CN110301898A - 生物信息测量设备、方法、系统和计算机可读介质 - Google Patents

生物信息测量设备、方法、系统和计算机可读介质 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种生物信息测量设备、生物信息测量方法、生物信息测量系统和计算机可读介质，所述生物信息测量设备包括：光源，其利用光来照射测量对象；光接收部分，其从测量对象接收所述光的反射光的光量；选择单元，其基于光接收部分在反射光的多个波长中的每个波长下接收的光量来从多个波长中选择待用于测量生物信息的波长。

Description

生物信息测量设备、方法、系统和计算机可读介质
技术领域
本发明涉及一种生物信息测量设备、生物信息测量方法、生物信息测量系统和计算机可读介质。
背景技术
近年来，已经存在市售的一种脉搏波测量设备，其利用具有特定波长的光来照射人体的一部分，并且通过使用光接收传感器检测来自移动通过活体内血管的血液的反射光量或透射光量而检测伴随血液移动的血液脉搏波(以下称为脉搏波)。该脉搏波用于测量脉搏率。此外，已经提出的是，使用加速度脉搏波获得由血管内壁老化或累积物质引起的血管硬化的程度，该血管硬化的程度呈现血管老化程度或血管年龄，所述加速度脉搏波是通过对脉搏波进行二阶微分而获得的。
通常，这种类型的脉搏波测量设备包括：光发射部分(例如，LED)，所述光发射部分利用光照射测量对象的指尖等；和光接收部分(例如，光电二极管)，所述光接收部分接收已经穿过活体的光或已经被活体反射的光。脉搏波测量设备基于由光接收部分接收的光量的变化来检测脉搏波。血液中的血红蛋白的光吸收特性通常用于脉搏波测量。因此，具有适于在血红蛋白的光吸收特性增强的波长区域中进行测量的特性的光发射部分和光接收部分被用作脉搏波测量设备的光发射部分和光接收部分。日本专利公开No.2016-083030(以下称为文献1)公开了一种脉搏波传感器，其使用白光LED作为光源并且使用G(绿光)传感器和R(红光)传感器检测反射的光量。文献1的脉搏波传感器使用G传感器检测活体内的反射的光中的绿光、使用R传感器检测红光并且基于绿光和红光之间的程度差异来检测与脉搏波有关的信息。
通常，脉搏波测量设备中使用的光发射部分的特性与光接收部分的特性相匹配，使得可以检测血红蛋白的光吸收特性增强的波长区域中的光量。同样在文献1中，通过使用绿光传感器检测绿光(波长＝550nm)的光量来检测氧化的血红蛋白的摩尔吸光系数的变化(脉搏波)。以这种方式，凭借脉搏波测量设备，光发射部分和光接收部分的特性被确定成使得可以检测如下波长下的光量，所述波长被预先设定成其中可以以良好灵敏度检测光量的波长。然而，如果多个变化因素(例如脉搏波测量设备的光发射/光接收元件的特性或血红蛋白本身的光学吸收特性)以复合方式累加，则用于检测的最佳波长(在该波长下的脉搏波变化增加)将改变。结果，在脉搏波测量设备能够以良好灵敏度进行检测的波长与用于实际光量检测的最佳波长之间产生偏移，因此在一些情况下由脉搏波测量设备检测的脉搏波的变化量减小。当被检测的脉搏波的变化量较小时，存在噪声易于具有更大影响的问题，因此测量准确度劣化。
发明内容
本发明涉及一种生物信息测量设备和方法，根据所述生物信息测量设备和所述方法可以选择适于测量生物信息的波长。
根据本发明的一个方面，提供一种生物信息测量设备，所述生物信息测量设备包括：光源，所述光源构造成利用光照射测量对象；光接收部分，所述光接收部分构造成从测量对象接收所述光的反射光的光量；选择单元，所述选择单元构造成基于光接收部分在反射光的多个波长中的每个波长下接收的光量从所述多个波长中选择待用于测量生物信息的波长。
根据本发明的另一方面，提供一种生物信息测量系统，所述生物信息测量系统具有检测设备和连接到所述检测设备的信息处理设备，所述检测设备包括：光源，所述光源构造成利用光照射测量对象；和光接收部分，所述光接收部分构造成从测量对象接收所述光的反射光的光量；所述生物信息测量系统包括：选择单元，所述选择单元构造成基于光接收部分在反射光的多个波长中的每个波长下接收的光量从所述多个波长中选择待用于测量生物信息的波长；和测量单元，所述测量单元构造成基于所述选择单元选择的波长的反射光的光量测量生物信息。
根据本发明的另一方面，提供一种生物信息测量方法，其包括：利用来自光源的光照射测量对象；获得由光接收部分在来自测量对象的光的反射光的多个波长中的每个波长下所接收的光量；基于所获得的光量从所述多个波长中选择待用于测量生物信息的波长；基于所选择的波长的反射光的光量来测量生物信息。
根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有用于使计算机执行生物信息测量方法的程序，所述生物信息测量方法包括：利用来自光源的光照射测量对象；获得由光接收部分在来自测量对象的光的反射光的多个波长中的每个波长下所接收的光量；基于所获得的光量从所述多个波长中选择待用于测量生物信息的波长；基于所选择的波长的反射光的光量来测量生物信息。
参考附图，根据示例性实施例的以下描述，本发明的其他特征将变得显而易见。
附图说明
图1A至图1C是根据第一实施例的脉搏波测量设备的外观的示图。
图2A至图2C是根据第一实施例的光谱仪的结构的示图。
图3是根据第一实施例的脉搏波测量设备的控制构造的示例的框图。
图4A和图4B是脉搏波和加速度脉搏波的波形的示图。
图5A至图5C是根据第一实施例的波长选择的示例的示图。
图6A和图6B是根据第一实施例的波长选择处理的流程图。
图7是根据第一实施例的在光量调节期间的接收的光量的变化的示图。
图8是根据第一实施例的由脉搏波测量设备和PC所实现的功能构造的框图。
图9A和图9B是根据第二实施例的波长选择的示例的示图。
图10A和10B是第三实施例的脉搏波测量设备的控制的示图。
图11是表示根据第三实施例的用于选择光发射部分的处理的流程图。
图12是根据第三实施例的由脉搏波测量设备和PC所实现的功能构造的框图。
图13是用于说明根据第四实施例的测量的流程的流程图。
具体实施方式
第一实施例
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。
图1A至图1C是用作根据第一实施例的生物信息测量设备的脉搏波测量设备100的外部透视图。脉搏波测量设备100具有容纳光谱仪的壳体10。壳体10的上表面是在其上将放置测量对象的表面。在壳体10的上表面上设置：孔部分15，所述孔部分使得光能够在放置于上表面上的测量对象与壳体10内的光谱仪200(所述光谱仪参考图2A至图2C的详细描述)之间进出；以及由透明材料构成的透明盖4，所述透明盖覆盖孔部分15。此外，孔部分15的上部部分和透明盖4设置有挡板构件2和用于引导测量对象的引导构件3。注意的是，图1A是示出其中挡板构件2覆盖孔部分15的状态的示图，图1B是示出其中挡板构件2已经撤回、孔部分15打开、而作为测量对象的手指6覆盖孔部分15的状态的示图，图1C是在图1B所示的状态下省略手指的示图。
在本实施例中，挡板构件2和引导构件3连接或一体化地构成。引导构件3具有引导状部分31和手指接收部分32。由于引导状部分31和设置在壳体10上的导轨部分16，引导构件3和挡板构件2可以在图1A至图1C中所示的X方向上进行滑动移动。导轨部分16的两个端部部分用作止动件部分18a和止动件部分18b，并且所述两个端部部分限定两个位置，即引导状部分31抵接止动件部分18a的位置以及引导状部分31抵接止动件部分18b的位置。由于引导构件3因手指6而移动，挡板构件2可以在面对壳体10的孔部分15且覆盖孔部分15的第一位置(图1A)和从面对孔部分15的位置撤回的第二位置(图1C)之间移动。在图1B所示的状态中，手指6的脉搏波由被包含在主体内部部分的光谱仪200检测。
图2A至图2C是光谱仪200的结构的示图。图2A是光谱仪200的外部视图，所述光谱仪被包含且布置在脉搏波测量设备100的壳体10中，图2B是光谱仪的内部结构的示图，其中光谱仪的电基板201和盖构件202a已经被移除。光谱仪200的外壳由盖构件202a和罩构件202b形成。电基板201具有用于放大来自线传感器206的信号、对所得信号进行A/D转换且从而获得针对每个波长的输出信号(数字信号)的电路等。此外，白光LED 203和线传感器206(多个光接收元件)被装配在电基板201上(即，位于同一基板上)。
光谱仪200的光学系统包括：白光LED 203，所述白光LED用作产生用于照射测量对象的光的光源；光导204；衍射光栅205；和线传感器206。光导204是光引导构件，在所述光引导构件中集成有用于将光通量从白光LED 203引导到测量对象的照射部分以及用于收集和引导从测量对象反射的光的光收集部分。来自白光LED 203的光通过光导204的照射部分而被引导到孔部分15，穿过孔部分15并且照射测量对象(在该示例中，所述测量对象为手指6)。从测量对象反射的光被光导204的光引导部分收集和引导，并且被引导到衍射光栅205，所述衍射光栅是用于在预定波长区域中以预定分辨率使光分散的分散单元。反射的光被用作分散单元的衍射光栅205以多个波长分散，并且用作光接收部分的线传感器206接收分散的光。接收已经分解成多个波长的光的光接收元件串联布置在线传感器206中。光谱仪200整体地包括白光LED 203、光导204、衍射光栅205和线传感器206，从而实现了更小的尺寸。
图2C示出了从光谱仪200中的白光LED 203发射的光线的前进顺序(箭头R1至R5的顺序)。从布置在光谱仪200的电基板201中的白光LED 203发射的光通量R1被通过树脂模制形成的光导204的弯曲的表面部分反射，并且作为照明光R2被输出到上表面。照明光R2穿过孔部分15和透明盖4，并且照射放置于透明盖4上的活体的测量对象(在本实施例中为手指6)的腹部。来自被照射区域的反射光R3入射到通过树脂模制形成的光导204的入射部分204a上。
入射在入射部分204a上的反射光被光导204收集和引导，并且作为光通量R4照射衍射光栅205。衍射光栅205是使用树脂制造的凹面反射衍射光栅(凹面衍射光栅)，并且包括形成在凹表面上的衍射光栅。通过例如在衍射光栅表面上气相沉积例如铝的反射膜或例如SiO2的增强反射膜来生成衍射光栅205。被这种衍射光栅205分散的光通量R5照射安装在电基板201上的线传感器206。
图3是表示脉搏测量设备100的控制构造的框图。图3示出了生物信息测量系统，所述生物信息测量系统包括：用作检测设备的脉搏波测量设备100，所述脉搏波测量设备包括产生用于照射测量对象的光的光源和用于检测从测量对象反射的反射光的光量的光接收部分；和连接到脉搏波测量设备100的信息处理设备。电基板201装备有白光LED 203、线传感器206和光谱仪控制单元207。光谱仪控制单元207执行针对白光LED的驱动控制以及执行针对线传感器206检测到的信号的计算处理。此外，光谱仪控制单元207连接到主控制单元208(所述主控制单元控制脉搏波测量设备100)，并且将光谱仪200获得的检测结果发送到主控制单元208。此外，主控制单元208可以使用已知的通信技术与作为外部设备的信息处理设备通信。在本实施例中，个人计算机(以下称为PC 209)用作信息处理设备。主控制单元208将由光谱仪200获得的测量结果连续地发送到PC 209。在PC 209中安装用于脉搏波测量的应用程序，基于脉搏波(图4A)和加速度脉搏波(参见图4B)计算的例如血管年龄的医疗保健信息显示在PC 209的屏幕上，所述加速度脉搏波是通过对所述脉搏波进行二阶微分而获得的。应当注意的是，由于加速度脉搏波波形与血管年龄之间的关系是已知信息，因此这里将不包括对其的描述。
接下来，将描述当手指6实际布置在脉搏波测量设备100的上表面上的测量位置时光谱仪200的测量内容。应当注意的是，在本实施例中，衍射光栅205具有设置为400纳米的最小波长和设置为10纳米的波长分辨率，并且在线传感器206中存在31个光接收元件。因此，本实施例的光谱仪200可以在400纳米至700纳米的波长区域内测量每10纳米接收的光量。
图5A示出了当白光LED 203发射预定的光量时线传感器206在每个波长下的接收的光量。应该注意的是，图5A的竖轴表示通过使用光谱仪控制单元207对由线传感器206转换成电信号(模拟信号)的接收的光量的波形进行A/D转换(分辨率为10bits)而获得的值。如果图5A中示出的数据被连续监测一预定时间量，那么接收的光量随着血管的脉动(血红蛋白的移动量的变化)而变化。在预定时间量(例如5秒)内的每个波长下的接收的光量的变化宽度如图5B所示。这里，变化范围是在预定时间量内测量的接收的光量的最大值和最小值之间的差。在图5B中，光量变化在580纳米附近的波长下达到其最大值，因此从S/N比率来看，580纳米可以说是适于脉搏波测量的波长。另一方面，图5C示出了当脉搏波测量设备或测量对象(手指)不同时在每个波长下的光量变化。在图5C中，光量变化达到其最大值处的波长是560纳米，因此适于脉搏波测量的波长不同于图5B中所示的情况(580纳米)。也就是说，具有大的变化量并且适于脉搏波测量的波长根据当时的测量对象和测量条件而改变。因此，当在固定波长下进行脉搏波测量时，存在脉冲波发生很小变化(存在受噪声影响的趋势)的情况，并且难以进行稳定的测量。
图6A是示出根据第一实施例的波长选择处理的流程图。在开始用于脉搏波测量的光量检测之前，光谱仪控制单元207通过执行下文描述的波长选择处理来选择适于脉搏波测量的波长，并且调节白光LED 203的光量以在所选波长下获得足够的接收的光量。
首先，光谱仪控制单元207以预定光量接通白光LED 203(步骤S601)，并且在全波长(400至700纳米的波长区域)中的每个波长(例如，每50纳米的波长)下测量接收的光量(步骤S602)。因此，获得上述如图5A所示的接收的光量数据。当在预定时段内(或以预定次数)重复执行步骤S602的测量时，光谱仪控制单元207结束全波长下的对接收的光量的测量(步骤S603中的“是”)。光谱仪控制单元207基于步骤S602中针对接收的光量的多个测量结果而获得每个波长下的光量变化，并产生针对每个波长下的光量变化的测量数据，如图5B和图5C所示(步骤S604)。光谱仪控制单元207基于所生成的测量数据将接收的光量的变化达到其最大值的波长λmax确定为用于脉搏波测量的波长(步骤S605)。然后，光谱仪控制单元207以该确定的波长实施白光LED的光量调节(步骤S606)。
图7是用于说明根据第一实施例的光量调节的示图。图7中所示的实线表示由于相对于图5A中所示的接收的光量(图7中所示的虚线)进行光量调节导致白光LED 203的光量增加为约1.5倍时的接收的光量。因此，例如，可以将波长580纳米下的接收的光量提高到接近10bit分辨率下的最大值(1023[dec])。结果，相对于脉搏波测量期间的接收的光量的变化范围，S/N比率进一步改善。应当注意的是，以基于由线传感器206输出的光量的值在步骤S605中确定的波长执行光量调节。例如，在步骤S602中获得的关于接收的光量的数据中，在步骤S605中确定的波长下的接收的光量的最大值被设定为不超过分辨率下的最大值。例如，可以选择1.25倍、1.5倍和1.75倍中的一个作为光量调节，并且最大倍数被选择为使得所确定的波长下的接收的光量的最大值不超过分辨率下的最大值。上述1.5的倍数是例如以这种方式选择的调节量。替代地，也可以基于所确定的波长下的接收的光量的最大值与分辨率下的最大值之间的比率来确定光源的调节量。
此外，在图6A的步骤S605中，光量变化处于其最大值的波长λmax被选择为用于脉搏波测量的波长，但不限于此。还可以选择包括λmax的预定宽度的波长区域(例如，±10纳米)中所包括的波长，如图6B的步骤S605a所示。在这种情况下，获得与包括在波长区域中的多个波长相对应的多个光量，因此对这些所获得的光量的值进行统计处理并且使用所获得的光量的值。例如，通过采用由对接收的光量进行取平均所获得的值，可以改善S/N比率和改善对未预见的噪声的鲁棒性。
如上所述，当对用于测量的波长的选择以及对白光LED 203的光量调节结束时，用于脉搏波测量的光量测量开始。也就是说，光谱仪控制单元207驱动白光LED 203以便达到通过步骤S606中的调节所获得的光量，并且从线传感器206顺序地获得在步骤S605中确定的波长下的光量，并且将所获得的光量发送到主控制单元208。主控制单元208将与从光谱仪控制单元207接收的光量相关的数据发送到PC209。以这种方式，PC 209可以从脉搏波测量设备100获得例如图4A所示的脉搏波。PC 209根据该脉搏波获得并显示脉搏率。此外，PC209基于通过对该脉搏波进行二阶微分所获得的波形(图4B)来估计血管年龄并显示估计结果。
图8是示出了根据第一实施例的与血压测量有关的功能构造的示例的框图。全波长光量获取单元701从线传感器206获得针对预定时段(或预定次数)的全波长上的各波长的光量(步骤S601至S603)。光量变化获取单元702基于由全波长光量获取单元获得的预定时段内(或预定次数)的光量来获得每个波长下的光量变化(步骤S604)。波长选择单元703基于由光量变化获取单元702获得的光量变化，从所有上述波长中选择并且确定待用于生物信息测量(例如脉搏波测量)的波长(步骤S605)。发射光量调节单元704调节白光LED 203发射的光量，使得在由波长选择单元703选择的波长下的光量增加(步骤S606)。
当如上所述对适于测量的波长的选择以及对光源的发射光量的调节结束时，用于脉搏波测量的光量测量开始。也就是说，光量获取单元705以发射光量调节单元704所调节的发射光量来接通白光LED 203，并且从线传感器206顺序地获得由波长选择单元703选择的波长下的光量。脉搏波检测单元706通过从光量获取单元705获得按时间顺序排列的光量来产生脉搏波，并且基于该脉搏波测量脉搏率。此外，脉搏波检测单元706基于通过对该脉搏波进行二阶微分所获得的波形来估计血管年龄。测量结果和估计结果显示在PC 209中包括的装置上。
在本实施例中，全波长光量获取单元701、光量变化获取单元702、波长选择单元703、发射光量调节单元704和光量获取单元705在脉搏波测量设备100中实现，即，通过光谱仪控制单元207和主控制单元208实现。光量获取单元705将获得的光量发送到PC 209，在其中运行用于脉搏波测量的应用程序的PC 209起到脉搏波检测单元706的作用。应当注意的是，脉搏波测量设备100和PC 209的作用不限于此，例如，光量变化获取单元702和波长选择单元703也可以通过PC 209来实现。在这种情况下，全波长光量获取单元701向PC 209通知所获得的光量，被包括在PC 209中的波长选择单元703执行将脉搏波选择结果通知到脉搏波测量设备100的发射光量调节单元704。
应当注意的是，在第一实施例中，描述了包括PC 209的构造，但是不限于此。例如，可以在脉搏波测量设备100中设置显示单元，从测量到分析/结果显示的一系列操作(例如其中主控制单元208执行脉搏率的测量和血管年龄的估计以及在显示单元上显示结果的一系列操作)也可以由脉搏波测量设备100实施。在这种情况下，全波长光量获取单元701、光量变化获取单元702、波长选择单元703、发射光量调节单元704、光量获取单元705和脉搏波检测单元706的功能由光谱仪控制单元207和主控制单元208实现。
如上所述，根据第一实施例，由于可以从全部的波长中选择适于脉搏波测量的波长，因此可以进行稳定的脉搏波测量。
第二实施例
在第一实施例中，通过指定光量变化的量达到其最大值的波长来选择用于脉搏波测量的适合波长。在第二实施例中，其中光量变化的量超过预定值的波长区域被选择为用于脉搏波测量的波长区域。应当注意的是，根据第二实施例的脉搏波测量设备的构造类似于第一实施例(图1A至图1C、图2A至图2C和图3)的构造。
同样在第二实施例中，类似于第一实施例，光谱仪控制单元207在预定时间量内测量每个波长下的接收的光量(步骤S601至S603)，并且获得在每个波长下的光量变化(步骤S604)。根据第二实施例的每个波长下的光量变化的示例在图9A中示出。本实施例的光谱仪控制单元207将其中光量变化超过预定阈值的波长区域确定为用于波长测量的波长区域。在图9A所示的示例中，其中光量变化超过预定阈值(90[dec])的波长区域(580至590纳米)被设定为用于脉搏波测量的波长区域。
图9B是示出了在白光LED 203关闭的同时，在预定时间量内每个波长下的接收的光量的变化范围的示图。由于各种变化因素的影响(例如脉搏波测量设备100的电源电压(未示出)中的变化以及光谱仪控制单元207的AD转换误差)而出现图9B所示的变化量。在本示例中，该变化量被理解为约10[dec]。当将要执行脉搏波测量时，上述变化量的阈值需要大于图9B中所示的变化因素的变化量(约10[dec])。在本实施例中，90[dec]被设定为阈值，结果获得变化因素的变化量的约9倍裕度(阈值(90[dec])/变化因素的变化量(约10[dec]))。
应当注意的是，如果没有其中光量变化超过阈值90[dec]的波长，则光谱仪控制单元207可以适当地降低阈值并且获得其中阈值被超过的波长区域。此外，可以在光谱仪控制单元207接通白光LED 203之前，即，当白光LED 203关闭时测量光量变化(图9B)，并且可以基于该测量结果设定阈值。例如，也可以使用通过将预定数(例如，9)乘以在白光LED 203关闭时所获得的每个波长下的光量变化的平均值或所获得的光量变化的最大值而获得的值来作为上述阈值。
如上所述，根据第二实施例，由于可以基于变化量的值来确定用于脉搏波测量的选择的波长，因此可以进行稳定的脉搏波测量。
第三实施例
在第一实施例和第二实施例中，在使用光谱仪的脉搏波测量设备100中，基于多个波长的光量变化来确定用于脉搏波测量的合适波长。在第三实施例中，包括具有不同波长的多个LED，并且选择具有待用于脉搏波测量的波长的LED。
图10A是示出了第三实施例的脉搏波设备100的框图。在第三实施例中，设置电基板201来代替第一实施例和第二实施例的光谱仪200，所述电基板配备有：用作具有不同波长的两个光源的LED 211和LED 212；用作光接收元件的光电二极管213；和主控制单元208。如图10B所示，电基板201布置成与测量对象(手指)平行，即，使得配备有LED 211、LED 212和光电二极管213的电基板201的表面被布置成平行于壳体10的上表面。应当注意的是，主控制单元208和PC 209之间的关系类似于第一实施例中两者的关系。
接下来，将参考图11中所示的流程图来描述第三实施例的波长选择方法。在开始脉搏波测量之前，主控制单元208以预定光量接通LED 211(步骤S1001)。主控制单元208在预定时段内测量在此时由光电二极管213接收的接收的光量(步骤S1002)，并且获得LED211的发射光的光量变化。此后，主控制单元208关闭LED 211(步骤S1003)。然后，主控制单元208以预定光量接通LED 212(步骤S1004)。主控制单元208在预定时段内测量在此时由光电二极管213接收的接收的光量(步骤S1005)，并且获得LED 212的发射光的光量变化。此后，主控制单元208关闭LED 212(步骤S1006)。应当注意的是，类似于第一实施例，光量变化是在预定时段中多次测量的接收的光量的最大值和最小值之间的差。
主控制单元208确定在LED 211接通时获得的光量变化与LED 212接通时获得的光量变化之间哪个光量变化较大(步骤S1007)。如果在LED 211接通时获得的光量变化较大(步骤S1007中的“是”)，则选择LED 211用于脉搏波测量(步骤S1008)。另一方面，如果在LED212接通时获得的光量变化较大(步骤S1007中的“否”)，则选择LED 212用于脉搏波测量(步骤S1009)。此后，主控制单元208对所选择的LED实施光量调节(步骤S1010)。应注意的是，光量调节期间的操作与第一实施例中的操作相同。
在第三实施例中，例如，如果LED 211以560纳米发射光并且LED 212以580纳米发射光，则可以选择具有适于如图5B和图5C所示的光量变化的波长的LED。通过进一步增加具有不同波长的LED的数量(通过使用具有三个或更多波长的LED)，可以更精确地选择具有适于环境的波长的LED。
图12是示出了根据第三实施例的脉搏波测量设备100和PC 209的功能构造的示例的框图。光量变化测量单元1201分别接通具有不同波长的多个光源，并且使用光电二极管213获得反射光量中的变化(光量变化)。即，光量变化测量单元1201执行步骤S1001至S1006。光源选择单元1202基于由光量变化测量单元1201获得的光量变化来选择待用于脉搏波测量的光源(即，待用于脉搏波测量的光的波长)(步骤S1007到S1009)。发射光量调节单元1203调节由光源选择单元1202选择的LED的光量(步骤S1010)。
光量获取单元1204使用由光源选择单元1202选择并且由发射光量调节单元1203调节其光量的光源(LED)而顺序地获得光电二极管213检测到的光量，并且光量获取单元1204将光量发送到脉搏波检测单元1205。脉搏波检测单元1205从光量获取单元1204获得按时间顺序排列的光量、产生脉搏波(图4A)并且基于产生的脉搏波测量脉搏率。此外，脉搏波检测单元706基于通过对该脉搏波进行二阶微分获得的波形来估计血管年龄。测量结果和估计结果显示在PC 209中包括的显示装置上。应当注意的是，在本实施例中，光量变化测量单元1201、光源选择单元1202、发射光量调节单元1203以及光量获取单元1204由主控制单元208实现，脉搏波检测单元1205由PC 209实现。然而，光源选择单元1202也可以由PC 209实现。
应当注意的是，在上述实施例中，设置了具有不同波长的多个LED，但是也可以设置对不同波长敏感的多个光电二极管(光接收部分)。在这种情况下，可以使用一个白光LED作为光源。基于测量每个波长下的光量变化的结果，选择与具有最大光量变化的波长相对应的光电二极管并且将该光电二极管用于脉搏波测量。
如上所述，根据第三实施例，通过不使用光谱仪的更廉价的构造，可以进行稳定的脉搏波测量。
第四实施例
第一实施例和第二实施例描述了使用光谱仪选择待用于在脉搏波测量设备100中的测量的波长的方法。在第一实施例和第二实施例中，在脉搏波测量之前执行用于选择待用于测量的波长的处理。在第四实施例中，在使用脉搏波测量设备100测量生物信息(例如，脉搏波测量)的流程中实施波长选择。更具体地，在第四实施例中，测量在预设波长(预定波长)下的光量变化，并且如果光量变化量大于或等于预定值，则基于该光量变化获得生物信息(脉搏波)。因此，如果在预定波长下的光量变化量大于或等于预定值，则与第一实施例和第二实施例相比，将缩短测量生物信息所需的时间量。
应当注意的是，根据第四实施例的脉搏波测量设备的构造类似于第一实施例(图1A至图1C、图2A至图2C和图3)的构造。在下文中，将参考图13所示的流程图来描述用于第四实施例的波长选择的处理。
首先，光谱仪控制单元207以预定光量P1接通白光LED 203(步骤S1301)，并且测量在预定波长(预定波长A)下的接收的光量(步骤S1302)。当在预定时段内(或以预定次数)重复执行步骤S1302的测量时，光谱仪控制单元207结束对在预定波长A下的接收的光量的测量(步骤S1303)。光谱仪控制单元207基于在步骤1302中的针对接收的光量的测量结果来获得在预定波长A下的光量变化量(步骤S1304)。
光谱仪控制单元207确定在计算出的波长A下的光量变化量是否大于或等于预先确定的预定值(步骤S1305)，并且如果它大于或等于预定值(步骤S1305中的“是”)，则基于预定波长A的光量的变化来获得生物信息(步骤S1315)。此时，在步骤S1302中测量的接收的光量也可以用作待在步骤S1315中用于获得生物信息的数据的一部分。另一方面，如果在步骤S1304中计算出的波长A下的光量变化量小于预定值(步骤S1305中的“否”)，则光谱仪控制单元207执行图6A和图6B中所示(步骤S601至S605)的波长选择处理(步骤S1306)。这里，通过步骤S1306的波长选择处理所选择的波长被设定为波长B。光谱仪控制单元207继续以预定光量P1接通白光LED 203，并且测量在所选择的波长B下的接收的光量(步骤S1307)。当在预定时段内(或以预定次数)重复执行步骤S1307的测量时，光谱仪控制单元207结束对在预定波长B下的接收的光量的测量(步骤S1308)。
接下来，光谱仪控制单元207基于步骤S1307中的针对接收的光量的测量结果来获得预定波长B下的光量变化量(步骤S1309)。光谱仪控制单元207比较计算出的波长B的光量变化量是否大于或等于预先确定的预定值(步骤S1310)，并且如果它大于或等于预定值，则光谱仪控制单元207基于波长B下的光量的变化来获得生物信息(步骤S1314)。此时，在步骤S1307中测量的接收的光量也可以用作待在步骤S1314中用于获得生物信息的数据的一部分。另一方面，如果在步骤S1310中计算的波长B下的光量变化量小于预定值，则光谱仪控制单元207将白光LED 203的光量改变(增加)至P2(>P1)(步骤S1311)，然后再次测量波长B下的接收的光(步骤S1312)。当在预定时段内(或以预定次数)重复执行步骤S1302的测量时，光谱仪控制单元207结束对预定波长B下的接收的光量的测量(步骤S1313)。此后，光谱仪控制单元207基于在步骤S1312中获得的波长B下的光量的变化来获得生物信息(步骤S1314)。
应当注意的是，在上述处理中，当测量预定波长A下的接收的光量时，测量单个波长的测量，但是不限于此。例如，在使用光谱仪200的构造中，当测量预定波长A下的接收的光量时，也可以在其他多个波长中的每个波长下检测接收的光量。因此，例如，如果在采样周期中存在余量，则可以在步骤S1302中在多个波长下测量接收的光量，并且当在步骤S1306中执行波长选择处理时，也可以使用在步骤S1302中测量的接收的光量。此外，尽管在步骤S1307和S1308中在波长B下测量接收光量，但是也可以使用在步骤S1306中执行的测量结果(步骤S602和S603的结果)。此外，如果在步骤S1309中选择波长B，则还可以利用波长B更新在步骤S1302至S1304以及步骤S1315中待使用的预定波长A。即，也可以将所选的波长设定为在接下来的测量实例期间用于测量的波长。
如上所述，根据第四实施例，可以减少波长选择处理的实施和LED光量，因此可以缩短测量时间并降低功耗。
应当注意的是，在第四实施例中，使用光谱仪的生物信息测量设备被描述为示例，但是不限于此。例如，本发明还可以应用到如下的测量设备：所述测量设备包括具有不同波长的多个光源，或者具有不同波长灵敏度的多个光接收部分，如第三实施例中所述。例如，在测量设备包括多个光源的情况下，如果使用预定光源测量的光量变化量大于或等于预定值，则使用该光源测量生物信息，如果光量变化量小于预定值，则再次使用选择的光源测量生物信息。这里，如第三实施例中所述的那样选择光源。而且，可以将选择的光源设定为用于接下来的测量实例的预定光源。类似地，在使用包括多个光接收部分的测量设备的情况下，如果使用预定光接收部分测量的光量变化量大于或等于预定值，则使用该光接收部分来测量生物信息，如果光量变化量小于预定值，则再次使用选择的光接收部分测量生物信息。这里，如第三实施例中所述的那样选择光接收部分。应当注意的是，选择的光接收部分也可以被设定为用于接下来的测量实例的预定的光接收部分。如上所述，通过选择光源或光接收部分，获得了与上述效果类似的效果。
第五实施例
在第四实施例中，首先，使用预定波长(预定波长A)来测量接收的光量，如果此时光量变化小于预定值(如果确定将不使用预定波长A)，则实施波长选择处理。
在第五实施例中，首先测量在多个波长(例如，五个预定波长A至E)中的每个波长下的接收的光量，如果在这些波长之中预先确定的预定波长(例如，波长A)下的光量变化小于预定值，则执行波长选择处理。然后，如果不使用预定波长(A)，则使用在如下波长下获得的接收的光量变化来获得生物信息，在其下测量了接收的光量的所述其他波长之中在所述如上波长下呈现出所接收的光量的变化最大。因此，在第五实施例中，由于预先测量多个波长下的接收的光量，所以不再需要当不使用预定波长A时在执行的波长选择处理中测量多个波长中的每个波长下的接收的光量，因此波长选择所需的时间量减少。
在第五实施例中，在图13中所示的流程图中，步骤S1302的处理是用于“测量多个波长下的接收的光量”的处理，此外，在步骤S1306的波长选择处理中，图6A和图6B中所示的流程图中的步骤S601至S603被省略，在除了预定波长A之外的剩余波长中选择获得了最大的接收光变化量的波长。
如上所述，根据第五实施例，通过预先测量多个波长中的每个波长下的接收的光量，即使不使用预定波长A并且需要波长选择处理时，也可以缩短处理时间。
应当注意的是，类似于第五实施例，如果在步骤S1309中选择波长B，则在步骤S1302至S1304和步骤S1315中使用的预定波长A也可以利用该波长B更新。即，也可以将选择的波长设定为在接下来的测量实例期间用于测量的波长。
本发明的实施例(多个实施例)还可以通过系统或设备的计算机以及所述系统或设备的计算机所执行的方法来实现，所述系统或设备的计算机读出并且执行保存在存储介质(也可以更完全地称为“非暂时性计算机可读存储介质”)上的计算机可执行指令(例如，一个或多个程序)以便执行上述实施例(多个实施例)中的一个或多个实施例的功能，和/或所述系统或设备的计算机包括一个或多个电路(例如，专用集成电路(ASIC))以用于执行上述实施例(多个实施例)中的一个或多个实施例的功能，所述方法例如是通过从存储介质读出和执行计算机可执行指令以便执行上述实施例(多个实施例)中的一个或多个实施例的功能和/或是控制一个或多个电路以便执行上述实施例(多个实施例)中的一个或多个实施例的功能。计算机可以包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))，并且计算机可以包括分离的计算机或分离的处理器的网络以便读出和执行计算机可执行指令。可以将计算机可执行指令提供给计算机，例如，从网络或存储介质提供。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储器、光盘(例如压缩光盘(CD))、数字多功能光盘(DVD)或蓝光光盘(BD)TM)，闪存装置、存储卡等中的一个或多个。
其它实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或设备、该系统或设备的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)以读出并执行程序的方法。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附带的权利要求的范围应该被赋予最广泛的解释，以便包含所有这些修改和等同的结构和功能。

Claims (28)

1.一种生物信息测量设备，所述生物信息测量设备包括：
光源，所述光源构造成利用光照射测量对象；
光接收部分，所述光接收部分构造成从所述测量对象接收所述光的反射光的光量；和
选择单元，所述选择单元构造成基于所述光接收部分在所述反射光的多个波长中的每个波长下接收的光量来从所述多个波长中选择待用于测量生物信息的波长。
2.根据权利要求1所述的设备，其还包括：发送单元，所述发送单元构造成向外部设备发送针对所述选择单元选择的波长的光而由所述光接收部分检测到的光量。
3.根据权利要求1所述的设备，其还包括：测量单元，所述测量单元构造成基于所述选择单元选择的波长的反射光的光量来测量生物信息，所述光量由所述光接收部分检测。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其还包括光谱仪，所述光谱仪构造成将所述反射光分成多个波长的光通量，
其中所述光接收部分包括多个光接收元件，并且使用所述多个光接收元件来检测多个波长下的光量，所述多个光接收元件与所述多个波长的光通量对应地设置。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，
所述选择单元包括获取单元，所述获取单元构造成获得光量变化，所述光量变化是所述光接收部分在所述反射光的所述多个波长中的每个波长下检测到的所述光量的变化量，以及
所述选择单元基于所述光量变化选择待用于测量生物信息的波长。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述选择单元选择其中所述光量变化为最大的波长。
7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述选择单元选择包括在预定宽度的波长范围内的波长，所述预定宽度的波长范围包括其中所述光量变化为最大的波长。
8.根据权利要求5所述的设备，其中，所述选择单元选择其中所述光量变化超过预定阈值的波长。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述预定阈值的值大于当所述光源关闭时获得的光量变化。
10.根据权利要求8所述的设备，其还包括：设定单元，所述设定单元构造成基于所述光源关闭时测量的光量变化来设定所述预定阈值。
11.根据权利要求7所述的设备，其还包括构造成对所选择的波长下的光量执行统计处理的单元。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述光源是白光LED。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，如果使用预定波长测量的光量变化量小于预定值，则再次使用由所述选择单元选择的波长测量生物信息。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，如果由所述光接收部分在多个波长下接收的光量中在预定波长下的光量变化量小于预定值，则再次使用由所述选择单元选择的波长测量生物信息。
15.根据权利要求13所述的设备，其中，由所述选择单元选择的波长被设定为用于接下来的测量实例的测量的波长。
16.根据权利要求1所述的设备，其中，
所述光源具有多个光源，所述多个光源具有待输出的不同波长的光，
所述选择单元基于通过接通所述多个光源中的每个光源所获得的反射光的光量来从所述多个光源中选择待用于测量生物信息的光源。
17.根据权利要求16所述的设备，其还包括测量单元，所述测量单元构造成通过接通由所述选择单元选择的光源来测量生物信息。
18.根据权利要求16或17所述的设备，其中，如果使用预定光源测量的光量变化量小于预定值，则再次使用由所述选择单元选择的光源测量生物信息。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，由所述选择单元选择的光源被设定为用于接下来的测量实例的光源。
20.根据权利要求1所述的设备，其中，
所述光接收部分包括对不同波长敏感的多个光接收部分，
所述选择单元基于从所述多个光接收部分获得的反射光的光量来从所述多个光接收部分中选择待用于测量生物信息的光接收部分。
21.根据权利要求20所述的设备，其还包括测量单元，所述测量单元构造成使用由所述选择单元选择的光接收部分来测量生物信息。
22.根据权利要求20或21所述的设备，其中，如果使用预定光接收部分测量的光量变化量小于预定值，则再次使用由所述选择单元选择的光接收部分测量生物信息。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，由所述选择单元选择的光接收部分被设定为用于接下来的测量实例的光接收部分。
24.根据权利要求3、17和21中任一项所述的设备，其还包括显示单元，所述显示单元构造成显示由所述测量单元测量的生物信息。
25.根据权利要求1至3、17和21中任一项所述的设备，其还包括调节单元，所述调节单元构造成基于所述光接收部分在所述选择单元选择的波长下输出的光量的值来调节所述光源的光量。
26.一种生物信息测量系统，所述生物信息测量系统具有检测设备和连接到所述检测设备的信息处理设备，所述检测设备包括：光源，所述光源构造成利用光照射测量对象；和光接收部分，所述光接收部分构造成从所述测量对象接收所述光的反射光的光量，所述生物信息测量系统包括：
选择单元，所述选择单元构造成基于所述光接收部分在所述反射光的多个波长中的每个波长下接收的光量来从所述多个波长中选择待用于测量生物信息的波长；和
测量单元，所述测量单元构造成基于所述选择单元选择的波长的反射光的光量来测量生物信息。
27.一种生物信息测量方法，所述生物信息测量方法包括：
利用来自光源的光来照射测量对象，并且获得由光接收部分在来自测量对象的所述光的反射光的多个波长中的每个波长下所接收的光量；
基于所获得的光量从所述多个波长中选择待用于测量生物信息的波长；和
基于所选择的波长的反射光的光量来测量生物信息。
28.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储有用于使计算机执行生物信息测量方法的程序，所述生物信息测量方法包括：
利用来自光源的光来照射测量对象，并且获得由光接收部分在来自测量对象的所述光的反射光的多个波长中的每个波长下所接收的光量；
基于所获得的光量从所述多个波长中选择待用于测量生物信息的波长；和
基于所选择的波长的反射光的光量来测量生物信息。
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