JP5192971B2 - Probe for optical biometric device and optical biometric device - Google Patents

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本発明は、生体に検査光を出射してその光出射に伴って生体から出る拡散光を検出して生体の内部情報を計測する光生体計測装置に関する。   The present invention relates to an optical biological measurement apparatus that emits inspection light to a living body and detects diffused light emitted from the living body as the light is emitted to measure internal information of the living body.

このような技術を開示するものとしては、下記の特許文献1がある。特許文献1には、生体に光照射する端面を有する送光部、及び送光部から離れた位置で生体による透過拡散光を受光する検出器を備えたプローブ部と、互いに波長が異なる複数の単色光源より発せられたそれぞれの波長の光を伝送する複数の光ファイバーの束からなり、一端がプローブ部の送光部に結合されている光伝送路と、プローブ部の検出器に接続された信号ケーブルとを備えた光プローブ装置が開示されている。
特許第3351151号公報
The following Patent Document 1 discloses such a technique. In Patent Literature 1, a light transmitting unit having an end surface that irradiates light to a living body, and a probe unit including a detector that receives transmitted diffused light from a living body at a position away from the light transmitting unit, and a plurality of wavelengths different from each other Signals connected to the optical transmission path consisting of a bundle of optical fibers that transmit light of the respective wavelengths emitted from the monochromatic light source, one end of which is coupled to the light transmission section of the probe section, and the detector of the probe section An optical probe device including a cable is disclosed.
Japanese Patent No. 3351151

しかしながら、特許文献1に開示された光プローブ装置では、光ファイバーの束からなる光伝送路により、プローブ部の外部に位置する光源からプローブ部の内部に位置する送光部まで光を伝送する。そのため、光ファイバーの接続部分での伝送効率が低くなり、生体計測装置本体に内蔵する複数の単色光源の輝度を上げる必要が生じる。その結果として、装置の小型化が図れなかった。また、プローブ部の検出器による信号は、アナログ信号として信号ケーブルを介してプローブ部の外部に導かれるため、信号ケーブルのアンテナ効果によりノイズが重畳しやすく、著しく劣化してしまう。   However, in the optical probe device disclosed in Patent Document 1, light is transmitted from a light source positioned outside the probe unit to a light transmitting unit positioned inside the probe unit by an optical transmission path formed of a bundle of optical fibers. For this reason, the transmission efficiency at the connection portion of the optical fiber is lowered, and it is necessary to increase the luminance of a plurality of monochromatic light sources built in the main body of the biological measurement apparatus. As a result, the apparatus could not be reduced in size. Further, since the signal from the detector of the probe unit is guided as an analog signal to the outside of the probe unit via the signal cable, noise is easily superimposed due to the antenna effect of the signal cable, and the signal is significantly deteriorated.

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、装置の小型化及びノイズの低減を図ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and aims to reduce the size of the apparatus and reduce noise.

上記の問題を解決するため、本発明に係る光生体計測装置用のプローブは、互いに離間して配置された第1配線基板及び第2配線基板と、第1配線基板上に設けられており、生体に向けて所定の波長の検査光を出射する光出射部と、第2配線基板上に設けられており、光出射部による検査光の出射に伴い、生体から出る拡散光を検出して、拡散光の強度に対応する電気信号を出力する光検出部と、第1配線基板と第2配線基板とを連結する可撓性の回路基板と、可撓性の回路基板の一面に沿って配設されると共に基準電位線に接続された導電部を有し、応力により変形された形状を保持可能な変形保持部と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problem, a probe for an optical biometric device according to the present invention is provided on a first wiring board, a first wiring board and a second wiring board that are arranged apart from each other, A light emitting unit that emits inspection light of a predetermined wavelength toward the living body, and a second wiring board, and is provided on the second wiring board to detect diffused light emitted from the living body with the emission of the inspection light by the light emitting unit, A light detection unit that outputs an electrical signal corresponding to the intensity of the diffused light, a flexible circuit board that connects the first wiring board and the second wiring board, and a flexible circuit board disposed along one surface. And a deformation holding portion having a conductive portion connected to a reference potential line and capable of holding a shape deformed by stress.

本発明に係る光生体計測装置用のプローブは、生体に向けて所定の波長の検査光を出射する光出射部を備えている。そのため、光源がプローブの外部に位置する従来にように光源の輝度を上げる必要がなく、装置を小型化することができる。また、本光生体計測装置用のプローブは、応力により変形された形状を保持可能な変形保持部を備えているため、使用時における生体の動き等によるアーティファクトの影響を軽減できる。ここで、アーティファクトとは、生体の動き等に起因する外乱であり、不要な信号成分の原因になるものをいう。さらに、変形保持部が可撓性の回路基板の一面に沿って配設されると共に基準電位線に接続された導電部を有するため、可撓性の回路基板の配線がアンテナ効果により拾うノイズを除去することができ、高い信号/ノイズ(S/N)比の信号を取得することができる。   The probe for an optical biometric device according to the present invention includes a light emitting unit that emits inspection light having a predetermined wavelength toward a living body. Therefore, it is not necessary to increase the luminance of the light source as in the conventional case where the light source is located outside the probe, and the apparatus can be miniaturized. In addition, since the probe for the optical biological measurement apparatus includes a deformation holding unit capable of holding a shape deformed by stress, it is possible to reduce the influence of artifacts due to the movement of the living body during use. Here, an artifact is a disturbance caused by a movement of a living body and the like, which causes an unnecessary signal component. Further, since the deformation holding part is disposed along one surface of the flexible circuit board and has a conductive part connected to the reference potential line, the wiring of the flexible circuit board picks up noise picked up by the antenna effect. A signal with a high signal / noise (S / N) ratio can be obtained.

また、本発明に係る光生体計測装置は、互いに離間して配置された第1配線基板及び第2配線基板と、第1配線基板上に設けられており、生体に向けて所定の波長の検査光を出射する光出射部と、第2配線基板上に設けられており、光出射部による検査光の出射に伴い、生体から出る拡散光を検出して、拡散光の強度に対応する電気信号を出力する光検出部と、第1配線基板と第2配線基板とを連結する可撓性の回路基板と、可撓性の回路基板の一面に沿って配設されると共に基準電位線に接続された導電部を有し、応力により変形された形状を保持可能な変形保持部と、を含むプローブ部と、プローブ部を駆動するモジュール部と、モジュール部と無線データ通信方式により接続されており、光検出部から出力された電気信号に基づいて生体の内部情報を計測する計測部と、を備えることを特徴とする。   The optical biometric apparatus according to the present invention is provided on the first wiring board and the first wiring board and the second wiring board that are arranged apart from each other, and has a predetermined wavelength inspection toward the living body. A light emitting portion that emits light and an electrical signal that is provided on the second wiring board, detects diffused light emitted from the living body as the inspection light is emitted by the light emitting portion, and corresponds to the intensity of the diffused light Is connected to a reference potential line while being disposed along one surface of the flexible circuit board and a flexible circuit board for connecting the first wiring board and the second wiring board. And a deformable holding portion that can hold a shape deformed by stress, a module portion that drives the probe portion, and a module portion that is connected by a wireless data communication method. Based on the electrical signal output from the light detector A measuring unit for measuring the internal information of, characterized in that it comprises a.

本発明に係る光生体計測装置は、プローブ部が生体に向けて所定の波長の検査光を出射する光出射部を含んでいる。本発明に係る光生体計測装置は、このような構成が採用されているため、従来の光源がプローブ部の外部に位置する場合のように光源の輝度を上げる必要がなく、装置を小型化することができる。また、本光生体計測装置は、プローブ部が、応力により変形された形状を保持可能な変形保持部を含んでいるため、本装置の使用時における生体の動き等によるアーティファクトの影響が軽減できる。また、変形保持部が可撓性の回路基板の一面に沿って配設されると共に基準電位線に接続された導電部を有するため、可撓性の回路基板の配線がアンテナ効果により拾うノイズを除去することができ、高い信号/ノイズ(S/N)比の信号を取得することができる。   In the optical biometric apparatus according to the present invention, the probe unit includes a light emitting unit that emits inspection light having a predetermined wavelength toward the living body. Since the optical biological measuring apparatus according to the present invention employs such a configuration, it is not necessary to increase the luminance of the light source as in the case where the conventional light source is located outside the probe unit, and the apparatus is downsized. be able to. Further, in the optical biological measurement apparatus, since the probe part includes a deformation holding part capable of holding a shape deformed by stress, the influence of artifacts due to the movement of the living body when the apparatus is used can be reduced. In addition, since the deformation holding portion is disposed along one surface of the flexible circuit board and has a conductive portion connected to the reference potential line, the wiring of the flexible circuit board picks up noise picked up by the antenna effect. A signal with a high signal / noise (S / N) ratio can be obtained.

また、本光生体計測装置は、プローブ部を駆動するモジュール部と、モジュール部と無線データ通信方式により接続されており、光検出部から出力された電気信号に基づいて生体の内部情報を計測する計測部と、を備えている。このように、本光生体計測装置は、プローブ部と計測部とが分離される構成を採用しているため、プローブ部の使用における自由度を向上すると共に装置の小型化を図ることができる。   In addition, the optical biological measurement apparatus is connected to the module unit that drives the probe unit and the module unit by a wireless data communication method, and measures internal information of the living body based on the electrical signal output from the light detection unit. And a measurement unit. Thus, since this optical biological measuring device employs a configuration in which the probe unit and the measuring unit are separated, the degree of freedom in using the probe unit can be improved and the device can be miniaturized.

また、プローブ部は、光検出部から出力された電気信号に対してアナログデジタル変換を行い変換されたデジタル信号を出力するAD変換部を更に備え、AD変換部から出力されたデジタル信号は、電気配線を介してモジュール部に伝送されることが好適である。これにより、光検出部から検出された拡散光の強度に関する情報がデジタル信号としてモジュール部に伝送される。そのため、検査光の強度に関する情報がアナログ信号として伝送される場合における、ノイズの重畳及び伝達信号の劣化を抑制することができ、モジュール部に伝送されるデジタル信号の精度の保持を図ることができる。   The probe unit further includes an AD conversion unit that performs analog-digital conversion on the electrical signal output from the light detection unit and outputs the converted digital signal. The digital signal output from the AD conversion unit is It is preferable that the data is transmitted to the module unit via wiring. Thereby, the information regarding the intensity | strength of the diffused light detected from the photon detection part is transmitted to a module part as a digital signal. Therefore, it is possible to suppress noise superposition and deterioration of the transmission signal when information on the intensity of the inspection light is transmitted as an analog signal, and it is possible to maintain the accuracy of the digital signal transmitted to the module unit. .

本発明に係る光生体計測装置用のプローブおよび光生体計測装置によれば、装置の小型化及びノイズの低減を図ることができる。   According to the probe for optical biometric apparatus and the optical biometric apparatus according to the present invention, the apparatus can be reduced in size and noise can be reduced.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, equivalent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本実施形態に係る生体計測装置1の構成図である。図2は、図1に示した生体計測装置1の概略構成図である。本実施形態に係る光生体計測装置1は、プローブ部3と、モジュール部5と、計測部7とを備える。   FIG. 1 is a configuration diagram of a biological measurement apparatus 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the biological measurement apparatus 1 shown in FIG. The optical biological measurement apparatus 1 according to the present embodiment includes a probe unit 3, a module unit 5, and a measurement unit 7.

プローブ部3は、フレキシブル基板11と、フレキシブル基板11の一面上に互いに離間して配置されている第1配線基板13及び第2配線基板15と、フレキシブル基板11の他面上に設けられた変形保持部17と、第1及び第2配線基板13,15と離間しており変形保持部17を介してフレキシブル基板11の他面上に設けられたコネクタ19とを有する。   The probe unit 3 includes a flexible substrate 11, a first wiring substrate 13 and a second wiring substrate 15 which are arranged on one surface of the flexible substrate 11 and spaced from each other, and a deformation provided on the other surface of the flexible substrate 11. It has a holding part 17 and a connector 19 which is spaced apart from the first and second wiring boards 13 and 15 and is provided on the other surface of the flexible substrate 11 via the deformation holding part 17.

変形保持部17は、例えばCuからなる板状のもの(導電部)であり、グランド電位(基準電位)に接地されている。変形保持部17は、曲げ部17Aと、曲げ部17Aの一端部に連結されている平坦部17Bとを有する。曲げ部17Aは、応力によりアーチ状に湾曲することができる。平坦部17Bの端部上にはコネクタ19が配置されており、曲げ部17Aの湾曲の内側の両端部には第1及び第2配線基板13,15がそれぞれ配置されている。   The deformation holding part 17 is a plate-like thing (conductive part) made of Cu, for example, and is grounded to a ground potential (reference potential). The deformation holding part 17 has a bent part 17A and a flat part 17B connected to one end of the bent part 17A. The bending portion 17A can be curved in an arch shape by stress. The connector 19 is disposed on the end of the flat portion 17B, and the first and second wiring boards 13 and 15 are disposed on both inner ends of the bending portion 17A.

第1配線基板13上には、生体B内に向けて所定の波長の検査光を出射するLED部21が、第1配線基板13と物理的に且つ電気的に接続されるように設けられている。また、第2配線基板15上には、フォトダイオード23及びAD変換部(ADC)27が、第2配線基板15と物理的に且つ電気的に接続されるように配置されている。   On the first wiring board 13, an LED unit 21 that emits inspection light having a predetermined wavelength toward the living body B is provided so as to be physically and electrically connected to the first wiring board 13. Yes. On the second wiring board 15, the photodiode 23 and the AD converter (ADC) 27 are disposed so as to be physically and electrically connected to the second wiring board 15.

LED部21は、本実施形態の光出射部であり、LED40,50及びLEDドライバ21Aからなる。LED40は、生体B内に向けて735nmの中心波長を有する検査光S735を出射可能なものであり、LED50は850nmの中心波長の検査光S850を出射可能なものである。LEDドライバ21Aは、モジュール部5により制御され、検査光S735及び検査光S850が同時に生体Bに出射しないようにLED40及びLED50を点灯又は消灯させる。なお、検査光S735は酸素化ヘモグロビン(HbO)の吸光係数が脱酸素化ヘモグロビン(Hb)の吸光係数よりも小さい値となる波長の光であり、一方、検査光S850は、酸素化ヘモグロビンの吸光係数が脱酸素化ヘモグロビンの吸光係数よりも大きい値となる波長の光であればよく、735nmと850nmに限定されるものではない。 The LED unit 21 is a light emitting unit of the present embodiment, and includes LEDs 40 and 50 and an LED driver 21A. The LED 40 can emit inspection light S 735 having a central wavelength of 735 nm toward the living body B, and the LED 50 can emit inspection light S 850 having a central wavelength of 850 nm. The LED driver 21 </ b> A is controlled by the module unit 5 to turn on or turn off the LED 40 and the LED 50 so that the inspection light S 735 and the inspection light S 850 are not emitted to the living body B at the same time. The inspection light S 735 is light having a wavelength at which the absorption coefficient of oxygenated hemoglobin (HbO 2 ) is smaller than the absorption coefficient of deoxygenated hemoglobin (Hb), while the inspection light S 850 is oxygenated. Any light having a wavelength at which the extinction coefficient of hemoglobin is larger than the extinction coefficient of deoxygenated hemoglobin may be used, and the light is not limited to 735 nm and 850 nm.

フォトダイオード23は、本実施形態の光検出部であり、検査光S735及び検査光S850を十分に検出できる分光感度特性を有している。フォトダイオード23は、検査光S735及び検査光S850の生体Bへの出射に伴って生体Bから出たそれぞれの拡散光を検出して、検出されたそれぞれの拡散光の光強度に対応する電気信号SigA735及び電気信号SigA850を生成する。また、フォトダイオード23は、電気信号SigA735及び電気信号SigA850を増幅回路部25に出力する。 The photodiode 23 is a light detection unit of the present embodiment, and has a spectral sensitivity characteristic that can sufficiently detect the inspection light S 735 and the inspection light S 850 . The photodiode 23 detects each diffused light emitted from the living body B as the inspection light S 735 and the inspection light S 850 are emitted to the living body B, and corresponds to the detected light intensity of each diffused light. An electrical signal SigA 735 and an electrical signal SigA 850 are generated. Further, the photodiode 23 outputs the electric signal SigA 735 and the electric signal SigA 850 to the amplifier circuit unit 25.

増幅回路部25は、入力された電気信号SigA735及び電気信号SigA850をそれぞれ増幅して、増幅された電気信号SigB735及び電気信号SigB850をADC17に出力する。ADC17は、増幅回路部25から入力された電気信号SigB735及び電気信号SigB850をアナログデジタル変換してその変換されたデジタル信号AD735及びデジタル信号AD850をモジュール部5に伝送する。 The amplifier circuit unit 25 amplifies the input electric signal SigA 735 and electric signal SigA 850 , respectively, and outputs the amplified electric signal SigB 735 and electric signal SigB 850 to the ADC 17. The ADC 17 converts the electrical signal SigB 735 and the electrical signal SigB 850 input from the amplifier circuit unit 25 from analog to digital, and transmits the converted digital signal AD 735 and digital signal AD 850 to the module unit 5.

プローブ部3のこれらの構成要素は、LED40,50の光出射面、フォトダイオード23の受光面及びコネクタ19が露出されるように、ゴム状シートからなるパッケージ30により覆われている。   These components of the probe unit 3 are covered with a package 30 made of a rubber-like sheet so that the light emitting surfaces of the LEDs 40 and 50, the light receiving surface of the photodiode 23, and the connector 19 are exposed.

モジュール部5は、ケーブル(電気配線)71を介してプローブ部3のコネクタ19と接続されており、制御部61と、データ受信部63と、無線送信部65及び無線受信部67からなる無線ユニット部69とを有する。制御部61は、プローブ部3内のLED部21から出射される検査光の輝度の制御をLEDドライバ21Aを介して行うと共に、フォトダイオード23のゲイン等の制御を行う。データ受信部63は、ADC27からのデジタル信号AD735及びデジタル信号AD850を受信する。無線ユニット部69は、モジュール部5と計測部7との間での無線データ通信を行う。具体的に説明すると、無線ユニット部69は、その無線送信部65により、データ受信部63が受信したADC27からのデジタル信号AD735及びデジタル信号AD850を計測部7に送信し、またその無線受信部67により、(後述する)計測部7の演算部7AからLED40,50の発光等の制御に関する命令を受信する。 The module unit 5 is connected to the connector 19 of the probe unit 3 via a cable (electrical wiring) 71, and includes a wireless unit including a control unit 61, a data reception unit 63, a wireless transmission unit 65, and a wireless reception unit 67. Part 69. The control unit 61 controls the luminance of the inspection light emitted from the LED unit 21 in the probe unit 3 via the LED driver 21A and controls the gain of the photodiode 23 and the like. The data receiving unit 63 receives the digital signal AD 735 and the digital signal AD 850 from the ADC 27. The wireless unit 69 performs wireless data communication between the module unit 5 and the measuring unit 7. More specifically, the wireless unit 69 transmits the digital signal AD 735 and the digital signal AD 850 from the ADC 27 received by the data receiving unit 63 to the measuring unit 7 by the wireless transmission unit 65, and the wireless reception thereof. The unit 67 receives a command related to control of light emission and the like of the LEDs 40 and 50 from the calculation unit 7A of the measurement unit 7 (described later).

計測部7は、演算部7Aと表示部7Bとにより構成されており、例えばCPU(Central Processing Unit)といった演算手段及びメモリ等の記憶手段を有するコンピュータによって実現される。   The measurement unit 7 includes a calculation unit 7A and a display unit 7B, and is realized by a computer having a calculation unit such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage unit such as a memory.

演算部7Aは、無線送信部65からのデジタル信号AD735及びデジタル信号AD850を受信して、デジタル信号AD735及びデジタル信号AD850に基づいて生体Bの内部情報を定量化するための計測演算を行う。演算部7Aにおいて計測される内部情報は、例えば、生体B中の血液中酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化である。なお、演算部7Aは、LED40,50の発光等を制御する機能を更に有しており、これらの制御は、それぞれの制御に関する命令をモジュール部5の無線受信部67を介してモジュール部5の制御部61に送信することで実現される。 The calculation unit 7A receives the digital signal AD 735 and the digital signal AD 850 from the wireless transmission unit 65, and performs measurement calculation for quantifying the internal information of the living body B based on the digital signal AD 735 and the digital signal AD 850. I do. The internal information measured by the calculation unit 7A is, for example, changes in blood oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin in the living body B. The arithmetic unit 7A further has a function of controlling the light emission and the like of the LEDs 40 and 50, and these controls are performed by sending commands related to the respective controls of the module unit 5 via the wireless reception unit 67 of the module unit 5. This is realized by transmitting to the control unit 61.

演算部7Aには、表示部7Bが接続されており、演算部7Aにおける演算結果、すなわち生体B中の血液中酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化を表示することが可能となっている。   A display unit 7B is connected to the calculation unit 7A, and the calculation result in the calculation unit 7A, that is, the concentration change of oxygenated hemoglobin in blood and deoxygenated hemoglobin in the living body B can be displayed. .

(ヘモグロビン濃度変化の計測)
続いて、本実施形態に係る光生体計測装置1の動作について説明する。図3は、1ルーチンにおける(a)LED40の照射時間、(b)LED50の照射時間及び(c)演算部7Aのデータ取得時間を示すタイミングチャートである。
(Measurement of hemoglobin concentration change)
Then, operation | movement of the optical biological measurement apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a timing chart showing (a) the irradiation time of the LED 40, (b) the irradiation time of the LED 50, and (c) the data acquisition time of the calculation unit 7A in one routine.

まず、LEDドライバ21AによりLED50を出射時間TONの間点灯させ、同時に演算部7Aによりこの検査光S850の出射に応じたデジタル信号AD850が取得される。次に、LEDドライバ21AによりLED40を出射時間TONの間点灯させ、同時に演算部7Aによりこの検査光S735の出射に応じたデジタル信号AD735が取得される。次に、LED40及び50の何れも点灯させない状態で、演算部7Aにより、この無点灯状態に応じたデジタル信号ADDarkが取得される。これにより、異なる中心波長を有する検査光S735及び検査光S850が生体Bに異なるタイミングで出射されることとなる。 First, LED driver 21A LED 50 is lit during the emission time T ON of the digital signal AD 850 in response to the emission of this inspection light S 850 is obtained by simultaneously calculating section 7A. Then, LED driver 21A by lit during the emission time T ON of the LED 40, a digital signal AD 735 in response to the emission of this inspection light S 735 is obtained by simultaneously calculating section 7A. Next, in a state where neither of the LEDs 40 and 50 is lit, the arithmetic unit 7A acquires the digital signal AD Dark corresponding to this non-lit state. Accordingly, the inspection light S 735 and the inspection light S 850 having different center wavelengths are emitted to the living body B at different timings.

本実施形態に係る光生体計測装置1では、これを1ルーチンとして、このルーチンが繰り返される。次に、このように取得されたデータに基づいて、演算部7Aで行われる生体Bの酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビン濃度変化の計測方法について説明する。演算部7Aによりデータ取得が開始された時点(t=0)から時間tが経過した際のデジタル信号AD735及びデジタル信号AD850をそれぞれAD735(t)、AD850(t)とし、LED光源を出射しなかったときのADC17よるデジタル変換値をデジタル信号ADDark(t)とすると、波長735nmにおける減光度変化ΔOD735(t)及び850nmにおける減光度変化ΔOD850(t)はそれぞれ以下の式(1)及び式(2)によって求められる。ここで、減光度変化とは、ヘモグロビンの濃度変化に起因する検出光の強度変化をいう。 In the optical biological measurement apparatus 1 according to the present embodiment, this routine is repeated as one routine. Next, a method for measuring changes in oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin concentrations in the living body B performed by the calculation unit 7A will be described based on the data thus obtained. The digital signal AD 735 and the digital signal AD 850 when the time t has elapsed from the time when the data acquisition is started by the arithmetic unit 7A (t = 0) are respectively AD 735 (t) and AD 850 (t), and the LED light source Assuming that the digital conversion value by the ADC 17 when the signal is not emitted is a digital signal AD Dark (t), the change in light attenuation ΔOD 735 (t) at a wavelength of 735 nm and the change in light attenuation ΔOD 850 (t) at 850 nm are respectively expressed by the following equations: It is calculated | required by (1) and Formula (2). Here, the light attenuation change refers to a change in the intensity of detection light caused by a change in hemoglobin concentration.

Figure 0005192971
Figure 0005192971

Figure 0005192971
Figure 0005192971

式(1)及び式(2)それぞれに、Modified Beer−Lambert則を適用することで、酸素化ヘモグロビン濃度変化ΔHbO(t)及び脱酸素化ヘモグロビン濃度変化ΔHb(t)を示す以下の式(3)及び式(4)が導かれる。

Figure 0005192971

Figure 0005192971
By applying the Modified Beer-Lambert rule to each of the formulas (1) and (2), the following formulas showing the oxygenated hemoglobin concentration change ΔHbO 2 (t) and the deoxygenated hemoglobin concentration change ΔHb (t) ( 3) and equation (4) are derived.
Figure 0005192971

Figure 0005192971

ここで、εi j(iはHbO又はHb)は以下の表1に示す吸収係数である。

Figure 0005192971
Here, ε i j (i is HbO 2 or Hb) is an absorption coefficient shown in Table 1 below.
Figure 0005192971

このように、ADC17よるデジタル信号AD735(t)、AD850(t)及びADDark(t)から得られた波長735nmにおける減光度変化ΔOD735(t)、波長850nmにおける減光度変化ΔOD850(t)及び吸収係数εi j(iはHbO又はHb)はを式(3)、及び式(4)に代入することで酸素化ヘモグロビン濃度変化ΔHbO(t)と脱酸素化ヘモグロビン濃度変化ΔHb(t)が計測され、その結果が表示部7Bに表示される。 Thus, the attenuation change ΔOD 735 (t) at the wavelength 735 nm and the attenuation change ΔOD 850 (t) at the wavelength 850 nm obtained from the digital signals AD 735 (t), AD 850 (t), and AD Dark (t) by the ADC 17. t) and absorption coefficient ε i j (i is HbO 2 or Hb) are substituted into equations (3) and (4) to change oxygenated hemoglobin concentration change ΔHbO 2 (t) and deoxygenated hemoglobin concentration change. ΔHb (t) is measured, and the result is displayed on the display unit 7B.

本実施形態に係る光生体計測装置1では、プローブ部3が生体Bに向けて互いに異なる中心波長の検査光S735及び検査光S850をそれぞれ出射するLED40及び50を含んでいる。光生体計測装置1では、このような構成が採用されているため、光源がプローブ部に外部に位置する従来にように光源の輝度を上げる必要がなく、装置を小型化することができる。また、本光生体計測装置1では、プローブ部3が、フレキシブル基板11上に設けられていると共に応力により変形された形状を保持可能なCuからなる板状の変形保持部17を含んでいる。そのため、プローブ部3が柔らかな状態である場合に比べて生体Bに密着した状態に保つことが可能となり、光生体計測装置1の使用時における生体Bの動き等によるアーティファクトの影響を軽減できる。また、変形保持部17が電気的に接地されているため、フレキシブル基板11の配線がアンテナ効果により拾うノイズを除去することができ、高S/N比の信号を取得することができる。 In the optical biometric apparatus 1 according to the present embodiment, the probe unit 3 includes LEDs 40 and 50 that emit test light S 735 and test light S 850 having different center wavelengths toward the living body B, respectively. Since the optical biological measuring apparatus 1 employs such a configuration, it is not necessary to increase the luminance of the light source as in the conventional case where the light source is located outside the probe unit, and the apparatus can be miniaturized. Moreover, in this optical biological measuring device 1, the probe part 3 is provided on the flexible substrate 11 and includes a plate-like deformation holding part 17 made of Cu capable of holding a shape deformed by stress. Therefore, it is possible to keep the probe unit 3 in close contact with the living body B as compared with the case where the probe unit 3 is in a soft state, and it is possible to reduce the influence of artifacts caused by the movement of the living body B and the like when the optical biological measuring apparatus 1 is used. Further, since the deformation holding unit 17 is electrically grounded, noise picked up by the wiring of the flexible substrate 11 due to the antenna effect can be removed, and a signal with a high S / N ratio can be acquired.

また、プローブ部3と計測部7とが分離されており、無線データ通信方式により接続されているため、プローブ部3の使用における自由度を向上することができると共に、装置の小型化及び携帯化を図ることができる。   In addition, since the probe unit 3 and the measurement unit 7 are separated and connected by a wireless data communication method, the degree of freedom in using the probe unit 3 can be improved, and the apparatus can be downsized and portable. Can be achieved.

また、プローブ部3は、フォトダイオード23から出力された電気信号SigA735,SigA850をアナログデジタル変換し、その変換されたデジタル信号AD735,AD850を出力するAD変換部27を含み、AD変換部27から出力されたデジタル信号AD735,AD850は、ケーブル71を介してモジュール部5に伝送される。そのため、検査光の強度に関する情報がアナログ信号として伝送される場合における、ケーブル71のアンテナ効果によるノイズの重畳及び伝達信号の劣化を抑制することができる。その結果、モジュール部5に伝送されるデジタル信号AD735,AD850の精度を保持することができる。 The probe unit 3 includes an AD conversion unit 27 that performs analog-to-digital conversion on the electrical signals SigA 735 and SigA 850 output from the photodiode 23 and outputs the converted digital signals AD 735 and AD 850. The digital signals AD 735 and AD 850 output from the unit 27 are transmitted to the module unit 5 via the cable 71. Therefore, it is possible to suppress noise superposition and deterioration of the transmission signal due to the antenna effect of the cable 71 in the case where information regarding the intensity of the inspection light is transmitted as an analog signal. As a result, the accuracy of the digital signals AD 735 and AD 850 transmitted to the module unit 5 can be maintained.

本発明に係る光生体計測装置用のプローブおよび光生体計測装置は、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、本実施形態においては、光出射部として、LED40,50が用いられているが、これに限らず、プローブ部3に格納可能なものであれば他の発光素子であってもよい。   The probe for an optical biometric device and the optical biometric device according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various other modifications are possible. For example, in the present embodiment, the LEDs 40 and 50 are used as the light emitting part, but the present invention is not limited to this, and other light emitting elements may be used as long as they can be stored in the probe part 3.

また、本実施形態においては、変形保持部17が、フレキシブル基板11上に設けられているが、フレキシブル基板11の内部に設けられていてもよい。また、変形保持部17は、Cuからなる板状のものであるが、メッシュ状あるいは線状のものでもよい。また、本実施形態においては、変形保持部17が全体として、フレキシブル基板11と接すると共に電気的に接地されている導電部として機能しているが、一部が導電部として機能する構造になっていてもよい。   Further, in the present embodiment, the deformation holding portion 17 is provided on the flexible substrate 11, but may be provided inside the flexible substrate 11. Further, the deformation holding portion 17 is a plate-shaped member made of Cu, but may be a mesh-shaped or linear one. Further, in the present embodiment, the deformation holding portion 17 as a whole functions as a conductive portion that is in contact with the flexible substrate 11 and is electrically grounded, but a part thereof functions as a conductive portion. May be.

また、変形保持部17はCuから構成されているが、Cu以外の金属材や導電性材料で構成されていてもよい。また、光生体計測装置1は、血液中酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化の計測に用いられているが、これに限らず、他の内部情報を計測するものであってもよい。また、LED部21は、2つのLED40及び50で構成されているが、これに限らず、1つまたは3つ以上のLEDで構成されていてもよい。   Moreover, although the deformation | transformation holding | maintenance part 17 is comprised from Cu, you may be comprised by metal materials and electroconductive materials other than Cu. Moreover, although the optical biological measurement apparatus 1 is used for measuring the concentration change of blood oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin, the present invention is not limited to this, and other internal information may be measured. Moreover, although the LED part 21 is comprised by two LED40 and 50, it is not restricted to this, You may be comprised by 1 or 3 or more LED.

本実施形態に係る光生体計測装置1の構成図である。It is a block diagram of the optical biological measurement apparatus 1 which concerns on this embodiment. 図1に示した光生体計測装置1の概略構成図を示す図である。It is a figure which shows the schematic block diagram of the optical biological measurement apparatus 1 shown in FIG. 本実施形態に係る光生体計測装置1の動作について説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of the optical biological measurement apparatus 1 which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…光生体計測装置、3…プローブ部、5…モジュール部、7…計測部、11…フレキシブル基板、13…第1配線基板、15…第2配線基板、17…変形保持部、21…LED部、23…フォトダイオード。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical biological measuring device, 3 ... Probe part, 5 ... Module part, 7 ... Measurement part, 11 ... Flexible board, 13 ... 1st wiring board, 15 ... 2nd wiring board, 17 ... Deformation holding part, 21 ... LED Part, 23... Photodiode.

Claims (3)

互いに離間して配置された第1配線基板及び第2配線基板と、
前記第1配線基板上に設けられており、生体に向けて所定の波長の検査光を出射する光出射部と、
前記第2配線基板上に設けられており、前記光出射部による前記検査光の出射に伴い、前記生体から出る拡散光を検出して、前記拡散光の強度に対応する電気信号を出力する光検出部と、
前記第1配線基板と前記第2配線基板とを連結する可撓性の回路基板と、
前記可撓性の回路基板の一面に沿って配設されると共に基準電位線に接続された導電部を有し、応力により変形された形状を保持可能な変形保持部と、
を備えることを特徴とする光生体計測装置用のプローブ。
A first wiring board and a second wiring board that are spaced apart from each other;
A light emitting unit that is provided on the first wiring board and emits inspection light having a predetermined wavelength toward a living body;
Light that is provided on the second wiring board, detects diffused light emitted from the living body as the inspection light is emitted by the light emitting unit, and outputs an electrical signal corresponding to the intensity of the diffused light A detection unit;
A flexible circuit board connecting the first wiring board and the second wiring board;
A deformable holding portion disposed along one surface of the flexible circuit board and having a conductive portion connected to a reference potential line, and capable of holding a shape deformed by stress;
A probe for an optical living body measuring apparatus.
互いに離間して配置された第1配線基板及び第2配線基板と、
前記第1配線基板上に設けられており、生体に向けて所定の波長の検査光を出射する光出射部と、
前記第2配線基板上に設けられており、前記光出射部による前記検査光の出射に伴い、前記生体から出る拡散光を検出して、前記拡散光の強度に対応する電気信号を出力する光検出部と、
前記第1配線基板と前記第2配線基板とを連結する可撓性の回路基板と、
前記可撓性の回路基板の一面に沿って配設されると共に基準電位線に接続された導電部を有し、応力により変形された形状を保持可能な変形保持部と、
を含むプローブ部と、
前記プローブ部を駆動するモジュール部と、
前記モジュール部と無線データ通信方式により接続されており、前記光検出部から出力された前記電気信号に基づいて前記生体の内部情報を計測する計測部と、
を備えることを特徴とする光生体計測装置。
A first wiring board and a second wiring board that are spaced apart from each other;
A light emitting unit that is provided on the first wiring board and emits inspection light having a predetermined wavelength toward a living body;
Light that is provided on the second wiring board, detects diffused light emitted from the living body as the inspection light is emitted by the light emitting unit, and outputs an electrical signal corresponding to the intensity of the diffused light A detection unit;
A flexible circuit board connecting the first wiring board and the second wiring board;
A deformable holding portion disposed along one surface of the flexible circuit board and having a conductive portion connected to a reference potential line, and capable of holding a shape deformed by stress;
A probe unit including:
A module unit for driving the probe unit;
A measurement unit that is connected to the module unit by a wireless data communication method, and measures internal information of the living body based on the electrical signal output from the light detection unit;
An optical biological measurement apparatus comprising:
前記プローブ部は、前記光検出部から出力された前記電気信号に対してアナログデジタル変換を行い変換されたデジタル信号を出力するAD変換部を更に備え、
前記AD変換部から出力された前記デジタル信号は、電気配線を介して前記モジュール部に伝送されること特徴とする請求項2に記載の光生体計測装置。

The probe unit further includes an AD conversion unit that performs analog-digital conversion on the electrical signal output from the light detection unit and outputs a converted digital signal,
The optical biological measurement apparatus according to claim 2, wherein the digital signal output from the AD conversion unit is transmitted to the module unit via an electrical wiring.

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