CN110087545A - 传感器模块及生物体关联信息显示系统 - Google Patents
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Abstract
提供能够谋求消耗电力的降低化的传感器模块及生物体关联信息显示系统。本发明的传感器模块(10)具备朝向被检体发出光发光部(11)、接受光的受光部(12)及推断生物体关联信息的控制部(13)。发光部(11)具有发出互不相同的中心波长的近红外光的多个发光元件(111a、112a)。受光部(12)具有针对近红外光具有灵敏度的受光元件(121a)。发光部(11)反复进行使多个发光元件(111a、112a)依次间歇性地发光的一系列发光。这里，与在一系列发光中的相邻的2个发光时间段(T1、T3)之间设定的第1非发光时间段(T2)相比，第2非发光时间段(T4)更长，该第2非发光时间段是位于相邻的2个一系列发光中的在先的一系列发光中的最后的发光时间段与相邻的2个一系列发光中的在后的一系列发光中的最初的发光时间段之间的非发光时间段。控制部(13)在与第2非发光时间段(T4)对应而设定的可处理时间段(T41)中，推断生物体关联信息。
Description
技术领域
本发明涉及朝向被检体发出包含近红外光的光并且接受经由该被检体后的光，生成与该接受到的光中包含的近红外光对应的信号的生物体关联信息推断用的传感器模块、及具备该传感器模块的生物体关联信息显示系统。
背景技术
在专利文献1中，公开了对生物体中的动脉血的血液成分进行测定的血液成分测定装置。专利文献1所记载的血液成分测定装置具备光量检测构件、暗影(dark)检测构件、脉搏数检测构件、运算构件及血液成分测定构件。光量检测构件，以第1定时周期性地从发光构件对生物体照射光，并通过光检测构件来检测与透射了生物体后的光有关的光量计测值。暗影检测构件不使发光构件发光，而以第2定时周期性地通过光检测构件来检测暗影计测值。运算构件运算与以脉搏数对应的时间间隔检测到的2个光量计测值有关的时间差分值。血液成分测定构件基于光量计测值、暗影计测值及时间差分值，测定动脉血的血液成分。
在专利文献1所记载的血液成分测定装置中，第1定时与第2定时的时间间隔(测定周期)被设定为商用频率(50Hz或60Hz)的周期(1/50sec或1/60sec)。即，测定周期恒定。此外，血液成分测定构件在动脉血的血液成分的测定中，使用以恒定的测定周期测定到的与红色光有关的光量计测值、与红外光有关的光量计测值及暗影计测值。即，血液成分测定构件在以恒定的测定周期测定到的多个计测值齐备的阶段，测定动脉血的血液成分。
这里，对于对例如血液的氧饱和度(血中氧浓度)等的生物体关联信息进行测定的传感器模块及生物体关联信息显示系统，要求消耗电力的降低。作为使传感器模块及生物体关联信息显示系统的消耗电力降低的有效的手段之一，列举出使传感器模块的CPU(Central Processing Unit)的时钟频率降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－153882号公报
发明内容
发明解决的课题
但是，在如专利文献1所记载的血液成分测定装置那样、在以恒定的测定周期测定到的多个计测值齐备的阶段对动脉血的血液成分进行测定的情况下，若使CPU的时钟频率降低，则测定血液成分的处理可能会与接着该处理而执行的光的照射处理或者经由了生物体后的光的计测处理相重复。在测定血液成分的处理与光的照射处理或者光的计测处理重复时，传感器模块可能不动作。
本发明是为了解决上述以往的课题而创出的，其目的在于，提供能够谋求消耗电力的降低化的传感器模块及生物体关联信息显示系统。
用于解决课题的手段
本发明的传感器模块，在一个形态中，其特征在于，具备：发光部，朝向被检体发出包含近红外光的光；受光部，接受经由上述被检体后的上述光；及控制部，基于从上述受光部输出的信号，推断生物体关联信息，上述发光部具有彼此隔开间隔而配置且发出互不相同的中心波长的上述近红外光的多个发光元件，上述受光部具有以接受上述多个发光元件的每个发光元件发出的上述光的方式配置且针对上述近红外光具有灵敏度的受光元件，上述发光部反复进行使上述多个发光元件依次间歇性地发光的一系列发光，与位于上述一系列发光中的相邻的2个发光时间段之间的非发光时间段即第1非发光时间段相比，第2非发光时间段更长，该第2非发光时间段是位于相邻的2个上述一系列发光中的在先的一系列发光中的最后的发光时间段与上述相邻的2个一系列发光中的在后的一系列发光中的最初的发光时间段之间的非发光时间段，上述控制部在与上述第2非发光时间段对应而设定的可处理时间段，推断上述生物体关联信息。
在本说明书中，所谓的“一系列发光”，是发光部进行的、使多个发光元件依次间歇性地发光的一系列发光，具有多个发光元件中的某一个发光元件发光的发光时间段、为与该发光时间段连续的时间段、且使多个发光元件中的每个发光元件都停止发光的发光停止时间段、及为与该发光停止时间段连续的时间段、且多个发光元件中的其他某一个发光元件发光的发光时间段。因此，一系列发光，用如下时间段来定义，该时间段为从来自多个发光元件的发光中的最初的发光的发光时间段开始的时间起、到来自多个发光元件的发光中的最后的发光的发光时间段结束的时间为止的时间段。并且，在本说明书中，将一系列发光中的非发光时间段定义为“第1发光时间段”。此外，如上所述那样，一系列发光反复进行的结果，在本说明书中，与相邻的2个一系列发光中的在先的一系列发光中的最后的发光时间段相连续地开始的非发光时间段，由于相邻的2个一系列发光中的在后的一系列发光中的最初的发光时间段开始而结束。将位于该相邻的2个一系列发光之间的非发光时间段，称为“第2非发光时间段”。
发光部进行的一系列发光完成后，这些发光经由被检体后到达受光元件，基于由受光元件接受到的光而从受光部输出的信号全部对控制部输入之后，控制部能够使得用于推断生物体关联信息的处理(推断处理)开始。因此，推断处理仅能够在第2非发光时间段开始。具备上述的构成的传感器模块的发光部，以如上所述的发光定时使多个发光元件间歇性地发光，因此与第1非发光时间段的长度相比，第2非发光时间段更长。在一系列发光中发光3次以上的情况下，在一系列发光中存在多个第1非发光时间段。这些第1非发光时间段的长度可以相等，也可以包括互不相同的长度。在包括多个第1非发光时间段的长度互不相同的第1非发光时间段的情况下，有时第2非发光时间段的长度优选被设定为比它们中的最长的时间段更长。
通过这样设定非发光时间段的长度，能够充分确保与第2非发光时间段对应而设定的控制部的可处理时间段的长度。因此，能够稳定地避免在上述的推断处理完成前下一个的一系列发光中的最初的发光开始，而达到应使基于该发光的处理(例示AD转换处理等。)开始的时间这一不良。该不良在通过使控制部的时钟频率降低从而控制部的处理时间与时钟频率的降低前相比变长的情况下发生的可能性提高，但即使在这样的情况下，与第2非发光时间段对应而设定的控制部的可处理时间段结束之前，控制部也能够使生物体关联信息的推断完成。因此，在具备上述的构成的传感器模块中，能够在维持测定周期不变的状态下使控制部的时钟频率降低，能够谋求传感器模块的消耗电力的降低化。
也可以是，在上述传感器模块中，上述控制部具有中央处理装置，该中央处理装置执行推断上述生物体关联信息的推断处理，在与上述第2非发光时间段对应而设定的可处理时间段，通过上述中央处理装置执行了上述推断处理后，执行将对上述中央处理装置的电力的供给降低的睡眠模式。第2非发光时间段比第1非发光时间段长，因此与第2非发光时间段对应而设定的可处理时间段，也被设定为比与第1非发光时间段对应而设定的可处理时间段长。因此，控制部能够在通过中央处理装置执行了推断处理后确保执行将针对中央处理装置的电力的供给降低的睡眠模式的时间。由此，即使不必须将控制部的时钟频率降低，也能够谋求传感器模块的消耗电力的降低化。此外，在使控制部的时钟频率降低的情况下，能够谋求传感器模块的消耗电力的进一步的降低化。
也可以是，在上述控制部具有上述的中央处理装置的情况下，在与上述第1非发光时间段对应而设定的可处理时间段的至少一部分，执行将对上述中央处理装置的电力的供给降低的睡眠模式。如前所述，中央处理装置进行推断处理是在第2非发光时间段，所以关于与第1非发光时间段对应而设定的可处理时间段，在不进行以下说明的移动平均化处理等的情况下，对其全部，不需要积极地使中央处理装置运作；在进行了移动平均化处理的情况下，对该移动平均化处理处理后的时间段，不需要积极地使中央处理装置运作。因此，在该时间段，可以执行睡眠模式。由此，能够谋求传感器模块的消耗电力的进一步的降低化。
也可以是，在上述传感器模块中，上述控制部，每当上述受光元件接受到上述多个发光元件的每个发光元件发出的上述光，执行将从上述受光部输出的多个信号按上述互不相同的每个中心波长进行平均化的移动平均化处理。由此，每当受光元件接受光，就执行将从受光部输出的多个信号按每个中心波长进行平均化的移动平均化处理。因此，控制部能够将从受光部输出的信号的噪声降低，能够以更高的精度推断生物体关联信息。
也可以是，在上述传感器模块中，上述发光部还具有多个其他发光元件，该多个其他发光元件发出与上述多个发光元件的每个发光元件发出的上述近红外线的中心波长相同的中心波长的上述近红外线，发出上述相同的中心波长的近红外线的上述发光元件及上述其他发光元件的发光定时，彼此同步。由此，发光部还具有发出相同的中心波长的近红外光的其他发光元件。即，设置有发出相同的中心波长的近红外光的发光元件及其他发光元件。并且，发光元件及其他发光元件的发光定时彼此同步。因此，受光部能够获得更高的检测灵敏度。由此，即使在例如动脉存在于被检体的更深的部位的情况下，控制部能够以更高的精度推断生物体关联信息。
本发明的生物体关联信息显示系统，在一个形态中，其特征在于，具备：上述的任一个传感器模块；及显示部，显示通过上述控制部推断出的上述生物体关联信息。
生物体关联信息显示系统具备上述的任一个传感器模块，因此能够使控制部的时钟频率降低，能够谋求传感器模块的消耗电力的降低化。此外，生物体关联信息显示系统，能够谋求传感器模块的消耗电力的降低化，并且能够将由控制部推断出的生物体关联信息显示于显示部。
也可以是，根据上述生物体关联信息显示系统，上述控制部推断从由血中血红蛋白变化、血中氧比率变化及脉搏数组成的组中选择的至少1个，作为上述生物体关联信息。由此，生物体关联信息显示系统，能够谋求传感器模块的消耗电力的降低化，并且能够推断从由血中血红蛋白变化、血中氧比率变化及脉搏数组成的组中选择的至少1个，作为生物体关联信息。
发明的效果
根据本发明，能够提供能够谋求消耗电力的降低化的传感器模块及生物体关联信息显示系统。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的生物体关联信息显示系统的立体图。
图2是图1的生物体关联信息显示系统具备的传感器模块的功能块图。
图3是图1的生物体关联信息显示系统具备的显示装置的功能块图。
图4是图1的生物体关联信息系统具备的传感器模块的立体图。
图5是图4的传感器模块具有的基板体的俯视图。
图6是本实施方式的变形例的传感器模块具有的基板体的俯视图。
图7是表示本实施方式的生物体关联信息推断动作的时序图。
图8是表示比较例的生物体关联信息推断动作的时序图。
图9是表示本实施方式的其他的生物体关联信息推断动作的时序图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在各图中，对同样的构成要素附以同一符号并适当省略详细的说明。此外，表示“上下”的记载是为了便于说明各部件间的相对的位置关系而使用的，并不表示绝对的位置关系。
图1是本发明的一个实施方式的生物体关联信息显示系统的立体图。图2是图1的生物体关联信息显示系统具备的传感器模块的功能块图。图3是图1的生物体关联信息显示系统具备的显示装置的功能块图。图4是图1的生物体关联信息系统具备的传感器模块的立体图。图5是图4的传感器模块具有的基板体的俯视图。
图1所示的本实施方式的生物体关联信息显示系统1，通过橡皮筋等以直接接触的方式佩戴于人这一生物体即被检体的臂部、胸部等，具备：便携型的传感器模块10，推断被检体的生物体关联信息，并且将推断出的生物体关联信息通过无线通信来发送；及显示装置20，显示从传感器模块10发送的生物体关联信息。
如图2～图5所示，传感器模块10具有基板体16及收容基板体16的壳体18，该基板体16具有发光部11、受光部12、控制部13、无线通信部14及供它们安装的基板15。此外，传感器模块10具有用于实现电池动作的未图示的电源电路。
发光部11具有第1发光元件封装111、第2发光元件封装112及驱动电路113。第1发光元件封装111在1个封装内具有由发出包含近红外光的光的发光二极管元件、激光器元件等组成的发光元件111a。第2发光元件封装112也同样地、在1个封装内具有由发出包含近红外光的光的发光二极管元件、激光器元件等组成的发光元件112a。驱动电路113对第1发光元件封装111具有的发光元件111a及第2发光元件封装112具有的发光元件112a进行驱动。
作为“多个发光元件”中的一个的发光元件111a，能够发出近红外光，该近红外光将比805nm短的波长设为作为“中心波长”的第1中心波长λ1。此外，作为“多个发光元件”中的其他的一个的发光元件112a，能够发出近红外光，该近红外光将比805nm长的波长设为作为“不同的中心波长”的第2中心波长λ2。另外，805nm是占作为被检体的生物体大多数的水带来的吸收影响少的波长。换言之，805nm是脱氧化血红蛋白的吸收系数和氧化血红蛋白的吸收系数彼此相同的等吸收点的波长。使用805nm前后的波长，观察体内血红蛋白的吸光度之差，从而能够高精度地推断生物体关联信息。然而，在本说明书中，所谓的近红外光的中心波长，是发光元件发出的近红外光的波长范围中光的强度(光的能量)最高的波长。
在本实施方式中，第1发光元件封装111的发光元件111a能够发光出将760nm作为第1中心波长λ1的近红外光。第2发光元件封装112的发光元件112a能够发光出将850nm作为第2中心波长λ2的近红外光。但是，并不限于此，优选的是，发光元件111a发出的近红外光的第1中心波长λ1比805nm短，并且，发光元件112a发出的近红外光的第2中心波长λ2比805nm长。例如，可以将第1中心波长λ1设为780nm，将第2中心波长λ2设为830nm。进而，可以将第1中心波长λ1设为640nm，将第2中心波长λ2设为940nm。优选的是，发光元件111a发出的近红外光的波长范围是760±50nm，发光元件112a发出的近红外光的波长范围是850±50nm。更优选的是，发光元件111a发出的近红外光的波长范围是760±20nm，发光元件112a发出的近红外光的波长范围是850±20nm。如果是这样的构成，受光部12的输出进一步变大，能够提高S/N比。
受光部12具有受光元件封装121及放大电路122。受光元件封装121在1个封装内具有输出与受光到的近红外光对应的信号(受光信号)的受光元件121a。放大电路122将由受光元件封装121具有的受光元件121a输出的受光信号放大。
作为“受光元件”的受光元件121a，配置为接受发光元件111a及发光元件112a分别发出的光，并对第1中心波长λ1附近的近红外光及第2中心波长λ2附近的近红外光这两者具有灵敏度。具体而言，受光元件121a，以被夹在发光元件111a与发光元件112a之间的方式配置在后述的基板15的上表面15a，以接受发光元件111a及发光元件112a发出的光。
控制部13用微型计算机构成，具有模拟-数字转换电路(ADC)131、接口132、具有生命推断部133a的中央处理装置(CPU：Central Processing Unit)133、存储器134及定时器135。控制部13通过CPU133执行保存于存储器134的各种程序。
CPU133使用定时器135具有的定时器IC进行控制，以便经由接口的输出部对发光部11的驱动电路113发送定时信号，并从发光部11的第1发光元件封装111及第2发光元件封装112发出近红外光。具体而言，CPU133使第1中心波长λ1的近红外光从第1发光元件封装111的发光元件111a发光出，并且在规定时间后停止发光。接下来，CPU133使第2中心波长λ2的近红外光从第2发光元件封装112的发光元件112a发光出，并且在规定时间后停止发光。此外，CPU133使第1中心波长λ1的近红外光及第2中心波长λ2的近红外光间歇性地并且交替地发光出。
此外，控制部13使用ADC131，将从受光部12的放大电路122输出的放大后的受光信号转换为能够处理的数字形式的信号信息(信号输出值)。CPU133基于通过ADC131转换后的信号信息且为经由接口132的输入部接收到的信号信息，通过生命推断部133a推断血中血红蛋白变化、血中氧比率变化及脉搏数的各生物体关联信息。控制部13作为基于从受光部12输出的信号来推断生物体关联信息的生物体关联信息推断部发挥功能。
无线通信部14通过无线通信IC构成，将由控制部13推断出的生物体关联信息，通过使用了例如Bluetooth(注册商标)等的无线通信标准的通信，发送至后述的显示装置20。另外，传感器模块10也可以采用如下构成：不是将生物体关联信息而是将在生物体关联信息的推断中使用的上述信号信息通过无线通信来向显示装置20发送，并在显示装置20中基于上述信号信息来推断生物体关联信息。
基板15是在环氧玻璃基板上用铜箔形成有布线图案的印刷电路板。如图5所示，在基板15的上表面15a，安装具有发光元件111a的第1发光元件封装111、具有发光元件112a的第2发光元件封装112及具有受光元件121a的受光元件封装121。在上表面15a，发光元件111a及发光元件112a彼此隔开间隔而配置。受光元件121a配置于发光元件111a及发光元件112a的中间位置。发光元件111a、发光元件112a及受光元件121a在一条直线上排列。
在本实施方式中，发光元件111a与受光元件121a的间隔L1及发光元件112a与受光元件121a的间隔L2，分别设为4mm。这些间隔L1及间隔L2优选为4～11mm。此外，优选的是，间隔L1与间隔L2相同。在基板15的下表面(未图示)，安装发光部11的驱动电路113、受光部12的放大电路122、构成控制部13的微型计算机及构成无线通信部14的无线通信IC。
壳体18如图4所示那样，形成为中空箱状。壳体18的上壁18a用具有透光性的材料构成。壳体18的上壁18a以外的部分用具有遮光性的材料构成。在壳体18中，以基板15的上表面15a与壳体18的上壁18a对置的方式收容有基板体16。壳体18以上壁18a与被检体的表面(人的皮肤)接触的方式佩戴于被检体。由此，第1发光元件封装111的发光元件111a、第2发光元件封装112的发光元件112a及受光元件封装121的受光元件121a被定位为，隔着上壁18a而与被检体的表面对置。
显示装置20是平板终端，能够执行预先装载的应用程序(以下，简称为“应用”。)、从因特网等下载的应用等的各种各样的种类的应用，通过执行与目的对应的应用，由此作为各种装置发挥功能。在本实施方式中，在显示装置20中，执行用于显示生物体关联信息的应用，由此显示装置20作为构成生物体关联信息显示系统1的一部分的装置发挥功能。
如图3所示，显示装置20具有由液晶显示器构成的显示部21、与液晶显示器的表面重叠的触摸板22、具有微型计算机的控制部23、具有作业用存储器及信息保存用存储器的存储部24及由无线通信模块构成的无线通信部25。
显示部21根据从控制部23输出的显示控制信息，显示文书、图像等的各种画面，并且在该各种画面内显示按钮、文本输入区域、键盘、十键等的操作项目。
在利用者对与上述操作项目对应的部位输入了接触操作时，触摸板22将与所输入的接触操作对应的信号输入至控制部23。
在例如对触摸板22输入了与利用者所输入的接触操作有关的信息时，控制部23基于该所输入的信息，对显示部21输出用于显示规定的图像的显示控制信息。此外，控制部23与存储部24之间交接各种信息，从存储部24读出规定的信息，并且，使存储部24存储规定的信息。无线通信部25接收从传感器模块10发送的生物体关联信息。控制部23取入由无线通信部25接收到的生物体关联信息。
在本实施方式中，显示装置20能够执行生物体关联信息显示应用程序(以下，简称为“生物体应用”。)，该生物体关联信息显示应用程序(以下，简称为“生物体应用”。)作为将从传感器模块10发送的生物体关联信息予以显示的生物体关联信息显示程序。
在生物体关联信息显示系统1中，传感器模块10在电源开关32被操作而电源31被接通时，开始生物体关联信息推断动作。作为生物体关联信息推断动作，传感器模块10从发光部11发出近红外光并且通过受光部12接受经由了被检体后的近红外光，基于接受到的近红外光来推断血中血红蛋白变化、血中氧比率变化及脉搏数的各生物体关联信息，并将这些生物体关联信息通过无线通信对显示装置20依次发送。显示装置20通过控制部23执行生物体应用，将从传感器模块10发送的生物体关联信息显示于显示部21。
生物体关联信息的推断具体而言如以下那样进行。接受来自控制部13的控制信号，驱动电路113使发出第1中心波长λ1为760nm的近红外光的发光元件111a和发出第2中心波长λ2为850nm的近红外光的发光元件112a，以规定的定时朝向被检体交替发光。换言之，CPU133对于驱动电路113发送定时信号，使第1中心波长λ1为760nm的近红外光和第2中心波长λ2为850nm的近红外光从发光元件111a及发光元件112a依次间歇性地发光。
然后，受光元件121a接受被被检体所反射的微弱的反射光，并输出与所接受到的反射光对应的信号。从受光元件121a输出的信号通过放大电路122被放大后被输入至控制部13。控制部13将所输入的信号通过ADC131进行模拟-数字转换，并分别求出每个波长(760nm和850nm)的信号输出。控制部13，在存储器134等中预先存储对这些信号输出值与生物体关联信息的值之间的关系进行表示的计算式、列表，并通过参照它们而获得与信号输出值对应的各生物体关联信息。这样，控制部13在接收到与第1中心波长λ1为760nm的近红外光的反射光对应的信号及与第2中心波长λ2为850nm的近红外光的反射光对应的信号后，算出生物体关联信息。另外，关于本实施方式的生物体关联信息推断动作的详细，后述。
图6是本实施方式的变形例的传感器模块具有的基板体的俯视图。
本变形例的传感器模块具有的基板体16A，还具有多个其他发光元件，该多个其他发光元件发出与多个发光元件的每个发光元件发出的近红外线的中心波长相同的中心波长的近红外线。具体而言，第1发光元件封装111A在1个封装内具有由发出包含近红外光的光的发光二极管元件、激光器元件等组成的第1发光元件111b及第2发光元件111c。第2发光元件封装112A也同样地，在1个封装内具有由发出包含近红外光的光的发光二极管元件、激光器元件等组成的第1发光元件112b及第2发光元件112c。
驱动电路113对第1发光元件封装111A具有的第1发光元件111b及第2发光元件111c、以及第2发光元件封装112A具有的第1发光元件112b及第2发光元件112c进行驱动。
作为“多个发光元件”中的一个第1发光元件111b，能够发出将比805nm短的波长设为作为“中心波长”的第1中心波长λ1的近红外光。此外，作为“多个发光元件”中的其他的一个的第2发光元件111c能够发出将比805nm长的波长设为作为“不同的中心波长”的第2中心波长λ2的近红外光。
作为“多个其他发光元件”中的一个第1发光元件112b，能够发出将比805nm短的波长设为作为“中心波长”的第1中心波长λ1的近红外光。即，第2发光元件封装112A的第1发光元件112b，发出与第1发光元件封装111A的第1发光元件111b发出的近红外光的第1中心波长λ1相同的中心波长的近红外光。作为“多个其他发光元件”中的其他的一个的第2发光元件112c，能够发出将比805nm长的波长设为作为“不同的中心波长”的第2中心波长λ2的近红外光。即，第2发光元件封装112A的第2发光元件112c，发出与第1发光元件封装111A的第2发光元件111c发出的近红外光的第2中心波长λ2相同的中心波长的近红外光。
在本变形例中，第1发光元件111b及第1发光元件112b成对，并能够发光出将760nm作为第1中心波长λ1的近红外光。第2发光元件111c及第2发光元件112c成对，并能够发光出将850nm作为第2中心波长λ2的近红外光。但是，并不限于此，优选的是，第1发光元件111b及第1发光元件112b发出的近红外光的第1中心波长λ1比805nm短，并且，第2发光元件111c及第2发光元件112c发出的近红外光的第2中心波长λ2比805nm长。例如，可以将第1中心波长λ1设为780nm，并将第2中心波长λ2设为830nm。进而，也可以将第1中心波长λ1设为640nm，并将第2中心波长λ2设为940nm。优选的是，第1发光元件111b及第1发光元件112b发出的近红外光的波长范围是760±50nm，第2发光元件111c及第2发光元件112c发出的近红外光的波长范围是850±50nm。更优选的是，第1发光元件111b及第1发光元件112b发出的近红外光的波长范围是760±20nm，第2发光元件111c及第2发光元件112c发出的近红外光的波长范围是850±20nm。如果是这样的构成，则受光部12的输出变得更大，能够提高S/N比。
本变形例的受光元件封装121A，在1个封装内具有用于输出与所接受到的近红外光对应的信号(受光信号)的第1受光元件121b及第2受光元件121c。放大电路122将受光元件封装121具有的第1受光元件121b及第2受光元件121c输出的受光信号放大。
作为“受光元件”的第1受光元件121b的接收灵敏度，在第1发光元件111b及第1发光元件112b发出的近红外光的第1中心波长λ1处达到最大。第1受光元件121b对第1中心波长λ1附近的波长的近红外光具有灵敏度。此外，作为“其他的受光元件”的第2受光元件121c的受光灵敏度，在第2发光元件111c及第2发光元件112c发出的近红外光的第2中心波长λ2处，接收灵敏度达到最大。第2受光元件121c对第2中心波长λ2附近的波长的近红外光具有灵敏度。在本变形例中，第1受光元件121b的接收灵敏度在760nm的波长处达到最大，第1受光元件121b能够接受760±50nm的范围的波长的近红外光。此外，第2受光元件121c的接收灵敏度在850nm的波长处达到最大，第2受光元件121c能够接受850±50nm的范围的波长的近红外光。受光元件优选的是根据发光元件发出的中心波长而选定接收灵敏度最大的受光元件。
第1受光元件121b，以被夹在第1发光元件111b与第1发光元件112b之间的方式被配置在基板15的上表面15a，以接受第1发光元件111b及第1发光元件112b发出的光。第2受光元件121c也同样地，以被夹在第2发光元件111c与第2发光元件112c之间的方式被配置在基板15的上表面15a，以接受第2发光元件111c及第2发光元件112c发出的光。
在本变形例中，CPU133使第1中心波长λ1的近红外光从第1发光元件111b及第1发光元件112b同时发光出，并且在规定时间后使发光停止。即，第1发光元件111b及第1发光元件112b的发光定时彼此同步。接下来，CPU133使第2中心波长λ2的近红外光从第2发光元件111c及第2发光元件112c同时发光出，并且在规定时间后停止发光。即，第2发光元件111c及第2发光元件112c的发光定时彼此同步。此外，CPU133使第1中心波长λ1的近红外光及第2中心波长λ2的近红外光间歇性地并且交替地发光。
本变形例的生物体关联信息的推断具体而言如以下那样进行。接受来自控制部13的控制信号，驱动电路113使发出第1中心波长λ1为760nm的近红外光的第1发光元件111b及第1发光元件112b和发出第2中心波长λ2为850nm的近红外光的第2发光元件111c及第2发光元件112c以规定的定时朝向被检体交替发光。换言之，CPU133对于驱动电路113发送定时信号，使第1中心波长λ1为760nm的近红外光和第2中心波长λ2为850nm的近红外光，从第1发光元件111b及第1发光元件112b、第2发光元件111c及第2发光元件112c依次间歇性地发光。
然后，第1受光元件121b及第2受光元件121c接受被被检体所反射的微弱的反射光。从第1受光元件121b及第2受光元件121c分别输出的信号，通过放大电路122被放大后被输入至控制部13。控制部13将所输入的信号通过ADC131进行模拟-数字转换，并分别求出每个波长(760nm和850nm)的信号输出。其他的构造及动作如关于图1～图5的前述那样。
根据本变形例，设置有发出相同的中心波长的近红外光的发光元件及其他发光元件。具体而言，设置有发出第1中心波长λ1的近红外光的第1发光元件111b及第1发光元件112b。此外，设置有发出第2中心波长λ2的近红外光的第2发光元件111c及第2发光元件112c。因此，受光部12能够获得更高的检测灵敏度。由此，即使在例如动脉存在于被检体的更深的部位的情况下，控制部13也能够以更高的精度推断生物体关联信息。
接下来，对于本实施方式的生物体关联信息推断动作的详细，参照附图进行说明。另外，在以下的说明中，举出传感器模块10具有关于图5前述过的基板体16的情况为例。
图7是表示本实施方式的生物体关联信息推断动作的时序图。图8是表示比较例的生物体关联信息推断动作的时序图。图7(a)及图8(a)表示控制部对发光部发送的定时信号(发光信号)的等级。图7(b)及图8(b)表示受光部所输出的放大后的受光信号的等级。图7(c)及图8(c)表示控制部执行的处理的定时。图7(d)及图8(d)表示与图7(c)及图8(c)相比较、CPU的时钟频率较低的情况。图7(a)～图8(d)所表示的时序图的横轴表示时间。
首先，对图8所表示的比较例进行说明。如图8(a)所示那样，控制部使第1中心波长λ1的近红外光及第2中心波长λ2的近红外光间歇性地并且交替地发光。换言之，控制部使第1中心波长λ1的近红外光及第2中心波长λ2的近红外光从2个发光元件依次间歇性地发光。然后，图8(b)所示那样，受光部输出与经由了被检体后的第1中心波长λ1的近红外光及经由了被检体后的第2中心波长λ2的近红外光对应的受光信号。即，控制部以与第1中心波长λ1的近红外光的发光信号及第2中心波长λ2的近红外光的发光信号对应的定时，接收与第1中心波长λ1的反射光及第2中心波长λ2的反射光对应的信号。
在比较例中，第1中心波长λ1的近红外光的发光时间段T5的长度与第2中心波长λ2的近红外光的发光时间段T7的长度相等。此外，第1非发光时间段T6的长度与第2非发光时间段T8的长度相等，第1非发光时间段T6是位于一系列发光中相邻的2个发光时间段即发光时间段T5与发光时间段T7之间的非发光时间段，第2非发光时间段T8是位于相邻的2个一系列发光中的在先的一系列发光中的最后的发光时间段即发光时间段T7与相邻的2个一系列发光中的在后的一系列发光中的最初的发光时间段即下一个发光时间段T5之间的非发光时间段。即，第1中心波长λ1的近红外光的发光周期(T5+T6+T7+T8)，与第2中心波长λ2的近红外光的发光周期(T7+T8+T5+T6)相同。第1中心波长λ1的近红外光及第2中心波长λ2的近红外光各自的发光周期(T5+T6+T7+T8)，为例如约2毫秒(ms)程度。该发光周期即成为传感器模块的测定周期。
如图8(c)所示那样，与第1中心波长λ1的近红外光对应的信号的模拟-数字转换(AD转换)的处理所需要的时间段T51的长度，和与第2中心波长λ2的近红外光对应的信号的AD转换的处理所需要的时间段T71的长度相等。此外，在时间段T51与时间段T71之间的AD转换的处理被停止的时间段T61的长度，和在时间段T71与时间段T51之间的AD转换的处理被停止的时间段T81的长度相等。即，与第1中心波长λ1的近红外光对应的信号的AD转换周期(T51+T61+T71+T81)，和与第2中心波长λ2的近红外光对应的信号的AD转换周期(T71+T81+T51+T61)相同。
并且，每当受光元件接受到多个发光元件的每个发光元件发出的光，控制部就执行将从受光部输出的多个信号按互不相同的每个中心波长进行平均化的移动平均化处理。具体而言，控制部，在与第1中心波长λ1的近红外光对应的信号的AD转换结束之后到使与第2中心波长λ2的近红外光对应的信号的AD转换开始为止的时间段(是能实施AD转换以外的处理的时间段，所以也称为“可处理时间段”。)T61，执行将与第1中心波长λ1的近红外光对应的信号平均化的移动平均化处理。此外，控制部，在与第2中心波长λ2的近红外光对应的信号的AD转换结束之后到使下一次与第1中心波长λ1的近红外光对应的信号的AD转换开始为止的时间段(可处理时间段)T81，执行使与第2中心波长λ2的近红外光对应的信号平均化的移动平均化处理。
接下来，控制部，在获得了通过与第1中心波长λ1的近红外光有关的移动平均化处理所生成的信号及通过与第2中心波长λ2的近红外光有关的移动平均化处理所生成的信号这两者的阶段，通过CPU的生命推断部执行生物体关联信息的推断的处理(推断处理)。即，控制部，在获得了通过与从发光部发光出的全部的中心波长的近红外光有关的移动平均化处理所生成的信号的阶段，在与第2非发光时间段T8对应而设定的可处理时间段T81，通过CPU的生命推断部执行推断处理。这样，相对于在与第1非发光时间段T6对应而设定的可处理时间段T61仅仅移动平均化处理被执行，在与第2非发光时间段T8对应而设定的可处理时间段T81，执行移动平均化处理和推断处理。
这里，如图8(d)所示那样，使CPU的时钟频率下降时，能够谋求消耗电力的降低化，另一方面各处理所需要的时间变长。具体而言，与第1中心波长λ1的近红外光对应的信号的AD转换的时间段T52的长度，变得比图8(c)所表示的时间段T51的长度长。此外，与第2中心波长λ2的近红外光对应的信号的AD转换的时间段T72的长度，变得比图8(c)所表示的时间段T71的长度长。另一方面，第1中心波长λ1的近红外光的发光周期及第2中心波长λ2的近红外光的发光周期中的任一周期都是，即使CPU的时钟频率下降也不变化。因此，与第1非发光时间段T6对应而设定的可处理时间段T62的长度，变得比图8(c)所表示的可处理时间段T61的长度短。此外，与第2非发光时间段T8对应而设定的可处理时间段T82的长度，变得比图8(c)所表示的可处理时间段T81的长度短。进而，CPU的时钟频率降低，由此移动平均化处理所需要的时间及推断处理所需要的时间都增长。其结果，如图8(d)中以虚线所示那样，在可处理时间段T82结束之前，无法使推断处理完成，而一直到下一个应执行的与第1中心波长λ1的近红外光对应的AD转换的处理时间段T52。在该情况下，无法使该AD转换处理恰当地进行，因此传感器模块无法恰当地动作。即，无法使CPU的时钟频率下降到这样的处理的重复发生的程度。为了消除该处理的重复，需要延长测定周期。
与此相对，本实施方式的传感器模块10中，第2非发光时间段比第1非发光时间段长。并且，控制部13在与第2非发光时间段对应而设定的可处理时间段中，推断生物体关联信息。
即，如图7(a)所示那样，发光部11基于来自控制部13的所输出的信号，使第1中心波长λ1的近红外光的发光和第2中心波长λ2的近红外光的发光间歇性地进行，并反复进行由这些多个发光构成的一系列发光。具体而言，一系列发光的时间段包括：使第1中心波长λ1的近红外光从发光元件111a发光的发光时间段T1、成为任一发光都停止的状态的第1非发光时间段T2及使第2中心波长λ2的近红外光从发光元件112a发光的发光时间段T3。并且，该一系列发光结束后，发光部11，在第2非发光时间段T4期间设为使全部的发光停止的状态，在该时间段的经过后，进行来自发光元件111a的发光，开始下一个一系列发光。该一系列发光的反复周期，成为传感器模块10的测定周期。
包含该测定周期在内的基本的时间设定，与图8所示的比较例的传感器模块是同样的，但本实施方式的传感器模块10如上所述那样，第2非发光时间段T4的长度被设定为比第1非发光时间段T2的长度长。因此，如图7(c)所示那样，与第2非发光时间段T4对应而设定的可处理时间段T41，比与第1非发光时间段T2对应而设定的可处理时间段T21长。因此，在可处理时间段T41，即使除了移动平均化处理以外、还通过CPU133的生命推断部133a执行推断处理，也能够在达到实施基于下一个一系列发光中的最初的发光的AD转换处理的时间段T11之前，使这些处理完成。
如图7(d)所示那样，使CPU133的时钟频率下降时，各处理所需要的时间变长，但与图7(c)所表示的不使CPU的时钟频率下降的情况同样地，在与第2非发光时间段T4对应而设定的可处理时间段T42，能够使移动平均化处理及推断处理在达到实施基于下一个一系列发光中的最初的发光的AD转换处理的时间段T12之前完成。由此，能够在维持测定周期不变的状态下使CPU133的时钟频率降低，能够谋求传感器模块10的消耗电力的降低化。
另外，如前所述，每当受光元件121a接受到发光元件111a发出的光，控制部13执行将从受光部12输出的信号针对第1中心波长λ1平均化的移动平均化处理。此外，每当受光元件121a接受到发光元件112a发出的光，控制部13执行将从受光部12输出的信号针对第2中心波长λ2平均化的移动平均化处理。因此，控制部13能够降低从受光部12输出的信号的噪声，能够以更高的精度推断生物体关联信息。
图9是表示本实施方式的其他的生物体关联信息推断动作的时序图。图9(a)表示控制部对发光部发送的定时信号(发光信号)的等级。图9(b)表示受光部所输出的放大后的受光信号的等级。图9(c)表示控制部执行的处理的定时。图9(a)～图9(c)所表示的时序图的横轴表示时间。
在图9(a)～图9(c)所表示的生物体关联信息推断动作中，控制部13，在与第2非发光时间段T4对应而设定的可处理时间段T41中，通过CPU133执行了推断处理后，执行使对CPU133的电力的供给降低的睡眠模式。在该点上，图9(a)～图9(c)所表示的生物体关联信息推断动作，与关于图7(a)～图7(d)前述过的生物体关联信息推断动作不同。其他的动作，与关于图7(a)～图7(d)前述过的生物体关联信息推断动作是同样的。
由此，可处理时间段T41比可处理时间段T21充分长，因此控制部13能够在可处理时间段T41确保执行使对CPU133的电力的供给降低的睡眠模式的时间。因此，即使不必须使CPU133的时钟频率降低，也能够谋求传感器模块10的消耗电力的降低化。此外，即使在使CPU133的时钟频率降低的情况下也能够维持测定周期，因此能够维持测定精度，并且能够谋求传感器模块10的消耗电力的进一步的降低化。
此外，本实施方式的生物体关联信息显示系统1，具备关于图1～图9前述过的传感器模块10，因此能够使CPU133的时钟频率降低，能够谋求传感器模块10的消耗电力的降低化。此外，生物体关联信息显示系统1，能够谋求传感器模块10的消耗电力的降低化，并且能够使通过控制部13推断出的生物体关联信息显示于显示部21。此外，生物体关联信息显示系统1能够谋求传感器模块10的消耗电力的降低化，能够推断从由血中血红蛋白变化、血中氧比率变化及脉搏数组成的组中选择的至少1个，作为生物体关联信息。
以上，对本实施方式及其应用例进行了说明，但本发明并不限定于这些例子。例如，针对前述的各实施方式或其应用例，本领域技术人员适当地进行构成要素的追加、删除、设计变更后的实施方式、将各实施方式的特征适当组合后的实施方式，只要具备本发明的主旨，都包含在本发明的范围中。
例如，在上述的传感器模块10中，具有生命推断部133a来推断生物体关联信息的控制部13，对发光部11输出控制信号来控制发光部11的动作，但不限定于此。也可以是，由与控制部13不同的别的部分控制发光部11的动作，控制部将被输入了从受光部12输出的信号为契机，进行推断处理及其他的处理(移动平均化处理等)。
在上述的实施方式的传感器模块10中，在与第1非发光时间段T2对应而设定的可处理时间段T21(T22)进行移动平均化处理，然后，在下一个AD转换开始为止的时间段，成为CPU133不进行特殊的处理的待机时间段。处理部13也可以在该待机时间段执行CPU133的睡眠模式。由此，能够谋求传感器模块的消耗电力的进一步的降低化。另外，在与第1非发光时间段对应而设定的可处理时间段中不进行移动平均化处理的情况下、CPU133以外的处理装置进行移动平均化处理的情况下，与第1非发光时间段对应而设定的可处理时间段整体成为待机时间段。在这些情况下，也可以在该待机时间段执行睡眠模式。
在一系列发光中进行3次以上的发光的情况下，第1非发光时间段存在2次以上。这些第1非发光时间段的长度可以相等，也可以包括互不相同的长度。在包括多个第1非发光时间段的长度互不相同的长度的情况下，有时第2非发光时间段的长度被设定为比这些第1非发光时间段中的最长的时间段更长是优选的。
1 生物体关联信息显示系统
10 传感器模块
11 发光部
12 受光部
13 控制部
14 无线通信部
15 基板
15a 上表面
16，16A 基板体
18 壳体
18a 上壁
20 显示装置
21 显示部
22 触摸板
23 控制部
24 存储部
25 无线通信部
31 电源
32 电源开关
111，111A 第1发光元件封装
111a 发光元件
111b 第1发光元件
111c 第2发光元件
112，112A 第2发光元件封装
112a 发光元件
112b 第1发光元件
112c 第2发光元件
113 驱动电路
121，121A 受光元件封装
121a 受光元件
121b 第1受光元件
121c 第2受光元件
122 放大电路
131 模拟-数字转换电路(ADC)
132 接口
133 中央处理装置(CPU)
133a 生命推断部
134 存储器
135 定时器
L1，L2 间隔
T1、T3、T5、T7 发光时间段
T2、T6 第1非发光时间段
T4、T8 第2非发光时间段
T11、T12、T31、T32、T51、T52、T71、T72 处理时间段
T21、T22、T41、T42、T61、T62、T81、T82 可处理时间段
λ1 第1中心波长
λ2 第2中心波长
Claims (7)
1.一种传感器模块，其特征在于，具备：
发光部，朝向被检体发出包含近红外光的光；
受光部，接受经由上述被检体后的上述光；及
控制部，基于从上述受光部输出的信号，推断生物体关联信息，
上述发光部具有彼此隔开间隔而配置且发出互不相同的中心波长的上述近红外光的多个发光元件，
上述受光部具有以接受上述多个发光元件的每个发光元件发出的上述光的方式配置且针对上述近红外光具有灵敏度的受光元件，
上述发光部反复进行使上述多个发光元件依次间歇性地发光的一系列发光，第2非发光时间段比第1非发光时间段长，该第1非发光时间段是位于上述一系列发光中相邻的2个发光时间段之间的非发光时间段，该第2非发光时间段是位于相邻的2个上述一系列发光中的在先的一系列发光中的最后的发光时间段与上述相邻的2个一系列发光中的在后的一系列发光中的最初的发光时间段之间的非发光时间段，
上述控制部在与上述第2非发光时间段对应而设定的可处理时间段，推断上述生物体关联信息。
2.根据权利要求1所述的传感器模块，其特征在于，
上述控制部具有中央处理装置，该中央处理装置执行推断上述生物体关联信息的推断处理，在与上述第2非发光时间段对应而设定的可处理时间段，上述控制部通过上述中央处理装置执行了上述推断处理后，执行将对上述中央处理装置的电力的供给降低的睡眠模式。
3.根据权利要求1或2所述的传感器模块，其特征在于，
上述控制部具有中央处理装置，该中央处理装置执行推断上述生物体关联信息的推断处理，在与上述第1非发光时间段对应而设定的可处理时间段的至少一部分，上述控制部执行将对上述中央处理装置的电力的供给降低的睡眠模式。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器模块，其特征在于，
上述控制部，每当上述受光元件接受上述多个发光元件的每个发光元件发出的上述光时，执行将从上述受光部输出的多个信号按上述互不相同的每个上述中心波长进行平均化的移动平均化处理。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器模块，其特征在于，
上述发光部还具有多个其他发光元件，该多个其他发光元件发出与上述多个发光元件的每个发光元件发出的上述近红外线的中心波长相同的中心波长的上述近红外线，
发出上述相同的中心波长的近红外线的上述发光元件及上述其他发光元件的发光定时，彼此同步。
6.一种生物体关联信息显示系统，其特征在于，具备：
上述权利要求1至5中任一项所述的传感器模块；以及
显示部，显示通过上述控制部推断出的上述生物体关联信息。
7.根据权利要求6所述的生物体关联信息显示系统，其特征在于，
上述控制部推断从由血中血红蛋白变化、血中氧比率变化及脉搏数组成的组中选择的至少1个，作为上述生物体关联信息。
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