ld2发射的光不是激光束,因为可以计算光发射元件ld2的吸收光量变化δared,所以发光二极管(led)或有机发光二极管(oled)可以用于光发射元件ld2。

接着,将参照图12描述根据该示例性实施方式的活体信息测量装置10的电气系统的主要部件的构造。

如图12所示,根据该示例性实施方式的活体信息测量装置10包括:控制部件,其用于控制光发射元件ld1和光发射元件ld2中的每个的光发射时段和发射间隔;以及中央处理单元(cpu)30,其作为用于测量活体8中的血流量和血液中的氧饱和度的测量单元的一个示例。另外,活体信息测量装置10包括:只读存储器(rom)32,其中存储各种程序和参数;以及随机存取存储器(ram)34,当各种程序由cpu30执行时,该随机存取存储器(ram)34用作工作区等。

cpu30、rom32和ram34经由活体信息测量装置10的内部总线36彼此连接。另外,光发射元件ld1、光发射元件ld2、光接收元件3、放大电路16和a/d转换电路18连接到内部总线36。另外,用于测量从指定时间点经过的时间的定时器包含在cpu30中。

接着,将参照图13描述活体信息测量装置10的操作。

图13是示出当cpu30接收开始测量活体信息的指示时,由cpu30执行的活体信息测量处理的流程的一个示例的流程图。定义活体信息测量处理的程序(活体信息测量程序)被预先安装在例如rom32中。另外,假定光发射元件ld1和光发射元件ld2这两者处于发射停止状态,其中,在活体信息测量程序开始的时间点处不发射激光束。

首先,在步骤s10,cpu30重置包含在cpu30中的定时器a。这里,“重置定时器”意味着停止由定时器进行的测量,并且定时器重新开始对从定时器的停止点经过的时间进行计数。

在步骤s20,cpu30通知驱动电路14指示光发射元件ld1的发射开始的发射开始指令。在接收到发射开始指令时,驱动电路14将驱动电力提供给光发射元件ld1,并且使光发射元件ld1发射激光束。

在步骤s30,cpu30从a/d转换电路18获取由光发射元件ld1发射且在光接收元件3中接收的光量,并且在ram34的预设区域中存储所获取的光量。

在步骤s40,cpu30确定在步骤s10处重置定时器a之后定时器a是否经过时间t3或更多。时间t3是rom32的预设区域中存储的参数,并且确定光发射元件ld1的发射间隔的长度。

当步骤s40处的确定结果是否定的时,处理进行到步骤s30,以重复从a/d转换电路18获取由光发射元件ld1发射且在光接收元件3中接收的光量的处理。然后,cpu30重复步骤s30,直到定时器a已经经过时间t3或更多为止。即,cpu30在时间t3或更多内在光发射元件ld1连续发射的状态下,多次获取所接收的光发射元件ld1发射的光量。

同时,当步骤s40处的确定结果是肯定的时,处理进行到步骤s50。

在步骤s50,cpu30通知驱动电路14指示光发射元件ld1停止发射的发射停止指令。在接收到发射停止指令时,驱动电路14停止将驱动电力提供给光发射元件ld1,并且使光发射元件ld1停止发射激光束。

在步骤s60,cpu30重置包含在cpu30中的定时器b。

在步骤s70,cpu30通知驱动电路14指示光发射元件ld2的发射开始的发射开始指令。在接收到发射开始指令时,驱动电路14将驱动电力提供给光发射元件ld2,并且使光发射元件ld2发射激光束。

在步骤s80,cpu30从a/d转换电路18获取由光发射元件ld2发射且在光接收元件3中接收的光量,并且在ram34的预设区域中存储所获取的光量。

在步骤s90,cpu30确定在步骤s60处重置定时器b之后定时器b是否经过时间t4或更多。时间t4是存储在rom32的预设区域中的参数,并且确定光发射元件ld2的发射间隔的长度。

另外,如上所述,因为测量血液中的氧饱和度要求的所接收的光发射元件ld2的光的量的测量时段可以比测量血流量要求的所接收的光发射元件ld1的光的量的测量时段更短,所以优选将时间t4设置为比时间t3更小,并且将光发射元件ld2的发射间隔设置为比光发射元件ld1的发射间隔更短。与时间t4被设置为大于时间t3的情况相比,通过以此方式设置时间t4,可以增加单位时间内血液中的氧饱和度的测量次数,而不劣化血液中的氧饱和度的测量精确度。

当步骤s90处的确定结果是否定的时,cpu30重复步骤s90并且待机,直到定时器b已经经过时间t4或更多为止。同时,当步骤s90处的确定结果是肯定的时,处理进行到步骤s100。

在步骤s100,cpu30通知驱动电路14指示光发射元件ld2的发射停止的发射停止指令。在接收到发射停止指令时,驱动电路14停止将驱动电力提供给光发射元件ld2,并且使光发射元件ld2停止发射激光束。

在步骤s110,根据上述血流量测量方法,cpu30通过使在步骤s30处获取的所接收的光发射元件ld1的光的量的时序数据经过fft来计算针对每个频率ω的谱分布,并且通过关于整个频率ω对所计算的谱分布进行积分来测量血流量。

在步骤s120,根据上述血液氧饱和度测量方法,cpu30在ram34的预设区域中存储以下一对信息:在步骤s30处最后获取的所接收的光发射元件ld1的光的量和在步骤s80处获取的所接收的光发射元件ld2的光的量。然后,cpu30通过使用该对接收光的量的时序数据以计算等式(1)和(2)或通过修改这些等式(1)和(2)获得的已知等式来测量血液中的氧饱和度。

在步骤s130,cpu30确定是否接收到结束测量活体信息的结束指令。当在步骤s130处的确定结果是否定的时,处理返回到步骤s10并且cpu30通过重复步骤s10至s130继续测量血流量和血液中的氧饱和度,直到接收到结束指令为止。

图14是示出当执行图13的活体信息测量程序时光发射元件ld1和ld2的发射定时的一个示例的时序图。

如图14所示,具有时间t3长度的光发射时段和具有时间t4长度的发射停止时段重复出现在光发射元件ld1中。相反,具有时间t3长度的发射停止时段和具有时间t4长度的光发射时段重复出现在光发射元件ld2中。

另外,根据图13的步骤s30和s40,在从光发射元件ld1连续地发射激光束的同时,活体信息测量装置10在多个光接收点96处获取所接收的光发射元件ld1的光的量。

因此,在测量血流量时,如图15所示,通过增加光发射元件ld1每单位时间的闪烁次数并且在光发射元件ld1的每个光发射时段内在针对所定位的一个光接收点96处获取所接收的光发射元件ld1的光的量,与所接收的光发射元件ld1的光的量的采样时段很短的情况相比,血流量的测量精确度不太受与光发射元件ld1的闪烁关联的光发射元件ld1的响应性能影响。即,通过增加光发射元件ld1每单位时间的闪烁次数,与缩短所接收的光发射元件ld1反射的光的量的采样时段的情况相比,活体信息测量装置10可以缩短所接收的光发射元件ld1的光的量的采样时段。

如这里所使用的,短语“在从光发射元件ld1连续地发射激光束时”不限于在上述光发射元件ld1的整个光发射时段内从光发射元件ld1发射激光束的状态。例如,这可能包括如下状态:一旦在每个光接收点96处的光发射元件ld1的激光束的数量不受与光发射元件ld1的开/关控制关联的光发射元件ld1的响应性能影响的范围内停止从光发射元件ld1发射激光束,就根据所接收的光发射元件ld1的光的量的采样时段从光发射元件ld1发射激光束,并且然后重新开始发射激光束。

另外,活体信息测量装置10的测量单元20通过使用在指示所接收的光发射元件ld1和ld2的光的量的获取定时的光接收点96中的光接收点96b处获取的所接收的光发射元件ld2的光的量、以及在沿着时间轴与包括光接收点96b的光发射元件ld2的光发射时段相邻的光发射元件ld1的光发射时段期间的一个光接收点96处获取的所接收的光发射元件ld1的光的量,测量血液中的氧饱和度。在这种情况下,优选组合在光接收点96a或光接收点96c处的所接收的光发射元件ld1的光的量与在光接收点96b处的所接收的光发射元件ld2的光的量。

这是因为使用在时间上彼此尽可能接近的所接收的光发射元件ld1的光的量和所接收的光发射元件ld2的光的量倾向于提高血液中的氧饱和度的测量精确度。

虽然在光发射元件ld2的光发射时段内一次获取所接收的光发射元件ld2的光的量的示例在图13所示的活体信息测量程序的流程图中被示出,但是可以多次获取所接收的光发射元件ld2的光的量。

图16是示出在光发射元件ld2的光发射时段内多次获取所接收的光发射元件ld2的光的量的一个示例的时序图。在图16的示例中,在由区域92指示的光发射元件ld2的光发射时段内,三次获取所接收的光发射元件ld2的光的量。将理解,获取所接收的光发射元件ld2的光的量的次数不限于三次,而是可以是两次或更多次。

在这种情况下,测量单元20将在由区域92指示的光发射元件ld2的光发射时段内在光接收点96处获取的接收光量的平均值假设为由区域92指示的光发射元件ld2的光发射时段内的接收光量。另外,测量单元20将在与光发射元件ld2的光发射时段相邻的光发射元件ld1的光发射时段内在光接收点96处获取的接收光量的平均值假设为光发射元件ld1的光发射时段内的接收光量。然后,测量单元20基于在光发射元件ld1的光发射时段内的接收光量和在光发射元件ld2的光发射时段内的接收光量的组合,来计算血液中的氧饱和度。

不特别限制在光发射元件ld1的光发射时段内选择多个光接收点96的方式。然而,优选尽可能多地选择在由区域92指示的光发射元件ld2的光发射时段内与光接收点96相邻的光接收点96。例如,可以选择与包括在区域92中的光接收点96相同数量的相邻光接收点96。另选地,可以选择包括在区域98或区域99中的光接收点96。如上所述,这是因为使用在时间上彼此尽可能接近的所接收的光发射元件ld1的光的量和所接收的光发射元件ld2的光的量倾向于增加血液中的氧饱和度的测量精确度。

另外,不限制将用于计算血液中的氧饱和度的、在光发射元件ld1的光发射时段内选择的光接收点96的数量。在图16的示例中,选择与在由区域92指示的光发射元件ld2的光发射时段内的光接收点96相同数量的相邻光接收点96。然而,例如,如图17中的区域98a或区域99a指示的,可以选择光发射元件ld1的一个光发射时段内包括的所有光接收点96。随着光发射元件ld1的所选光接收点96的数量的增加,从光发射元件ld1接收的ir光中包括的差拍信号的频率差δω0被求平均,并且血液中的氧饱和度的计算不太受用作噪声分量的差拍信号影响。

以此方式,利用根据示例性实施方式的活体信息测量装置10,可以在从光发射元件ld1发射激光束时,获取在多个光接收点96处接收的光发射元件ld1的光的量。

结果,通过增加每单位时间光发射元件ld1的闪烁次数,与缩短在活体8处反射的接收光量的采样时段的情况相比,可以缩短接收光量的采样时段,从而允许以更高精确度测量活体信息。

另外,活体信息测量装置10可以用于测量其它活体信息,而不限于上述活体信息。

另外,如上所述,活体信息测量装置10可以用于测量血流速度以及血流量。另外,如图7所示,因为在光接收元件3中接收的光量根据动脉4的脉搏变化,所以可以从在光接收元件3中接收的光量的变化来测量脉搏率。另外,可以通过两次微分通过按时间顺序测量脉搏率的改变获得的波形,来测量加速度脉搏波。加速度脉搏波被用于估计血管年龄、诊断动脉硬化等。

另外,活体信息测量装置10可以用于测量其它活体信息,而不限于上述活体信息。

另外,虽然已经在示例性实施方式中示出控制单元12和测量单元20中的处理通过软件实现,但是类似于图13中所示的流程图的处理可以通过硬件来实现。在这种情况下,控制单元12和测量单元20中的处理可以比用软件实现的处理更快地执行。

而且,虽然示例性实施方式中已经示出活体信息测量程序被安装在rom32中,但是示例性实施方式不限于此。根据示例性实施方式的活体信息测量程序可以以记录程序的计算机可读记录介质的形式提供。例如,根据示例性实施方式的活体信息测量程序可以以记录程序的便携式记录介质的形式提供,诸如光盘(cd)-rom、数字通用光盘(dvd)-rom、通用串行总线(usb)存储器等。而且,根据示例性实施方式的活体信息测量程序可以以记录程序的半导体存储器的形式提供,诸如闪存等。

对本发明的示例性实施方式的上述说明被提供用于描述和说明的目的。其不旨在对是详尽的,或者将本发明限于所公开的精确形式。显而易见的是,很多修改例和变型例对于本领域技术人员是明显的。选择并且描述实施方式以最好地解释本发明的原理及其实际应用,以使本领域技术人员能够理解本发明的各种实施方式,以及各种变型适于所预期的具体用途。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物来限定。

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