CN117858662A - 生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种生物体信息检测装置，包括：激光振荡器，其振荡出以与测定对象物质对应的适当波长振荡的脉冲激光；照射机构，其对在内部存在测定对象物质的生物体液照射脉冲激光；受光传感器，其接收从生物体液输出的检测激光；以及控制单元，其控制各构成要素的动作。上述控制单元对激光振荡器输出振荡指令使得以固定周期振荡脉冲激光，截取来自受光传感器的检测信号作为与上述固定周期对应的时间的区间数据，并基于区间数据运算生物体液中的测定对象物质的分量。
Description
技术领域
本发明涉及生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法，特别涉及取得存在于生物体液的内部的测定对象物质的分量的生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法。
背景技术
人的血液中所含的乳酸，例如在剧烈运动中等在无氧状态下代谢血液中的糖时大量生成。该血液中的乳酸的浓度作为表示血液的循环程度的值，例如适用于休克状态、循环不良的指标。
作为其一例，关于在血液中混入细菌等而对全身的脏器造成障碍的败血症，通过监视血液中的乳酸浓度，在进行接受手术的患者的术后管理的情况下、输送呈现休克症状的急救患者时，能够判断患者是否达到重症化。这样的血液中的乳酸浓度的测定通常通过对从患者采集的血液进行分析来进行，但难以进行简易且连续的测定，并且必须进行针对伴随采血的感染症的风险管理。
作为改善这一点的对策之一，例如在专利文献1中公开了一种推定患者的血中分析物的浓度水平的方法，该方法包括：接收输入变量的第一组，该输入变量的第一组不包含侵入性地测定的变量，输入变量的第一组的至少一个第一变量被患者的血中分析物的浓度水平影响，以及输入变量的第一组的至少一个第二变量接收不被患者的血中分析物的浓度水平影响；对输入变量的第一组的至少一个进行预处理，生成变量的第二组；以及将线性分离法应用于变量的第二组，生成变量的第三组。根据该方法，能够进行完全非侵入性的测定，对变动的患者和环境条件比较不敏感，因此能够更准确地对生理学参数赋予特征，能够在更广泛的应用中进行可靠的特征决定。
另外，在专利文献2中公开了一种实时监视被检体的血液成分水平的方法，包括以下步骤：提供具备波长可变混合III-V/IV激光传感器的片上系统；通过向光纤接口发送扫描激光信号，指示片上系统监视被检体的血液成分水平；通过光纤接口向被检体的血液引导上述信号；在上述信号与血液相互作用后，通过光纤接口收集来自血液的反射信号；以及将上述反射信号引导至反射光光电二极管。此时，反射信号是光信号，将反射信号从光信号转换为电信号，以及通过微控制器对电信号进行处理，将该电信号转换为校正后的血液成分水平，由此，能够在固定期间内连续地收集多个数据点，能够提供在评价治疗的有效性方面可能变得重要的履历趋势的重要信息。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2010-526646号公报
专利文献2：日本特表2020-520768号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在上述例示的现有技术中，例如在专利文献1中公开的方法中，虽然非侵入性地取得血液中的输入变量的第一组(参照“不包含侵入性地测定的变量”的记载)，但需要接收被血中分析物的浓度水平“影响”的第一变量和“不影响”的第二变量的至少2个变量。因此，存在连续地监视患者的状态来进行数据处理时的数据量变大的问题。
另一方面，在专利文献2所公开的方法中，通过对在皮肤内的血管中流动的血液照射输出射束并由光电二极管接收其反射光，能够非侵入地取得对象的血液中的成分数据。然而，在从人体的体外非侵入性地取得数据的情况下，激光传感器与对象的人体成为非接触，因此在反射光中包含输出射束的反射成分以外的基于测定环境的光成分(例如自然光、照明光等)作为噪声，成为血液成分的运算精度降低的主要原因之一。
根据这样的情况，本申请的目的在于提供一种能够以低噪声非侵入性地取得生物体液中包含的测定对象物质的测定数据的生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式的生物体信息检测装置包括：激光振荡器，其振荡出以与测定对象物质对应的适当波长振荡的脉冲激光；照射机构，其对在内部存在测定对象物质的生物体液照射脉冲激光；受光传感器，其接收从生物体液输出的检测激光；以及控制单元，其控制各构成要素的动作，构成为控制单元对激光振荡器输出振荡指令使得以固定周期振荡脉冲激光，截取来自受光传感器的检测信号作为与上述固定周期对应的时间的区间数据，并基于该区间数据运算生物体液中的测定对象物质的分量。
此外，本发明的另一个方式的生物体信息检测方法，将以与测定对象物质对应的适当波长振荡的脉冲激光照射到在内部存在上述测定对象物质的生物体液，接收从生物体液输出的检测激光，取得测定对象物质在生物体液中的分量，脉冲激光以固定周期振荡，截取来自受光传感器的检测信号作为与上述固定周期对应的时间的区间数据，并基于该区间数据运算测定对象物质的分量。
发明效果
根据本发明的一个方式，构成为对激光振荡器输出振荡指令以使其以固定周期振荡脉冲激光，截取来自受光传感器的检测信号作为与上述固定周期对应的时间的区间数据，并基于该区间数据运算生物体液中的测定对象物质的分量，因此能够以低噪声非侵入地取得生物体液中包含的测定对象物质的测定数据。
附图说明
图1是表示作为本发明的代表性的一例的第一实施方式的生物体信息检测装置的结构的概略图。
图2是表示图1所示的生物体信息检测装置中包含的激光振荡器的结构的一例的框图。
图3是表示图1所示的生物体信息检测装置所包含的控制单元的结构的一例的框图。
图4是表示第一实施方式的生物体信息检测方法的概要的流程图。
图5A是表示在第一实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的平面图。
图5B是表示在第一实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的局部主视图。
图5C是表示在第一实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的局部主视图。
图6是表示各种指令信号与测定数据的关系的时序图。
图7A是表示在第二实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的平面图。
图7B是表示在第二实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的局部主视图。
图7C是表示在第二实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的局部主视图。
图8是表示第二实施方式的生物体信息检测方法的概要的流程图。
图9A是表示在第三实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的平面图。
图9B是表示在第三实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的局部主视图。
图9C是表示在第三实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的局部主视图。
图10是表示各种指令信号与测定数据的关系的时序图。
图11是表示第三实施方式的生物体信息检测装置的变形例的测定单元的概要的局部截面图。
图12是表示第四实施方式的生物体信息检测装置的结构的概略图。
图13是表示各种指令信号与测定数据的关系的时序图。
图14是表示图12所示的生物体信息检测装置中包含的激光振荡器的结构的一例的框图。
具体实施方式
以下，结合附图对本发明的代表性的一例的生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法的实施方式进行说明。
此外，在本说明书中，“生物体液”是指例如血液、汗、淋巴液等由人体生成的液态的物体、分泌物。另外，作为“测定对象物质”，可以例示上述生物体液所含的水分以外的分子化合物等。
＜第一实施方式＞
图1是表示作为本发明的代表性的一例的第一实施方式的生物体信息检测装置的结构的概略图。此外，图2是表示图1所示的生物体信息检测装置中包含的激光振荡器的结构的一例的框图。另外，图3是表示图1所示的生物体信息检测装置所包含的控制单元的结构的一例的框图。
如图1所示，作为其一例，第一实施方式的生物体信息检测装置100包括：激光振荡器110，其振荡出以与测定对象物质对应的适当波长振荡的脉冲激光LB；照射机构120，其向内部存在测定对象物质的生物体液LO照射脉冲激光LB；输送机构130，其使照射机构120的XYZ方向的位置移动；样品保持机构140，其使收容有生物体液LO的容器142的XYZ方向的位置移动；受光传感器150，其接收从生物体液LO输出的检测激光；以及控制单元160，其控制各构成要素的动作。
激光振荡器110应用输出在检测生物体液LO中包含的测定对象物质(参照后述的图5C的符号MM等)方面适当的波长(例如吸收效率高的波长等)的光源。作为其一例，如图2所示，激光振荡器110包括：振荡控制部112，其基于来自控制单元160的振荡信号，进行使脉冲激光LB以固定周期T振荡的控制；驱动电源113，其根据来自振荡控制部112的接通断开信号，向多个激光光源115a、115b供给驱动电力；支承部114，其安装有激光光源115a、115b；聚光透镜116，其使从多个激光光源115a、115b出射的脉冲激光LB聚光；波长调整部117，其调整所出射的脉冲激光LB的波长；传输路径118(例如光纤)，其将聚光后的脉冲激光LB传输至照射机构120。
第一实施方式的生物体信息检测装置100作为生物体液LO能够例示“血液”，作为其中所含的代表性的测定对象物质能够例示“乳酸”或者“乳酸盐”。此时，检测乳酸或乳酸盐时的适当的脉冲激光LB的波长例如采用1480nm。
为了对生物体液LO选择性地照射适合于检测上述乳酸或乳酸盐的波长(1480nm)，作为多个激光光源115a、115b，能够采用将发光二极管(LED)、半导体激光器(LD)配置成阵列状的光源、以毫米波、亚毫米波、微波振荡的激光、或者自由电子激光等。并且，通过使将它们同轴地聚光而高输出化的脉冲激光LB透过波长调整部117，在预定的适当波长的范围内选择的脉冲激光LB向传输路径118出射。在此，作为波长调整部117，能够例示选择性地去除预定的上限值以及下限值的范围外的光的带通滤波器等。
另外，在图2所示的结构中，例示了配置2个光源作为多个激光光源115a、115b的情况，但也可以构成为将更多(3个以上)的激光光源配置成阵列状或配置在圆周上。另外，示出了从驱动电源113向多个激光光源115a、115b直接供给驱动电力的情况，但例如也可以构成为在支承部114设置放大电路(未图示)，将来自驱动电源113的驱动电力放大并向激光光源115a、115b供给。
作为其一例，照射机构120经由传输路径118从一端(上端)侧导入脉冲激光LB，通过配置于内部的聚光透镜(未图示)成形为预定的射束直径及射束截面形状等射束轮廓后，从另一端(下端)侧向收容于容器142的生物体液LO照射。另外，在第一实施方式中，例示了脉冲激光LB以射束点成为圆形截面的方式成形的情况，但通过适当选择聚光透镜，也能够将射束轮廓成形为多边形或线状等任意的形状。
作为其一例，输送机构130构成为在相互正交的XYZ的3轴方向上相对移动的线性驱动体，在其一端安装有照射机构120。此外，输送机构130也可以构成为具备在一端安装有照射机构120的机械臂的六轴或七轴类型的工业用机器人。
作为其一例，样品保持机构140构成为将收容有包含测定对象物质的生物体液LO的容器142载置于上表面并且在图示的XYZ的3轴方向上移动自如的工作台。另外，在样品保持机构140的上表面与容器142的下表面之间配置有检测来自生物体液LO的透过光的受光传感器150。
此外，作为收容生物体液LO的容器142，由相对于上述的脉冲激光LB的波长透明(即，被照射的脉冲激光LB透过)的材料构成。由此，照射到收容于容器142的生物体液LO的脉冲激光在不存在测定对象物质的区域直接透过容器142的底面而到达受光传感器150，因此通过受光传感器150检测到被照射。
如图3所示，作为其一例，控制单元160包括：主控制部162，其向生物体信息检测装置100的各构成要素输出动作指令；分量运算部164，其使用来自受光传感器的检测值来运算生物体液LO中包含的测定对象物质的分量；显示部166，其显示上述运算出的测定对象物质的分量、其他各种参数等；以及输入接口168，其能够手动输入进行测定条件等各种参数的修正的信息。而且，控制单元160的主控制部162通过有线或无线与激光振荡器110、输送机构130以及样品保持机构140连接，与这些周边设备进行信号的交换来控制生物体信息检测装置100整体的动作。
作为其一例，主控制部162具有如下功能：当用户通过输入接口168输入与测定开始对应的开始信号Ss时，从预定的测定程序提取向激光振荡器110的振荡、向输送机构130和样品保持机构140的相对移动等动作信息，生成用于执行这些动作的振荡信号So、相对移动信号Sm并输出到各构成要素。另外，主控制部162还具有如下功能：与向激光振荡器110的输出同步地向后述的分量运算部164输出振荡信号So，并且接收来自该分量运算部164的运算结果，将分量的运算结果、当前的生物体信息检测装置100的各种参数发送到显示部166并使它们显示。
分量运算部164具备如下功能：当从接收到上述开始信号的主控制部162接收到与运算开始对应的运算信号Se时，从受光传感器150连续地接收并蓄积与时刻t的检测值对应的检测信号Sd。另外，分量运算部164还具备如下功能：从主控制部162接收振荡信号So，从由受光传感器150检测出的检测信号Sd的时间序列数据中截取与激光振荡器110的振荡定时一致的区间数据D，基于该区间数据D来运算生物体液LO中包含的测定对象物质的分量。然后，将运算出的测定对象物质的分量发送到主控制部162。
接着，使用图4～图6，说明在第一实施方式的生物体信息检测装置中执行的生物体信息检测方法的具体的动作方式。
图4是表示第一实施方式的生物体信息检测方法的概要的流程图。另外，图5A是表示在第一实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的平面图。另外，图5B以及图5C是表示在第一实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的局部主视图。并且，图6是表示各种指令信号与测定数据的关系的时序图。
在由第一实施方式的生物体信息检测装置100执行的生物体信息检测方法中，如图4所示，当用户通过输入接口168输入与测定开始对应的开始信号Ss时，首先控制单元160的主控制部162对分量运算部164指示来自受光传感器150的检测信号Sd的接收开始(步骤S101)。由此，在分量运算部164中，在流程图所示的动作结束之前连续地将来自受光传感器150的检测信号Sd作为时间序列数据连续地接收并暂时存储。
接着，主控制部162基于预定的测定程序，对输送机构130和样品保持机构140输出相对移动信号Sm(步骤S102)。由此，对生物体液LO定位照射脉冲激光LB的位置以及焦距。
接着，主控制部162对激光振荡器110输出以既定的照射时间Ton出射脉冲激光LB的振荡信号So(步骤S103)。在接收到该振荡信号So的激光振荡器110中，振荡控制部112仅在上述照射时间Ton的期间对驱动电源113输出接通指令信号Son，出射被调整为预定波长的脉冲激光LB。
接着，主控制部162基于上述测定程序，判别容器142内的生物体液LO所规定的全部测定范围内的脉冲激光LB的照射是否结束(步骤S104)。即，在步骤S104中，在判别为所有测定范围内的照射结束的情况下，主控制部162视为对生物体液LO的测定结束而向分量运算部164输出运算信号Se，进入以后的步骤S105。
另一方面，在步骤S104中，在判别为所有测定范围内的照射未结束的情况下，返回步骤S102，反复执行按照测定程序的针对未结束的测定范围的脉冲激光LB的定位及照射。由此，执行收容于容器142的生物体液LO的应测定的全部范围(区域)中的测定对象物质的检测。
参照图5A～图5C，针对上述的步骤S102至步骤S104的动作顺序，示出了其具体的一例。即，如图5A所示，在载置于在上表面具有感测面的受光传感器150的容器142收容有生物体液LO，在该生物体液LO中，定义多个将与脉冲激光LB的聚光点FP的聚光直径(点直径)对应的长度设为纵横长度的矩形区域C。
然后，针对如上述那样定义的多个矩形区域，通过测定程序进一步定义脉冲激光LB的照射开始位置Ps和照射结束位置Pe，并且规定在XY方向上对这些照射开始位置Ps与照射结束位置Pe之间进行扫描的扫描路径。另外，在图4所示的流程图的步骤S104的判别中，判断当前的照射位置(聚光点FP)是否与扫描路径上的照射结束位置Pe一致。
接着，以下说明在脉冲激光LB的照射位置(聚光点FP)，测定对象物质MM的有无与来自受光传感器150的检测信号的关系。例如，如图5B所示，在照射的脉冲激光LB的聚光点FP或其延长线上不存在测定对象物质MM的情况下，脉冲激光LB透过生物体液LO及容器142，因此在受光传感器150的受光点DP检测到与照射的脉冲激光LB的输出相当的透过光TB。
另一方面，如图5C所示，在照射的脉冲激光LB的聚光点FP或其延长线上存在测定对象物质MM的情况下，脉冲激光LB被测定对象物质MM吸收或反射，因此在受光传感器150的受光点DP检测到具有比照射的脉冲激光LB的输出低的输出的透过光TB。此外，在图5C中，例示了测定对象物质MM比脉冲激光LB的聚光点FP的聚光直径大的情况，但在比聚光直径小的情况下也示出同样的倾向。
接着，如图6所示，从主控制部162接收到运算信号的分量运算部164通过截取与接收到来自主控制部162的振荡信号So的区间对应的来自受光传感器150的检测信号Sd的区间，来提取区间数据D(步骤S105)。由此，能够仅限缩检测信号Sd中的与照射了脉冲激光LB的照射时间Ton对应的区间的数据(即，能够降低检测时的噪声)。在此，将振荡信号So的照射时间Ton和非照射时间Toff一并定义为一个周期T。
接着，分量运算部164基于提取出的区间数据D来运算测定对象物质MM相对于生物体液LO的分量。具体而言，作为其一例，在步骤S105中提取的区间数据D包含基于未检测到测定对象物质MM的情况(非检测区间Tn)的基准数据Ds(图5B所示的状态)和检测到测定对象物质MM的情况(检测区间Td)的检测数据Dd(图5C所示的状态)这两个水平的输出值。
此时，能够判断为基准数据Ds与检测数据Dd的差值ΔD的绝对值越大，测定对象物质MM的检测量越多。因此，分量运算部164在对成为对象的全部测定范围进行测定后，对区间数据D的整体中的检测数据Dd的数量进行累计，作为测定对象物质MM的“分量”，输出至主控制部162并结束动作(步骤S106)。
此外，测定对象物质MM的分量也可以不作为累计数而作为相对于整体的比率来运算。另外，也可以对基准数据Ds与检测数据Dd的差值ΔD设置阈值，将超过预定的阈值的情况判断为“检测到”。
通过具备上述那样的结构，第一实施方式的生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法构成为，对激光振荡器输出振荡指令，以使其以固定周期振荡脉冲激光，将来自受光传感器的检测信号作为与上述固定周期对应的时间的区间数据来截取，基于该区间数据来运算生物体液中的测定对象物质的分量，因此能够以低噪声非侵入性地取得生物体液中包含的测定对象物质的测定数据。
＜第二实施方式＞
接着，使用图7A～图8，对作为本发明的另一例的第二实施方式的生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法的实施方式进行说明。另外，在第二实施方式中，在图1～图6所示的概略图等中，对于能够采用与第一实施方式相同或共通的结构的部分，标注相同的符号并省略它们的重复的说明。
图7A是表示在第二实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的平面图。另外，图7B以及图7C是表示在第二实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的局部主视图。并且，图8是表示第二实施方式的生物体信息检测方法的概要的流程图。
在第二实施方式的生物体信息检测装置100中，相对于第一实施方式中的使用收容生物体液LO的容器142的测定方法，例如使用在作为生物体液LO的代表性的一例的血液在人等生物内部流动的期间，直接向血管等照射测定用的脉冲激光LB而进行测定的方法。即，如图7A所示，在将人体中照射的脉冲激光LB比较容易透过的末端部(例如手指240)载置于在上表面具有感测面的受光传感器150上的状态下，朝向该手指240照射脉冲激光LB。
此时，在脉冲激光LB的照射位置(聚光点FP)，例如如图7B所示，在所照射的脉冲激光LB的聚光点FP或其延长线上不存在测定对象物质MM的情况下，脉冲激光LB透过包含血管242的手指240，因此在受光传感器150的受光点DP检测出相当于所照射的脉冲激光LB的输出的透过光TB。
另一方面，如图7C所示，在照射的脉冲激光LB的聚光点FP或其延长线上存在测定对象物质MM的情况下，脉冲激光LB被测定对象物质MM吸收或反射，因此在受光传感器150的受光点DP检测到具有比照射的脉冲激光LB的输出低的输出的透过光TB。此外，在图7C中，也与第一实施方式的情况同样地，在测定对象物质MM比脉冲激光LB的聚光点FP的聚光直径小的情况下也示出同样的倾向。
在基于这样的配置的状态下，以预定时间照射基于固定周期T的接通断开控制的脉冲激光LB，并且接收来自受光传感器150的检测信号Sd。由此，代替在第一实施方式中扫描并测定容器142内的生物体液LO的测定区域，能够测定作为连续流动的血液的生物体液LO的时间序列数据。
第二实施方式的生物体信息检测方法中，如图8所示，当用户通过输入接口168输入与测定开始对应的开始信号Ss时，首先控制单元160的主控制部162对分量运算部164指示来自受光传感器150的检测信号Sd的接收开始(步骤S201)。由此，在分量运算部164中，在流程图所示的动作结束之前连续地将来自受光传感器150的检测信号Sd作为时间序列数据连续地接收并暂时存储。
接着，主控制部162基于预定的测定程序，对激光振荡器110输出以既定的照射时间Ton出射脉冲激光LB的振荡信号So(步骤S202)。在接收到该振荡信号So的激光振荡器110中，与第一实施方式同样地，振荡控制部112仅在上述的照射时间Ton的期间对驱动电源113输出接通指令信号Son，出射被调整为预定的波长的脉冲激光LB。
接着，主控制部162基于上述测定程序，判别基于固定周期T的脉冲激光LB的照射是否结束了预定周期(步骤S203)。即，在步骤S203中，在判别为预定的周期数的照射结束的情况下，主控制部162视为对生物体液LO的测定结束，向分量运算部164输出运算信号Se，进入以后的步骤S204。
另一方面，在步骤S203中，在判别为预定的周期数的照射未结束的情况下，返回步骤S202，重复1个周期量的脉冲激光LB的照射。由此，执行针对在手指240的血管242中连续流动的生物体液(血液)LO的预定时间内的测定对象物质的检测动作。
接着，从主控制部162接收到运算信号的分量运算部164与第一实施方式同样地，通过截取与接收到来自主控制部162的振荡信号So的区间对应的来自受光传感器150的检测信号Sd的区间，来提取区间数据D(步骤S204)。由此，能够仅限缩检测信号Sd中的与照射脉冲激光LB的照射时间Ton对应的区间的数据。
接着，分量运算部164与第一实施方式的情况同样地，基于提取出的区间数据D来运算测定对象物质MM相对于生物体液LO的分量。由此，分量运算部164在预定的周期数中的时间序列数据的测定后，累计区间数据D的整体中的检测数据Dd的数量，作为测定对象物质MM的“分量”输出到主控制部162并结束动作(步骤S205)。
通过具备上述那样的结构，第二实施方式的生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法除了在第一实施方式中说明的效果以外，由于还使用例如在作为生物体液的代表性的一例的血液在人等生物内部流动的期间，直接将测定用的脉冲激光照射到手指等的血管而进行测定的方法，所以不需要从人体等预先取得包含测定对象物质的生物体液，能够减轻测定时的负担。另外，不需要使脉冲激光相对于收容有要测定的生物体液LO的容器相对移动的步骤，因此也能够缩短整体的测定时间。
＜第三实施方式＞
接着，使用图9A～图11，对作为本发明的又一例的第三实施方式的生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法的实施方式进行说明。此外，在第三实施方式中，在图1～图8所示的概略图等中，对能够采用与第一实施方式以及第二实施方式相同或者共同的结构的部分标注相同的符号并省略它们的重复的说明。
图9A是表示在第三实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的平面图。另外，图9B以及图9C是表示在第三实施方式的生物体信息检测装置中向生物体液照射脉冲激光的动作顺序的概要的平面图以及局部主视图。另外，图10是表示各种指令信号与测定数据的关系的时序图。并且，图11是表示第三实施方式的生物体信息检测装置的变形例的测定单元的概要的部分截面图。
在第三实施方式的生物体信息检测装置100中，相对于第一实施方式中的由受光传感器150检测来自生物体液LO的透过光的测定方法，使用测定生物体液LO中包含的测定对象物质MM的反射光的方法。即，如图9A所示，在载置于样品保持机构140的容器142中收容有生物体液LO，与第一实施方式的情况同样地，对生物体液LO的预定的测定范围照射脉冲激光LB。
此时，在第三实施方式的生物体信息检测装置100中，通过安装于照射机构120的受光传感器350检测由生物体液LO中包含的测定对象物质MM反射的反射光RB。即，例如如图9B所示，在照射的脉冲激光LB的聚光点FP或其延长线上不存在测定对象物质MM的情况下，脉冲激光LB透过生物体液LO及容器142，因此在受光传感器350中仅检测到基于装置周围的光量的检测值。
另一方面，如图9C所示，在照射的脉冲激光LB的聚光点FP或其延长线上存在测定对象物质MM的情况下，脉冲激光LB被测定对象物质MM吸收或反射，因此照射的脉冲激光LB的输出的一部分被反射而得的反射光RB在受光传感器350的受光点DP被检测。另外，在图9C中，与第一实施方式的情况同样地，即使在测定对象物质MM小于脉冲激光LB的聚光点FP的聚光直径的情况下，也显示同样的倾向。
在第三实施方式的生物体信息检测装置100中，如图10所示，在受光传感器350检测到反射光RB的区间接收检测值较大的检测信号Sd。然后，分量运算部164通过截取与接收来自主控制部162的振荡信号So的区间对应的来自受光传感器150的检测信号Sd的区间，来提取区间数据D。由此，与第一实施方式的情况同样地，能够仅限缩检测信号Sd中的与照射脉冲激光LB的照射时间Ton对应的区间的数据。
接着，分量运算部164基于提取出的区间数据D来运算测定对象物质MM相对于生物体液LO的分量。具体而言，作为其一例，所提取的区间数据D包含基于未检测到测定对象物质MM的情况(非检测区间Tn)的基准数据Ds和检测到测定对象物质MM的情况(检测区间Td)的检测数据Dd这两个水平的输出值。
此时，与第一实施方式的情况同样地，能够判断为基准数据Ds与检测数据Dd的差值ΔD的绝对值越大则测定对象物质MM的检测量越多。因此，分量运算部164在对成为对象的全部测定范围进行测定后，对区间数据D整体中的检测数据Dd的数量进行累计，并作为测定对象物质MM的“分量”向主控制部162输出运算结果。
如上所述，在第三实施方式的生物体信息检测装置100中，通过检测脉冲激光LB相对于测定对象物质MM的反射光RB，来运算该测定对象物质MM的分量。因此，作为第三实施方式的变形例，能够采用更紧凑的尺寸的测定单元的结构。
即，如图11所示，作为测定单元360，例如能够例示包括收容手指240等生物体液LO流动的生物的一部分的筒状的收容部362、朝向该收容部362的内部空间S照射脉冲激光LB的照射机构120、以及检测脉冲激光LB的反射光的受光传感器350的结构。由此，能够将伴随测定单元360的周围环境的光量的检测限制在最小限度，因此能够进一步提高测定精度。
通过具备上述那样的结构，第三实施方式的生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法除了在第一实施方式中说明的效果以外，通过使用测定生物体液中包含的测定对象物质的反射光的方法，能够将伴随周围环境的光量的检测限制在最小限度，因此能够进一步提高测定精度。
＜第四实施方式＞
接着，使用图12～图14，对作为本发明的又一例的第四实施方式的生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法的实施方式进行说明。此外，在第四实施方式中，在图1～图11所示的概略图等中，对于能够采用与第一～第三实施方式相同或者共通的结构的部分，标注相同的符号并省略它们的重复的说明。
图12是表示第四实施方式的生物体信息检测装置的结构的概略图。另外，图13是表示各种指令信号与测定数据的关系的时序图。此外，图14是表示图12所示的生物体信息检测装置中包含的激光振荡器的结构的一例的框图。
在第四实施方式的生物体信息检测装置400中，具备输出设定为与不同的测定对象物质对应的不同的适当波长的脉冲激光LBa、LBb的多个激光振荡器410a、410b，这一点与第一实施方式不同。由此，第四实施方式的生物体信息检测装置400能够从单一的生物体液LO得到对应于多个测定对象物质MM1、MM2的分量。
具体而言，如图12所示，第四实施方式的生物体信息检测装置400包括：激光振荡器410a，其振荡出以与第一测定对象物质对应的适当波长振荡的脉冲激光LBa；激光振荡器410b，其振荡出以与第二测定对象物质对应的适当波长振荡的脉冲激光LBb；照射机构120，其向在内部存在第一测定对象物质及第二测定对象物质的生物体液LO照射脉冲激光LBa、LBb；输送机构130，其使照射机构120的XYZ方向的位置移动；样品保持机构140，其使收容有生物体液LO的容器142的XYZ方向的位置移动；受光传感器150，其接收从生物体液LO输出的检测激光；以及控制单元160，其控制各构成要素的动作。
在第四实施方式的生物体信息检测装置400中，作为生物体液LO中包含的第一测定对象物质MM1，能够例示“乳酸”或者“乳酸盐”。此时，检测该乳酸或乳酸盐时的适当的脉冲激光LBa的波长与第一实施方式的情况相同，例如采用1480nm。
另一方面，作为生物体液LO中包含的第二测定对象物质MM2，能够例示“丙酮酸”。此时，检测该丙酮酸时的适当的脉冲激光LBb的波长例如采用1462nm。
从激光振荡器410a、410b输出的脉冲激光LBa、LBb分别经由传输路径418a、418b从照射机构120的一端(上端)侧导入。而且，脉冲激光LBa、LBb在通过配置于照射机构120的内部的聚光光学系统(未图示)成形为同轴的射束轮廓之后，从另一端(下端)侧朝向收容于容器142的生物体液LO照射。另外，在第四实施方式中，也能够将脉冲激光LBa、LBb的射束点成形为多边形或线状等任意形状的射束轮廓。
作为其一例，如图13所示，通过这样的结构得到的受光传感器150中的检测信号Sd与各种信号的关系成为包含与2个振荡信号S1o、S2o对应的第一检测区间T1d和第二检测区间T2d的方式。并且，与第一实施方式同样地，从主控制部162接收到运算信号的分量运算部164通过截取与接收到振荡信号S1o的区间对应的检测信号Sd的区间和与接收到振荡信号S2o的区间对应的检测信号Sd的区间，来提取第一区间数据D1和第二区间数据D2。由此，能够仅限缩与照射第一脉冲激光LB1的照射时间T1on和照射第二脉冲激光LB2的照射时间T2on对应的区间的数据。
接着，分量运算部164基于提取出的第一区间数据D1以及第二区间数据D2，运算测定对象物质MM1以及MM2相对于生物体液LO的分量。具体而言，作为其一例，提取出的第一区间数据D1、第二区间数据D2包含基于未检测出测定对象物质MM1、MM2的情况下(非检测区间Tn)的基准数据Ds和检测出测定对象物质MM1、MM2的情况下的检测数据D1d、D2d这两个水平的输出值。
此时，能够判断为基准数据Ds与检测数据D1d的差值ΔD1以及基准数据Ds与检测数据D2d的差值ΔD2的绝对值越大，则测定对象物质MM1、MM2的检测量越多。因此，分量运算部164在对成为对象的全部的测量范围进行测量之后，对第一区间数据D1以及第二区间数据D2整体中的检测数据D1d以及D2d的数量进行累计，并作为测定对象物质MM1、MM2各自的“分量”而输出至主控制部162。
此外，与第一实施方式的情况同样地，测定对象物质MM1、MM2的分量也可以不作为累计数而作为相对于整体的比率来运算。另外，也可以对差值ΔD1或者ΔD2设置阈值，将超过预定的阈值的情况判断为“检测到”。
接着，使用图14对第四实施方式的变形例进行说明。作为其一例，第四实施方式的变形例的生物体信息检测装置400包括将图12所示的两个激光振荡器410a、410b构成为单一的激光振荡器410的结构。
即，如图14所示，激光振荡器410包括：振荡控制部112；驱动电源113；安装有多个激光光源415a、415b的支承部114；使从激光光源415a出射的脉冲激光LBa聚光的聚光透镜416a；使从激光光源415b出射的脉冲激光LBb聚光的聚光透镜416b；对出射的脉冲激光LBa、LBb的波长进行调整的波长调整部417a、417b；以及将聚光后的脉冲激光LBa、LBb分别向照射机构120传输的传输路径418a、418b(例如光纤)。
此外，与第一实施方式的情况同样地，作为多个激光光源415a、415b，能够采用将多个发光二极管(LED)、半导体激光器(LD)配置为阵列状而高输出化的光源。另外，也可以构成为另外设置放大电路(未图示)，将来自驱动电源113的驱动电力放大并供给到多个激光光源415a、415b。通过这些结构，能够减少生物体信息检测装置400整体的占有空间。
并且，在第四实施方式的生物体信息检测装置400中，例示了为了检测两个测定对象物质MM1、MM2而使用两个不同的脉冲激光LBa、LBb的情况，但为了检测三个以上的测定对象物质，也能够组合应用三个以上的不同波长的脉冲激光。
通过具备上述那样的结构，第四实施方式的生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法除了第一实施方式中说明的效果外，由于设为使用输出设定为与多个测定对象物质对应的不同的适当波长的脉冲激光的多个激光振荡器来进行检测的方式，因此能够从单一的生物体液同时得到对应于多个测定对象物质的分量。
另外，本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离主旨的范围内适当变更。本发明在其发明的范围内，能够进行实施方式的任意的构成要素的变形、或者实施方式的任意的构成要素的省略。例如，第一实施方式至第四实施方式所示的具体例也可以组合各个特征来应用。
附图标记说明
100、400生物体信息检测装置；
110、410、410a、410b激光振荡器；
112振荡控制部；
113驱动电源；
114支承部；
115a、115b、415a、415b激光光源；
116、416a、416b聚光透镜；
117、417a、417b波长调整部；
118、418a、418b传输路径；
120照射机构；
130输送机构；
140样品保持机构；
142容器；
150、350受光传感器；
160控制单元；
162主控制部；
164分量运算部；
166显示部；
168输入接口；
240手指；
242血管；
360测定单元；
362收容部。
Claims (10)
1.一种生物体信息检测装置，其包括：激光振荡器，其振荡出以与测定对象物质对应的适当波长振荡的脉冲激光；照射机构，其对在内部存在所述测定对象物质的生物体液照射所述脉冲激光；受光传感器，其接收从所述生物体液输出的检测激光；以及控制单元，其控制各构成要素的动作，其特征在于，
所述控制单元对所述激光振荡器输出振荡指令，使得以固定周期振荡所述脉冲激光，截取来自所述受光传感器的检测信号作为与所述固定周期对应的时间的区间数据，并基于所述区间数据运算所述生物体液中的所述测定对象物质的分量。
2.根据权利要求1所述的生物体信息检测装置，其特征在于，
所述测定对象物质为乳酸或乳酸盐，所述适当波长为1420nm。
3.根据权利要求1或2所述的生物体信息检测装置，其特征在于，
朝向流动中的所述生物体液照射所述脉冲激光。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的生物体信息检测装置，其特征在于，
所述受光传感器构成为接收所述脉冲激光的反射光。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的生物体信息检测装置，其特征在于，
所述测定对象物质为多个，
针对多个所述测定对象物质的每一个包含多个所述激光振荡器。
6.一种生物体信息检测方法，将以与测定对象物质对应的适当波长振荡的脉冲激光照射到在内部存在所述测定对象物质的生物体液，由受光传感器接收从所述生物体液输出的检测激光，取得所述测定对象物质在所述生物体液中的分量，其特征在于，
所述脉冲激光以固定周期振荡，截取来自所述受光传感器的检测信号作为与所述固定周期对应的时间的区间数据，并基于所述区间数据运算所述分量。
7.根据权利要求6所述的生物体信息检测方法，其特征在于，
所述测定对象物质为乳酸或乳酸盐，所述适当波长为1420nm。
8.根据权利要求6或7所述的生物体信息检测方法，其特征在于，
朝向流动中的所述生物体液照射所述脉冲激光。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的生物体信息检测方法，其特征在于，
所述脉冲激光接收反射光作为所述检测激光。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的生物体信息检测方法，其特征在于，
所述测定对象物质为多个，
对多个所述测定对象物质的每一个照射多个所述脉冲激光。
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