CN116033946A - 计测肌肉耗氧量的装置、方法及计算机程序 - Google Patents

Abstract

计测装置具备：光源；传感器，包括多个光电变换元件；以及处理电路。上述处理电路通过执行多次检测动作，取得多个检测信号，上述检测动作包括：使上述光源射出光脉冲；和使上述传感器检测因上述光脉冲的射出而从上述对象部产生的反射光脉冲中的在上述对象部的内部被散射的成分即内部散射成分的至少一部分，并输出表示上述内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的检测信号，上述多个检测信号包括该检测信号。上述处理电路基于上述多个检测信号，生成表示上述对象部中的肌肉耗氧量的空间分布的分布数据并输出。

Description

计测肌肉耗氧量的装置、方法及计算机程序

技术领域

本公开涉及计测肌肉耗氧量的装置及方法。

背景技术

近年来，在包括日本在内的世界中，健身俱乐部的需求正在增加。根据国际健康、球拍及运动俱乐部协会报告，健身俱乐部会员数最多的国家是美国，会员数为约5400万人(人口的约17.4％)。接着，为德国、英国、巴西，日本的会员数为416万人(人口的3.3％)。此外，以老年人为对象的机能恢复训练或以潜在能力发挥为目的的康复锻炼的需求也在增加。在这些肌肉训练及康复锻炼中，期待通过训练效果的可视化及向训练菜单的反馈而提高训练效果。

另一方面，包括人在内的脊椎动物具备血液循环系统。已知通过血液循环系统，使体内氧输送能力显著地增大，对应于以肌肉为首的细胞的需氧量。在生物体内的血液中的氧的计测中，以往使用侵袭性方法(例如参照非专利文献1)。在侵袭性方法中，例如通过导管或氧针电极的刺入能够直接计测血管内及细胞内的氧动态。但是，由于是侵袭性，所以难以将这样的方法应用于肌肉训练或康复锻炼。

所以，近年来进行了在非侵袭性的氧动态的计测中使用近红外分光法(Near-infrared spectroscopy：NIRS)的尝试。近红外光容易透射生物体，根据血红蛋白的氧化或脱氧化状态而其吸收特性不同。通过利用该性质，能够掌握生物体内的氧动态。例如专利文献1及2公开了利用NIRS掌握肌肉内的血流状态的装置。专利文献1公开了对伴随于被检者进行肌负荷运动而发生的肌肉内的血流变化进行解析的系统。专利文献2公开了检测肌肉的疲劳状态来指示最优的运动负荷的运动监测装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2020/004020号说明书

专利文献2：日本特开平6-142087号公报

非专利文献

非专利文献1：Gayeski，T.E.J.，Honig C.R."Direct measurements ofintracellular O2 gradients；role of convection and myoglobin"，1983，Adv MedBiol.159，613-621

发明内容

发明要解决的课题

本公开提供用来通过简单的方法取得肌肉耗氧量的二维分布的信息的技术。

用来解决课题的手段

有关本公开的一技术方案的计测装置计测进行肌肉运动的用户的对象部中的肌肉耗氧量。上述计测装置具备：光源；传感器，包括多个光电变换元件；以及处理电路。上述处理电路通过执行多次检测动作，取得多个检测信号，上述检测动作包括：使上述光源射出光脉冲；和使上述传感器检测因上述光脉冲的射出而从上述对象部产生的反射光脉冲中的在上述对象部的内部被散射的成分即内部散射成分的至少一部分，并输出表示上述内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的检测信号，上述多个检测检测信号包括该检测信号。上述处理电路基于上述多个检测信号，生成表示上述对象部中的肌肉耗氧量的空间分布的分布数据并输出。

本公开的包含性或具体的形态也可以由系统、装置、方法、集成电路、计算机程序或计算机可读取的记录盘等的记录介质实现，也可以由系统、装置、方法、集成电路、计算机程序及记录介质的任意的组合实现。计算机可读取的记录介质例如可以包括CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等的非易失性的记录介质。装置也可以由1个以上的装置构成。在装置由两个以上的装置构成的情况下，这两个以上的装置既可以配置在1个设备内，也可以分开配置在分离的两个以上的设备内。在本说明书及权利要求书中，“装置”不仅可以指1个装置，还可以指由多个装置构成的系统。

发明效果

根据本公开的一技术方案，能够通过简便的方法取得肌肉耗氧量的二维分布的信息。

附图说明

图1是表示例示性的实施方式的计测系统的构成的图。

图2是表示到达图像传感器的光的强度的时间变化的例子的图。

图3是表示输入光脉冲的宽度与图像传感器的检测光量的关系的例子的图。

图4是表示图像传感器的1个像素的概略性的构成的例子的图。

图5是表示图像传感器的构成的一例的图。

图6A是表示基于两种波长的光的检测动作的例子的图。

图6B是表示基于两种波长的光的检测动作的其他例子的图。

图7是用来说明反射光脉冲的光强度的波形的图。

图8A是表示检测内部散射成分的动作的例子的时间图。

图8B是表示检测表面反射成分的动作的例子的时间图。

图9是表示由控制电路对光源及图像传感器进行控制的动作的一例的流程图。

图10是示意地表示肌肉血流量的时间变化的一例的图。

图11是示意地表示在对象部内的多个部位同时进行计测的情况下的例子的图。

图12是示意地表示光的照射区域的例子的图。

图13是示意地表示对象部在横向上移位的情况下的信号的变化的图。

图14是表示肌肉耗氧量的1次计测动作的流程的图。

图15是表示由计测装置进行的训练效果的判定动作的一例的流程图。

图16是表示对训练效果进行评价的实验的状况的图。

图17是表示实验方案的图。

图18是表示由NIRS相机取得的红外线图像的例子的图。

图19是表示在训练前计测的血红蛋白变化量的时间变化的图。

图20是表示在训练后计测的血红蛋白变化量的时间变化的图。

图21是表示解析期间为60秒钟的情况下的训练前的Oxy-Hb的行为的解析结果的图。

图22是表示解析期间为60秒钟的情况下的训练后的Oxy-Hb的行为的解析结果的图。

图23是表示解析期间为30秒钟的情况下的训练前的Oxy-Hb的行为的解析结果的图。

图24是表示解析期间为30秒钟的情况下的训练后的Oxy-Hb的行为的解析结果的图。

具体实施方式

以下说明的实施方式都表示包含性或具体的例子。在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一例，不是限定本公开的技术的意思。关于以下的实施方式的构成要素中的、在表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，设为任意的构成要素进行说明。各图是示意图，并不一定是严密地图示的。进而，在各图中，对于实质上相同或类似的构成赋予相同的标号。有将重复的说明省略或简略化的情况。

在本公开中，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分、或框图中的功能块的全部或一部分例如也可以由包括半导体装置、半导体集成电路(IC)或LSI(large scaleintegration)的1个或多个电子电路执行。LSI或IC既可以集成到1个芯片上，也可以将多个芯片组合而构成。例如，也可以将存储元件以外的功能块集成到1个芯片上。这里称作LSI或IC，但根据集成的程度而叫法变化，也可以称作系统LSI、VLSI(very large scaleintegration)或ULSI(ultra large scale integration)。也可以以相同的目的使用可在LSI的制造后编程的Field Programmable Gate Array(FPGA)、或能够进行LSI内部的接合关系的重构或LSI内部的电路划分的设置的reconfigurable logic device。

进而，电路、单元、装置、部件或部的全部或一部分的功能或操作可以通过软件处理来执行。在此情况下，将软件记录到1个或多个ROM、光盘、硬盘驱动器等的非暂时性记录介质中，在软件被处理装置(processor)执行时，由该软件确定的功能被处理装置及周边装置执行。系统或装置也可以具备记录有软件的1个或多个非暂时性记录介质、处理装置及需要的硬件设备、例如接口。

(作为本公开的基础的认识)

在说明本公开的实施方式之前，说明作为本公开的基础的认识。

近年来，研究了通过使用近红外分光法(NIRS)计测安静时及运动时的人骨骼肌的血流动态来对肌肉运动的效果进行评价。基于NIRS的血流动态计测基于近红外光的较高的组织透射性和血红蛋白的吸收系数的波长依赖性。

近红外光由于生物体对其的散射系数及吸光系数比较低，光的衰减较少，所以容易透射生物体。由于该较高的组织透射性，近红外光适合于生物体内的血流动态的计测。

血液的很大的作用是从肺接受氧并向组织运送、从组织接受二氧化碳并使其循环到肺。在血液100ml中存在约15g的血红蛋白。与氧结合的血红蛋白被称作氧合血红蛋白(oxyhemoglobin)，没有与氧结合的血红蛋白被称作脱氧血红蛋白(deoxyhemoglobin)。这些血红蛋白的吸收系数有波长依赖性。氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的吸光度在805nm附近的波长下相等，在比805nm短的波长下，由脱氧血红蛋白进行的吸收增加，在比805nm长的波长下，由氧合血红蛋白进行的吸收增加。利用这样的特性，能够计测或推断氧合血红蛋白及脱氧血红蛋白各自的浓度。

在以往的利用NIRS的人骨骼肌的血流计测中，将NIRS装置的探头安装到对象部的皮肤。从探头的送光部照射近红外光，在穿过皮肤、皮下脂肪及肌肉时光被吸收及散射，然后被受光部检测到。由NIRS检测到的光由于难以决定光路长，所以不是计测血红蛋白量的绝对值，而是计测相对值。根据检测到的近红外光的强度，能够计算组织内的氧合血红蛋白及脱氧血红蛋白各自的浓度相对于基准值的变化量。在以下的说明中，有将氧合血红蛋白或其浓度表现为Oxy-Hb、将脱氧血红蛋白或其浓度表现为Deoxy-Hb的情况。此外，有将Oxy-Hb和Deoxy-Hb之和表现为总血红蛋白或Total-Hb的情况。

如果通过运动而肌肉活动，则肌肉细胞的代谢增加。在肌肉细胞的代谢中需要氧。因此，如果通过运动而肌肉活动，则因为代谢而耗氧量增加。被消耗的氧通过血液中的供氧而被补偿。因此，由NIRS计测出的血红蛋白的变化量反映细胞中的耗氧与供氧的平衡。在运动初期，由于耗氧超过供氧，所以Oxy-Hb减少。如果在运动时保持了供氧与耗氧的平衡，则Oxy-Hb成为一定。在运动后，由于供氧超过耗氧，所以Oxy-Hb增加。这样，根据血流动态、特别是Oxy-Hb的动态，能够计测或推断活动的肌肉细胞中的耗氧量(在本说明书中称作“肌肉耗氧量”)。

但是，在使用NIRS的以往的肌肉耗氧量的计测方法中有一些问题。

第一个问题是，在以往的方法中仅计测对象部的某个点的肌肉耗氧量。由于肌肉中的耗氧量根据部位而不同，所以为了对肌肉训练或康复锻炼的效果进行评价，仅计测某个肌肉的某个点处的肌肉耗氧量是不够的。在这样的计测方法中，难以依据计测结果决定用于接下来的有效的训练的菜单。为了解决该问题，也可以考虑在身体的多个部位上佩戴传感器的方法。但是，在运动前、运动中及运动后佩戴许多个传感器来计测并不现实。

第二个问题是，在以往的方法中计测结果中也反映了皮肤血流的行为，难以高精度地计测肌肉耗氧量。在以往的方法中，将NIRS装置的探头安装到对象部的皮肤。从探头的送光部照射近红外光，光在穿过皮肤、皮下脂肪及肌肉时被吸收及散射，然后被受光部检测到。因此，在表示检测到的光的强度的信号中还包含皮肤血流的行为。也可以考虑使用送光部与受光部之间的距离数据来降低皮肤血流的影响，但为此，为了取得1点的数据而需要较多的受光部。在此情况下，多个部位的耗氧量的计测变得更加困难。

第三个问题是，需要将NIRS装置的探头安装到对象部的皮肤。在运动中及运动后会出汗。因此，在将装置长时间安装在皮肤上的状态下，除了不卫生以外，还因为汗的影响而难以以较高的精度进行计测。

第四个问题是，难以比较运动前与运动后的血流动态。为了防止汗的附着及妨碍运动，可以考虑在运动中将NIRS装置卸下而计测并比较运动前与运动后的血流动态的方法。在此情况下，需要将NIRS装置在运动前和运动后佩戴在相同的部位。但是，正确地进行对位是困难的，因为佩戴部位的不一致而计测精度容易下降。

如果能够用NIRS装置计测由运动带来的血流动态变化，并将肌肉运动的效果可视化，则可以期待能够进行更有效的训练。但是，在以往的使用NIRS装置的方法中，如上述那样有各种各样的问题。因此，使用NIRS装置对肌肉运动的效果进行评价虽然在研究水平上有报告但还未普及。特别是，还不知道将肌肉运动的效果可视化的实用性的方法。

所以，本公开的发明人对将肌肉运动的效果可视化的更有效的方法进行研究，想到了本公开的实施方式的构成。根据本公开的实施方式，不用使计测装置与用户的皮肤接触就能够有效地取得肌肉耗氧量的二维分布的信息。因此，能够以较高的精度对肌肉运动的效果进行评价。

以下，说明本公开的实施方式的概要。

本公开的例示性的实施方式的计测装置计测进行肌肉运动的用户的对象部中的肌肉耗氧量。上述计测装置具备光源、包括多个光电变换元件的传感器以及处理电路。上述处理电路通过执行多次包括以下的步骤(a)及(b)的检测动作，取得包括下述的检测信号的多个检测信号。

(a)使上述光源射出光脉冲。

(b)使上述传感器检测因上述光脉冲的射出而从上述对象部产生的反射光脉冲中的在上述对象部的内部被散射的成分即内部散射成分的至少一部分，并输出表示上述内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的检测信号。

上述处理电路基于上述多个检测信号，生成表示上述对象部中的肌肉耗氧量的空间分布的分布数据并输出。

这里，“肌肉耗氧量”是指由活动的肌肉细胞带来的氧的消耗量。“内部散射成分”可以是反射光脉冲中的上述反射光脉冲的强度开始减小后的成分。

根据上述的构成，不用使计测装置与用户的皮肤接触就能够取得肌肉耗氧量的二维分布的信息。因此，能够按每个部位以较高的精度评价肌肉运动的效果。

上述处理电路也可以生成将上述对象部中的上述肌肉耗氧量的上述空间分布根据上述肌肉耗氧量的水平以不同的颜色表示的图像数据，作为上述分布数据。通过生成这样的图像数据，用户容易掌握肌肉运动的效果。

上述处理电路也可以生成下述的图像数据作为上述分布数据，上述图像数据表示将上述肌肉耗氧量的上述空间分布的信息叠加在由上述传感器或其他装置取得的表示包含上述对象部的上述用户的外观的外观图像上的图像。通过生成这样的图像数据，用户更容易掌握肌肉运动的效果。

上述处理电路也可以基于上述多个检测信号，推断上述对象部的上述内部的血液中的氧合血红蛋白的浓度分布，基于上述氧合血红蛋白的上述浓度分布的时间变化，推断上述肌肉耗氧量的上述空间分布。通过这样的动作，能够更正确地推断通过肌肉运动产生的肌肉耗氧量的空间分布。

上述处理电路也可以基于上述氧合血红蛋白的浓度的时间变化的斜率，推断上述肌肉耗氧量。通过这样的动作，能够更正确地推断通过肌肉运动产生的肌肉耗氧量的空间分布。

上述计测装置也可以还具备加压器。上述处理电路也可以在上述用户的身体的一部分被上述加压器加压而上述对象部的血流被抑制的状态下执行上述检测动作。通过进行加压，能够更正确地推断肌肉耗氧量。

上述加压器也可以由上述处理电路控制。上述处理电路也可以在进行上述检测动作之前，使上述加压器开始向上述用户的身体的上述一部分加压，在进行上述检测动作之后，使上述加压器结束上述加压。通过这样的动作，能够使加压的开始、检测动作及加压的结束自动化，方便性提高。

上述处理电路也可以在上述用户进行上述肌肉运动之前的第1期间以及上述用户进行上述肌肉运动之后的第2期间的各个期间，执行多次上述检测动作，基于在上述第1期间取得的上述多个检测信号和在上述第2期间取得的上述多个检测信号，生成上述分布数据。通过这样的动作，能够更正确地推断由肌肉运动引起的肌肉耗氧量的空间分布。

上述处理电路也可以取得表示包含上述对象部的上述用户的外观的外观图像的数据，上述外观图像在上述第1期间及上述第2期间的各个期间由上述传感器或其他装置取得，通过进行在上述第1期间取得的上述外观图像中包含的1个以上的特征点与在上述第2期间取得的上述外观图像中包含的上述1个以上的特征点的匹配，检测在上述第1期间与上述第2期间之间产生的上述对象部的位置的变化，在对于在上述第1期间取得的上述多个检测信号以及在上述第2期间取得的上述多个检测信号进行将上述位置的变化补偿的处理后，生成上述分布数据。通过这样的动作，即使在第1期间和第2期间对象部的位置发生了变化，也能够得到良好的计测结果。

上述处理电路也可以基于在上述第1期间取得的上述多个检测信号，生成表示上述对象部的上述内部的血液中的氧合血红蛋白的浓度分布的随时间的变化的第1血流数据，基于在上述第2期间取得的上述多个检测信号，生成表示上述对象部的上述内部的血液中的氧合血红蛋白的浓度分布的随时间的变化的第2血流数据，基于上述第1血流数据和上述第2血流数据，生成上述分布数据。氧合血红蛋白的浓度的随时间的变化依赖于由肌肉运动带来的肌肉耗氧量。因此，通过将运动前后的氧合血红蛋白的浓度分布的随时间的变化比较，能够以较高的正确性推断肌肉耗氧量的空间分布。

上述处理电路也可以根据上述第1血流数据，决定第1变化率，该第1变化率表示上述对象部中包含的多个点处的上述氧合血红蛋白的浓度的时间变化的减小的斜率；根据上述第2血流数据，决定第2变化率，该第2变化率表示上述多个点处的上述氧合血红蛋白的浓度的时间变化的减小的斜率；基于上述第1变化率与上述第2变化率之差或比，推断上述多个点处的上述肌肉耗氧量。通过这样的动作，能够更正确地推断肌肉耗氧量的空间分布。

上述第1期间及上述第2期间的上述检测动作可以在上述用户的身体的一部分被加压而上述对象部的血流被抑制的状态下进行。上述处理电路也可以在上述第1期间，将上述氧合血红蛋白的浓度结束增加后的规定期间的上述氧合血红蛋白的浓度的时间变化拟合于函数，根据上述函数的时间变化率决定上述第1变化率，在上述第2期间，将上述氧合血红蛋白的浓度结束增加后的上述规定期间的上述氧合血红蛋白的浓度的时间变化拟合于上述函数，根据上述函数的时间变化率决定上述第2变化率。通过这样的动作，能够更正确地推断肌肉耗氧量的空间分布。

上述处理电路也可以在上述第2变化率的大小为上述第1变化率的大小的a倍以上(a是大于1的实数)的情况下，将表示上述肌肉耗氧量相对较大的信息添加到上述分布数据中并输出，在上述第2变化率的大小小于上述第1变化率的大小的a倍的情况下，将表示上述肌肉耗氧量相对较小的信息添加到上述分布数据中并输出。通过这样的动作，能够使例如取得了分布数据的显示装置显示表示哪个点处的肌肉耗氧量相对较大的图像。

上述处理电路也可以基于表示上述肌肉耗氧量相对较大的上述信息，决定上述对象部中的、上述肌肉耗氧量相对较大的第1区域，基于表示上述肌肉耗氧量相对较小的上述信息，决定上述对象部中的、上述肌肉耗氧量相对较小的第2区域，上述分布数据也可以包含将上述第1区域或上述第2区域强调显示的图像。通过显示这样的图像，用户能够按对象部的每个点容易地掌握肌肉运动的效果。

上述处理电路也可以还生成表示训练计划的数据并输出，上述训练计划是用于对上述对象部中包含的上述肌肉耗氧量相对较小的区域中的肌肉进行训练的训练计划。基于这样的数据，用户能够知道对肌肉运动的效果低的肌肉的部位有效地进行锻炼的训练计划。

上述处理电路也可以取得表示上述用户所实施的上述肌肉运动的内容的履历数据，基于上述履历数据，调整上述训练计划。通过这样的动作，能够向用户提示更适当的训练计划。

上述处理电路也可以取得识别上述用户的识别数据，基于上述识别数据，调整上述训练计划。由此，能够按每个用户提示最优的训练计划。

上述光源也可以构成为，射出具有650nm以上且小于805nm的第1波长的第1光脉冲、以及具有805nm以上且950nm以下的第2波长的第2光脉冲。上述检测动作也可以包括：使上述光源射出上述第1光脉冲；使上述传感器检测因上述第1光脉冲的射出而从上述对象部产生的第1反射光脉冲中的在上述对象部的上述内部被散射的成分即第1内部散射成分的至少一部分，输出表示上述第1内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的第1检测信号；使上述光源射出上述第2光脉冲；以及使上述传感器检测因上述第2光脉冲的射出而从上述对象部产生的第2反射光脉冲中的在上述对象部的上述内部中被散射的成分即第2内部散射成分的至少一部分，输出表示上述第2内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的第2检测信号。上述处理电路也可以基于上述第1检测信号和上述第2检测信号，推断上述对象部的上述内部的血液中的氧合血红蛋白的浓度分布，基于上述氧合血红蛋白的上述浓度分布的时间变化，推断上述肌肉耗氧量的上述空间分布。通过这样的动作，能够更正确地推断肌肉耗氧量的空间分布。

上述计测装置也可以还具备包括透明显示器的扩展现实(Augmented Reality：AR)眼镜。上述透明显示器也可以以表示上述分布数据的分布图像叠加在经由上述透明显示器辨识的上述用户的外观上的方式显示上述分布图像。由此，用户容易掌握哪个部位的训练效果较高。

本公开的另一实施方式的方法，由计测进行肌肉运动的用户的对象部中的肌肉耗氧量的计测装置中包含的计算机执行。上述方法包括以下处理：通过执行多次检测动作，取得多个检测信号，上述检测动作包括：使光源射出光脉冲；和使包括多个光电变换元件的传感器检测因上述光脉冲的射出而从上述对象部产生的反射光脉冲中的在上述对象部的内部被散射的成分即内部散射成分的至少一部分，输出表示上述内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的检测信号，上述多个检测信号包括该检测信号；以及基于上述多个检测信号，生成表示上述对象部中的肌肉耗氧量的空间分布的分布数据并输出。

本公开的另一实施方式的计算机程序，由计测进行肌肉运动的用户的对象部中的肌肉耗氧量的计测装置中包含的计算机执行。上述程序使上述计算机执行以下处理：通过执行多次检测动作，取得多个检测信号，上述检测动作包括：使光源射出光脉冲；和使包括多个光电变换元件的传感器检测因上述光脉冲的射出而从上述对象部产生的反射光脉冲中的在上述对象部的内部被散射的成分即内部散射成分的至少一部分，输出表示上述内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的检测信号，上述多个检测信号包括该检测信号；以及基于上述多个检测信号，生成表示上述对象部中的肌肉耗氧量的空间分布的分布数据并输出。

本公开的另一实施方式的非暂时性的计算机可读取的记录介质记录有计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时，使上述处理器执行处理，该处理包括：通过执行多次检测动作，取得多个检测信号，上述检测动作包括：使光源射出光脉冲；和使包括多个光电变换元件的传感器检测因上述光脉冲的射出而从上述对象部产生的反射光脉冲中的在上述对象部的内部被散射的成分即内部散射成分的至少一部分，输出表示上述内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的检测信号，上述多个检测信号包括该检测信号；以及基于上述多个检测信号，生成表示上述对象部中的肌肉耗氧量的空间分布的分布数据并输出。

以下，参照附图更具体地说明本公开的实施方式。

(实施方式)

[1.构成]

图1是示意地表示本公开的例示性的实施方式的计测肌肉耗氧量的系统的构成的图。本系统具备计测装置100、加压器40、显示器50和AR眼镜90。计测装置100具备光源20、图像传感器30、控制电路60、信号处理电路70和存储器等存储介质80。在图1中还表示了使用计测装置100的用户的手臂。在本实施方式中，控制电路60和信号处理电路70起到作为上述的“处理电路”的作用。

加压器40是被用户佩戴，通过对用户的身体的一部分加压而将身体的一部分的血流暂时性截断的装置。在本实施方式中，加压器40被佩戴在用户的手臂上。佩戴加压器40的部位根据对象部的位置而不同。例如在计测腿的肌肉耗氧量的情况下，可以将加压器40佩戴在腿上。此外，在计测躯干部的肌肉耗氧量的情况下，可以将加压器40佩戴在躯体上。

光源20是射出向用户的对象部照射的光脉冲的装置。光源20包括1个以上的发光元件，朝向对象部射出光脉冲。光源20可以构成为，射出波长不同的两种光脉冲。例如，光源20可以构成为，能够射出具有650nm以上且小于805nm的第1波长的第1光脉冲、以及具有805nm以上且950nm以下的第2波长的第2光脉冲。

图像传感器30检测从用户的身体返回来的光脉冲的至少一部分，输出表示检测结果的检测信号。图像传感器30具备二维地排列的多个光检测单元。各光检测单元包括光电变换元件，输出与受光量对应的电信号。另外，在本实施方式中使用图像传感器30，但也可以使用具备二维地排列的多个光电变换元件的其他种类的传感器。

控制电路60对加压器40、光源20及图像传感器30进行控制。控制电路60包括对加压器40进行控制的加压控制部64、对光源进行控制的光源控制部62、以及对图像传感器30进行控制的传感器控制部63。

加压控制部64对加压器40的动作进行控制。例如，对压力及加压定时的一方或双方进行控制。

光源控制部62对光源20的发光动作进行控制。例如，对从光源20射出的光脉冲的强度、脉冲宽度、射出定时及波长的至少1个进行控制。

传感器控制部63对图像传感器30的各光检测单元的信号积蓄的定时进行控制。

加压控制部64、光源控制部62及传感器控制部63既可以由分离的3个电路实现，也可以由单一的电路实现。加压控制部64、光源控制部62及传感器控制部63也可以通过由控制电路60执行保存在未图示的存储器中的控制用程序来实现。

信号处理电路70对从图像传感器30输出的检测信号进行处理。信号处理电路70基于检测信号，生成表示用户的对象部中的血流状态的信息(以下称作“血流信息”)。血流信息例如可以包含从由血流量、血液中的氧合血红蛋白浓度、血液中的脱氧血红蛋白浓度、作为氧合血红蛋白浓度与脱氧血红蛋白浓度的合计的总血红蛋白浓度、以及血氧饱和度构成的组中选择的至少1个信息。信号处理电路70基于对象部中的血流信息的随时间的变化，生成表示肌肉耗氧量的二维分布的分布数据并输出。

在本实施方式中，控制电路60和信号处理电路70被分离，但也可以将这些电路的功能用单一的电子电路实现。

显示器50显示基于由信号处理电路70生成的分布数据的图像。例如，显示在表示用户的外观的图像上叠加了肌肉耗氧量的空间分布的信息的图像。显示器50例如可以是液晶或有机EL等的任意的显示器。显示器50也可以内置在计测装置100中。

AR眼镜90具备透明显示器。AR眼镜90能够使透明显示器显示基于由信号处理电路70生成的分布数据的图像。例如，AR眼镜90以在穿过透明显示器辨识的用户的外观上叠加基于分布数据的图像的方式使透明显示器显示该图像。

以下，更具体地说明各构成要素。

[1－1.加压器40]

加压器40对用户的身体的一部分加压。通过加压，用户的身体的一部分的血流在一定时间被截断。加压器40例如可以包括套箍。加压例如在将套箍卷绕在手臂或腿的根部的状态下进行。加压力被设定为例如40mmHg或200mmHg等的规定的值。通过加压，静脉或动脉的血流暂时性地被截断。加压时间可以设定为例如1分钟等的预先设定的时间。加压器40可以通过有线或无线与控制电路60连接。加压器40按照从控制电路60输入的控制信号进行动作。加压器40也可以不一定与控制电路60连接，也可以是手动式。

[1－2.光源20]

光源20具备1个以上的发光元件。发光元件例如可以包括射出激光的激光二极管。光源20按照从控制电路60的光源控制部62输入的控制信号射出光脉冲。

光源20被配置为，朝向用户的对象部射出光。对象部例如是用户的手臂或腿，更具体地讲可以是用户的上臂、前臂、大腿或小腿。对象部并不限于这些部位，例如也可以是腹部、胸部、下背部、上背部或肩部。

从光源20射出并到达了用户的对象部的光被分为在对象部的表面上被反射的成分和在对象部的内部被散射的成分。在本说明书中，将在表面上被反射的成分称作“表面反射成分”，将在内部被散射的成分称作“内部散射成分”。内部散射成分是在生物体内部反射或散射1次、或多重散射的成分。在朝向用户的手臂或腿射出光的情况下，内部散射成分从手臂或腿的皮肤表面向里侧到达8mm至16mm左右的部位。即，内部散射成分是穿过皮肤及皮下脂肪而到达肌肉、在那里被散射并再次回到计测装置100的光的成分。表面反射成分包含直接反射成分、扩散反射成分及散射反射成分这3个成分。直接反射成分是入射角与反射角相等的反射成分。扩散反射成分是被表面的凹凸形状扩散并反射的成分。散射反射成分是被表面附近的内部组织散射并反射的成分。在朝向用户的手臂或腿射出光的情况下，散射反射成分是在手臂或腿的表皮内部被散射并反射的成分。以下，假设在对象部的表面被反射的表面反射成分包含这3个成分。此外，假设内部散射成分不包含被表面附近的内部组织散射并反射的成分。关于表面反射成分及内部散射成分，通过被反射或散射，这些成分的行进方向变化，其一部分到达图像传感器30。表面反射成分可以包含对象部的表面信息、例如表皮的血流信息。内部散射成分可以包含对象部的内部信息、例如肌肉组织的附近的血流信息。因而，通过检测表面反射成分，能够取得对象部的表面信息、例如表皮的血流信息。此外，通过检测内部散射成分，能够取得对象部的内部信息、例如肌肉组织的附近的血流信息。

在本实施方式中，检测从用户的手臂或腿等的对象部返回来的光(在本说明书中统称为“反射光”)中的、至少内部散射成分的至少一部分。内部散射成分反映用户的肌肉组织的活动而其强度变动。因此，通过对内部散射成分的随时间的变化进行解析，能够推断用户的肌肉活动的状态。

以下，说明内部散射成分的检测方法的例子。光源20按照来自控制电路60的指示，以规定的时间间隔或规定的定时反复射出光脉冲。从光源20射出的光脉冲例如可以是下降期间接近于零的矩形波。在本说明书中，“下降期间”是指从光脉冲的强度开始减小起到减小结束为止的期间。通常，入射到用户的对象部中的光以各种路径在对象部内传播，随着时间差从对象部射出。因此，光脉冲的内部散射成分的后端具有展宽。在对象部是手臂或腿的情况下，内部散射成分的后端的展宽是4ns左右。如果考虑该情况，则光源20射出的光脉冲的下降期间的长度例如可以设定为作为其一半以下的2ns以下。下降期间的长度也可以是其再一半的1ns以下。从光源20射出的光脉冲的上升期间的长度是任意的。在本说明书中，“上升期间”是从光脉冲的强度开始增加起到增加结束为止的期间。在本实施方式的内部散射成分的检测中，使用光脉冲的下降部分，不使用上升部分。光脉冲的上升部分可以用于表面反射成分的检测。光源20例如可以包括LD等的激光元件。从激光元件射出的光具有光脉冲的下降部分与时间轴大致为直角的陡峭的时间响应特性。

光源20既可以射出单一波长的光，也可以射出多个波长的光。也可以从多个发光元件分别射出多个波长的光。在从两个发光元件分别射出不同的两个波长的光的情况下，可以设计为，使经由用户的对象部回到图像传感器30的两个波长的光的光路长大致相等。例如可以是，图像传感器30与一方的发光元件的距离以及图像传感器30与另一方的发光元件的距离一致，并且两个发光元件配置在以图像传感器30为中心旋转对称的位置。

光从源20射出的光的波长例如可以是包含在650nm以上且950nm以下的波长范围中的任意的波长。该波长范围包含在红色到近红外线的波长范围中。上述的波长范围被称为“生物窗”，具有光比较难以被生物体内的水分及皮肤吸收的性质。在将生物体作为计测对象的情况下，通过使用上述的波长范围的光，能够提高检测灵敏度。在如本实施方式那样检测用户的血流变化的情况下，使用的光主要被氧合血红蛋白及脱氧血红蛋白吸收。通常，如果血流发生变化，则氧合血红蛋白及脱氧血红蛋白的浓度发生变化。随着该变化，光的吸收程度也发生变化。因而，如果血流发生变化，则检测到的光量也随着时间而变化。

在氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白中，光吸收的波长依赖性不同。当波长为650nm以上并且比805nm短时，脱氧血红蛋白的光吸收系数比氧合血红蛋白的光吸收系数大。在波长805nm时，脱氧血红蛋白的光吸收系数和氧合血红蛋白的光吸收系数为相同程度。当波长比805nm长且为950nm以下时，氧合血红蛋白的光吸收系数比脱氧血红蛋白的光吸收系数大。

因而，光源20构成为、射出650nm以上且小于805nm的波长的第1光脉冲、以及805nm以上且950nm以下的波长的第2光脉冲。通过用波长不同的第1光脉冲及第2光脉冲照射对象部，能够推断对象部的内部的血液中包含的氧合血红蛋白的浓度及脱氧血红蛋白的浓度。这样，通过具有不同的波长的两个光脉冲的照射，能够取得对象部的更详细的内部信息。

在本实施方式中，非接触地计测用户的肌肉内部的血流。考虑从光源20射出的光入射到用户的眼中的可能性，可以使用考虑对视网膜的影响而设计的光源20。例如，可以使用满足由各国制定的激光安全基准的等级1的光源20。在满足等级1的情况下，可达发射极限(AEL)低于1mW的程度的低照度的光被照射在用户。另外，光源20自身也可以不满足等级1。例如，也可以通过将扩散板或ND滤光器设置在光源20之前而使光扩散或衰减，来满足激光安全基准的等级1。

在为了计测肌肉组织的附近的血流而将用户的对象部用光照射的情况下，内部散射成分的光量可能成为表面反射成分的光量的几千分之1到几万分之1左右的非常小的值。进而，如果考虑激光的安全基准，则能够照射的光的光量变得非常小。因而，内部散射成分的检测非常困难。在此情况下，也只要光源20射出脉冲宽度比较大的光脉冲，就能够使伴随着时间延迟的内部散射成分的累计量增加。由此，能够增加检测光量，使SN比提高。

光源20例如射出脉冲宽度为3ns以上的光脉冲。通常，在肌肉等生物体组织内被散射的光的时间上的展宽是4ns左右。图2是表示到达图像传感器30的光的强度的时间变化的例子的图。在图2中表示了从光源20射出的光脉冲的宽度是0ns、3ns及10ns的3个情况的例子。如图2所示，随着将从光源20射出的光脉冲的宽度扩大，在从用户到达图像传感器30的光脉冲的后端部出现的内部散射成分的光量增加。

图3是将作为从光源20射出的光脉冲的输入光脉冲的宽度表示在横轴、将图像传感器30中的检测光量表示在纵轴的图。图像传感器30具备电子快门。图3的结果是在从光脉冲的后端在对象部的表面被反射并到达图像传感器30的时刻起经过1ns后将电子快门打开的条件下得到的。选择该条件的理由是因为，在光脉冲的后端刚到达后，与内部散射成分相比，表面反射成分的比率较高。如图3所示，如果将从光源20射出的光脉冲的脉冲宽度设为3ns以上，则能够使检测光量最大化。

光源20也可以射出脉冲宽度5ns以上、进而10ns以上的光脉冲。另一方面，脉冲宽度过大，也会导致不使用的光增加而成为浪费。因此，光源20例如射出脉冲宽度50ns以下的光脉冲。或者，光源也可以射出脉冲宽度30ns以下、进而20ns以下的光脉冲。如果矩形脉冲的脉冲宽度是几ns到几十ns，则能够以低电压来驱动光源20。因而，能够实现计测装置100的小型化及低成本化。

光源20的照射图案例如也可以是在照射区域内拥有均匀的强度分布的图案。在这一点上，本实施方式与以往方法不同。在以往方法中，通过将检测器和光源离开3cm左右，表面反射成分在空间上从内部散射成分分离。因此，不得不进行离散性的光照射。相对于此，本实施方式的计测装置100能够将表面反射成分在时间上从内部散射成分分离并减小。因此，能够使用具有均匀的强度分布的照射图案的光源20。具有均匀的强度分布的照射图案也可以通过将从光源20射出的光用扩散板扩散来形成。

在本实施方式中，在对象部的照射点紧下方也能够检测到内部散射成分。通过在空间上较大的范围内用光照射对象部，能够提高计测分辨率。

[1－3.图像传感器30]

图像传感器30例如可以是CCD图像传感器或CMOS图像传感器等的任意的摄像元件。图像传感器30具备二维地配置在受光面上的多个光检测单元。各光检测单元例如可以包括光电二极管等光电变换元件、以及1个或多个电荷积蓄部。光电变换元件通过光电变换而产生与受光量对应的信号电荷。电荷积蓄部积蓄从光电变换元件产生的信号电荷。图像传感器30能够一次取得用户的二维信息。在以下的说明中，有将光检测单元称作“像素”的情况。

图像传感器30可以具备电子快门。电子快门是对摄像的定时进行控制的电路。在本实施方式中，控制电路60的传感器控制部63具有电子快门的功能。电子快门对将接受到的光变换为有效的电信号并积蓄的1次信号积蓄的期间和将信号积蓄停止的期间进行控制。信号积蓄期间也称作“曝光期间”。在以下的说明中，将曝光期间的宽度也称作“快门宽度”。将1次曝光期间结束到下个曝光期间开始为止的时间也称作“非曝光期间”。以下，有将正在曝光的状态称作“OPEN(开)”、将停止了曝光的状态称作“CLOSE(关)”的情况。

图像传感器30通过电子快门，能够在亚纳秒、例如30ps到1ns的范围中调整曝光期间及非曝光期间。距离的计测为目的的TOF相机检测从光源射出并由被摄体反射而返回来的光的全部。因此，在TOF相机中，需要快门宽度比光的脉冲宽度大。相对于此，在本实施方式的计测装置100中，不需要快门宽度比脉冲宽度大。例如可以将快门宽度设为1ns以上且30ns以下的值。根据本实施方式的计测装置100，由于能够缩小快门宽度，所以能够减小检测信号中包含的暗电流的影响。

在将用户的手臂或腿等的对象部用光照射而检测血流等的信息的情况下，生物体内部中的光的衰减率非常大。例如，相对于入射光，射出光可能衰减到100万分之1左右。因此，为了检测内部散射成分，仅通过1个脉冲的照射会有光量不足的情况。在激光安全性基准的等级1下的照射中，光量特别微弱。在此情况下，光源20多次射出光脉冲，与此对应，图像传感器30也通过电子快门曝光多次，由此能够将检测信号累计而提高灵敏度。

以下，说明图像传感器30的各像素具备光电二极管等的光电变换元件和多个电荷积蓄部的例子。各像素的多个电荷积蓄部可以包括积蓄由光脉冲的表面反射成分产生的信号电荷的电荷积蓄部、以及积蓄由光脉冲的内部散射成分产生的信号电荷的电荷积蓄部。控制电路60通过使图像传感器30检测从用户的对象部返回来的反射光脉冲中的下降开始前的部分，使其检测表面反射成分。控制电路60还通过使图像传感器30检测从用户的对象部返回来的光脉冲中的下降开始后的部分，使其检测内部散射成分。该例中的光源20射出两种波长的光。

图4是表示图像传感器30的1个像素201的概略性的构成的例子的图。另外，图4示意地表示1个像素201的构成，并不一定反映实际的构造。该例中的像素201包括进行光电变换的光电二极管203，作为电荷积蓄部的第1浮动扩散层(Floating Diffusion：FD)204、第2浮动扩散层205、第3浮动扩散层206及第4浮动扩散层207，以及将信号电荷排出的漏极202。

因1次光脉冲的射出而入射到各像素中的光子由光电二极管203变换为作为信号电荷的信号电子。变换后的信号电子按照从控制电路60输入到图像传感器30中的控制信号，被排出至漏极202，或者被分配到第1浮动扩散层204到第4浮动扩散层207中的某一个。

脉冲光从光源20的射出、向第1浮动扩散层204、第2浮动扩散层205、第3浮动扩散层206及第4浮动扩散层207的信号电荷的积蓄、以及向漏极202的信号电荷的排出以该顺序被反复进行。该反复动作是高速的，例如可以在运动图像的1帧的时间内反复进行几万次到几亿次。1帧的时间例如可以是约1/30秒。像素201最终生成基于被积蓄在第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207中的信号电荷的4个图像信号并输出。

该例中的控制电路60使光源20依次反复射出具有第1波长的第1光脉冲和具有第2波长的第2光脉冲。通过作为第1波长及第2波长而选择对象部的内部组织中的吸收率不同的两个波长，能够分析对象部的内部的状态。例如，也可以作为第1波长而选择比805nm长的波长，作为第2波长而选择比805nm短的波长。由此，能够检测血液中的氧合血红蛋白浓度及脱氧血红蛋白浓度各自的变化。

控制电路60首先使光源20射出第1光脉冲。控制电路60在第1光脉冲的表面反射成分入射到光电二极管203中的第1期间使第1浮动扩散层204积蓄信号电荷。接着，控制电路60在第1光脉冲的内部散射成分入射到光电二极管203中的第2期间使第2浮动扩散层205积蓄信号电荷。接着，控制电路60使光源20射出第2光脉冲。控制电路60在第2光脉冲的表面反射成分入射到光电二极管203中的第3期间使第3浮动扩散层206积蓄信号电荷。接着，控制电路60在第2光脉冲的内部散射成分入射到光电二极管203中的第4期间使第4浮动扩散层207积蓄信号电荷。

这样，控制电路60在开始第1光脉冲的射出后，隔开规定的时间差，使第1浮动扩散层204及第2浮动扩散层205依次积蓄来自光电二极管203的信号电荷。然后，控制电路60在开始第2光脉冲的射出后，隔开规定的时间差，使第3浮动扩散层206及第4浮动扩散层207依次积蓄来自光电二极管203的信号电荷。将以上的动作反复进行多次。

为了推断干扰光及环境光的光量，也可以设置在将光源20熄灭的状态下向未图示的其他的浮动扩散层积蓄信号电荷的期间。通过从第1浮动扩散层204到第4浮动扩散层207的信号电荷量减去上述其他浮动扩散层的信号电荷量，能够得到将干扰光及环境光成分除去后的信号。

另外，在本实施方式中，各像素的电荷积蓄部的数量是4，但根据目的，也可以设计为1个以上的任意的数量。例如，在仅使用1种波长来检测表面反射成分和内部散射成分的情况下，电荷积蓄部的数量也可以是2。此外，在使用的波长是1种，不检测表面反射成分的情况下，每个像素的电荷积蓄部的数量也可以是1。在使用两种波长仅检测内部散射成分的情况下，每个像素的电荷积蓄部的数量也可以是2。此外，即使在使用两种以上的波长的情况下，如果在不同的帧中进行使用各个波长的摄像，则电荷积蓄部的数量也可以是1。同样，即使在进行表面反射成分及内部散射成分双方的检测的情况下，在将双方分别用不同的帧检测的构成中，电荷积蓄部的数量也可以是1。

图5是表示图像传感器30的构成的一例的图。在图4中，由双点划线的框包围的区域相当于1个像素201。在像素201中包含1个光电二极管。在图5中仅表示了被排列为2行2列的4个像素，但实际上可以配置更多个像素。像素201包括第1浮动扩散层204到第4浮动扩散层207。被积蓄在第1浮动扩散层204到第4浮动扩散层207中的信号如通常的CMOS图像传感器的4个像素的信号那样被处置，被从图像传感器30输出。

各像素201具有4个信号检测电路。各信号检测电路包括源极跟随器晶体管309、行选择晶体管308和复位晶体管310。在该例中，复位晶体管310与图4所示的漏极202对应，复位晶体管310的栅极中被输入漏极排出脉冲。各晶体管例如是形成在半导体基板上的场效应晶体管，但并不限定于此。如图所示，源极跟随器晶体管309的输入端子及输出端子的一方与行选择晶体管308的输入端子及输出端子的一方连接。源极跟随器晶体管309的输入端子及输出端子的上述一方典型的是源极。行选择晶体管308的输入端子及输出端子的上述一方典型的是漏极。源极跟随器晶体管309的作为控制端子的栅极连接于光电二极管203。由光电二极管203生成的空穴或电子的信号电荷被积蓄到作为光电二极管203与源极跟随器晶体管309之间的电荷积蓄部的浮动扩散层中。

虽然在图5中没有表示，但第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207连接于光电二极管203。在光电二极管203与第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207各自之间可以设置一个以上的开关。开关根据来自控制电路60的信号积蓄脉冲，切换光电二极管203与第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207各自之间的导通状态。由此，控制向第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207各自的信号电荷的积蓄的开始和停止。本实施方式的电子快门具有用于这样的曝光控制的机构。

积蓄在第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207中的信号电荷通过由行选择电路302将行选择晶体管308的栅极设为导通而被读出。此时，根据第1浮动扩散层204至第4浮动扩散层207的信号电位，将从源极跟随器电源305向源极跟随器晶体管309及源极跟随器负载306流入的电流放大。基于从垂直信号线304读出的该电流的模拟信号由按每个列连接的模拟-数字(AD)变换电路307变换为数字信号数据。该数字信号数据由列选择电路303按每个列读出，从图像传感器30输出。行选择电路302及列选择电路303在进行1个行的读出之后，进行下一行的读出，以下同样，读出全部行的浮动扩散层的信号电荷的信息。控制电路60在读出全部的信号电荷之后，通过将复位晶体管310的栅极设为导通，将全部的浮动扩散层复位。由此，1个帧的摄像完成。以下同样，通过反复进行帧的高速摄像，由图像传感器30进行的一系列帧的摄像完结。

图6A是表示1帧内的动作的例子的图。如图6A所示，也可以在1帧内将第1光脉冲的发光和第2光脉冲的发光交替地切换多次。通过这样，能够减小基于两种波长的检测信号的取得定时的时间差，即使在用户有运动的情况下也能够大致同时进行第1及第2光脉冲下的摄像。

图6B是表示基于两种波长的光的检测动作的另一例的图。如图6B所示，也可以按每个帧来切换第1光脉冲的反射光脉冲的检测和第2光脉冲的反射光脉冲的检测。这样的动作例如可以通过按每个帧切换第1光脉冲的发光和第2光脉冲的发光来进行。在此情况下，各像素201也可以具备单个电荷积蓄部。根据这样的构成，能够减少各像素201的电荷积蓄部的数量，所以能够增大各像素201的尺寸，能够提高灵敏度。

另外，光源20射出的光的波长也可以是1种。在此情况下，也能够推断肌肉活动的大致的状态。

在本实施方式中，说明了CMOS型的图像传感器30的例子，但图像传感器30也可以是其他种类的摄像元件。图像传感器30例如可以是CCD型，也可以是单一光子计数型元件，也可以是EMCCD或ICCD等的放大型图像传感器。此外，也可以代替二维地排列有多个光检测单元的图像传感器30，而使用分别具备单个光电变换元件的多个传感器。即使是将单像素的传感器二维地排列的构成，也能够生成对象部的二维数据。

在本实施方式中，图像传感器30能够检测光脉冲的表面反射成分及/或内部散射成分。根据表面反射成分的时间上或空间上的变化，能够取得用户的脉搏等的第1生物体信息。另一方面，根据内部散射成分的时间上或空间上的变化，能够取得用户的肌肉耗氧量等的第2生物体信息。

第1生物体信息也可以通过与检测表面反射成分的方法不同的方法取得，也可以原本就不取得。例如，也可以使用与图像传感器30不同的其他种类的检测器来取得第1生物体信息。在此情况下，图像传感器30也可以仅检测内部散射成分。其他种类的检测器例如也可以是雷达或热摄影器。第1生物体信息例如可以是从由用户的脉搏、出汗、呼吸及体温构成的组中选择的至少1个。第1生物体信息是通过检测被照射在用户的对象部上的光脉冲的内部散射成分而得到的肌肉耗氧信息以外的生物体信息。这里，“肌肉耗氧信息以外的生物体信息”并不是指完全不包含起因于肌肉耗氧活动的信息。第1生物体信息能够包含起因于与肌肉耗氧活动不同的生物体活动的生物体信息。第1生物体信息例如可以是起因于自主性或反射性的生物体活动的生物体信息。

[1－4.控制电路60及信号处理电路70]

控制电路60对光源20的光脉冲的射出定时与图像传感器30的快门定时的时间差进行调整。在本说明书中，有将该时间差称作“相位差”的情况。光源20的“射出定时”是从光源20射出的光脉冲开始上升的定时。“快门定时”是开始曝光的定时。控制电路60既可以使射出定时变化来调整相位差，也可以使快门定时变化来调整相位差。

控制电路60例如可以是处理器及存储器的组合、或内置处理器及存储器的微控制器等的集成电路。控制电路60例如通过由处理器执行记录在存储器中的程序，进行例如射出定时和快门定时的调整。

信号处理电路70是对从图像传感器30输出的检测信号进行处理的电路。信号处理电路70进行图像处理等的运算处理。信号处理电路70例如可以由数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)等的可编程逻辑设备(PLD)，或者中央运算处理装置(CPU)或图像处理用运算处理器(GPU)与计算机程序的组合来实现。

控制电路60及信号处理电路70既可以是合并的1个电路，也可以是分离的单独的电路。信号处理电路70例如也可以是设置在远程的服务器等的外部装置的构成要素。在此情况下，服务器等的外部装置通过无线通信或有线通信，与光源20、图像传感器30及控制电路60相互进行数据的收发。

本实施方式的信号处理电路70基于从图像传感器30输出的检测信号，能够生成表示对象部的内部的血液中的氧合血红蛋白(Oxy-Hb)、脱氧血红蛋白(Deoxy-Hb)及总血红蛋白(Total-Hb)各自的浓度的时间变化的运动图像数据。信号处理电路70并不限于这样的运动图像数据，也可以生成其他信息。例如，也可以通过与其他设备同步，来生成肌肉耗氧量或血氧饱和度等的生物体信息。

信号处理电路70也可以进行由干扰光带来的偏移成分的估计及偏移成分的除去。偏移成分是由太阳光或荧光灯等的干扰光带来的信号成分。通过在将光源20的驱动设为OFF而不从光源20射出光的状态下由图像传感器30检测信号，能估计出由环境光或干扰光带来的偏移成分。

[1－5.其他]

计测装置100也可以具备在图像传感器30的受光面上形成用户的二维像的成像光学系统。成像光学系统的光轴与图像传感器30的受光面大致正交。成像光学系统也可以包括变焦透镜。如果变焦透镜的位置变化，则用户的二维像的放大率变化，图像传感器30上的二维像的分辨率变化。因而，即使到用户的距离较远，也能够将希望的计测区域放大而详细地进行观察。

计测装置100也可以在用户与图像传感器30之间具备仅使从光源20射出的波段的光或其附近的光通过的带通滤波器。由此，能够降低环境光等的干扰成分的影响。带通滤波器例如可以由多层膜滤波器或吸收滤波器构成。考虑伴随着光源20的温度变化及向滤波器的斜入射的波段移位，带通滤波器的带宽也可以拥有例如20到100nm左右的宽度。

计测装置100也可以在光源20与用户之间、以及图像传感器30与用户之间分别具备偏光板。在此情况下，配置在光源20侧的偏光板和配置在图像传感器30侧的偏光板的偏光方向可以是正交尼克尔的关系。由此，能够防止用户的表面反射成分中的正反射成分、即入射角和反射角相同的成分到达图像传感器30。即，能够减少表面反射成分到达图像传感器30的光量。

[2.信号检测动作]

接着，更详细地说明由计测装置100进行的信号检测动作。

本实施方式的计测装置100能够将来自对象部的反射光脉冲中的表面反射成分和内部散射成分区分来检测。在对象部是手臂或腿的情况下，应检测的内部散射成分的信号强度变得非常小。这是因为，如上述那样，除了照射满足激光安全基准的非常小的光量的光以外，由皮肤及皮下脂肪进行的光的散射及吸收较大。进而，由肌肉活动时的血流量或血液内成分的变化带来的信号强度的变化还相当于几十分之1的大小，非常小。因而，在检测内部散射成分的情况下，应检测的内部散射成分的信号成分的几千倍到几万倍的大小的表面反射成分被尽可能除去。

以下，说明由计测装置100进行的检测内部散射成分的动作的例子。

如上述那样，如果光源20用光脉冲照射用户的对象部，则产生表面反射成分及内部散射成分。表面反射成分及内部散射成分各自的一部分到达图像传感器30。内部散射成分在从光源20射出并到达图像传感器30之前穿过对象部的内部。因此，内部散射成分的光路长比表面反射成分的光路长更长。因而，内部散射成分到达图像传感器30的定时平均晚于表面反射成分到达图像传感器30的定时。

图7是示意地表示在从光源20射出了矩形波的光脉冲的情况下从用户的对象部返回来的反射光脉冲的光强度的波形的图。横轴都表示时间(t)。纵轴在图7的部分(a)到(c)中表示强度，在部分(d)中表示电子快门的开(OPEN)或关(CLOSE)的状态。图7的部分(a)表示表面反射成分I1。图7的部分(b)表示内部散射成分I2。图7的部分(c)表示表面反射成分I1及内部散射成分I2的合计成分。如图7的部分(a)所示，表面反射成分I1的波形大致维持矩形。另一方面，内部散射成分I2是各种各样的光路长的光的合计。因此，如图7的部分(b)所示，内部散射成分I2呈现光脉冲的后端拖尾那样的特性。换言之，内部散射成分I2的下降期间比表面反射成分I1的下降期间长。为了从图7的部分(c)所示的光信号中提高内部散射成分I2的比例来提取，如图7的部分(d)所示，在表面反射成分I1的后端到达的时间点以后开始电子快门的曝光。换言之，在表面反射成分I1的波形下降时或之后开始曝光。该快门定时由控制电路60调整。

在对象部不是平面的情况下，根据图像传感器30的像素而光到达的定时不同。在此情况下，也可以按每个像素单独地决定图7的部分(d)所示的快门定时。例如，设与图像传感器30的受光面垂直的方向为z方向。控制电路60也可以取得表示对象部的表面上的z坐标的二维分布的数据，基于该数据使快门定时按每个像素而变化。由此，即使在对象部的表面弯曲的情况下，也能够在各个位置决定最优的快门定时。表示对象部的表面上的z坐标的二维分布的数据例如通过TOF(Time-of-Flight)技术取得。计测光源20的照射光被对象部反射而产生的反射光到达各个像素所需要的时间。因此，基于由各像素检测到的反射光的相位与光源20的照射光的相位之差，能够推断各像素与对象部之间的距离。由此，能够取得表示对象部的表面上的z坐标的二维分布的数据。表示该二维分布的数据可以在进行计测之前预先取得。

在图7的部分(a)所示的例子中，表面反射成分I1的后端垂直地下降。换言之，从表面反射成分I1开始下降到结束的时间是零。但是，在现实中，有表面反射成分I1的后端并不垂直下降的情况。例如，在从光源20射出的光脉冲的波形的下降并不完全垂直的情况下，在对象部的表面上有微细的凹凸的情况下，或在表皮内发生散射的情况下，表面反射成分I1的后端并不垂直下降。此外，由于用户是不透明的物体，所以表面反射成分I1的光量与内部散射成分I2的光量相比非常大。因而，即使在表面反射成分I1的后端从垂直下降的时间点稍稍超出的情况下，内部散射成分I2也有可能被掩盖。进而，也有在电子快门的读出期间中发生伴随着电子的移动的时间延迟的情况。因此，有不能实现图7的部分(d)所示的理想的二值的读出的情况。在此情况下，控制电路60也可以使电子快门的快门开始的定时比表面反射成分I1的刚下降后稍稍延迟。例如，控制电路60也可以使电子快门的快门开始的定时比表面反射成分I1的下降时点延迟0.5ns到5ns左右。代替调整电子快门的快门定时，控制电路60也可以调整光源20的射出定时。换言之，控制电路60也可以调整电子快门的快门定时与光源20的射出定时的时间差。在非接触地计测对象部内的血流量或血液内成分的变化的情况下，如果使快门定时过度延迟，则原本就较小的内部散射成分I2进一步减小。因此，也可以将快门定时停留在表面反射成分I1的后端附近。如上述那样，由对象部的内部的散射带来的时间延迟是4ns左右。在此情况下，快门定时的最大的延迟量可以是4ns左右。

也可以如图6A及图6B所示的例子那样，将从光源20射出的多个光脉冲分别以相同时间差的快门定时曝光并积蓄信号。由此，内部散射成分I2的检测光量被放大。

也可以代替在用户与图像传感器30之间配置带通滤波器或除此以外，通过在不使光源20射出光的状态下以相同的曝光时间进行摄影，来估计偏移成分。将估计出的偏移成分通过从由图像传感器30的各像素检测到的信号中差减来除去。由此，能够除去在图像传感器30上产生的暗电流成分。

内部散射成分I2中包含用户的内部特性信息，例如肌肉耗氧信息。根据用户的肌肉耗氧量的时间上的变动，被血液吸收的光的量发生变化。结果，由图像传感器30得到的检测光量也相应地增减。因而，通过监测内部散射成分I2，能够推断用户的对象部的血液中的氧合血红蛋白(Oxy-Hb)、脱氧血红蛋白(Deoxy-Hb)及总血红蛋白(Total-Hb)各自的浓度的时间变化。根据Oxy-Hb、Deoxy-Hb及Total-Hb的浓度的时间变化，能够推断肌肉耗氧量。

图8A是表示监测内部散射成分I2的动作的例子的时间图。在该例中，在1帧的期间，光源20反复射出光脉冲。图像传感器30在各反射光脉冲的后端部分到达图像传感器30的期间将快门设为OPEN。通过该动作，图像传感器30积蓄内部散射成分I2的信号。如果规定次数的信号积蓄结束，则图像传感器30将按每个像素积蓄的信号作为检测信号输出。输出的检测信号由信号处理电路70处理。

这样，控制电路60反复进行使光源20射出光脉冲、使图像传感器30监测反射光脉冲中的下降开始后的成分的至少一部分并输出表示内部散射成分的强度的空间分布的检测信号的检测动作。通过这样的动作，信号处理电路70能够基于反复输出的检测信号，生成表示对象部的肌肉耗氧量的空间分布的分布数据并输出。

接着，说明表面反射成分I1的检测方法的例子。表面反射成分I1中包含表示用户的表面特性的信息，例如手臂或腿的皮肤血流信息。另外，表面反射成分I1的信息并不一定需要取得，而根据需要取得。

图8B是表示检测表面反射成分I1的动作的例子的时间图。在检测表面反射成分I1的情况下，图像传感器30在各反射光脉冲到达图像传感器30之前将快门设为OPEN，在反射光脉冲的后端到达之前将快门设为CLOSE。通过这样对快门进行控制，能够抑制内部散射成分I2的混入，使表面反射成分I1的比例变大。也可以将快门CLOSE的定时设为光刚到达图像传感器30之后。由此，能够进行提高了光路长比较短的表面反射成分I1的比例的信号检测。通过取得表面反射成分I1的信号，能够推断用户的脉搏或表皮血流的氧化度。作为表面反射成分I1的其他的取得方法，也可以是图像传感器30检测反射光脉冲的整体、或检测从光源20射出的连续光。

也可以由取得内部散射成分I2的计测装置100以外的装置检测表面反射成分I1。例如，也可以使用脉搏计或多普勒血流计之类的其他的设备。在此情况下，考虑设备间的定时同步、光的干涉及检测部位的协同来使用该其他的设备。如果如本实施方式那样，进行相同的计测装置100或相同的传感器的分时摄像，则不易发生时间上及空间上的偏差。在由相同的传感器取得表面反射成分I1及内部散射成分I2双方的信号的情况下，也可以如图8A及图8B所示按每1帧切换要取得的成分。或者，也可以在1帧内高速地交替地切换要取得的成分。在此情况下，能够减小表面反射成分I1与内部散射成分I2的检测时间差。

进而，也可以使用两个波长的光来取得表面反射成分I1及内部散射成分I2各自的信号。例如，也可以使用750nm及850nm的两个波长的光脉冲。由此，根据各个波长下的检测光量的变化，能够计算出氧合血红蛋白的浓度变化及脱氧血红蛋白的浓度变化。在分别在两个波长下取得表面反射成分I1及内部散射成分I2的情况下，例如如参照图4至图6A说明那样，可以使用在1帧内高速地切换4种电荷积蓄的方法。通过这样的方法，能够减小检测信号的时间上的偏差。

图9是表示控制电路60对光源20及图像传感器30进行控制的动作的一例的流程图。这里，说明光源20射出两个波长的光脉冲、图像传感器30仅进行内部散射成分的检测的情况下的动作的例子。光源20射出具有第1波长的第1光脉冲和具有第2波长的第2光脉冲。第1波长比650nm长、比805nm短。第2波长比805nm长、比950nm短。

在步骤S101中，控制电路60使光源20以规定时间射出第1光脉冲。此时，图像传感器30的电子快门处于停止曝光的状态。控制电路60使电子快门停止曝光，直到因第1光脉冲的照射而产生的第1反射光脉冲中的表面反射成分到达图像传感器30的期间完成。接着，在步骤S102中，控制电路60在第1反射光脉冲中的内部散射成分到达图像传感器30的定时，使电子快门开始曝光。在经过规定时间后，在步骤S103中，控制电路60使电子快门停止曝光。通过步骤S102及步骤S103，在图5所示的第1浮动扩散层204到第4浮动扩散层207中的1个浮动扩散层中积蓄信号电荷。将该信号电荷称作“第1信号电荷”。

在步骤S104中，控制电路60使光源20以规定时间射出第2光脉冲。此时，图像传感器30的电子快门处于停止曝光的状态。控制电路60使电子快门停止曝光，直到因第2光脉冲的照射而产生的第2反射光脉冲中的表面反射成分到达图像传感器30的期间完成。接着，在步骤S105中，控制电路60在第2反射光脉冲中的内部散射成分到达图像传感器30的定时，使电子快门开始曝光。在经过规定时间后，在步骤S106中，控制电路60使电子快门停止曝光。通过步骤S105及步骤S106，在图5所示的第1浮动扩散层204到第4浮动扩散层207中的另一个浮动扩散层中积蓄信号电荷。将该信号电荷称作“第2信号电荷”。

接着，在步骤S107中，控制电路60判定执行了上述的信号积蓄的次数是否达到了规定的次数。在步骤S107中的判定为“否”的情况下，反复进行步骤S101到步骤S106，直到判定为“是”。

在步骤S107中的判定为“是”的情况下，前进到步骤S108。在步骤S108中，控制电路60使图像传感器30生成分别基于第1信号电荷及第2信号电荷的第1信号及第2信号并输出。

这样，控制电路60执行使光源20射出第1光脉冲、使图像传感器30检测第1反射光脉冲的下降期间的至少一部分的成分的第1动作。控制电路60执行使光源20射出第2光脉冲、使图像传感器30检测第2反射光脉冲的下降期间的至少一部分的成分的第2动作。控制电路60将包括第1动作及第2动作的一系列的动作反复进行规定次数。或者，控制电路60也可以将第1动作反复进行规定次数，然后将第2动作反复进行规定次数。此外，也可以将第1动作和第2动作的顺序替换。

通过图9所示的动作，能够以高灵敏度检测内部散射成分。在将人等的生物体用光照射而取得血流等的信息的情况下，生物体内部中的光的衰减率非常大。例如，相对于入射光，射出光会衰减到100万分之1左右。因此，若要检测内部散射成分，仅通过1次脉冲的照射会有光量不足的情况。在激光安全性基准的等级1下的照射中，光量特别微弱。因此，在图9的例子中，光源20多次射出光脉冲，与此对应，图像传感器30通过电子快门多次进行曝光。通过这样的动作，能够将检测信号累计而提高灵敏度。另外，多次的光射出及曝光不是必须的，而根据需要来进行。

在图9的例子中检测内部散射成分，但也可以还检测表面反射成分。在检测表面反射成分及内部散射成分双方的情况下，在步骤S101与步骤S102之间，追加将基于第1反射光脉冲的表面反射成分的信号电荷积蓄的步骤，在步骤S104与步骤S105之间，追加将基于第2反射光脉冲的表面反射成分的信号电荷积蓄的步骤。这些信号电荷分别被积蓄到图5所示的第1浮动扩散层204到第4浮动扩散层207中的其余的两个浮动扩散层中。通过检测表面反射成分，能够取得例如表示用户的外观或皮肤血流的状态的信息。

接着，说明由信号处理电路70进行的推断肌肉耗氧量的动作的例子。

如上述那样，氧合血红蛋白及脱氧血红蛋白的光吸收特性不同。氧合血红蛋白比较好地吸收超过约805nm的波长的近红外线。相对于此，脱氧血红蛋白比较好地吸收比805nm短的波长的近红外线或红色光。关于805nm附近的波长的近红外线，两者的吸收率是相同程度。所以，可以使用比650nm长且比805nm短的第1波长、以及比805nm长且比950nm短的第2波长。例如，可以使用上述的750nm及850nm的两个波长的光。基于这些光的检测光量，能够检测血液中的氧合血红蛋白及脱氧血红蛋白各自的浓度的时间变化。

信号处理电路70基于从图像传感器30输出的第1检测信号及第2检测信号，生成表示对象部的内部的血液的状态的信号并输出。第1检测信号是表示第1波长(例如750nm)的光的内部散射成分的检测结果的信号。第2检测信号是表示第2波长(例如850nm)的光的内部散射成分的检测结果的信号。信号处理电路70通过使用第1检测信号及第2检测信号，解预先设定的联立方程式，能够求出血液中的氧合血红蛋白(HbO₂)及脱氧血红蛋白(Hb)的各浓度的相对于初始值的变化量。联立方程式例如由以下的式(1)及(2)表示。

[数式1]

[数式2]

ΔHbO₂及ΔHb分别表示血液中的HbO₂及Hb的浓度的相对于初始值的变化量。ε⁷⁵⁰ _OXY及ε⁷⁵⁰ _deOXY分别表示波长750nm下的HbO₂及Hb的摩尔吸光系数。ε⁸⁵⁰ _OXY及ε⁸⁵⁰ _deOXY分别表示波长850nm下的HbO₂及Hb的摩尔吸光系数。I⁷⁵⁰ _ini及I⁷⁵⁰ _now分别表示关于波长750nm的初始时间点及计测时间点的检测强度。I⁸⁵⁰ _ini及I⁸⁵⁰ _now分别表示关于波长850nm的初始时间点及计测时间点的检测强度。信号处理电路70例如可以基于上述的式(1)及(2)，对各像素计算血液中的HbO₂及Hb的各浓度的相对于初始值的变化量ΔHbO₂及ΔHb。由此，能够生成对象部的血液中的HbO₂及Hb的各浓度的变化量的二维分布的数据。

信号处理电路70还能够求出血红蛋白的氧饱和度。氧饱和度是表示血液中的血红蛋白中的多少比例与氧结合了的值。设脱氧血红蛋白的浓度为C(Deoxy-Hb)，设氧合血红蛋白的浓度为C(Oxy-Hb)，氧饱和度由以下的式子定义。

氧饱和度＝C(Oxy-Hb)/[C(Oxy-Hb)+C(Deoxy-Hb)]×100(％)

在生物体内，除了血液以外还包含吸收红色光及近红外光的成分。但是，光的吸收率在时间上变动主要由动脉血中的血红蛋白引起。因此，能够基于吸收率的变动，以高精度计测血氧饱和度。

光透射皮肤及皮下组织而到达肌肉。因此，皮肤及皮下组织的血流变动也被叠加而被检测到。为了除去或降低其影响，信号处理电路70也可以进行从由图像传感器30检测到的内部散射成分I2减去表面反射成分I1的处理。由此，能够取得去除了皮肤及皮下组织的血流信息的纯粹的肌肉血流信息。在减法方法中，例如可以使用从内部散射成分I2的信号减去对表面反射成分I1的信号乘以考虑光路长差而决定的有1个以上的系数所得的值的方法。该系数例如可以基于通常的人的手臂或腿的光学常数的平均值通过模拟或实验来计算。这样的减法处理在由相同的计测装置100或传感器使用相同的波长的光计测的情况下能够容易地进行。这是因为，容易减小时间上及空间上的偏差，容易使内部散射成分I2中包含的皮肤及皮下组织的血流成分与表面反射成分I1的特性一致。

皮肤及皮下组织的血流的二维分布和肌肉血流的二维分布是独立的。因而，也可以基于从图像传感器30输出的信号，使用独立成分分析或主成分分析等的统计方法将内部散射成分I2的二维分布和表面反射成分I1的二维分布分离。

[3.肌肉血流量的变化的检测例]

接着，说明检测用户的肌肉血流量的变化的方法的例子。

图10是示意地表示肌肉血流量的时间变化的一例的图。如图10所示，将用户500的对象部501用来自光源20的光照射，检测其返回光。在此情况下，表面反射成分与内部散射成分相比非常大。但是，通过上述的快门调整，能够仅提取内部散射成分。图10所示的曲线图表示对象部501的内部的血液中的氧合血红蛋白(Oxy-Hb)及脱氧血红蛋白(Deoxy-Hb)各自的浓度的随时间的变化、以及它们的和(Total-Hb)的随时间的变化的例子。该例中的内部散射成分使用两个波长的光来取得。图10所示的浓度表示以平常时的量为基准的变化量。该变化量由信号处理电路70基于光的强度信号来计算。

肌肉中的血流反映肌肉组织中的耗氧与供氧的平衡。因此，与安静时相比，运动初期因为耗氧超过供氧所以氧浓度下降。如果在运动时保持供氧与耗氧的平衡，则氧浓度成为一定。在运动后，由于供氧超过耗氧，所以氧浓度上升。因此，在本实施方式中，在用户500的对象部501内的相同的位置计测肌肉血流的随时间的变化。在观测肌肉活动的随时间的变化的情况下，即使不知道肌肉血流的绝对量，也能够根据肌肉血流的时间上的相对变化来推断用户的肌肉活动的状态。

图11是示意地表示在用户500的对象部501内的多个部位同时进行计测的情况下的例子的图。在该例中，向二维地展开的区域照射光，检测在该二维区域的内部被散射的光。因此，能够取得表示对象部501的内部的血液的氧化状态的二维分布的数据。在此情况下，光源20的照射图案例如可以是均匀强度的一样的分布、点状的分布或环状的分布。在光源20进行均匀强度的一样的分布的照射的情况下，能够不需要或简便地进行对象部501上的照射位置的调整。如果是一样的分布的照射，则光从大范围入射到用户500的对象部501。因此，能够增强由图像传感器30检测的信号。进而，能够进行照射区域内的任意的部位的计测。

图12是示意地表示光的照射区域22的例子的图。在非接触方式的生物体计测中，检测光量与从计测装置100到对象部的距离的平方成反比例地衰减。所以，也可以通过将附近的多个像素的信号累计来增强由图像传感器30生成的各像素的信号。通过这样，能够在维持SN比的状态下减少累计脉冲数。由此，能够提高帧速率。

图13是示意地表示用户500的对象部在横向上移位的情况下的信号的变化的图。如上述那样，通过检测肌肉活动状态从安静时发生变化时的血液中的氧合血红蛋白或脱氧血红蛋白的浓度的变化量来读取肌肉活动的变化。在使用具备二维地排列的多个光电变换元件的图像传感器30的情况下，能够取得肌肉活动的二维分布的信息。在本实施方式中，由于非接触地进行计测，所以如图13的下方的图所示，会导致对象部的位置在计测中发生变化。这例如在用户500因为呼吸而稍稍运动了的情况下也可能发生。通常，肌肉血液中的氧合血红蛋白及脱氧血红蛋白的浓度的二维分布在微小时间内不急剧地变化。因此，例如通过检测到的二维分布的帧间的图案匹配，能够将对象部的位置偏差进行修正。或者，如果是呼吸那样的周期性的运动，则也可以仅提取其频率成分而进行修正或除去。对象部不需要是单一的区域，也可以是多个区域。该多个区域例如也可以是左右各1个、或者2×6的矩阵状的点分布。

此外，也可以根据两个期间的血液状态的变化来推断肌肉活动。具体而言，可以在训练前进行计测，进行训练，在训练后再次进行计测，通过将训练前与训练后的肌肉中的血液状态比较并解析，来判定或评价训练效果。在这样的情况下，在训练前和训练后比较同一点处的肌肉血液中的氧合血红蛋白等的变化量。在进行这样的计测方法的情况下，信号处理电路70从表示包含对象部的用户的外观的外观图像中提取1个以上的特征点，根据特征点与计测区域或解析区域的相对的位置关系，检测对象部的位置偏差，通过将计测区域修正，能够减小或补偿位置偏差的影响。这样的位置偏差修正处理既可以在计测时进行，也可以在计测结束后的解析时进行。

包含用户的对象部的图像例如也可以是基于从光源20射出并被对象部反射回来的光脉冲生成的红外图像。该图像可以基于包含到达了图像传感器30的光脉冲的前端成分或后端成分的至少一部分的成分来生成。此外，对象部的图像也可以是由与计测装置100具备的图像传感器30独立地设置的相机或传感器取得的可视图像。

作为特征点，例如可以是黑痣、对象部的外形、指尖等的前端、指甲或血管形状等，但并不限于这些。此外，也可以对对象部赋予作为特征点的标记。信号处理电路70通过使用这些特征点中的1个或多个进行图案匹配，能够检测运动前后的对象部的位置的变化。信号处理电路70可以在进行将检测到的位置的变化进行补偿的处理后，生成表示肌肉耗氧量的空间分布的分布数据。

[4.训练效果的判定]

接着，说明使用计测装置100判定用户500的训练效果的方法的具体例。

如上述那样，基于反射光的内部散射成分的检测结果，能够推断用户500的肌肉组织的周边的血液的状态。利用该特性，能够计测用户500的肌肉耗氧量。基于肌肉耗氧量的计测结果，能够判定由肌肉训练或康复锻炼之类的肌肉运动带来的效果。

在本实施方式中，作为计测用户500的肌肉耗氧量的方法的一例，为了截断血流而使用由加压器40进行的套箍加压。光源20朝向用户500的手臂或腿以一定的时间间隔反复射出光脉冲。图像传感器30按每个像素积蓄反射光脉冲的内部散射成分的信号。在本实施方式中，将同样的动作在套箍加压开始前的安静时、套箍加压中、套箍加压释放后的安静时的各期间进行。

图14是将本实施方式的肌肉耗氧量的1次计测动作的流程表示在时间轴上的图。本实施方式的1次计测动作包括加压前期间、加压期间及加压后期间的3个期间。加压前期间是套箍加压开始前的期间。加压期间是套箍加压中的期间。加压后期间是将套箍加压刚释放后的期间。

在这3个期间，计测装置100反复生成表示用户的肌肉活动的检测信号。在加压期间，用户使用套箍对手臂或腿等的规定的部位加压。加压的大小例如被设定为40mmHg或200mmHg等的规定的值。在图14的例子中，加压前期间及加压后期间各自的长度是30秒，加压期间的长度是120秒。并不限定于该例，各期间的长度可以适当调整。加压前期间和加压后期间的长度也可以不同。

图15是表示由计测装置100进行的训练效果的判定动作的一例的流程图。本实施方式的控制电路60在用户进行肌肉运动之前的第1期间和用户进行了肌肉运动之后的第2期间的各个期间反复执行上述的信号检测动作。信号处理电路70基于在第1期间从图像传感器30反复输出的检测信号和在第2期间从图像传感器30反复输出的检测信号，生成表示肌肉耗氧量的空间分布的分布数据。更具体地讲，信号处理电路70基于在第1期间反复输出的检测信号，生成表示对象部的内部的血液中的氧合血红蛋白的浓度分布的随时间的变化的第1血流数据。此外，基于在第2期间反复输出的检测信号，生成表示对象部的内部的血液中的氧合血红蛋白的浓度分布的随时间的变化的第2血流数据。信号处理电路70基于第1血流数据和第2血流数据，生成表示肌肉耗氧量的二维分布的分布数据。例如，信号处理电路70根据第1血流数据，决定表示对象部中包含的多个点处的氧合血红蛋白的浓度的时间变化减小的斜率的第1变化率。此外，根据第2血流数据，决定表示对象部中包含的多个点处的氧合血红蛋白的浓度的时间变化减小的斜率的第2变化率。基于第1变化率与第2变化率之差或比，能够推断对象部的各点处的肌肉耗氧量。

在图15的例子中，如果用户进行计测开始的操作，则计测装置100开始计测动作(步骤S701)。在该阶段中，不进行由使用加压器40的套箍进行的对于用户的身体的一部分的加压。在用户什么都不做的状态下，在规定时间(例如30秒)反复取得检测信号。这为了取得用户的安静时的血流数据而进行。该期间是上述的加压前期间。如上述那样，计测是通过反复进行光源20朝向用户的手臂或腿等的对象部射出光脉冲、图像传感器30检测反射光脉冲的后端成分的动作来进行。由此，反复检测反射光脉冲的内部散射成分。图像传感器30按每个像素，输出与反射光脉冲的积蓄量对应的检测信号。信号处理电路70基于从图像传感器30输出的检测信号，反复生成表示氧合血红蛋白的浓度分布的血流数据。血流数据例如可以按每个像素或按每个像素群生成。

如果从开始计测起经过规定时间，则控制电路60使加压器40开始对用户的身体的一部分加压(步骤S702)。在被加压的期间也原样继续血流数据的生成。信号处理电路70在用户被加压的期间，基于从图像传感器30输出的检测信号，反复生成血流数据。

如果从利用套箍的加压开始起经过一定的时间(例如120秒)，则利用套箍的加压结束，用户的身体的一部分被从利用套箍的加压释放(步骤S703)。控制电路60使加压器10停止加压。在加压停止后，也在一定的时间(例如30秒)原样继续计测。由此，在利用套箍的加压结束后的期间也反复生成血流数据。

如果从利用套箍的加压结束起经过一定的时间，则控制电路60结束计测(步骤S704)。然后，信号处理电路70对在加压前期间、加压期间、加压后期间的各个期间取得的血流数据进行解析。由此，对加压期间的Oxy-Hb的浓度的时间变化进行解析(步骤S705)。信号处理电路70例如将刚进行套箍加压后增加的Oxy-Hb的最大点作为解析开始点，计算Oxy-Hb的减小的斜率即变化率。具体而言，信号处理电路70进行以下的处理。

(1)确定加压期间的Oxy-Hb的最大点。

(2)将最大点作为解析开始点，对于从该点起规定的期间的Oxy-Hb的行为进行线性拟合。规定的期间例如可以设定为30秒或60秒等的值。

(3)求出线性拟合后的直线的斜率。

通过上述的处理，信号处理电路70计算加压期间中的Oxy-Hb的减小的斜率。该加压期间中的Oxy-Hb的减小的斜率表示肌肉耗氧量。如果减小的斜率较小则表示肌肉耗氧量较小，如果减小的斜率较大则表示肌肉耗氧量较大。到此为止是训练前的肌肉耗氧量的计测动作。

然后，用户进行肌肉训练或康复锻炼等的训练(步骤S706)。然后，通过与上述方法同样的方法，进行训练后的肌肉耗氧量的计测(步骤S707到S711)。步骤S707到S711的动作分别与步骤S701到S705的动作是同样的。信号处理电路70在步骤S711中，计算训练后的加压期间的Oxy-Hb的减小的斜率。

由此，能够进行训练前与训练后的肌肉耗氧量的比较。信号处理电路70根据训练前和训练后的肌肉耗氧量，使用既有的检验方法检验显著误差(步骤S712)。在存在显著误差的情况下，信号处理电路70判定为有训练效果(S713)。相反，在不存在显著误差的情况下，信号处理电路70判定为没有训练效果(步骤S714)。例如，在将训练前的肌肉耗氧量与训练后的肌肉耗氧量比较的结果是肌肉耗氧量的增加量超过基准值的情况下，可以判定为有训练效果，在肌肉耗氧量的增加量不超过基准值的情况下，可以判定为没有训练效果。有无训练效果的判定可以按每个像素来进行。信号处理电路70也可以按每个像素决定作为判定结果的肌肉耗氧量的增加量，生成根据增加量的水平而用不同的颜色表现的图像数据。例如，也可以生成：关于肌肉耗氧量的增加量超过了基准值的像素，认为训练效果较高而用红色显示，关于肌肉耗氧量的增加量不超过基准值的像素，认为训练效果较低而用蓝色显示的图像。或者，也可以生成根据肌肉耗氧量的增加量的水平以3个等级以上进行颜色区分的图像。可以将该图像显示在显示器50或AR眼镜90上。也可以与图像一起显示表示颜色与训练效果的对应的彩色条。

通过以上的处理，用户能够根据肌肉耗氧量有无增加而将训练效果作为二维分布在视觉上掌握。信号处理电路70也可以生成将表示肌肉耗氧量增加的二维分布的图像叠加在由图像传感器30或其他装置取得的表示用户的外观的外观图像上的图像。通过显示这样的图像，用户能够明确地掌握各肌肉部位的训练效果。此外，也可以以与经由AR眼镜90能看到的用户的实像重叠的方式，显示表示肌肉耗氧量增加的二维分布的图像。通过这样的显示，能够更明确地掌握各肌肉部位的训练效果。

作为判定肌肉耗氧量有无增加的方法，信号处理电路70也可以基于运动前后的Oxy-Hb的减小的斜率的大小来判定。例如，也可以将大于1的实数设为a，在运动后的Oxy-Hb的斜率(即第2变化率)的大小是运动前的Oxy-Hb的斜率(即第1变化率)的大小的a倍以上的情况下，判定为肌肉耗氧量相对较大或训练效果较高，将该意思的信息包含在肌肉耗氧量的分布数据中而输出。可以将a设定为例如2等的适当的值。此外，也可以生成将肌肉耗氧量的增加较大的区域或较小的区域强调显示那样的图像。通过显示这样的图像，用户能够更正确地掌握训练效果。

根据本实施方式，用户能够根据肌肉耗氧量增加的二维分布，掌握有训练效果的肌肉部位及没有训练效果的肌肉部位，反馈到接下来的训练菜单中。由此，能够更有效地进行训练。信号处理电路70也可以根据肌肉耗氧量增加的二维分布，生成用来对判定为肌肉耗氧量的增加相对较小的区域进行训练的训练计划，显示在显示器50或AR眼镜90上。在此情况下，在存储介质80中预先记录规定多个肌肉部位与用来刺激各肌肉部位的1个以上的训练项目的对应关系的表等的数据。信号处理电路70通过参照该数据，能够生成用来对肌肉耗氧量的增加相对较小的肌肉部位进行锻炼的训练计划。用户通过执行所提示的训练计划，能够提高训练效果。根据本实施方式，即使是关于训练的知识不充分的用户，也能够实施效果更高的训练。

信号处理电路70在提供训练计划时，也可以参照用户的训练履历信息，将训练履历与训练效果对照，来制作并提供更加优化的训练计划。进而，信号处理电路70在提供训练计划时，也可以参照用户识别信息，提供适合于各个用户的更有效的训练计划。在这样的构成中，在存储介质80中预先记录用户识别信息和各用户的训练履历信息。

(实施例)

接着，说明基于肌肉耗氧量的计测结果对训练效果进行评价的方法的实施例。

图16是表示使用NIRS相机400对训练效果进行评价的实验的状况的图。在该实验中，用NIRS相机400计测了训练前后的血流截断时的血流动态。NIRS相机400相当于上述的实施方式的计测装置100。计测部位设为前臂部的肌肉，训练设为握力器450(负荷2kg)100次，血流截断通过使用套箍以200mmHg的压力对上臂部加压来进行。

图17是表示实验方案的图。实验方案为，安静30秒→利用套箍的加压120秒→安静30秒，在训练前使用NIRS相机400计测血流动态，然后用握力器450进行训练，在其紧接着之后再次用上述方案计测血流动态。为了使训练前后的计测部位一致，对前臂用油性万能笔进行标记。图18表示由NIRS相机400取得的红外线图像。基于图18所示的红外线图像中的标记部位510进行对位。这样，能够基于由NIRS相机400取得的图像中的特征点的位置，正确地进行对位。这一点是本公开的计测方法相对于将NIRS装置佩戴在皮肤上的以往方法的大的优点之一。

图19及图20分别是表示在训练前及训练后由NIRS相机400计测的血红蛋白变化量的时间变化的图。图19及图20表示氧合血红蛋白(Oxy-Hb)、脱氧血红蛋白(Deoxy-Hb)及总血红蛋白(Total-Hb)各自的浓度的相对于基准值的变化量的时间变化。在训练前及训练后，Total-Hb都通过加压而大幅增加，在加压中逐渐增加，在加压释放后减小。Oxy-Hb通过加压而大幅增加，在加压中逐渐减小，在加压刚释放后大幅增加，然后减小。Deoxy-Hb在加压开始时稍稍增加，在加压中逐渐增加，在加压释放后大幅减小。这样，在加压开始、加压中、加压释放的各个期间，在Oxy-Hb和Deoxy-Hb间呈现不同的行为。如果着眼于加压中，则Oxy-Hb逐渐减小，Deoxy-Hb逐渐增加。考虑这是因为，通过上臂的由套箍加压进行的血流截断，滞留在前臂中的血液中的氧通过肌肉细胞的代谢被消耗。关于以上的大体的血流动态，在训练前和训练后呈现同样的趋势。

本实验是基于“通过训练而肌肉耗氧增加，由此套箍加压中的Oxy-Hb的减小的斜率增加”这一假设来进行的。如果对图19及图20所示的训练前和训练后的套箍加压中的Oxy-Hb的减小的斜率进行比较，则可以确认，确实在训练后的计测中，加压期间的Oxy-Hb的减小的斜率的大小增加。

为了定量地研究训练前和训练后的套箍加压中的Oxy-Hb的减小的斜率，对图19及图20所示的套箍加压中的Oxy-Hb的行为详细地进行了解析。图21至图24表示套箍加压中的Oxy-Hb的行为的解析结果。图21及图22分别表示解析期间为60秒钟的情况下的训练前和训练后的Oxy-Hb的行为的解析结果。图23及图24分别表示解析期间为30秒钟的情况下的训练前和训练后的Oxy-Hb的行为的解析结果。解析开始点在哪个例子中都是Oxy-Hb变化量为最大的时间点。解析结束点在图21及图22的例子中是从解析开始点起60秒后，在图23及图24的例子中是从解析开始点起30秒后。如图21至图24所示，套箍加压开始点和解析开始点不同。由于在套箍加压开始时间点和Oxy-Hb变化量为最大的时间点间有偏差，所以如果将套箍加压开始点作为解析开始点，则不能正确地计算Oxy-Hb的减小的斜率。

如图21至图24所示，由于加压中的Oxy-Hb的减小不是线性的，所以在解析期间为60秒的情况下拟合精度较低，相对于此，确认了在解析期间为30秒的情况下能够良好地拟合。如以上这样，确认了通过将Oxy-Hb的变化量为最大的时间点作为解析开始点、将解析期间设为30秒，能够对套箍加压中的Oxy-Hb的减小的斜率高精度地进行解析。

如图21及图22所示，在解析期间为60秒的情况下，加压中的Oxy-Hb的减小的斜率在训练前是－0.00052，相对于此，在训练后为－0.0013，绝对值增加到约2.5倍。如果将图示的标绘与拟合线比较，则特别在训练后两者大为偏离，可知拟合线没有正确地表示实际的Oxy-Hb减小初期的斜率。另一方面，如图23及图24所示，在解析期间为30秒的情况下，加压中的Oxy-Hb的减小的斜率在训练前是－0.000081，相对于此，在训练后为－0.0024，大幅地增加到约30.0倍。此外，在解析期间为30秒的情况下，关于Oxy-Hb减小初期的斜率，标绘与拟合线良好地一致。根据以上的结果，确认了将解析期间如30秒那样设为较短，能够以更高精度计算加压中的Oxy-Hb的减小的斜率。

另外，本实施例中进行线性拟合，但也可以进行基于与直线不同的函数的拟合。信号处理电路也可以在训练前后的各计测期间，将氧合血红蛋白的浓度结束增加后的规定期间的氧合血红蛋白的浓度的时间变化拟合到规定的函数，根据该函数的时间变化率来决定变化率。

(其他实施方式)

在以上的实施方式及实施例中，在使用加压器40将对象部的血流截断的状态下计测肌肉耗氧量。但是，本公开并不一定限定于这样的方法。以下，说明计测肌肉耗氧量的方法的其他例子。

作为与血流截断法不同的方法，有基于训练后的Oxy-Hb与Deoxy-Hb的差份来推断肌肉耗氧量的方法。由于与训练前相比，在训练中肌肉耗氧量增加，所以与血流中的供氧量相比耗氧量增加。由此，Oxy-Hb与训练前相比减小，Deoxy-Hb与训练前相比增加。在训练后，为了补偿肌肉血液中的氧不足，Oxy-Hb增加，Deoxy-Hb减小。如果将训练后的Oxy-Hb的值与Deoxy-Hb的值的差份设为ΔHb(＝Oxy-Hb－Deoxy-Hb)，则ΔHb可以用作表示训练效果的高度的指标值。即，以越高的肌肉负荷进行训练，则ΔHb越大。因而，基于ΔHb的二维分布，能够将有效地进行了训练的部位和未能有效地训练的部位二维地可视化。

作为另一个不同的方法，有使用在训练后的Total-Hb(＝Oxy-Hb+Deoxy-Hb)中Oxy-Hb所占的比例作为训练效果的指标值的方法。在训练中，由于肌肉耗氧量增加，所以与血流中的供氧量相比，耗氧量增加。由此，与训练前相比，训练中在Total-Hb中Oxy-Hb所占的比例减小。在训练后，为了弥补肌肉血液中的氧不足，Oxy-Hb增加，因此在Total-Hb中Oxy-Hb所占的比例增加。此时，如果将回到作为基准的训练前的Total-Hb中Oxy-Hb所占的比例为止的时间设为恢复时间，则根据恢复时间能得到关于肌肉耗氧的信息。具体而言，恢复时间表示有氧能力即运动能力。如果通过持续地进行训练而提高有氧能力，则恢复时间缩短。由此，通过持续地计测关于肌肉部位的恢复时间，能够二维地可视化经过一定期间后哪个肌肉部位的有氧能力提高了或没有提高。

产业上的可利用性

本公开的技术能够非接触地取得用户的肌肉活动的信息。本公开的技术能够利用于相机、计测设备、智能电话、平板电脑、头戴装置等各种装置。

标号说明

20 光源

22 照射区域

30 图像传感器

40 加压器

50 显示器

60 控制电路

62 光源控制部

63 光检测器控制部

64 加压控制部

70 信号处理电路

80 存储介质

90 AR眼镜

100 计测装置

201 像素

202 漏极

203 光电二极管

204、205、206、207 浮动扩散层

302 行选择电路

303 列选择电路

304 垂直信号线

305 源极跟随器电源

306 源极跟随器负荷

307 变换电路

308 行选择晶体管

309 源极跟随器晶体管

310 复位晶体管

400 NIRS相机

450 握力器

500 用户

501 对象部

510 标记部位

Claims (22)

1.一种计测装置，计测进行肌肉运动的用户的对象部中的肌肉耗氧量，其中，具备：

光源；

传感器，包括多个光电变换元件；以及

处理电路，

上述处理电路，

通过执行多次检测动作，取得多个检测信号，上述检测动作包括：使上述光源射出光脉冲；和使上述传感器检测因上述光脉冲的射出而从上述对象部产生的反射光脉冲中的在上述对象部的内部被散射的成分即内部散射成分的至少一部分，并输出表示上述内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的检测信号，上述多个检测信号包括该检测信号；以及

基于上述多个检测信号，生成表示上述对象部中的肌肉耗氧量的空间分布的分布数据并输出。

2.如权利要求1所述的计测装置，其中，

上述处理电路生成将上述对象部中的上述肌肉耗氧量的上述空间分布根据上述肌肉耗氧量的水平而以不同的颜色表示的图像数据，作为上述分布数据。

3.如权利要求1或2所述的计测装置，其中，

上述处理电路生成下述的图像数据作为上述分布数据，上述图像数据表示将上述肌肉耗氧量的上述空间分布的信息叠加在由上述传感器或其他装置取得的表示包含上述对象部的上述用户的外观的外观图像上的图像。

4.如权利要求1～3中任一项所述的计测装置，其中，

上述处理电路，

基于上述多个检测信号，推断上述对象部的上述内部的血液中的氧合血红蛋白的浓度分布，

基于上述氧合血红蛋白的上述浓度分布的时间变化，推断上述肌肉耗氧量的上述空间分布。

5.如权利要求4所述的计测装置，其中，

上述处理电路基于上述氧合血红蛋白的浓度的时间变化的斜率，推断上述肌肉耗氧量。

6.如权利要求1～6中任一项所述的计测装置，其中，

还具备加压器，

上述处理电路在上述用户的身体的一部分被上述加压器加压而上述对象部中的血流被抑制的状态下执行上述检测动作。

7.如权利要求6所述的计测装置，其中，

上述加压器由上述处理电路控制，

上述处理电路，

在进行上述检测动作之前，使上述加压器开始向上述用户的身体的上述一部分加压，

在进行上述检测动作之后，使上述加压器结束上述加压。

8.如权利要求1～7中任一项所述的计测装置，其中，

上述处理电路，

在上述用户进行上述肌肉运动之前的第1期间以及上述用户进行上述肌肉运动之后的第2期间的各个期间，执行多次上述检测动作，

基于在上述第1期间取得的上述多个检测信号和在上述第2期间取得的上述多个检测信号，生成上述分布数据。

9.如权利要求8所述的计测装置，其中，

上述处理电路，

取得表示包含上述对象部的上述用户的外观的外观图像的数据，上述外观图像在上述第1期间及上述第2期间的各个期间由上述传感器或其他装置取得，

通过进行在上述第1期间取得的上述外观图像中包含的1个以上的特征点与在上述第2期间取得的上述外观图像中包含的上述1个以上的特征点的匹配，检测在上述第1期间与上述第2期间之间发生的上述对象部的位置的变化，

在对于在上述第1期间取得的上述多个检测信号以及在上述第2期间取得的上述多个检测信号进行将上述位置的变化补偿的处理后，生成上述分布数据。

10.如权利要求8或9所述的计测装置，其中，

上述处理电路，

基于在上述第1期间取得的上述多个检测信号，生成第1血流数据，该第1血流数据表示上述对象部的上述内部的血液中的氧合血红蛋白的浓度分布的随时间的变化，

基于在上述第2期间取得的上述多个检测信号，生成第2血流数据，该第2血流数据表示上述对象部的上述内部的血液中的氧合血红蛋白的浓度分布的随时间的变化，

基于上述第1血流数据和上述第2血流数据，生成上述分布数据。

11.如权利要求10所述的计测装置，其中，

上述处理电路，

根据上述第1血流数据，决定第1变化率，该第1变化率表示上述对象部中包含的多个点处的上述氧合血红蛋白的浓度的时间变化减小的斜率，

根据上述第2血流数据，决定第2变化率，该第2变化率表示上述多个点处的上述氧合血红蛋白的浓度的时间变化减小的斜率，

基于上述第1变化率与上述第2变化率之差或比，推断上述多个点处的上述肌肉耗氧量。

12.如权利要求11所述的计测装置，其中，

上述第1期间及上述第2期间的上述检测动作在上述用户的身体的一部分被加压而上述对象部中的血流被抑制的状态下进行，

上述处理电路，

在上述第1期间，将上述氧合血红蛋白的浓度结束增加后的规定期间的上述氧合血红蛋白的浓度的时间变化拟合于函数，根据上述函数的时间变化率决定上述第1变化率，

在上述第2期间，将上述氧合血红蛋白的浓度结束增加后的上述规定期间的上述氧合血红蛋白的浓度的时间变化拟合于上述函数，根据上述函数的时间变化率决定上述第2变化率。

13.如权利要求11或12所述的计测装置，其中，

上述处理电路，

在上述第2变化率的大小为上述第1变化率的大小的a倍以上的情况下，将表示上述肌肉耗氧量相对较大的信息添加到上述分布数据中并输出，a是大于1的实数，

在上述第2变化率的大小小于上述第1变化率的大小的a倍的情况下，将表示上述肌肉耗氧量相对较小的信息添加到上述分布数据中并输出。

14.如权利要求13所述的计测装置，其中，

上述处理电路基于表示上述肌肉耗氧量相对较大的上述信息，决定上述对象部中的、上述肌肉耗氧量相对较大的第1区域，基于表示上述肌肉耗氧量相对较小的上述信息，决定上述对象部中的、上述肌肉耗氧量相对较小的第2区域，

上述分布数据包含将上述第1区域或上述第2区域强调显示的图像。

15.如权利要求1～14中任一项所述的计测装置，其中，

上述处理电路还生成表示训练计划的数据并输出，上述训练计划是用来对上述对象部中包含的上述肌肉耗氧量相对较小的区域中的肌肉进行训练的训练计划。

16.如权利要求15所述的计测装置，其中，

上述处理电路，

取得表示上述用户所实施的上述肌肉运动的内容的履历数据，

基于上述履历数据，调整上述训练计划。

17.如权利要求15或16所述的计测装置，其中，

上述处理电路，

取得识别上述用户的识别数据，

基于上述识别数据，调整上述训练计划。

18.如权利要求1～17中任一项所述的计测装置，其中，

上述光源构成为，射出具有650nm以上且小于805nm的第1波长的第1光脉冲、以及具有805nm以上且950nm以下的第2波长的第2光脉冲，

上述检测动作包括：

使上述光源射出上述第1光脉冲；

使上述传感器检测因上述第1光脉冲的射出而从上述对象部产生的第1反射光脉冲中的在上述对象部的上述内部被散射的成分即第1内部散射成分的至少一部分，并输出表示上述第1内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的第1检测信号；

使上述光源射出上述第2光脉冲；以及

使上述传感器检测因上述第2光脉冲的射出而从上述对象部产生的第2反射光脉冲中的在上述对象部的上述内部被散射的成分即第2内部散射成分的至少一部分，并输出表示上述第2内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的第2检测信号，

上述处理电路基于上述第1检测信号和上述第2检测信号，推断上述对象部的上述内部的血液中的氧合血红蛋白的浓度分布，

基于上述氧合血红蛋白的上述浓度分布的时间变化，推断上述肌肉耗氧量的上述空间分布。

19.如权利要求1～18中任一项所述的计测装置，其中，

还具备包括透明显示器的扩展现实眼镜，

上述透明显示器以表示上述分布数据的分布图像叠加在经由上述透明显示器辨识的上述用户的外观上的方式显示上述分布图像。

20.如权利要求1～19中任一项所述的计测装置，其中，

上述内部散射成分是上述反射光脉冲中的、上述反射光脉冲的强度开始减小后的成分。

21.一种由计测装置中包含的计算机执行的方法，上述计测装置计测进行肌肉运动的用户的对象部中的肌肉耗氧量，其中，上述方法包括以下处理：

通过执行多次检测动作，取得多个检测信号，上述检测动作包括：使光源射出光脉冲；和使包括多个光电变换元件的传感器检测因上述光脉冲的射出而从上述对象部产生的反射光脉冲中的在上述对象部的内部被散射的成分即内部散射成分的至少一部分，并输出表示上述内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的检测信号，上述多个检测信号包括该检测信号；以及

基于上述多个检测信号，生成表示上述对象部中的肌肉耗氧量的空间分布的分布数据并输出。

22.一种计算机程序，由计测进行肌肉运动的用户的对象部中的肌肉耗氧量的计测装置中包含的计算机执行，其中，

使上述计算机执行以下处理：

通过执行多次检测动作，取得多个检测信号，上述检测动作包括：使光源射出光脉冲；和使包括多个光电变换换元件的传感器检测因上述光脉冲的射出而从上述对象部产生的反射光脉冲中的在上述对象部的内部被散射的成分即内部散射成分的至少一部分，并输出表示上述内部散射成分的上述至少一部分的强度的空间分布的检测信号，上述多个检测信号包括该检测信号；以及

基于上述多个检测信号，生成表示上述对象部中的肌肉耗氧量的空间分布的分布数据并输出。

Images