CN110381830A - 测量装置、测量方法以及程序 - Google Patents
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Abstract
一种测量装置，包括：第一激光源，用于发射第一波长的激光，第二激光源，用于发射与所述第一波长不同的第二波长的激光，光学检测器，用于接收来自被测部位的散射激光，以及控制器，被配置为基于所述光学检测器的以所接收的第一波长的散射激光为依据的输出来计算第一值，基于所述光学检测器的以所接收的第二波长的散射激光为依据的输出来计算第二值，并且基于所述第一值与所述第二值的比值测量血氧饱和度。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年3月8日提交的日本专利申请No.2017-044077和2017年8月24日提交的日本专利申请No.2017-161545的优先权和权益，其全部内容被并入于此作为参考。
技术领域
本公开涉及测量装置、测量方法以及程序。
背景技术
通常已知用于测量动脉血氧饱和度的脉搏血氧计(例如参见PTL1)。通常已知将激光发射到指尖并基于来自指尖毛细血管中的血流的散射光来测量血流的血流测量装置(例如参见PTL 2)。
引用文件列表
[专利文献]
PTL 1：JP H06-66633 U
PTL 2：JP H03-21208 Y
发明内容
根据实施例的测量装置包括第一激光源、第二激光源、光学检测器以及控制器。所述第一激光源发射第一波长的激光。所述第二激光源发射与第一波长不同的第二波长的激光。所述光学检测器接收来自被测部位的散射激光。所述控制器被配置为基于所述光学检测器的以所接收的第一波长的散射激光为依据的输出来计算第一值，基于所述光学检测器的以所接收的第二波长的散射激光为依据的输出来计算第二值，并且基于所述第一值与所述第二值的比值来测量血氧饱和度。
根据实施例的测量方法是测量装置的测量方法。所述测量方法包括向被测部位发射第一波长的激光的步骤、向所述被测部位发射与所述第一波长不同的第二波长的激光的步骤、以及接收来自所述被测部位的散射激光的步骤。所述测量方法还包括基于所接收的第一波长的散射激光来计算第一值的步骤、基于所接收的第二波长的散射激光来计算第二值的步骤以及基于所述第一值与所述第二值的比值来测量血氧饱和度的步骤。
根据实施例的程序使计算机执行向被测部位发射第一波长的激光的步骤、向所述被测部位发射与所述第一波长不同的第二波长的激光的步骤以及接收来自所述被测部位的散射激光的步骤。根据实施例的程序还使计算机执行基于所接收的第一波长的散射激光来计算第一值的步骤、基于所接收的第二波长的散射激光来计算第二值的步骤以及基于所述第一值与所述第二值的比值测量血氧饱和度的步骤。
附图说明
在附图中：
图1是示出了根据第一实施例的测量装置的示意配置的功能框图；
图2是示出了图1的测量装置的使用状态的示例的示意图；
图3是示出了由图1的控制器执行的操作的示例的流程图；
图4是示出了根据第二实施例的测量装置的示意配置的功能框图；
图5是示出了图4的测量装置的使用状态的示例的示意图；
图6是示出了根据第三实施例的测量系统的示意配置的功能框图；
图7是示出了图6的测量系统300的控制过程的示例的顺序图；
图8是示出了脑血流计的示例的示意图；
图9是示出了血压计的示例的示意图；
图10是示出了体温计的示例的示意图；
图11是示出了配备有测量装置的测量器具的穿戴状态的示例的示意图，所述测量装置用于在作为被测部位的太阳穴处进行测量；以及
图12是示出了在图11中所示的测量器具的一部分的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。
(第一实施例)
图1是示出了根据第一实施例的测量装置100的示意配置的功能框图。根据本实施例的测量装置100包括生物传感器110、控制器140、通知接口150以及存储器160。
测量装置100通过使用生物传感器110获取与测量装置100接触的被测者(用户)的生物测量输出，并且基于所述生物测量输出来测量生物信息。根据本实施例的测量装置100可以通过使用生物传感器110来测量被测者的血氧饱和度和血流量。根据本实施例的测量装置100可测量例如经皮动脉血氧饱和度(SpO2 S：饱和度(Saturation)，P：经皮或脉搏血氧测定(Percutaneous or Pulse Oximetry)，O2：氧(Oxygen))作为指示被测者的血氧饱和度的值。然而，由测量装置100测量的生物信息不限于SpO2和血流量。测量装置100可测量任何可由生物传感器110测量的生物信息。在下文中，SpO2也将被简称为血氧饱和度。作为指示血氧饱和度的值，还有SaO2(S：饱和度(Saturation)，a：动脉(artery)，O2：氧(Oxygen))，其指示动脉血的血氧饱和度的测量值。SpO2是用于间接测量SaO2的方法，并且在准备的测量条件下，两者都取近似值。
生物传感器110获取与测量装置100接触的被测者的被测部位的生物测量输出。被测部位是可获取生物测量输出的任何部位。根据本实施例，在以下描述中假设被测部位为手指。取代手指或者除了手指之外，被测部位可以是手腕、手臂、耳朵、前额、颈部、背部、脚、其他部位或其任何组合。生物传感器110包括光学发射器和光学检测器。根据本实施例，生物传感器110的光学发射器包括第一激光源121和第二激光源122。根据本实施例，生物传感器110的光学检测器包括第一光学检测器131和第二光学检测器132。
第一激光源121和第二激光源122中的每一个发射能够检测血液中预定成分的波长的激光。第一激光源121和第二激光源122中的每一个被配置为例如LD(激光二极管)。在本实施例中，将VCSEL(垂直腔面发射激光)二极管用作激光源。然而，激光源可以是另一激光二极管，比如DFB(分布反馈)激光二极管或FP(法布里-珀罗)激光二极管。
第一激光源121和第二激光源122发射不同波长的激光。第一激光源121发射第一波长的激光(在下文中，也被称为“第一激光”)。第一波长是这样的波长，其表现出与氧结合的血红蛋白(在下文中，被称为“氧合血红蛋白”)中的吸光率与不与氧结合的血红蛋白(在下文中，被称为“还原血红蛋白”)中的吸光率之间的较大差异。第一波长是例如600nm至700nm，并且第一激光是所谓的红光。在本实施例中，在下面的描述中将假设第一波长是660nm。第一激光源122发射第二波长的激光(在下文中，也被称为“第二激光”)。第二波长与第一波长不同。第二波长是这样的波长，其相比于第一波长表现出氧合血红蛋白中的吸光率与还原血红蛋白中的吸光率之间的更小差异。第二波长是例如800nm至1000nm，并且第一激光是所谓的近红外光。在本实施例中，在下面的描述中将假设第二波长是850nm。
第一光学检测器131和第二光学检测器132接收测量光的散射光(检测光)，所述测量光被发射到被测部位并从被测部位散射作为生物测量输出。第一光学检测器131和第二光学检测器132中的每一个被配置为例如PD(光电二极管)。生物传感器110将由第一光学检测器131和第二光学检测器132接收的散射光的光电转换信号发送到控制器140。
图2是示出了测量装置100的使用状态的示例的示意图；如图2中示意地示出的，测量装置100在被测者使被测部位与测量装置100上的特定位置(测量部)接触的状态下测量生物信息。测量装置100可以在被测者未使被测部位与测量装置100的特定位置(测量部)接触的状态下测量生物信息。
如图2中示意地示出的，第一光学检测器131从被测部位接收由第一激光源121发射的第一激光的散射光。第一光学检测器131可以被配置为能够检测与散射的第一激光(红光)对应的波长的光的PD。第二光学检测器132可以被配置为能够检测与散射的第二激光(近红外光)对应的波长的光的PD。在测量装置100中，将第一光学检测器131和第二光学检测器132被布置在能够分别接收由第一激光源121和第二激光源122发射的激光的散射光的位置。
这里，将描述第一激光、第二激光以及从第一激光和第二激光散射的光之间的关系。对于还原血红蛋白，第一激光的红光容易吸收，而第二激光的近红外光难以吸收。另一方面，对于氧合血红蛋白，第一激光的红光和第二激光的近红外光都难以吸收。也就是说，第一激光的红光容易被还原血红蛋白吸收并难以被氧合血红蛋白吸收。第二激光的近红外光难以被还原血红蛋白和氧合血红蛋白吸收。
所以，第一激光主要被还原血红蛋白吸收并由氧合血红蛋白散射。因此，由第一光学检测器131作为生物测量输出而接收的所散射的第一激光的强度是源自氧合血红蛋白的量。另一方面，第二激光由还原血红蛋白和氧合血红蛋白两者散射。因此，由第二光学检测器132作为生物测量输出而接收的所散射的第二激光的强度是源自还原血红蛋白和氧合血红蛋白的总量。
返回参见图1，控制器140包括至少一个处理器141，所述至少一个处理器141被配置为整体上控制和管理测量装置100，包括其每个功能块。控制器140包括至少一个处理器141，诸如CPU(中央处理器)等，所述至少一个处理器141被配置为执行定义了控制过程的程序，从而实现其功能。将这样的程序存储在例如存储器160或连接到测量装置100的外部存储介质中。
根据各种实施例，所述至少一个处理器141可被配置为单个的集成电路(IC)或多个可通信的耦合集成电路IC和/或分立的电路。可根据各种已知技术实施所述至少一个处理器141。
在一个实施例中，处理器141包括例如一个或多个电路或单元，所述一个或多个电路或单元被配置为通过执行存储在相关存储器中的指令执行一个或多个数据计算过程或处理。在其他实施例中，处理器141可以是配置为执行一个或多个数据计算过程或处理的固件(例如分立的逻辑组件)。
根据各种实施例，处理器141可以包括一个或多个处理器、控制器、微处理器、微控制器、ASIC(专用集成电路)、数据信号处理器、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、其任意组合或其配置的任意组合，并且执行下述控制器140的功能。
控制器140分别基于来自第一光学检测器131的输出和来自第二光学检测器132的输出(即散射光的光电转换信号)计算与血流量相关的值。基于来自第一光学检测器131的输出的值被称为第一值，以及基于来自第二光学检测器132的输出的值被称为第二值。控制器140可利用多普勒频移计算第一值和第二值。
这里，将描述控制器140所采用的利用多普勒频移的第一值和第二值的测量方法。为了测量第一值和第二值。控制器140使光发射器(即第一激光源121和第二激光源122)向活体的组织发射激光，并且使光学检测器(即第一光学检测器131和第二光学检测器132)从活体的组织接收散射光。然后，控制器140基于所接收激光的测量结果来计算第一值和第二值。
在活体的组织中，被移动的血细胞散射的散射光经历频移(多普勒频移)，由于多普勒效应，其与血液中血细胞的移动速度成比例。控制器140检测差拍信号，所述差拍信号由来自静止组织的散射光和来自移动血细胞的散射光之间的光干涉产生。差拍信号表示作为时间的函数的强度。控制器140将差拍信号转换为功率谱，所述功率谱表示作为频率的函数的功率。在差拍信号的功率谱中，多普勒频移频率与血细胞的移动速度成比例，并且功率对应于血细胞的量。控制器140通过将差拍信号的功率谱乘以频率然后对相乘结果求积分来获取血流量。
控制器140可以根据例如P1＝K·∫f·P(f)df/(I×I)来计算第一值P1[ml/min]，其中K表示比例常数，I×I表示所接收的光信号的强度的均方，f表示频率，以及P(f)表示差拍信号的功率谱。控制器140可以根据例如P1＝∫f·P(f)df/(I×I)或者P1＝∫f·P(f)df来计算第一值P1。也就是说，控制器140可以通过使用P1＝K·∫f·P(f)df/(I×I)、P1＝∫f·P(f)df/(I×I)以及P1＝∫f·P(f)df中的任意一个来计算第一值P1。这同样适用于第二值P2。也就是说，控制器140可以根据P2＝K·∫f·P(f)df/(I×I)、P2＝∫f·P(f)df/(I×I)以及P2＝∫f·P(f)df中的任意一个来计算第二值P2。
如上所述，因为来自第一光学检测器131的输出源于血液中的氧合血红蛋白的量，所以第一值指示了基于氧合血红蛋白的流量的值。如上所述，因为来自第二光学检测器132的输出源于血液中的血红蛋白的总量，所述第二值指示了基于血液中的所有血红蛋白的流量的值。因为基于血液中的所有血红蛋白的流量计算的该值对应于被测者的血流量，因此第二值指示了被测者的血流量。因此，控制器140可以通过计算第二值来计算被测者的血流量。所以，测量装置100可以测量被测者的血流量。
控制器140基于第一值和第二值计算被测者的SpO2。控制器140可以基于第一值与第二值的比值来计算SpO2。
这里将详细描述控制器140所采用的针对SpO2的计算方法。根据以下公式计算SpO2：{HbO2/(Hb+HbO2)}×100，其中HbO2表示氧合血红蛋白的量，以及Hb表示还原血红蛋白的量(例如参见PTL 1)。在该公式中，HbO2表示氧合血红蛋白的量，以及(Hb+HbO2)表示氧合血红蛋白和还原血红蛋白的总量。所以，在本实施例中，HbO2可以对应于基于氧合血红蛋白的流量而计算的第一值，并且(Hb+HbO2)可以对应于基于血液中所有血红蛋白的流量而计算的第二值。因此，当在上面的公式中用第一值替换HbO2并用第二值替换(Hb+HbO2)，可以根据例如(第一值/第二值)×100来计算由SpO2指示的指标。在本实施例中，控制器140通过以下公式来计算指示SpO2的指标：(第一值/第二值)×100。因为控制器140如上所述地计算指示SpO2的指标，所以测量装置100可以测量被测者的SpO2。这里，公式(第一值/第二值)×100用于计算指示SpO2的指标。因此，可以使用以下作为SpO2：公式(第一值/第二值)×100、或通过执行对(第一值/第二值)的值的预定加权(例如通过乘以系数)而获取的值、或通过使用用于将值(第一值/第二值)转换为SpO2的表而获取的值。
此外，控制器140可以基于被测者的血流量和SpO2估计被测者患高原病(又称高原损伤)的可能性。当SpO2降低时或当脱水时高原病的可能性更大。当被测者脱水时，血液中水分不足导致血液流动不良(血流量减少)。因此，控制器140可以基于血流量和SpO2的改变来估计被测者患高原病的可能性。控制器140可以通过例如使用预定算法对血流量和SpO2进行加权来估计高原病的可能性。根据本实施例的测量装置100可以测量SpO2和血流量两者，并因此能够基于SpO2和血流量这两个指标来估计高原病的可能性。因此，相比于单独基于SpO2来估计高原病可能性的装置，根据本实施例的测量装置100可以更精确地估计高原病的可能性。
通知接口150使用声音、振动、图像等通知信息。通知接口150可包括扬声器、振动器和显示器。显示器可以是例如LCD(液晶显示器)、OELD(有机电致发光显示器)、IELD(无机电致发光显示器)等。通知接口150可以通知例如SpO2和/或血流量的测量结果。通知接口150可以通知例如关于高原病可能性的信息。
存储器160可被配置为半导体存储器、磁存储器等。存储器160存储用于操作测量装置100的各种信息和程序。存储器160也可以用作工作存储器。存储器160可以将例如由控制器140计算的被测者的SpO2和血流量存储为历史信息。
接下来，将参考图3所示的流程图来描述由测量装置100的控制器140执行的操作的示例。当测量装置100被激活时，或当存在用于开始测量操作的预定输入操作时，控制器140可以重复图3所示的流程。在控制器140具有能够检测被测部位是否与测量器接触的功能的情况下，当确定被测部位与测量部接触时，控制器140可以执行图3所示的流程。
控制器140使得第一激光源121发射第一激光(步骤S101)。
控制器140使得第二激光元122发射第二激光(步骤S102)。
当在步骤S101中发射第一激光时，第一光学检测器131从被测部位接收散射光。当在步骤S102中发射第二激光时，第二光学检测器132从被测部位接收散射光。第一光学检测器131和第二光学检测器132将相应散射光的光电转换信号发送至控制器140。
控制器140从第一光学检测器131和第二光学检测器132获取输出(步骤S103)。
控制器140基于从第一光学检测器131获取的输出来计算第一值并基于从第二光学检测器132获取的输出来计算第二值(步骤S104)。
控制器140基于在步骤S104中计算的第一值和第二值来计算指示SpO2的指标，并且根据对应于SpO2的指标来计算SpO2(步骤S105)。
控制器140基于血流量(即第二值)和SpO2来估计被测者患高原病的可能性(步骤S106)。
控制器140使通知接口150通知血流量和SpO2以及关于高原病可能性的信息(步骤107)。
如上所述，根据本实施例的测量装置100将激光发射到被测部位并基于来自被测部位的散射激光的强度来计算第一值和第二值。测量装置100基于第一值和第二值计算SpO2。如上所述，测量装置100使用激光来获取生物测量输出。因为激光具有高指向性并且波长和相位对齐，所以相比于用宽波长范围的光代替激光的情况，测量装置100可以更精确地测量SpO2。因此，根据测量装置100，可用性得到提高。
测量装置100可以测量血流量和SpO2两者，因此不必使用单独的装置来测量血流量和SpO2。所以，测量装置100提高了对于被测者的方便和可用性。
(第二实施例)
图4是示出了根据第二实施例的测量装置的示意配置的功能框图。根据本实施例的测量装置200包括生物传感器210、控制器240、通知接口250以及存储器260。
根据第二实施例的测量装置200与根据第一实施例的测量装置100不同之处在于，生物传感器210仅包括一个光学检测器230，而生物传感器110包括两个光学检测器，即第一光学检测器131和第二光学检测器132。
根据本市实施例，也就是说，生物传感器210包括两个光源(即第一激光源221和第二激光源222)以及光学检测器230。第一激光源221和第二激光源222的功能分别与第一实施例的第一激光源121和第二激光源122的功能相似。也就是说，第一激光源221发射第一激光，并且第二激光源222发射第二激光。以不同的定时，第一激光源221发射第一激光，第二激光源222发射第二激光。例如，第一激光源221和第二激光源222交替地发射激光。也就是说，在通过测量装置200的测量操作中，例如以预定时间间隔将第一激光和第二激光交替地发射到被测部位。
光学检测器230被配置为例如所谓的多频响应PD，所述多频响应PD能够检测与第一激光(红光)和第二激光(近红外光)两者对应的波长的散射光。所以，第二光学检测器232当第一激光发射到被测部位时检测散射的第一激光，并且当第二激光发射到被测部位时检测散射的第二激光。生物传感器210将由光学检测器230接收的散射光的光电转换信号发送到控制器240。
图5是示出了测量装置200的使用状态的示例的示意图。如图5中示意地示出的，光学检测器230从被测部位接收由第一激光源221发射的第一激光的散射光和由第二激光源222发射的第二激光的散射光。因为如上所述地交替地发射第一激光和第二激光，所以光学检测器230交替地接收散射的第一激光和散射的第二激光。尽管图5示出了第一激光、第二激光、散射的第一激光和散射的第二激光，然而实际上第一激光或第二激光是在某个时间点被发射到被测部位，并且光学检测器230接收正在发射的激光的散射光。光学检测器230被布置在测量装置200的能够接收由第一激光源221发射的激光的散射光和由第二激光源222发射的激光的散射光的位置。
返回参见图4，控制器240包括至少一个处理器241，所述至少一个处理器241被配置为整体上控制和管理测量装置200，包括其每个功能块。控制器240和处理器241的功能分别与第一实施例的控制器140和处理器141的功能相似。因此，这里将省略详细描述。此外，通知接口250和存储器260的功能分别与第一实施例的通知接口150和存储器160的功能相似。因此，这里将省略详细描述。
在根据本实施例的测量装置200中，控制器240通过执行与参见图3所述的操作相似的操作来测量血流量和SpO2，并且估计被测者患高原病的可能性。在本实施例中，控制器240在步骤S103中从光学检测器230获取输出。控制器240在步骤S104中根据从光学检测器230获取的输出是对应于散射的第一激光还是散射的第二激光来计算第一值或第二值。
如上所述，根据本市实施例的测量装置200将激光发射到被测部位并测量SpO2。所以，相比于使用例如宽波长范围的光的装置，测量装置200可以更精确的测量SpO2。这样，根据测量装置200，可用性得到提高。根据本实施例的测量装置100可以通过使用对应于多个频率的光学检测器230来接收散射的第一激光和散射的第二激光。因此，相比于包括两个单独的光学检测器来分别接收散射的第一激光和散射的第二激光的装置，生物传感器210和测量装置200可以更多地缩小尺寸。
(第三实施例)
图6是示出了根据第三实施例的测量系统300配置的功能框图。测量系统300包括测量装置400、信息处理装置500以及终端装置600。信息处理装置500经由有线通信、无线通信或其组合可通信地连接到测量装置400和终端装置600。测量装置400和终端装置600可以彼此直接通信。将测量装置400、信息处理装置500以及终端装置600连接到一起的网络可以是互联网、无线LAN等。
测量装置400是被配置为通过将测量光发射到被测部位来测量生物测量输出的装置。测量装置400可以将关于生物测量输出的信息发送到信息处理装置500。
信息处理装置500可被配置为例如诸如计算等的服务装置。信息处理装置500可以基于从测量装置400获取的关于生物测量输出的信息来计算被测者的血流量和SpO2。信息处理装置500可以估计被测者患高原病的可能性。信息处理装置500可以存储血流量和SpO2的计算结果以及关于高原病可能性的信息。信息处理装置500可以将血流量和SpO2的计算结果以及关于高原病可能性的信息发送至终端装置600。
终端装置600可以被配置为例如个人计算机、智能手机、平板电脑等。终端装置600可由被测者所有。终端装置600可以基于从信息处理装置500获取的血流量和SpO2的计算结果以及关于高原病可能性的信息来执行通知。
测量装置400包括生物传感器410、控制器440、通知接口450、以及存储器460。生物传感器410包括第一激光源421、第二激光源422、检第一光学检测器431以及第二光学检测器432。第一激光源421、第二激光源422、第一光学检测器431以及第二光学检测器432的功能分别与第一实施例中的第一激光源121、第二激光源122、第一光学检测器131以及第二光学检测器132的功能相似。根据本实施例的测量装置400可以通过类似于第一实施例的测量装置100的方式来获取生物测量输出。
控制器440包括至少一个处理器441，所述至少一个处理器441被配置为整体上控制管理测量装置400，包括其每个功能块。控制器440包括至少一个处理器441，诸如CPU等的，至少一个处理器441被配置为执行定义了控制过程的程序，而实现其功能。将这样的程序存储在例如存储器460或连接到测量装置400的外部存储介质中。处理器441具有与例如第一实施例的处理器141的配置相似的配置。因此，这里将省略详细描述。控制器440使得生物传感器410获取生物测量输出并经由通信接口470将关于生物测量输出的信息发送到信息处理装置500。
存储器460可以被配置为半导体存储器、磁存储器等。存储器460存储用于操作测量装置400的各种信息和/或程序。存储器460也可以用作工作存储器。存储器460可以存储例如针对生物传感器410所获取的关于生物测量输出(即散射光的强度)的信息的数据。
通信接口470通过与信息处理装置500进行有线通信、无线通信或其组合来发送和接收各种信息。例如，通信接口570将由测量装置400测量的关于生物测量输出的信息发送到信息处理装置500。
信息处理装置500包括控制器540、存储器560和通信接口570。
控制器540包括至少一个处理器541，所述至少一个处理器541被配置为整体上控制和管理信息处理装置500，包括其每个功能块。控制器540包括至少一个处理器541，诸如CPU，所述至少一个处理器541被配置为执行定义了控制过程的程序，从而实现其功能。将这样的程序存储在例如存储器560或连接到信息处理装置500的外部存储介质中。处理器541具有与例如第一实施例的处理器141的配置相似的配置。因此，这里将省略详细描述。控制器540可已基于从测量装置400获取的关于生物测量输出的信息来计算被测者的血流量和SpO2。控制器540可估计被测者患高原病的可能性。血流量和SpO2的计算方法以及高原病可能性的估计方法与第一实施例中所述的计算方法和估计方法相似。因此，将省略详细描述。
存储器560可以被配置为半导体存储器、磁存储器等。存储器560存储用于操作信息处理装置500的各种信息和/或程序。存储器560也可以用作工作存储器。存储器560可以存数例如从测量装置400获取的关于生物测量输出的信息。存储器160可以存储例如由控制器540计算的血流量和SpO2以及用于估计高原病可能性的各种信息。
通信接口570通过与测量装置400和终端装置600进行有线通信、无线通信或其组合来发送和接收各种信息。例如，通信接口570从测量装置400接收关于生物测量输出的信息。例如，通信接口570将由信息处理装置500计算的血流量和SpO2以及关于高原病可能性的信息发送到终端装置600。
终端装置600包括控制器640、通知接口650、存储器660、通信接口670以及输入接口680。
控制器640包括至少一个处理器641，所述至少一个处理器641被配置为整体上控制和管理终端装置600，包括其每个功能块。控制器640包括至少一个处理器641，诸如CPU，所述至少一个处理器641被配置为执行定义了控制过程的程序，从而实现其功能。将这样的程序存储在例如存储器660或连接到终端装置600的外部存储介质中。处理器641具有与例如第一实施例的处理器141的配置相似的配置。因此，这里将省略详细描述。控制器640可以使通知接口650将从信息处理装置500获取的血流量和SpO2与关于高原病可能性的信息一起通知。
通知接口650使用声音、振动、图像等来通知信息。通知接口650的功能和配置与第一实施例中所述的通知接口150的功能与配置相似。因此，这里将省略详细描述。
存储器660可以被配置为半导体存储器、磁存储器等。存储器660存储用于操作终端装置600的各种信息和/或程序。存储器660也可以用作工作存储器。存储器660可以存储例如从信息处理装置500获取的血流量和SpO2以及关于高原病可能性的信息。
通信接口670通过与信息处理装置500进行有线通信、无线通信或其组合来发送和接收各种信息。例如，通信接口670接收从信息处理装置500获取的血流量和SpO2以及来自信息处理装置500的关于高原病可能性的信息。
输入接口680被配置为接收来自终端装置600的用户(例如被检者)的输入操作并被配置为例如操作按钮(操作键)。输入接口680可以被配置为触摸面板，所述触摸面板被配置为在显示设备的一部分中显示用于从用户接收输入操作的操作键，并且可以接收由用户做出的触摸输入操作。
图7是示出了由测量系统300执行的控制过程的示例的顺序图；当例如激活测量装置400或执行用于开始测量操作的预定输入操作时，执行图7所示的过程。在测量装置400的控制器440具有能够检测被测部位是否与测量部接触的功能的情况下，当确定被测部位与测量部接触时，可以执行图7中所示的步骤。
测量装置400使第一激光源421发射第一激光(步骤S201)。
测量装置400使第二激光源422发射第二激光(步骤S202)。
测量装置400从第一光学检测器431和第二光学检测器432获取生物测量输出(步骤S203)。
测量装置400经由通信接口470将关于生物测量输出的信息发送到信息处理装置500(步骤S204)。
当从测量装置400接收到关于生物测量输出的信息时，信息处理装置500基于生物测量输出计算第一值和第二值(步骤S205)。
信息处理装置500基于在步骤S205中计算的第一值和第二值来计算SpO2(步骤S206)。
信息处理装置500基于血流量(即第二值)和SpO2来估计被测者患高原病的可能性(步骤S207)。
信息处理装置500经由通信接口570将血流量、SpO2以及关于高原病可能性的信息发送到终端装置600(步骤S208)。
当从信息处理装置500接收到血流量、SpO2以及关于高原病可能性的信息时，终端装置600使通知接口650通知血流量、SpO2以及关于高原病的可能性的信息(步骤S209)。
根据本实施例，测量装置400的生物传感器410已被描述为具有与第一实施例的生物传感器110的配置相似的配置。然而，生物传感器410可以具有与第二实施例的生物传感器210的配置相似的配置。
在本实施例中，信息处理装置500已被描述为计算血流量和SpO2并估计高原病的可能性。然而，例如测量装置200可以执行血流量和SpO2的计算以及高原病可能性的估计。在这种情况下，测量装置400可将血流量和SpO2的计算结果以及高原病可能性的估计结果发送到信息处理装置500。测量系统300不需要包括信息处理装置500。在这种情况下，测量装置400可将血流量和SpO2的计算结果以及高原病可能性的估计结果发送到终端装置600。
如上所述，根据本实施例的测量系统300基于发射到被测部位的激光来计算SpO2，因此相比于使用例如宽波长范围的光的装置，能够更精确地测量SpO2。因此，根据测量系统300，可用性得到提高。
为了提供本公开完整且清楚的公开，描述了若干实施例。然而，所附权利要求不限于以上实施例，并且应被构造为包括本领域技术人员在本说明书所示的基础的范围内能够作出的所有修改和替换配置。实施例的每一个元素可以通过任何适当的方式组合实。
以实施例中描述的测量装置(测量装置100、200以及400)可以安装在各种设备中。
例如，可以在用于测量脑血流的脑血流计中安装测量装置100、200或400。脑血流计是通过将激光发射到脑部来测量脑血流的设备。例如，如图8中所示，被测者通过将具有带状形状的测量部件缠绕头部来使用脑血流计700。可以在测量部件中安装测量装置100、200或400。当测量装置100、200或400安装在脑血流计700中时，被测者可以在脑血流计700的测量部件缠绕头部的状态下激活脑血流计700和测量装置100、200或400。因此，被测者可同时测量脑血流、血流量以及SpO2。在这种情况下，脑血流计700可以基于脑血流、血流量以及SpO2来估计被测者患高原病的可能性。因此，估计精确度优于单独使用SpO2来估计高原病可能性的情况。
例如，可以在用于测量血压的血压计中安装测量装置100、200或400。血压计可以是例如通过使用袖带(臂带)来测量上臂中血压的已知上臂式血压计。例如，如图9中所示，被测者通过将袖带缠绕上臂来使用血压计800。可在袖带中安装测量装置100、200或400。当测量装置100、200或400安装在血压计800中时，被测者可以在袖带缠绕上臂的状态下激活血压计800和测量装置100、200或400。因此，被测者可以同时测量血压、血流量以及SpO2。在这种情况下，血压计800可以基于血压、血流量以及SpO2来估计被测者患高原病的可能性。因此，估计精确度优于单独使用SpO2来估计高原病可能性的情况。
例如，可在用于测量体温的体温计中安装测量装置100、200或400。例如，如图10中所示，使体温计900与人体皮肤接触以测量皮肤温度。当测量装置100、200、或400安装在体温计900中时，被测者可以在使体温计900与皮肤接触以测量体温时激活测量装置100、200或400。因此，被测者可以同时测量体温、血流量、以及SpO2。在这种情况下，体温计900可基于体温、血流量以及SpO2来估计被测者患高原病的可能性。因此，估计精确度优于单独使用SpO2来估计高原病可能性的情况。
可以在除了脑血流计700、血压计800以及体温计900以外的能够测量关于活体的信息的装置中安装测量装置100、200或400。
每一个实施例的控制器已被描述为基于血流量和SpO2来估计被测者患高原病的可能性。然而，每一个实施例的控制器可以基于血流量和SpO2的至少一个来检测血压、脱水状态、放松状态、自律神经的状态或诸如心脏病等的其他症状。
尽管以上实施例中将被测部位描述为手指，但是被测部位不必须是手指。被测部位可以是例如如上所述的手腕、手臂、耳朵、前额、颈部、背部、脚、其他部位或其任何组合。
这里，将详细讨论被测部位是太阳穴时测量装置的配置。图11是测量器具1000的穿戴状态的示例的示意图，测量器具1000包括用于测量太阳穴作为被测部位的测量装置。测量器具1000包括两个保持部1001和用于将两个保持部1001接合到一起的头带1002。
在测量器具1000的穿戴状态中，两个保持部1001与被测者得左太阳穴和右太阳穴接触并保持穿戴状态。保持部1001可以被塑形为避免覆盖被测者的耳朵。例如，保持部1001可以被配置为在耳部上方接触太阳穴。在这种情况下，在测量器具1000的穿戴状态下被测者的耳朵不被覆盖，从而允许被测者听到周围的声音。因此，与覆盖被测者的耳朵的情形相比可以容易地保证被测者的安全。
头带1002可以具有例如如图11中所示的弓形形状。被测者以例如头带1002位于头顶上的方式穿戴被测器件1000。可将头带1002设计为使得例如头带1002的长度是随被测者的头部可调节的。头带1002可以由诸如不锈钢或碳纤维等具有刚度的部件制成。头带1002可以通过将保持部1001压在被测者身体上来保持测量器件1000的穿戴状态。
保持部1001中的至少一个包括测量装置。在保持部1001中包括的测量装置可以是例如上述第一实施例至第三实施例的测量装置中的任一测量装置。在下面的描述中，保持部1001将被描述为包括在第二实施例中描述的测量装置200。
图12是图11中所示的测量器具1000的一部分的横截面图，并示意地示出了具有测量装置200的保持部1001。如图12中所示，每一个保持部1001设有测量装置200，测量装置200包括如第二实施例中所述的第一激光源221、第二激光源222以及光学检测器230。在测量器具1000的穿戴状态中，由第一激光源221和第二激光222发射的激光(测量光)照射颞浅动脉。光学检测器230从颞浅动脉接收散射的测量光。也就是说，测量器具1000通过使用来自颞浅动脉的散射光来计算血流量和SpO2。颞浅动脉的血管比例如指尖中的血管大，从而促进生物信息的获取。因为颞浅动脉的血管比例如指尖中的血管大，所以血量趋于稳定。因此，通过将测量光发射到颞浅动脉并获得生物信息，可以更精确地测量血流量和SpO2。
如图12中所示，测量装置200可以经由连接部1003与头带1002连接。连接部1003起到缓冲的作用，用于减小从头带1002传输到测量装置200的振动。连接部1003用作例如阻尼器。连接部1003可以由能够减小振动的弹性材料制成。连接部1003可以由弹簧、橡胶、硅树脂、凝胶、织物、海绵、纸、其他部件或其任意组合制成。连接部1003可以是例如包含流体(即液体或气体)的流体填充阻尼器。流体可以是粘性液体。连接部1003减小传输到测量装置200的头带1002的振动。因此，测量装置200几乎不改变其相对于被测部位的位置。因此，测量装置200可以更精确地测量血流量和SpO2。
在测量器具1000中，包括在保持部1001中的测量装置不限于第二实施例中所述的测量装置200，而可以是例如第一实施例中所述的测量装置100。保持部1001之一可以包括第一实施例中所述的第一激光源121和第一光学检测器131，并且保持部1001中的另一个可以包括第一实施例中所述的第二激光源122和第二光学检测器132。
在以上实施例中，已描述生物传感器的第一激光源和第二激光源发射激光。然而，第一激光源和第二激光源中的一个可以被配置为除了激光源以外的光源，诸如LED(发光二极管)。当使用LED光源代替第一激光源时，LED光源发射红光。当使用LED光源代替第二激光源时，LED光源发射近红外光。当使用LED光源代替激光源时，控制器基于例如与LED光源发射的光的量对应的由光学检测器接收的光的强度来计算第一值P1和第二值P2。例如，当使用LED光源代替第一激光源时，控制器基于与LED光源发射的光的量对应的由第一光学检测器接收的光的强度来计算第一值P1。可以将与发射光的量对应的光强度的比值与第一值P1的关系以例如表的形式存储在存储器中。控制器可以通过参考该表来计算第一值P1。
附图标记列表
100、200、400 测量装置
110、210、410 生物传感器
121、221、421 第一激光源
122、222、422 第二激光源
131、431 第一光学检测器
132、432 第二光学检测器
140、240、440、540、640 控制器
141、241、441、541、641 处理器
150、250、450、650 通知接口
160、260、460、560、660 存储器
230 光学检测器
300 测量系统
470、570、670 通信接口
500 信息处理装置
600 终端装置
680 输入接口
700 脑血流计
800 血压计
900 体温计
1000 测量器具
1001 保持部
1002 头带
1003 连接部。
Claims (18)
1.一种测量装置，包括：
第一激光源，用于发射第一波长的激光；
第二激光源，用于发射与所述第一波长不同的第二波长的激光；
光学检测器，用于接收来自被测部位的散射激光；和
控制器，被配置为基于所述光学检测器的以所接收的第一波长的散射激光为依据的输出来计算第一值，基于所述光学检测器的以所接收的第二波长的散射激光为依据的输出来计算第二值，并且基于所述第一值与所述第二值的比值来测量血氧饱和度。
2.根据权利要求1所述的测量装置，
其中所述第一波长的激光是红光，以及所述第二波长的激光是近红外光。
3.根据权利要求1所述的测量装置，
其中所述血氧饱和度是经皮动脉血氧饱和度SpO2。
4.根据权利要求1所述的测量装置，
其中在所述第一波长下氧合血红蛋白的吸光率与还原血红蛋白的吸光率之间的差异大于在所述第二波长下氧合血红蛋白的吸光率与还原血红蛋白的吸光率之间的差异。
5.根据权利要求1所述的测量装置，
其中所述第一波长的散射激光是经过多普勒频移的第一波长的激光，以及所述第二波长的散射激光是经过多普勒频移的第二波长的激光。
6.根据权利要求1所述的测量装置，
其中所述第二值指示血流量。
7.根据权利要求5所述的测量装置，
其中所述控制器基于所述血氧饱和度和所述血流量来估计被测者患高原病的可能性。
8.根据权利要求1所述的测量装置，
其中所述光学检测器包括：第一光学检测器，能够检测所述第一波长的散射激光；以及第二光学检测器，能够检测所述第二波长的散射激光。
9.根据权利要求1所述的测量装置，
其中所述光学检测器能够检测所述第一波长的散射激光和所述第二波长的散射激光，并且
所述第一激光源和所述第二激光源分别以不同的定时发射。
10.根据权利要求1所述的测量装置，至少包括以下项中的任一个：能够测量脑血流的脑血流计、能够测量血压的血压计以及能够测量体温的体温计。
11.根据权利要求1所述的测量装置，
其中根据以下公式之一计算第一值P1
P1＝K·∫f·P(f)df/(I×I)，
P1＝∫f·P(f)df/(I×I)，以及
P1＝∫f·P(f)df，
其中K表示比例常数，I×I表示所接收的光信号的强度的均方，f表示频率，以及P(f)表示差拍信号的功率谱。
12.根据权利要求1所述的测量装置，
其中根据以下公式之一计算第二值P2
P2＝K·∫f·P(f)df/(I×I)，
P2＝∫f·P(f)df/(I×I)，以及
P2＝∫f·P(f)df，
其中K表示比例常数，I×I表示所接收的光信号的强度的均方，f表示频率，以及P(f)表示差拍信号的功率谱。
13.根据权利要求1所述的测量装置，
其中所述控制器根据(第一值/第二值)×100来计算所述血氧饱和度。
14.根据权利要求1所述的测量装置，
其中所述控制器通过执行(第一值/第二值)的值的预定加权来计算所述血氧饱和度。
15.根据权利要求1所述的测量装置，
其中所述控制器通过使用用于将(第一值/第二值)的值转换为所述血氧饱和度的表来计算所述血氧饱和度。
16.根据权利要求1所述的测量装置，
其中由所述第一激光源和所述第二激光源发射的激光被发射到颞浅动脉。
17.一种测量装置的测量方法，包括：
向被测部位发射第一波长的激光的步骤；
向所述被测部位发射与所述第一波长不同的第二波长的激光的步骤；
接收来自所述被测部位的散射激光的步骤；
基于所接收的第一波长的散射激光来计算第一值的步骤；
基于所接收的第二波长的散射激光来计算第二值的步骤；以及
基于所述第一值与所述第二值的比值来测量血氧饱和度的步骤。
18.一种程序，用于使计算机执行以下步骤：
向被测部位发射第一波长的激光的步骤；
向所述被测部位发射与所述第一波长不同的第二波长的激光的步骤；
接收来自所述被测部位的散射激光的步骤；
基于所接收的第一波长的散射激光来计算第一值的步骤；
基于所接收的第二波长的散射激光来计算第二值的步骤；以及
基于所述第一值与所述第二值的比值来测量血氧饱和度的步骤。
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