CN109475313A - 测定装置、测定方法及测定程序 - Google Patents

Abstract

测定装置具备发光部、受光部和控制部。发光部射出针对部位的照射光。受光部检测与照射光相应的来自部位的散射光。控制部使发光部射出第一强度的第一照射光和比第一强度低的第二强度的第二照射光。控制部基于第一散射光和第二散射光检测规定的信号，第一散射光是受光部根据第一照射光检测的，第二散射光是受光部根据第二照射光检测的。

Description

测定装置、测定方法及测定程序

向相关申请的交叉参考

本申请主张日本国专利申请2016-139565号(2016年7月14日申请)的优先权，在此为了参照而引入该申请的公开整体。

技术领域

本公开涉及测定装置、测定方法及测定程序。

背景技术

在现有技术中，公知一种测定装置，具备：测定部，基于对被检查者照射的光引起的散射光，取得被检查者的生物体信息。测定装置取得的信息例如包括与被检查者的动作引起的噪声相关的信息。测定装置为了除去与噪声相关的信息，有时除了具备取得被检查者的生物体信息的测定部以外，还具备仅取得与噪声相关的信息的测定部(例如，参照专利文献1)。再有，公知一种利用了多个不同波长的光的光学式血流计测装置(例如，参照专利文献2)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-143316号公报

专利文献2：日本特开2013-150772号公报

发明内容

一方式的测定装置具备射出针对部位的照射光的发光部。所述测定装置具备检测与所述照射光相应的来自所述部位的散射光的受光部。所述测定装置具备控制部。所述控制部使所述发光部在不同的时刻射出第一强度的第一照射光和比所述第一强度低的第二强度的第二照射光。所述控制部基于根据所述第一照射光而由所述受光部检测的第一散射光和根据所述第二照射光而由所述受光部检测的第二散射光，检测规定的信号。

一方式的测定方法包括：在不同的时刻向部位射出第一强度的第一照射光和比所述第一强度低的第二强度的第二照射光的步骤。所述测定方法包括：基于根据所述第一照射光检测的第一散射光和根据所述第二照射光检测的第二散射光，检测规定的信号的步骤。

一方式的测定程序使计算机执行：在不同的时刻向部位射出第一强度的第一照射光和比所述第一强度低的第二强度的第二照射光的步骤。所述测定程序使计算机执行：基于根据所述第一照射光检测的第一散射光和根据所述第二照射光检测的第二散射光，检测规定的信号的步骤。

附图说明

图1是表示一实施方式所涉及的测定装置的示意结构例的框图。

图2是表示照射光及散射光的光路的一例的图。

图3是表示照射光及散射光的光路的一例的图。

图4是表示一实施方式所涉及的测定方法的步骤的一例的流程图。

具体实施方式

在取得被检查者的生物体信息之际，通过除去噪声，从而能使生物体信息更正确。

如图1所示，一实施方式所涉及的测定装置10具备控制部12、发光部16和受光部18。测定装置10从被检查者的部位50以接触或者非接触的方式取得被检查者的生物体信息。

发光部16基于来自控制部12的控制信息，例如如图2所示那样对部位50射出照射光22。发光部16例如具备发光二极管或者激光二极管等发光元件。发光二极管也称为LED(Light Emitting Diode)。激光二极管也称为LD(Laser Diode)。发光部16既可以具备1个发光元件，也可以具备2个以上的发光元件。发光部16可以射出规定波长的光。发光部16可以射出多个波长的光。发光部16可以射出具有遍及规定范围的波长的光。

受光部18检测与照射光22相应的、来自部位50的散射光24的强度。来自部位50的散射光24可包含被检查者的生物体信息。受光部18将检测出的结果作为检测信息输出给控制部12。受光部18具备光电二极管或者光电晶体管等受光元件。光电二极管也称为PD(Photodiode)。光电晶体管也称为PT(Phototransister)。受光部18既可以具备1个受光元件，也可以具备2个以上的受光元件。受光部18检测规定波长的光。受光部18可以检测多个波长的光。受光部18可以检测具有遍及规定范围的波长的光。

控制部12对发光部16输出用于射出照射光22的控制信息。控制部12从受光部18取得检测信息。控制部12也可以是对测定装置10的各功能块或者整体进行控制的处理器。控制部12也可以是执行对测定装置10的控制步骤进行了规定的程序等的CPU(CentralProcessing Unit)等处理器。控制部12也可以是具备处理器的计算机。程序例如可以被保存于存储介质中。控制部12可以具备存储介质。控制部12可以与外部的存储介质连接。控制部12可以与程序配合来执行以下所说明的测定装置10的各功能。

测定装置10能利用多普勒效应来测定血流量。利用了多普勒效应的血流的测定也称为多普勒血流量测定。如图2所示，部位50可以包括生物体组织52与血管54。生物体组织52位于被检查者的体表面58一侧。血管54位于与生物体组织52相比距被检查者的体表面58一侧更远的部分。从发光部16向部位50射出的照射光22可以通过生物体组织52后到达血管54。血管54可以是动脉、静脉、或毛细血管或者这些的任意组合。照射光22可被在血管54内流动的血液中的血细胞56散射。被血细胞56散射而产生的散射光24也称为血细胞散射光24a。

血细胞散射光24a的频率因多普勒效应而从照射光22的频率偏移。由多普勒效应引起的、照射光22的频率与血细胞散射光24a的频率之间的频率偏移也称为多普勒偏移。因多普勒偏移而偏移的频率也称为多普勒偏移频率。也可以说是，通过基于血细胞56的移动速度与光速相比非常慢这一情况的近似计算，多普勒偏移频率与血细胞56的移动速度成正比。

如图3所示，从发光部16向部位50射出的照射光22可以在被检查者的生物体组织52或者体表面58被散射，直到到达血管54为止。在生物体组织52或者体表面58被散射而产生的散射光24也称为生物体组织散射光24b。设生物体组织散射光24b的频率不受多普勒效应的影响，与照射光22的频率相同。

受光部18检测血细胞散射光24a与生物体组织散射光24b被合成的合成散射光。合成散射光可成为节拍信号(beat signal)。节拍信号也称为蜂鸣信号。节拍信号的振幅的大小根据节拍频率而变化。节拍频率能与多普勒偏移频率对应。多普勒偏移频率是血细胞散射光24a的频率和生物体组织散射光24b的频率之差。换言之，合成散射光的振幅的大小可根据多普勒偏移频率而变化。受光部18检测合成散射光的强度。合成散射光的强度与合成散射光的振幅的平方成正比。因此，合成散射光的强度变化的频率是合成散射光的振幅大小的变化的频率的2倍。合成散射光的强度能以多普勒偏移频率的2倍的频率变化。受光部18可以连续或离散地检测合成散射光的强度，将表征合成散射光的强度的时间变化的波形作为检测信息来输出。受光部18输出的检测信息包括被检查者的血流所涉及的信息。被检查者的血流所涉及的信息也称为血流信息。

控制部12从受光部18取得检测信息。控制部12分析检测信息的频谱。该检测信息是表征合成散射光的强度的时间变化的波形。控制部12计算合成散射光的功率谱。功率谱也可以将表征光的强度的时间变化的波形作为频率的函数来表征。

合成散射光的功率谱中，频率对应于血细胞56的移动速度。各频率的强度与血细胞56的数量对应。合成散射光的功率谱表征血细胞56的每个移动速度下的血细胞56的数量。

控制部12在规定频带内对频率与各频率的强度之积进行积分。换言之，控制部12对血细胞56的移动速度所对应的参数和具有各移动速度的血细胞56的数量所对应的参数之积进行积分。由此，控制部12能计算与血流量对应的参数。与血流量对应的参数可基于校正数据而被换算成血流量。校正数据例如可以基于通过其他测定方法取得的血流量来计算。可以利用受光部18检测出的光的强度的总和，对与血流量对应的参数进行归一化。由此，即便在照射光22的强度或者受光部18的受光灵敏度发生了变动的情况下，也能更高精度地计算血流量。

受光部18输出的检测信息不只是血流信息，也可包含与噪声相关的信息。与噪声相关的信息也称为噪声信息。噪声例如可因被检查者的动作引起的测定装置10与部位50之间的相对位置变化而产生。因被检查者的动作产生的噪声也称为体动噪声。控制部12通过计算包括血流信息与噪声信息的检测信息和仅包括噪声信息的检测信息之差，从而能从检测信息中除去噪声信息，仅取得血流信息。

在假定照射光22未到达血管54而是全部在生物体组织52被散射的情况下，基于散射光24的检测的检测信息不包含血流信息。控制部12通过适当设定照射光22的强度，从而能使照射光22很难到达血管54。

照射光22具有的强度越高，越能入射到部位50的更深的部分。第一强度设为照射光22的至少一部分可到达血管54这样的照射光22的强度。另一方面，第二强度设为照射光22的全部未到达血管54这样的照射光22的强度。可将第二强度定得比第一强度低。可以确定规定的强度，使得第一强度在规定的强度以上，且第二强度小于规定的强度。第二强度可以被确定为照射光22的全部在生物体组织52的表面被散射。

测定装置10从发光部16向部位50射出具有第一强度的第一照射光和具有第二强度的第二照射光。测定装置10在不同的时刻射出第一照射光和第二照射光。射出第一照射光的时刻也称为第一时刻。射出第二照射光的时刻也称为第二时刻。第一时刻可以是比第二时刻早的时刻，也可以是比第二时刻晚的时刻。

测定装置10通过受光部18接受第一照射光在部位50被散射而产生的第一散射光。测定装置10从第一散射光取得第一检测信息。第一散射光是血细胞散射光24a与生物体组织散射光24b被合成的合成散射光。第一检测信息可包含血流信息与噪声信息。

测定装置10通过受光部18接受第二照射光在部位50被散射而产生的第二散射光。测定装置10从第二散射光取得第二检测信息。第二散射光不包含血细胞散射光24a，或者，可包含比第一散射光所包含的血细胞散射光24a少的血细胞散射光24a且包含生物体组织散射光24b。第二检测信息不包含血流信息，或者可包含比第一检测信息所包含的血流信息少的血流信息且包含噪声信息。

测定装置10计算第一检测信息与第二检测信息的差分。测定装置10可基于该差分取得除去了噪声信息的血流信息。测定装置10也可以根据基于第一照射光的合成散射光的强度与基于第二照射光的合成散射光的强度的差分，取得除去了噪声信息的血流信息。测定装置10也可以根据基于第一照射光的合成散射光的功率谱的强度与基于第二照射光的合成散射光的功率谱的强度的差分，取得除去了噪声信息的血流信息。

测定装置10可以在第一照射时间内照射第一照射光。测定装置10可以在第二照射时间内照射第二照射光。可适当设定第一照射时间及第二照射时间。第一照射时间可以被设定成：为了分析频谱，可取得足够长度的表征合成散射光的强度的时间变化的波形。第一照射时间例如可以设定为50毫秒以下，但并不限于此。第二照射时间可以设定为与第一照射时间相同或者类似。第二照射时间可以被设定为可取得被检查者的动作引起的噪声信息。第二照射时间例如可以被设定为50毫秒以下，但并不限于此。

在将第一照射时间及第二照射时间分别设定为25毫秒的情况下，测定装置10能以50毫秒取得除去了噪声信息的血流信息。在被检查者进行日常生活或者轻微的运动的情况下，绝大多数在数十毫秒程度的期间内不会改变动作。因此，测定装置10在绝大多数情况下，能够在被检查者未改变动作的期间内取得血流信息。在被检查者进行相同的动作的期间内取得的第一检测信息及第二检测信息分别所包含的噪声信息可视为是相同的信息。即便在不同的时刻射出第一照射光和第二照射光的情况下，测定装置10也能除去噪声信息。

比较例所涉及的装置具备射出具有第一强度的第一照射光的第一发光部和射出具有第二强度的第二照射光的第二发光部。比较例所涉及的装置具备分别与第一发光部及第二发光部对应的第一受光部及第二受光部。第一受光部及第二受光部能分别接受第一散射光及第二散射光。

比较例所涉及的装置从第一发光部与第二发光部同时射出第一照射光及第二照射光。比较例所涉及的装置利用第一受光部及第二受光部来接受第一散射光及第二散射光，取得第一检测信息及第二检测信息。

在比较例中，第一照射光及第二照射光分别向不同部位50进行照射。换句话说，第一散射光及第二散射光是分别在不同部位50被散射的光。第一检测信息及第二检测信息分别包括不同部位50中的噪声信息。不同部位50中的噪声信息有时会受到被检查者佩戴装置的状况或者装置的佩戴部的动作等的影响而变成不同的信息。其结果，在计算出第一检测信息与第二检测信息的差分的情况下，可能会降低除去噪声的精度。再者，具备两个以上的测定部的装置不易实现小型化，也很难实现低成本化。

本实施方式所涉及的测定装置10使用从相同的部位50取得的噪声信息，能计算除去了噪声信息的血流信息。由此，测定装置10与比较例所涉及的装置相比，能以更高精度除去噪声，并且能以更少的部件件数构成。

本实施方式所涉及的测定装置10可以执行依据图4所示的步骤的测定方法。

控制部12从发光部16向部位50射出第一照射光(步骤S1)。控制部12通过受光部18接受来自部位50的第一散射光，取得第一检测信息(步骤S2)。第一检测信息可包含血流信息与噪声信息。

控制部12从发光部16向部位50射出第二照射光(步骤S3)。控制部12通过受光部18接受来自部位50的第二散射光，取得第二检测信息(步骤S4)。第二检测信息不包含血流信息，或者包含比第一检测信息所包含的血流信息少的血流信息且可包含噪声信息。

控制部12计算第一检测信息与第二检测信息的差分，取得除去了噪声信息的血流信息(步骤S5)。

控制部12计算血流信息的功率谱(步骤S6)。控制部12分析作为血流信息取得的表征合成散射光的强度的时间变化的波形的频谱。

控制部12基于血流信息的功率谱，计算血流量(步骤S7)。血流信息的功率谱中，频率及各频率的强度可分别与血细胞56的速度及血细胞56的数量对应。控制部12通过在规定的频带对频率与各频率的强度之积进行积分，从而能计算与血流量对应的参数。控制部12可以基于与血流量对应的参数和校正数据来计算血流量。校正数据例如可以是通过其他测定方法取得的血流量，但并不限于此。

控制部12在步骤S7之后，结束图4的流程图的步骤。控制部12可以在步骤S7之后返回步骤S1，反复图4的流程图的步骤。

第一检测信息的功率谱与第二检测信息的功率谱的差分可与血流信息的功率谱相同。控制部12可以在计算血流信息的功率谱之前，计算第一检测信息及第二检测信息的功率谱。控制部12可以计算第一检测信息的功率谱与第二检测信息的功率谱的差分。该情况下，控制部12可以在执行步骤S2后计算第一检测信息的功率谱。控制部12可以在执行步骤S4后，计算第二检测信息的功率谱。

控制部12可以在执行步骤S1及步骤S2的步骤之前，执行步骤S3及步骤S4的步骤。

测定装置10也可以不只是计算被检查者的血流量所涉及的参数或者被检查者的血流量，还可以测定被检查者的脉搏。被检查者的脉搏被表示为表征被检查者的血流量所涉及的参数或者被检查者的血流量的时间变化的波形。

测定装置10可基于一组第一散射光及第二散射光，计算被检查者的血流量所涉及的参数或者血流。血流量在一次心跳期间内发生变化。测定装置10通过连续或者离散地测定血流量所涉及的参数或者血流量的时间变化，从而能测定脉搏。

测定装置10可构成为在规时间内测定被检查者的血流量。可基于发光部16的第一照射时间及第二照射时间，设定规定时间。规定时间例如可以被设定为100毫秒以下，但并不限于此。

在测定装置10可以50毫秒测定被检查者的血流量的情况下，在1秒内能测定20个血流量数据。在被检查者的心跳次数为1次/秒的情况下，1周期的脉搏被表示为基于20个血流量数据的波形。规定时间越短，表征1周期的脉搏的血流量数据的数量就越多。表征1周期的脉搏的血流量数据的数量越多，越能以更高精度测定脉搏。规定时间可以在能测定表征1周期的脉搏所需的数量的血流量数据的范围内进行设定。

本公开所涉及的结构并不仅限于以上说明的实施方式，能够实施各种变形或者变更。例如，各结构部等所包含的功能等在逻辑上不矛盾的情况下可重新配置，能将多个结构部等组合成一个，或者进行分割。

例如，测定装置10可以不只是测定被检查者的血流量或者脉搏，还可以测定被检查者的其他生物体信息。

符号说明

10 测定装置

12 控制部

16 发光部

18 受光部

22 照射光

24 散射光

24a 血细胞散射光

24b 生物体组织散射光

50 部位

52 生物体组织

54 血管

56 血细胞

58 体表面

Claims (12)

1.一种测定装置，具备：

发光部，射出针对被检查者的部位的照射光；

受光部，检测与所述照射光相应的来自所述部位的散射光；以及

控制部，

所述控制部使所述发光部在不同的时刻射出第一强度的第一照射光和比所述第一强度低的第二强度的第二照射光，

所述控制部基于第一散射光和第二散射光检测规定的信号，其中，所述第一散射光是所述受光部根据所述第一照射光检测的，所述第二散射光是所述受光部根据所述第二照射光检测的。

2.根据权利要求1所述的测定装置，其中，

所述控制部基于所述第一散射光的检测信息与所述第二散射光的检测信息之差，检测所述规定的信号。

3.根据权利要求1所述的测定装置，其中，

所述部位包含：所述被检查者的生物体组织；以及与所述生物体组织相比距体表面更远的一侧的血管，

所述第一照射光分别在所述生物体组织及流动在所述血管中的血液被散射，

所述第二照射光在所述生物体组织被散射，

来自所述血液的散射光具有因多普勒效应而从所述第一照射光的频率发生了偏移的频率。

4.根据权利要求2所述的测定装置，其中，

所述部位包含：所述被检查者的生物体组织；以及与所述生物体组织相比距体表面更远的一侧的血管，

所述第一照射光分别在所述生物体组织及流动在所述血管中的血液被散射，

所述第二照射光在所述生物体组织被散射，

来自所述血液的散射光具有因多普勒效应而从所述第一照射光的频率发生了偏移的频率。

5.一种测定方法，包括：

在不同的时刻向部位射出第一强度的第一照射光和比所述第一强度低的第二强度的第二照射光的步骤；以及

基于第一散射光和第二散射光检测规定的信号的步骤，其中，所述第一散射光是根据所述第一照射光检测的，所述第二散射光是根据所述第二照射光检测的。

6.根据权利要求5所述的测定方法，还包括：

基于所述第一散射光的检测信息与所述第二散射光的检测信息之差，检测所述规定的信号的步骤。

7.根据权利要求5所述的测定方法，其中，

所述部位包含：所述被检查者的生物体组织；以及与所述生物体组织相比距体表面更远的一侧的血管，

所述第一照射光分别在所述生物体组织及流动在所述血管中的血液被散射，

所述第二照射光在所述生物体组织被散射，

来自所述血液的散射光具有因多普勒效应而从所述第一照射光的频率发生了偏移的频率。

8.根据权利要求6所述的测定方法，其中，

所述部位包含：所述被检查者的生物体组织；以及与所述生物体组织相比距体表面更远的一侧的血管，

所述第一照射光分别在所述生物体组织及流动在所述血管中的血液被散射，

所述第二照射光在所述生物体组织被散射，

来自所述血液的散射光具有因多普勒效应而从所述第一照射光的频率发生了偏移的频率。

9.一种测定程序，使计算机执行：

在不同的时刻向部位射出第一强度的第一照射光和比所述第一强度低的第二强度的第二照射光的步骤；

基于第一散射光和第二散射光检测规定的信号的步骤，其中，所述第一散射光是根据所述第一照射光检测的，所述第二散射光是根据所述第二照射光检测的。

10.根据权利要求9所述的测定程序，使所述计算机还执行：

基于所述第一散射光的检测信息与所述第二散射光的检测信息之差，检测所述规定的信号的步骤。

11.根据权利要求9所述的测定程序，其中，

所述部位包含：所述被检查者的生物体组织；以及与所述生物体组织相比距体表面更远的一侧的血管，

所述第一照射光分别在所述生物体组织及流动在所述血管中的血液被散射，

所述第二照射光在所述生物体组织被散射，

来自所述血液的散射光具有因多普勒效应而从所述第一照射光的频率发生了偏移的频率。

12.根据权利要求10所述的测定程序，其中，

所述部位包含：所述被检查者的生物体组织；以及与所述生物体组织相比距体表面更远的一侧的血管，

所述第一照射光分别在所述生物体组织及流动在所述血管中的血液被散射，

所述第二照射光在所述生物体组织被散射，

来自所述血液的散射光具有因多普勒效应而从所述第一照射光的频率发生了偏移的频率。