CN101291618A - 生物体信息测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够进行更正确的生物体信息的测定的生物体信息测定装置。该生物体信息测定装置包括：插入耳孔(200)内的插入部(104)；设置于插入部(104)、将从耳孔(200)内放射的红外光导入插入部(104)内的第一光导入口(105)和第二光导入口(106)；设置在插入部(104)内，对从第一光导入口(105)导入的第一红外光和从第二光导入口(106)导入的第二红外光进行导光的导光路；对由导光路导光的第一红外光和第二红外光进行分光的分光元件；对由分光元件分光的第一红外光和第二红外光进行检测的红外线检测器(108)；和根据由红外线检测器(108)检测出的第一红外光和第二红外光的强度，计算生物体信息的运算部。

Description

生物体信息测定装置

技术领域

本发明涉及使用来自耳孔的红外放射光，非侵害性地测定生物体信息的生物体信息测定装置。

背景技术

作为现有的生物体信息测定装置，提出有使用来自生物体，特别是来自鼓膜的红外放射光，非侵害性地测定血糖值的方案(例如参照专利文献1)。例如，在专利文献1中公开了：使用红外线检测器非侵害性地测定以热的方式从鼓膜自然发出的红外光谱区域的人体组织特有的放射谱线，并由此确定血糖值的装置。

专利文献1：日本特表2001-503999号公报

发明内容

但是，根据普郎克定律，具有温度的物体必然存在热带来的红外放射。在上述现有的测定装置的情况下，不仅是鼓膜，外耳道也是红外光的放射源。因此，来自鼓膜的放射光和来自外耳道的放射光入射至红外线检测器。因为外耳道的皮肤比鼓膜的厚，在较深的位置进行血液的供给，所以来自外耳道的放射光相比于来自鼓膜的放射光，血液的信息的含量较少，从而，来自外耳道的放射光成为噪声。因此，来自外耳道的放射光成为测定精度恶化的主要原因。

在本发明中，考虑上述现有问题，目的在于提供一种能够更正确地进行生物体信息的测定的生物体信息测定装置。

为了解决上述现有的课题，本发明的用于根据红外光的强度测定生物体信息的生物体信息测定装置包括：插入耳孔内的插入部；设置在上述插入部、将从上述耳孔内放射的红外光导入上述插入部内的第一光导入口和第二光导入口；设置在上述插入部内、对从上述第一光导入口导入的第一红外光和从上述第二光导入口导入的第二红外光进行导光的导光路；对由上述导光路导光的上述第一红外光和上述第二红外光进行分光的分光元件；和对由上述分光元件分光的上述第一红外光和上述第二红外光进行检测的红外线检测器。

根据本发明的生物体信息测定装置，通过考虑外耳道对测定的影响，能够进行更正确的生物体信息的测定。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的生物体信息测定装置的外观的立体图。

图2是表示同一生物体信息测定装置的结构的图。

图3是表示同一生物体成分浓度测定装置的插入部和光闸的立体图。

图4是表示同一生物体信息测定装置的光学滤光轮的立体图。

图5是表示同一生物体信息测定装置的第一变形例的结构的图。

图6是本发明的另一实施方式的生物体信息测定装置的插入部的立体图。

图7是表示同一生物体信息测定装置的结构的图。

图8是表示同一生物体信息测定装置的插入部的变形例的立体图。

具体实施方式

本发明的用于根据红外光的强度测定生物体信息的生物体信息测定装置包括：插入耳孔内的插入部；设置在上述插入部、将从上述耳孔内放射的红外光导入上述插入部内的第一光导入口和第二光导入口；设置在上述插入部内、对从上述第一光导入口导入的第一红外光和从上述第二光导入口导入的第二红外光进行导光的导光路；对由上述导光路导光的上述第一红外光和上述第二红外光进行分光的分光元件；和对由上述分光元件分光的上述第一红外光和上述第二红外光进行检测的红外线检测器。更优选还具有，根据由上述红外线检测器检测出的上述第一红外光和上述第二红外光的强度，计算生物体信息的运算部。

在本发明中，作为导光路，只要能够引导红外光即可，例如，能够使用中空管、传送红外光的光纤维等。使用中空管时，优选在中空管的内表面具有金层。该金层能够通过在中空管的内面实施镀金、蒸镀金而形成。

作为分光元件，只要能够按照不同的波长区分红外光即可，例如，能够使用透过特定的波段的红外光的光学滤光器、分光棱镜、迈克尔逊干涉计、衍射光栅等。

作为红外线检测器，只要能够检测红外区域的波长的光即可，例如，能够使用热释传感器(pyroelectric sensor)、热电堆(thermopile)、放射热测量计(bolometer)、HgCdTe(MCT)检测器、高莱探测器(GolayCell)等。

红外线检测器也可以设置有多个。

作为运算部，例如能够使用CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等的微型计算机。

本发明的生物体信息测定装置也可以具有包括对从上述第一光导入口导入的上述第一红外光进行导光的第一导光路、和对从上述第二光导入口导入的上述第二红外光进行导光的第二导光路的多个导光路。

此外，第一红外光和第二红外光也可以采用通过一个导光路进行导光的结构。

在本发明的生物体信息测定装置中，上述第二光导入口优选具有不导入从鼓膜放射的红外光的结构。

根据本结构，因为不从第二光导入口导入从鼓膜放射的红外光，所以从第二光导入口导入的第二红外光仅相当于从外耳道放射的红外光。于是，通过使用包括从鼓膜放射的红外光和从外耳道放射的红外光的第一红外光的强度、以及第二红外光的强度，修正从外耳道放射的红外光的影响，能够基于从鼓膜放射的红外光进行更正确的生物体信息的测定。

在本发明的生物体信息测定装置中，上述插入部具有插入上述耳孔内时朝向鼓膜的方向的端部和侧面，可以将上述第一光导入口设置在上述插入部的上述端部。进而，优选上述第二光导入口设置在上述插入部的上述侧面。

优选本发明的生物体信息测定装置还具有设置在上述插入部、相对于从鼓膜放射的红外光对上述第二光导入口进行遮蔽的遮光部。

根据该结构，因为不从第二光导入口导入从鼓膜放射的红外光，所以从第二光导入口导入的第二红外光仅相当于从外耳道放射的红外光。于是，通过使用包括从鼓膜放射的红外光和从外耳道放射的红外光的第一红外光的强度、以及第二红外光的强度，修正从外耳道放射的红外光对测定的影响，能够基于从鼓膜放射的红外光进行更正确的生物体信息的测定。

此处，优选遮光部的表面由金、银、铜、黄铜、铝、铂或铁构成，遮光部的表面具有光泽。

此外，遮光部优选以能够装卸的状态设置在插入部。

本发明的生物体信息测定装置也可以包括控制到达上述红外线检测器的红外光的光路的光路控制部。优选光路控制单元能够控制光路，使得能够将到达红外线检测器的红外光在第一红外光和第二红外光的状态、以及仅为第一红外光的状态之间进行切换。

作为光路控制部，能够举出光闸(shutter)、光圈(aperture)等

本发明的生物体信息测定装置中，也可以还包括，上述运算部将上述第一红外光的强度和上述第二红外光的强度的强度差与阈值进行比较，在上述强度差比上述阈值大的情况下输出警告的警告输出部。通过该结构，能够向使用者通知生物体信息测定装置的位置不适当的情况。

此处，作为警告输出部，能够举出显示警告的显示器、用声音输出警告的扬声器、发出警告音的蜂鸣器等。

本发明的生物体信息测定装置还可以包括：存储表示红外线检测器的输出信号和生物体信息的相关性的相关数据的存储部；显示由运算部换算得到的生物体信息的显示部；和供给用于使生物体信息测定装置运行的电力的电源。

运算部也可以从存储部读出上述相关数据，通过参照这些数据将红外线检测器的输出信号变换为生物体信息。

例如，对具有已知的生物体信息(例如血糖值)的患者测定红外线检测器的输出信号，通过分析得到的红外线检测器的输出信号和生物体信息的相关性，能够取得表示红外线检测器的输出信号和生物体信息的相关性的相关数据。

在本发明中，作为存储部，例如能够使用RAM、ROM等的存储器。

作为显示部，例如能够使用液晶等的显示器。

作为电源，例如能够使用电池等。

作为本发明的测定对象的生物体信息，能够举出葡萄糖浓度(血糖值)、血红蛋白浓度、胆固醇浓度、中性脂肪浓度、蛋白质浓度等。

通过测定从生物体放射的红外光，能够测定生物体信息，例如血糖值。以下面的数学式表示来自生物体的红外放射光的放射能W。

[数1]

$W=S\underset{{\mathrm{\λ}}_1}{\overset{{\mathrm{\λ}}_2}{\∫}}\mathrm{\ϵ}\left(\mathrm{\λ}\right)\·W_0(T,\mathrm{\λ})\mathrm{d\λ}\left(W\right)$

[数2]

W₀(λ，T)＝2hc²{λ⁵·[exp(hc/λkT)-1]}^-1(W/cm²·μm)

此处，上述式子中的各符号表示以下内容。

W：来自生物体的红外放射光的放射能，

ε(λ)：波长为λ时的生物体的放射率，

W₀(λ，T)：波长λ、温度T时的黑体放射强度密度，

h：普郎克常数(h＝6.625×10^-34(W·S²))，

c：光速(c＝2.998×10¹⁰(cm/s))，

λ₁、λ₂：来自生物体的红外放射光的波长(μm)

T：生物体的温度(K)，

S：检测面积(cm²)，

k：玻耳兹曼常数。

从(数1)可知，在检测面积S一定的情况下，来自生物体的红外放射光的放射能W依存于波长λ时的生物体的放射率ε(λ)。根据放射的基尔霍夫定律，相同温度、波长的放射率和吸收率相等。

[数3]

ε(λ)＝α(λ)

此处，α(λ)表示波长λ时的生物体的吸收率。

从而得知，在考虑放射率时，考虑吸收率即可。根据能量守恒规律，吸收率、透过率和反射率具有以下关系。

[数4]

α(λ)+r(λ)+t(λ)＝1

此处，上述式子中的各符号表示以下内容。

r(λ)：波长为λ时的生物体的反射率，

t(λ)：波长为λ时的生物体的透过率。

由此，使用透过率和反射率，以下式表示放射率：

[数5]

ε(λ)＝α(λ)＝1-r(λ)-t(λ)

透过率以入射光量和透过测定对象物时的透过光量的比进行表示。以郎伯-比尔定律表示入射光量和透过测定对象物时的透过光量。

[数6]

$I_t\left(\mathrm{\λ}\right)=I_0\left(\mathrm{\λ}\right)\exp (-\frac{4\mathrm{\πk}\left(\mathrm{\λ}\right)}{\mathrm{\λ}}d)$

此处，上述式子中的各符号表示以下内容。

I_t：透过光量，

I₀：入射光量，

d：生物体的厚度，

k(λ)：波长为λ时的生物体的消光系数。生物体的消光系数是表示生物体对光的吸收的系数。

由此，透过率表示为：

[数7]

$t\left(\mathrm{\λ}\right)=\exp (-\frac{4\mathrm{\πk}\left(\mathrm{\λ}\right)}{\mathrm{\λ}}d)$

下面说明反射率。反射率必须计算出相对全部方向的平均反射率，但此处，为了简单，仅考虑垂直入射的反射率。以空气的折射率为1，垂直入射的反射率表示为：

[数8]

$r\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{{(n\left(\mathrm{\λ}\right)-1)}^2+k^2\left(\mathrm{\λ}\right)}{{(n\left(\mathrm{\λ}\right)+1)}^2+k^2\left(\mathrm{\λ}\right)}$

此处，n(λ)表示波长λ时的生物体的折射率。

根据以上内容，放射率表示为：

[数9]

$\mathrm{\ϵ}\left(\mathrm{\λ}\right)=1-r\left(\mathrm{\λ}\right)-t\left(\mathrm{\λ}\right)=1-\frac{{(n\left(\mathrm{\λ}\right)-1)}^2+k^2\left(\mathrm{\λ}\right)}{{(n\left(\mathrm{\λ}\right)+1)}^2+k^2\left(\mathrm{\λ}\right)}-\exp (-\frac{4\mathrm{\πk}\left(\mathrm{\λ}\right)}{\mathrm{\λ}}d)$

当生物体中的成分的浓度改变时，生物体的折射率和消光系数发生变化。反射率通常在红外区域中较小，为约0.03左右，且由(数8)可知，基本不依存于折射率和消光系数。因此，即使由于生物体中的成分的浓度的变化，折射率和消光系数发生改变，反射率的变化也很小。

另一方面，由(数7)可知，透过率很大程度上依存于消光系数。因此，当由于生物体中的成分的浓度的变化，生物体的消光系数，即生物体对光的吸收的程度产生变化时，透过率也改变。

由以上内容可知，来自生物体的红外放射光的放射能依存于生物体中的成分的浓度。由此，能够根据来自生物体的红外放射光的放射能强度求取生物体中的成分的浓度。

此处，由(数7)可知，透过率依存于生物体的厚度。生物体的厚度越薄，相对生物体的消光系数的变化，透过度的变化的程度越大，因此，容易检测生物体中的成分的浓度变化。鼓膜的厚度较薄，约为60～100μm，因此适于使用红外放射光测定生物体中的成分的浓度。

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

[实施方式1]

图1是表示实施方式1的生物体信息测定装置100的外观的立体图。

生物体信息测定装置100包括主体102、设置在主体102的侧面的插入部104。在主体102上设置有用于显示生物体成分的浓度的测定结果的显示器114，用于使生物体信息测定装置100的电源ON/OFF的电源开关101，和用于开始测定的测定开始开关103。在插入部设置有将从耳孔内放射的红外光导入生物体信息测定装置100内的第一光导入口105，和两个第二光导入口106。

此处，第一光导入口105设置在插入部104的末端(端部)，在插入部104插入耳孔内时朝向鼓膜的方向。两个第二光导入口106设置在插入部104的侧面。

接着，使用图2、图3和图4，对生物体成分浓度测定装置100的主体内部的结构进行说明。图2是表示实施方式1的生物体成分浓度测定装置100的结构的图，图3是表示实施方式1的生物体成分浓度测定装置100的插入部104和光闸109的立体图，图4是表示实施方式1的生物体成分浓度测定装置100的光学滤光轮107的立体图。而且，在图3中省略了遮光器。

在生物体成分浓度测定装置100的主体内部包括遮光器(chopper)118、光闸109、光学滤光轮107、红外线检测器108、前置增幅器130、带通滤波器132、同步解调器134、低通滤波器136、模拟/数字转换器(以下简称为A/D转换器)138、微型计算机110、存储器112、显示器114、电源116、计时器156和蜂鸣器158。此处，微型计算机110相当于本发明的运算部。

电源116向微型计算机110供给交流(AC)或直流(DC)电力。优选使用电池作为电源116。

遮光器118截断从鼓膜202放射的、从第一光导入口105通过设置在插入部104内的第一导光路302导入主体102内的第一红外光和从第二光导入口106通过设置在插入部104内的第二导光路304导入主体102内的第二红外光，具有将这些红外光变换为高频的红外线信号的功能。遮光器118的动作基于来自微型计算机110的控制信号进行控制。

由遮光器118截断的红外光到达光闸109。

光闸109具有控制导入主体102内的红外光的光路的功能。如图3所示，光闸109包括：具有与第一导光路302对应的第一孔402的第一遮光板404，具有与第二导光路304对应的两个第二孔406的第二遮光板408，以沿着第一导轨410滑动的方式驱动第一遮光板404的第一电机414，和以沿着第二导轨412滑动的方式驱动第二遮光板408的第二电机416。

驱动第二电机416，使第二遮光板408沿着第二导轨412从图3所示的位置在箭头A的方向滑动，由此，导入第一导光路302的第一红外光被第二遮光板408阻断，仅是导入第二导光路304的第二红外光通过第二孔406到达光学滤光轮107。

另一方面，驱动第一电机414，使第一遮光板404沿着第一导轨410从图3所示的位置沿箭头A的方向滑动，由此，导入第二导光路304的第二红外光被第一遮光板404阻断，仅是导入第一导光路302的第一红外光通过第一孔402到达光学滤光轮107。这样，到达光学滤光轮107的红外光能够在第一红外光和第二红外光之间切换。光闸109的动作基于来自微型计算机110的控制信号进行控制。光闸109相当于本发明中的光路控制部。

如图4所示，光学滤光轮107在环127中嵌合有第一光学滤光器121、第二光学滤光器122、第三光学滤光器123。在图4所示的例子中，通过将均为扇状的第一光学滤光器121、第二光学滤光器122、第三光学滤光器123嵌合在环127中，构成圆盘状的部件，在该圆盘状的部件的中央部设置有轴125。

通过使该轴125如图4的箭头所示旋转，能够使通过遮光器118被截断的红外光所通过的光学滤光器，在第一光学滤光器121、第二光学滤光器122、第三光学滤光器123之间切换。通过来自微型计算机110的控制信号控制轴125的旋转。光学滤光器107相当于本发明的分光元件。

作为光学滤光器的制作方法，能够不限于公知的技术地加以利用，例如能够使用真空蒸镀法。光学滤光器能够以Si或Ge为基板，通过使用真空蒸镀法在基板上叠层ZnS、MgF₂、PbTe等而进行制作。

透过第一光学滤光器121、第二光学滤光器122、第三光学滤光器123的红外光，到达具有检测区域126的红外线检测器108。到达红外线检测器108的红外光入射至检测区域126，被变换成与入射的红外光的强度对应的电信号。

光学滤光轮107的轴125的旋转优选与遮光器118的动作同步，以遮光器118关闭时使轴125旋转120度的方式进行控制。这样，在下一次遮光器118打开时，能够将通过遮光器118被截断的红外光所通过的光学滤光器切换成相邻的光学滤光器。

此外，优选使光闸109的动作与轴125的旋转同步，以每次轴125动作3次、旋转360度时，透过光闸109的红外光在第一红外光和第二红外光之间切换的方式控制光闸109的动作。

当这样控制轴125的旋转和光闸109的动作时，到达红外线检测器108的红外光能够以下述顺序进行切换：透过第一光学滤光器121的第一红外光、透过第二光学滤光器122的第一红外光、透过第三光学滤光器123的第一红外光、透过第一光学滤光器121的第二红外光、透过第二光学滤光器122的第二红外光、透过第三光学滤光器123的第二红外光。

从红外线检测器108输出的电信号通过前置增幅器130被增幅。被增幅的电信号通过带通滤波器132除去以斩波频率为中心频率的频率带域以外的信号。由此，能够使热噪声等引起统计不稳定的噪声最小化。

被带通滤波器132过滤的电信号通过同步解调器134，使遮光器118的遮光频率与被带通滤波器132过滤的电信号同步，通过进行积分，解调成DC信号。

被同步解调器134解调的电信号通过低通滤波器136除去高频带域的信号。由此，能够进一步除去噪声。

被低通滤波器136过滤的电信号通过A/D转换器138变换成数字信号之后，输入至微型计算机110。

此处，对应各光学滤光器的、来自红外检测器108的电信号，通过使用轴125的控制信号作为触发，能够被识别出是与透过哪一个光学滤光器的红外光对应的电信号。从微型计算机输出轴125的控制信号到输出下一个轴控制信号的过程中，成为对应相同光学滤光器的电信号。通过将对应各光学滤光器的电信号分别在存储器112上进行乘法运算后计算平均值，能够进一步减少噪声，从而优选进行测定和乘法运算。

与透过第一光学滤光器121的第一红外光的强度对应的电信号、与透过第二光学滤光器122的第一红外光的强度对应的电信号、和与透过第三光学滤光器123的第一红外光的强度对应的电信号，这些电信号和与透过第三光学滤光器123的第二红外光的强度对应的电信号的差示信号构成了三个电信号，存储器112存储有表示这三个电信号与生物体成分的浓度的相关性的相关数据。

微型计算机110使用存储在存储器112中的数字信号，计算出与透过第三光学滤光器123的第一红外光的强度对应的电信号和与透过第三光学滤光器123的第二红外光的强度对应的电信号的差示信号所对应的数字信号。微型计算机110读出存储在存储器112中的相关数据，参照该相关数据，将根据存储在存储器112中的数字信号计算出的每单位时间的数字信号换算成生物体成分的浓度。存储器112相当于本发明的存储部。

在微型计算机110中换算得到的生物体成分的浓度被输出至显示器114，并被显示。

在本实施方式中，表示了使用光闸109作为光路控制部的例子，但也可以代替光闸109，使用具有能够控制开口面积的光圈的屏蔽板。以在光圈为半开状态时能够仅使导入第一导光路302的第一红外光通过、在全开状态时能够使导入第一导光路302的第一红外光和导入第二导光路304的第二红外光的两者均通过的方式进行设定即可。与透过第三光学滤光器123的第二红外光的强度对应的电信号，能够通过从与透过第三光学滤光器123的第一红外光和第二红外光的强度对应的电信号中减去与透过第三光学滤光器123的第一红外光的强度对应的电信号而求得。

第一光学滤光器121例如具有使包括被作为测定对象的生物体成分(例如葡萄糖)吸收的波长的波长带域(以下简称为测定用波长带域)的红外光透过的光谱特性。另一方面，第二光学滤光器122具有与第一光学滤光器121不同的光谱特性。第二光学滤光器122例如具有使包括不被作为测定对象的生物体成分吸收、而被妨碍对象成分的测定的其他生物体成分吸收的某波长的波长带域(以下简称为参照用波长带域)的红外光透过的光谱特性。此处，作为这样的其他生物体成分，在作为测定对象的生物体成分之外，选择生物体中的成分量较多的成分即可。

例如，葡萄糖显示出在9.6微米附近具有吸收峰的红外吸收光谱。因此，在作为测定对象的生物体成分是葡萄糖的情况下，优选第一光学滤光器121具有使包括9.6微米的波长带域的红外光透过的光谱特性。

另一方面，在生物体中包含较多的蛋白质吸收8.5微米附近的红外光，葡萄糖不吸收8.5微米附近的红外光。因此，优选第二光学滤光器122具有使包括8.5微米的波长带域的红外光透过的光谱特性。

第三光学滤光器123具有使与外耳道的放射率和鼓膜的放射率不同的波段的红外光透过的光谱特性。由上述(数5)可知，放射率依存于透过率和反射率。如上述所示，生物体的红外区域的反射率约为0.03，外耳道和鼓膜显示大致相同的反射率。另一方面，因为外耳道的厚度为数cm以上，所以外耳道的透过率为接近0的值。因此，在鼓膜的透过率较大的波段中，外耳道的放射率和鼓膜的放射率的差较大。

由(数7)可知，生物体的消光系数越小，即生物体对光的吸收越小，透过率越大。因为生物体的约60％～70％由水构成，所以在水的吸收较小的波段，鼓膜的透过率变大，从而外耳道的放射率和鼓膜的放射率的差变大。于是，第三光学滤光器123的波长特性设定为，在水的吸收较小的波段，即5～6微米和7～11微米的波段中，至少使一部分的波长的红外光透过。

存储在存储器112中的、表示三个电信号和生物体成分的浓度的相关性的相关数据，例如能够以下述方法取得。三个电信号是(i)与透过第一光学滤光器121的第一红外光的强度对应的电信号、(ii)与透过第二光学滤光器122的第一红外光的强度对应的电信号、及(iii)与透过第三光学滤光器123的第一红外光的强度对应的电信号，和与透过第三光学滤光器123的第二红外光的强度对应的电信号的差示信号。

首先，对具有已知的生物体成分浓度(例如血糖值)的患者测定从鼓膜放射的红外光。此时，求取由与透过第一光学滤光器121的第一红外光的强度对应的电信号、与透过第二光学滤光器122的第一红外光的强度对应的电信号、及与透过第三光学滤光器123的第一红外光的强度对应的电信号和与透过第三光学滤光器123的第二红外光的强度对应的电信号的差示信号构成的三个电信号。

通过对具有不同的生物体成分浓度的多个患者进行该测定，能够得到由与透过第一光学滤光器121的第一红外光的强度对应的电信号、与透过第二光学滤光器122的第一红外光的强度对应的电信号、及与透过第三光学滤光器123的第一红外光的强度对应的电信号和与透过第三光学滤光器123的第二红外光的强度对应的电信号的差示信号构成的三个电信号，和与他们对应的生物体成分浓度构成的数据组。

接着，分析这样得到的数据组并求取相关数据。例如，使用PLS(Partial Least Squares Regression：偏最小二乘回归)法等的多重回归分析法、神经网络法等，对由与透过第一光学滤光器121的第一红外光的强度对应的电信号、与透过第二光学滤光器122的第一红外光的强度对应的电信号、及与透过第三光学滤光器123的第一红外光的强度对应的电信号和与透过第三光学滤光器123的第二红外光的强度对应的电信号的差示信号构成的三个电信号，和与他们对应的生物体成分浓度进行多变量分析。

由此，能够求得表示由与透过第一光学滤光器121的第一红外光的强度对应的电信号、与透过第二光学滤光器122的第一红外光的强度对应的电信号、及与透过第三光学滤光器123的第一红外光的强度对应的电信号和与透过第三光学滤光器123的第二红外光的强度对应的电信号的差示信号构成的三个电信号，和与他们对应的生物体成分浓度的相关性的函数。

接着，参照图1、图2和图3说明本实施方式的生物体信息测定装置的动作。

首先，当使用者按下生物体信息测定装置100的电源开关101时，主体102内的电源为ON，生物体信息测定装置100成为测定准备状态。

接着，如图2所示，使用者拿着主体102，将插入部104插入外耳道204中。此时，以第一光导入口105的前端朝向鼓膜202的方向的方式插入。插入部104是从插入部104的前端部分朝向其与主体102的连接部分，直径变粗的圆锥的形状的中空管，因此，成为在插入部104的外径与耳孔200的内径相等的位置以后，插入部104无法插入的结构。

接着，在插入部104的外径与耳孔200的内径相等的位置保持生物体信息测定装置100，在该状态下，当使用者按下生物体信息测定装置100的测定开始开关103时，微型计算机110开始遮光器118的动作，从而开始从鼓膜202放射的红外光的测定。

在第一光导入口105入射从鼓膜202和外耳道204放射的红外光。另一方面，第二光导入口106以在插入部104插入耳孔200内的状态下不朝向鼓膜202的方向的方式设置在插入部104的侧面，因此，在第二光导入口106入射从外耳道204放射的红外光，但不入射从鼓膜202放射的红外光。

如图2所示，在插入部104，第二光导入口106和第一光导入口105之间的部位相当于相对第二光导入口106屏蔽从鼓膜202放射的红外光的遮光部119。由此，从第一光导入口105入射、通过第一导光路302导入主体102内的第一红外光，相当于从鼓膜202和外耳道204放射的红外光，从第二光导入口106入射、通过第二导光路304导入主体102内的第二红外光，相当于从外耳道204放射的红外光。

微型计算机110通过上述方法，计算与透过第三光学滤光器123的第一红外光的强度对应的电信号和与透过第三光学滤光器123的第二红外光的强度对应的电信号的差示信号。第一红外光相当于从鼓膜202和外耳道204放射的红外光，第二红外光相当于从外耳道204放射的红外光，因此，该差示信号的强度成为表示在从第一光导入口105入射的第一红外光中包括的从鼓膜放射的红外光的比例的指标。

在透过第三光学滤光器123的波段中，从外耳道204放射的红外光的强度比从鼓膜202放射的红外光的强度大，因此，如果在第一红外光中，在从鼓膜202放射的红外光之外还包括从外耳道204放射的红外光，则上述差示信号为负值。

因为包括在第一红外光中的从鼓膜放射的红外光越多，第一红外光的强度越小，所以差示信号的绝对值越大，包括在第一红外光中的从鼓膜放射的红外光的比例越大。

存储器112存储有预先设定的该差示信号强度的阈值。微型计算机110从存储器112中读出该阈值，将计算出的差示信号强度和阈值进行比较，当计算出的差示信号强度的绝对值比阈值小的情况下，通过在显示器114中显示插入部104的插入方向偏离鼓膜202的消息、鸣响蜂鸣器(未图示)、从扬声器(未图示)输出声音，将存在错误的事实通知使用者。当被通知了表示无法识别鼓膜202的位置的错误时，使用者移动生物体信息测定装置100，调整插入部104的插入方向即可。

此处，显示器114、蜂鸣器和扬声器分别相当于本发明的警告输出部。

当根据计算出的差示信号强度和阈值的比较结果，微型计算机110判断在第一红外光中充分包括从鼓膜放射的红外光时，计时器156开始计时。

当微型计算机110根据来自计时器156的计时信号判断从测定开始已经过一定时间时，控制遮光器118，阻断到达光学滤光轮107的红外光。由此，自动结束测定。此时，微型计算机110控制显示器114、蜂鸣器(未图示)，通过在显示器114中显示测定已结束的消息、鸣响蜂鸣器、从扬声器(未图示)输出声音，通知使用者测定已结束。由此，使用者能够确认测定已结束的事实，将插入部104从耳孔200向外取出。

微型计算机110从存储器112读取表示与透过第一光学滤光器121的第一红外光的强度对应的电信号、与透过第二光学滤光器122的第一红外光的强度对应的电信号、和与透过第三光学滤光器123的第一红外光的强度对应的电信号与生物体成分的浓度的相关性的相关数据，参照该相关数据，将从A/D转换器138输出的电信号换算为生物体成分的浓度。将求取的生物体成分的浓度显示在显示器114中。

如上所述，与透过第三光学滤光器123的第一红外光的强度对应的电信号和与透过第三光学滤光器123的第二红外光的强度对应的电信号的差示信号，是表示从第一光导入口105入射的第一红外光中包括的从鼓膜放射的红外光的比例的指标。于是，在求取生物体成分的浓度时，通过使用包括上述差示信号的相关数据，以从第一光导入口105入射的第一红外光中包括的从鼓膜放射的红外光的比例进行修正，能够减少从外耳道204放射的红外光的影响，能够基于从鼓膜202放射的红外光进行精度高的测定。

而且，在实施方式1中说明了使用单一的红外线检测器108的例子，但不限于此。使用图5说明实施方式1的生物体信息测定装置的第一变形例。图5是表示实施方式1的生物体信息测定装置的第一变形例的结构的图。第一变形例的生物体信息测定装置500在使用多个红外线检测器这一方面与实施方式1的生物体信息测定装置100不同。对与实施方式1的生物体信息测定装置100相同的结构使用相同符号，省略说明。

第一变形例的生物体信息测定装置500包括检测从第一光导入口105通过设置在插入部104内的第一导光路302导入主体102内的第一红外光的第一红外线检测器508，和检测从第二光导入口106通过设置在插入部104内的第二导光路304导入主体102内的第二红外光的两个第二红外线检测器510。

从第一红外线检测器508输出的电信号和从第二红外线检测器510输出的电信号，分别通过前置增幅器130、带通滤波器132、同步解调器134、低通滤波器136、A/D转换器138之后，在微型计算机110上，在从第一红外线检测器508输出的电信号中减去从第二红外线检测器510输出的电信号。

此外，也可以使用具有检测第一红外光的第一检测区域和检测第二红外光的两个第二检测区域的阵列型的红外线检测器代替第一红外线检测器508和两个第二红外线检测器510。

[实施方式2]

参照图6和图7，说明本发明的实施方式2的生物体信息测定装置。图6是表示本发明的实施方式2的生物体信息测定装置的插入部的立体图，图7是表示本发明的实施方式2的生物体信息测定装置的结构的图。

本实施方式的生物体信息测定装置的插入部104，在插入部104插入耳孔200内时朝向鼓膜204的方向的端部上具有圆锥台形状的遮光部119，遮光部119的较大的底面以插入部104插入耳孔200内时朝向鼓膜202的方向的方式设置在插入部104的端面。

遮光部119的较大的底面上设置有第一光导入口105，与第一光导入口105相连的第一导光路302以贯通遮光部119和插入部104主体的方式设置。此外，插入部104插入耳孔200内时朝向鼓膜202的方向的端部，即设置有遮光部119的区域的外侧上，设置有第二光导入口106。

如图7所示，在插入部104插入耳孔200内的状态下，因为遮光部119位于连接第二光导入口106和鼓膜202的光路中，所以遮光部119具有相对第二光导入口106屏蔽从鼓膜202放射的红外光的功能。

此外，遮光部119的侧面以反射红外光的方式构成，在插入部104插入耳孔200内的状态下，从外耳道204放射的红外光通过遮光部119的侧面(反射面)被反射，从而从第二光导入口106入射至第二导光路304内。

此处，遮光部119的表面，因为需反射红外线，所以优选由对红外线吸收较少的材料构成。只要是反射红外线的材料即可，没有特别限定，优选金、铜、银、黄铜、铝、铂、铁等的材料。此外，优选遮光部119的表面平滑到具有光泽的程度。此外，如图7所示，遮光部119的侧面(反射面)优选相对第二光导入口106倾斜45度。

因为本实施方式的生物体信息测定装置700的其他结构与实施方式1的生物体信息测定装置100相同，所以附加相同符号并省略说明。此外，本实施方式的生物体信息测定装置700的动作也与实施方式1的生物体信息测定装置100相同，因此省略说明。这样，与实施方式1同样，能够减少从外耳道204放射的红外光的影响，能够基于从鼓膜202放射的红外光进行精度高的测定。

如图8所示，本实施方式的设置在生物体信息测定装置的插入部104的端部的遮光部119，也可以是能够进行从遮光部119的装卸的结构。图8是表示本发明的实施方式2的生物体信息测定装置的插入部的变形例的立体图。这样，能够在遮光部119由于耳垢而变脏的情况下进行更换，因此优选。此外，如图8所示，本变形例的插入部104具有9个第二光导入口106和9个第二导光路304。

而且，在上述实施方式中，说明了具有两个第二光导入口106和两个第二导光路304的例子，以及具有9个第二光导入口106和9个第二导光路304的例子，但第二光导入口106的个数和第二导光路304的个数并无限定。也可以仅具有一个第二光导入口106和一个第二导光路304。

工业上的可利用性

本发明的生物体信息测定装置能够利用生物体信息进行正确的测定。

Claims (9)

1.一种生物体信息测定装置，其用于根据红外光的强度测定生物体信息，其特征在于，包括：

插入耳孔内的插入部；

设置在所述插入部、将从所述耳孔内放射的红外光导入所述插入部内的第一光导入口和第二光导入口；

设置在所述插入部内、对从所述第一光导入口导入的第一红外光和从所述第二光导入口导入的第二红外光进行导光的导光路；

对由所述导光路导光的所述第一红外光和所述第二红外光进行分光的分光元件；和

对由所述分光元件分光的所述第一红外光和所述第二红外光进行检测的红外线检测器。

2.如权利要求1所述的生物体信息测定装置，其特征在于，还包括：

根据由所述红外线检测器检测出的所述第一红外光和所述第二红外光的强度计算生物体信息的运算部。

3.如权利要求1所述的生物体信息测定装置，其特征在于：

所述导光路包括：

对从所述第一光导入口导入的所述第一红外光进行导光的第一导光路；和

对从所述第二光导入口导入的所述第二红外光进行导光的第二导光路。

4.如权利要求1所述的生物体信息测定装置，其特征在于：

所述第二光导入口具有不导入从鼓膜放射的红外光的结构。

5.如权利要求1所述的生物体信息测定装置，其特征在于：

所述插入部具有：

插入所述耳孔内时朝向鼓膜的方向的端部；和

侧面，

所述第一光导入口设置在所述插入部的所述端部。

6.如权利要求5所述的生物体信息测定装置，其特征在于：

所述第二光导入口设置在所述插入部的所述侧面。

7.如权利要求1所述的生物体信息测定装置，其特征在于，还包括：

设置在所述插入部，相对于从鼓膜放射的红外光对所述第二光导入口进行遮蔽的遮光部。

8.如权利要求1所述的生物体信息测定装置，其特征在于，还包括：

控制到达所述红外线检测器的红外光的光路的光路控制部。

9.如权利要求1所述的生物体信息测定装置，其特征在于：

所述运算部将所述第一红外光的强度和所述第二红外光的强度的强度差的绝对值与阈值进行比较，

所述生物体信息测定装置还包括当所述强度差的绝对值比所述阈值小的情况下输出警告的警告输出部。

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