KR20230002917A - 생체 조직을 위한 측정 장치, 흡인 장치, 생체 조직을 위한 측정 방법, 및 프로그램 - Google Patents

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히로타카 나이토
유타 요시무라
히로유키 쿠보타
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니뽄 다바코 산교 가부시키가이샤
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Abstract

광학 센서를 사용하여, 유저의 한 손에 들어가는 정도로 소형화되고, 유저가 부담없이 이용할 수 있는 생체 조직을 위한 측정 장치를 제공한다. 관련되는 측정 장치는, 생체 조직의 일부인 피측정물(披測定物)에 접촉하는 측정면을 통하여, 발광부로부터 피측정물에 빛을 조사함과 더불어 피측정물로부터 반사된 반사광을 수광부(受光部)가 받음으로써, 피측정물의 광학 데이터를 측정하는 광학 센서와, 광학 센서의 온도를 측정하는 온도 센서와, 광학 센서의 온도에 근거하여 광학 데이터를 처리하고, 처리된 광학 데이터에 근거하여 피측정물에 관한 측정 결과를 도출하는 데이터 처리부를 구비한다.

Description

생체 조직을 위한 측정 장치, 흡인 장치, 생체 조직을 위한 측정 방법, 및 프로그램
본 개시는, 생체 조직을 위한 측정 장치, 흡인 장치, 생체 조직을 위한 측정 방법, 및 프로그램에 관한 것이다.
구강(口腔) 내의 수분과 같은 생체 조직의 물질량을 측정하기 위한 측정 장치가 알려져 있다. 이러한 측정 장치에서는, 생체 조직을 측정하기 위해 여러 가지의 센서가 채용되고 있다. 생체 조직을 위한 측정 장치에 적용되는 센서의 예는, 광학 소자를 사용한 센서(광학 센서)이다.
한편, 흡연 장치와 같은 유저가 휴대하는 흡연 도구에 대해, 생체 조직의 물질량을 측정시키는 측정 기구를 적용하는 것도 알려져 있다. 생체 조직의 물질량을 측정시키는 측정 장치를 구비한 흡연 장치도 또한 생체 조직의 측정 장치의 예이다. 이러한 흡연 장치에서는, 예를 들면, 전기 화학 센서를 채용함으로써, 흡연자인 유저의 타액 중의 니코틴 대사 물질의 양이나 농도가 측정된다.
특허문헌 1: 국제공개 제2005/092192호 팜플렛 특허문헌 2: 일본공개특허공보 특개2007-127666호 특허문헌 3: 국제공개 제2007/116675호 팜플렛 특허문헌 4: 일본공표특허공보 특표2018-526971호 특허문헌 5: 일본공표특허공보 특표2018-523982호 특허문헌 6: 국제공개 제2019/173923호 팜플렛
광학 센서를 적용한 측정 장치는, 발열시의 온도의 영향이 크고, 충분한 방열(放熱) 기구를 적용하기 위해, 실험실이나 공장에서 사용되는 것 같은 대형화된 장치가 되는 것이 통상적이다. 또한, 광학 센서를 기동(起動)하고 나서 동작이 안정화할 때까지 시간을 필요로 하므로, 측정 시간이 길어지는 것이 통상적이다. 즉, 광학 센서를 적용한 생체 조직의 측정 장치는, 유저에게 있어서 부담없이 사용할 수 있는 것은 아니었다. 측정 기구를 흡연 도구에 적용하는 경우에는 더욱더, 흡연 성분을 생성할 때에 가열을 동반하는 것도 상정되어, 가열에 의한 광학 센서로의 영향을 특히 고려할 필요가 있다.
본 개시는, 광학 센서를 사용하여, 유저의 한 손에 들어갈 정도로 소형화되고, 유저가 부담없이 사용할 수 있는 생체 조직을 위한 측정 장치를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다. 또한, 본 개시는, 광학 센서에서 취득되는 광학 데이터를 적절히 처리함으로써, 생체 조직의 물질량의 측정 정밀도를 향상시키는 측정 장치를 제공하는 것을 다른 목적의 하나로 한다. 또한, 본 개시는, 이러한 광학 센서를 사용한 측정 기구를, 흡연 도구를 시작으로 한 흡인 장치에 적용하는 것을 또 다른 목적의 하나로 한다.
제1 관점에 있어서, 생체 조직을 위한 측정 장치가 제공된다. 관련되는 측정 장치는, 생체 조직의 일부인 피측정물(披測定物)에 접촉하는 측정면을 통하여, 발광부로부터 피측정물에 빛을 조사(照射)함과 더불어 피측정물로부터 반사된 반사광을 수광부(受光部)가 받음으로써, 피측정물의 광학 데이터를 측정하는 광학 센서와, 광학 센서의 온도를 측정하는 온도 센서와, 광학 센서의 온도에 근거하여 광학 데이터를 처리하고, 처리된 광학 데이터에 근거하여 피측정물에 관한 측정 결과를 도출하는 데이터 처리부를 구비한다.
제2 관점의 측정 장치는, 제1 관점의 측정 장치에 있어서, 데이터 처리부에 의한 광학 데이터의 처리가, 광학 센서의 온도가 지정 온도에 실질적으로 대응하고 있는 광학 데이터를 선택하는 것을 포함한다.
제3 관점의 측정 장치는, 제2 관점의 측정 장치에 있어서, 해당 측정 장치를 기동했을 때의 환경 온도에 근거하여, 지정 온도가 동적으로 결정되도록 구성된다.
제4 관점의 측정 장치는, 제1 관점부터 제3 관점 중 어느 하나의 측정 장치에 있어서, 데이터 처리부에 의한 광학 데이터의 처리가, 광학 센서의 온도에 근거하여, 반사광의 파장마다 광학 데이터를 보정(補正)하는 것을 포함한다.
제5 관점의 측정 장치는, 제4 관점의 측정 장치에 있어서, 광학 센서의 온도에 대한 광(光)강도의 변화율의 모델이 파장마다 미리 규정되어 기억부에 격납(格納)되어 있으며, 광학 데이터가 모델을 사용하여 보정되도록 구성된다.
제6 관점의 측정 장치는, 제1 관점부터 제5 관점 중 어느 하나의 측정 장치에 있어서, 광학 센서의 온도가 문턱값 이하인 경우에 발광부가 활성화되고, 광학 센서의 온도가 문턱값보다 높은 경우에 발광부가 비활성화되도록 구성된다.
제7 관점의 측정 장치는, 제1 관점부터 제6 관점 중 어느 하나의 측정 장치에 있어서, 측정면이 광(光) 투과성을 가지는 창(窓)을 구비한다.
제8 관점의 측정 장치는, 제7 관점의 측정 장치에 있어서, 측정면이, 구배면(勾配面)상에서, 수광부와 발광부의 사이의 위치가 되도록 배치된다.
제9 관점의 측정 장치는, 제8 관점의 측정 장치에 있어서, 구배면의 구배(勾配)의 각도가 15도 이하이다.
제10 관점의 측정 장치는, 제1 관점부터 제6 관점 중 어느 하나의 측정 장치에 있어서, 발광부 및 수광부와, 측정면이 광(光) 파이버(fiber)를 통하여 연결된다.
제11 관점의 측정 장치는, 제10 관점의 측정 장치에 있어서, 광 파이버가, 발광부 및 측정면을 연결하는 제1 파이버와, 수광부 및 측정면을 연결하는 제2 파이버를 구비하고, 제1 파이버의 측정면 측의 단부(端部)와, 제2 파이버의 측정면 측의 단부의 사이의 거리가, 0~3mm의 범위 내이다.
제12 관점의 측정 장치는, 제1 관점부터 제11 관점 중 어느 하나의 측정 장치에 있어서, 해당 측정 장치가 흡인 장치에 구비되고, 해당 흡인 장치와 일체로 구성된다.
제13 관점의 측정 장치는, 제12 관점의 측정 장치에 있어서, 온도 센서가, 흡인 장치가 구비하는 공기 유로(流路)와 광학 센서의 사이에 배치된다.
제14 관점의 측정 장치는, 제1 관점부터 제11 관점 중 어느 하나의 측정 장치에 있어서, 해당 측정 장치가 흡인 장치에 착탈 가능하게 장착된다.
제15 관점의 측정 장치는, 제12 관점부터 제14 관점 중 어느 하나의 측정 장치에 있어서, 피측정물이 구강(口腔) 조직이다.
제16 관점에 있어서, 제1 관점부터 제15 관점 중 어느 하나의 측정 장치를 구비한 흡인 장치가 제공된다.
제17 관점에 있어서, 생체 조직을 위한 측정 방법이 제공된다. 관련되는 측정 방법은, 온도 센서가 광학 센서의 온도를 측정하는 스텝과, 광학 센서가 광학 데이터를 측정하는 스텝으로서, 생체 조직의 일부인 피측정물에 접촉하는 측정면을 통하여, 피측정물에 빛을 조사함과 함께, 피측정물로부터 반사된 반사광을 받는 것을 포함하는, 스텝과, 광학 센서의 온도에 근거하여 광학 데이터를 처리하는 스텝과, 처리된 광학 데이터에 근거하여, 피측정물에 관한 측정 결과를 도출하는 스텝을 포함한다.
제18 관점의 방법은, 제17 관점의 방법에 있어서, 광학 데이터를 처리하는 스텝이, 광학 센서의 온도가 지정 온도에 실질적으로 대응하고 있는 광학 데이터를 선택하는 것을 포함한다.
제19 관점의 방법은, 제17 관점 또는 제18 관점의 방법에 있어서, 광학 데이터를 처리하는 스텝이, 광학 센서의 온도에 근거하여, 반사광의 파장마다 광학 데이터를 보정하는 것을 포함한다.
제20 관점에 있어서, 제17 관점~제19 관점 중 어느 하나의 방법을 측정 장치에 실행시키기 위한 프로그램이 제공된다.
[도 1] 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치의 전체 사시도이다.
[도 2A] 도 1의 측정 장치의 측정부를 정면에서 본 평면도이다.
[도 2B] 도 1의 측정 장치의 측정부를 측면으로부터 본 절단도이다.
[도 3] 도 1의 측정 장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
[도 4] 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 방법을 나타내는 동작 플로우도이다.
[도 5] 도 4의 개략 동작 플로우의 변형예를 나타내는 동작 플로우도이다.
[도 6] 온도 제어 동작에 수반하는 광학 센서의 온도 천이(遷移)예를 나타내는 개략 그래프도이다.
[도 7] 광 강도의 변화율의 모델예를 나타내는 개략 그래프도이다.
[도 8] 본 실시 형태에 관련되는 흡인 장치의 구성예를 나타내는 모식도이다.
[도 9] 흡인 장치의 다른 구성예를 나타내는 모식도이다.
[도 10] 도 8의 흡인 장치의 외관도를 나타내는 모식도이다.
[도 11] 도 10의 흡인 장치의 요소의 배치예를 나타내는 모식도이다.
[도 12] 도 10의 흡인 장치의 요소의 다른 배치예를 나타내는 모식도이다.
[도 13] 도 10의 흡인 장치의 요소의 다른 배치예를 나타내는 모식도이다.
[도 14] 도 10의 흡인 장치의 요소의 다른 배치예를 나타내는 모식도이다.
[도 15] 도 8의 흡인 장치에 측정 장치를 장착한 예를 나타내는 모식도이다.
[도 16] 도 8의 흡인 장치에 측정 장치가 장착된 다른 예를 나타내는 모식도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 개시의 실시 형태에 관련되는 흡인 장치에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 첨부 도면에 있어서, 동일 또는 유사한 요소에는 동일 또는 유사한 참조 부호가 부여되고, 각 실시 형태의 설명에 있어서 동일 또는 유사한 요소에 관한 중복되는 설명은 생략하는 경우가 있다. 또한, 각 실시 형태에서 나타나는 특징은, 서로 모순되지 않는 한 다른 실시 형태에도 적용 가능하다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 반드시 실제의 치수나 비율 등과는 일치하지 않는다. 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수의 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되는 경우가 있다.
본 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치는, 유저가 한 손으로 보지(保持, 보관 유지)할 수 있는 정도로 소형화된, 광학 센서를 이용한 장치이다. 즉, 광학 센서를 이용하여 생체 조직에 빛을 조사함으로써 측정을 실시한다. 이러한 광학 센서는, 수광부 및 발광부를 구비한다. 그리고, 생체 조직의 일부인 피측정물에 측정 장치를 접촉시켜, 발광부로부터 빛을 조사함과 더불어, 피측정물로부터 반사된 반사광을 수광부가 받음으로써, 피측정물의 광학 데이터를 측정한다.
일반적으로, 광학 센서는, 측정 소자(광학 소자)가 노출이 되는 일이 없고 견뢰성(robustness)이 높다. 또한, 소자를 보호하기 위한 필름 등도 불필요하므로 이용 가능성이 높다. 또한, 광학 소자를 생체 조직에 직접 접촉시킬 필요도 없으므로 유저에게 불쾌감을 줄 일도 없다.
한편, 유저가 한 손으로 보지할 수 있는 정도로 소형화된, 광학 센서를 사용한 측정 장치는, 발광 소자가 발광할 때의 발열에 의한 노이즈를 받기 쉽다. 구체적으로는, 발광 소자가 발열하여 발광 소자의 온도가 상승하면, 그로부터 발광되는 피크 파장이 커진다. 이에 의해, 수광 소자(受光 素子)가 받는 반사광의 광 강도는 상대적으로 저하하게 된다. 또한, 유저는, 소형화된 측정 장치를 휴대하게 되므로, 계절 및 옥내외에서 측정 장치가 이용되는 것이 상정된다. 즉, 외부 환경의 온도 변화에 의한 영향을 받기 쉬워진다. 이들 온도에 관련되는 요인에 의해, 측정 데이터가 크게 변동하고, 측정 장치의 측정 정밀도에 악영향을 미치는 경우도 상정된다.
그래서, 본 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치는, 전술의 광학 센서의 구성에 추가하여, 광학 센서의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 구비한다. 그리고, 광학 센서의 온도 정보 및 광학 데이터를 관련짓는다. 보다 상세하게는, 온도 센서에서 취득되는 광학 센서의 온도에 근거하여, 광학 센서에서 취득되는 광학 데이터를 적절히 처리하고, 해당 처리된 광학 데이터에 근거하여 생체 조직에 관한 측정 결과를 도출한다. 이에 의해, 소형화된 측정 장치에 있어서도, 발광 소자가 발광할 때의 발열에 의한 노이즈의 영향을 고려하면서, 적절한 측정 결과를 도출할 수 있다.
여기서, 생체 조직을 위한 측정 장치에 의해 측정되는 피측정물은, 광학 센서에서 측정 가능한 것이면 된다. 또한, 광학 센서는 복수의 파장을 측정할 수 있으므로, 생체 조직의 다종 다양한 물질량을 동시에 측정할 수 있다. 생체 조직에는, 구강, 체표면(體表面)의 피부 등이 포함된다. 피측정물이 구강인 경우는, 예를 들면, 타액 중의 물질(수분, 글루코오스 등), 구강 조직의 물성(예를 들면, 구강 조직의 색, 혀의 거친 정도) 등을 분석하여 측정 결과를 도출한다. 또한, 피측정물이 체표면 피부인 경우는, 예를 들면, 땀 중의 물질(수분 등)이나 피부의 물성(피부의 건조도 등) 등을 들 수 있다. 본 측정 장치는, 생체 조직 이외의 물질의 양이나 물성의 측정에도 적용할 수 있다.
(1) 제1 실시 형태
(1-1) 측정 장치의 전체 구성예
도 1은, 본 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치(10)의 전체 사시도이다. 또한, 도 2a 및 도 2b는, 측정 장치(10)에 포함되는 측정부(20)의 개략도이다. 구체적으로는, 도 2a는 측정부(20)를 정면에서 본 평면도이며, 도 2b는 측정부(20)의 측면에 관하여, 도 1의 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.
설명의 편의를 위해, 도 1, 도 2a 및 도 2b에서는, X-Y-Z 직교 좌표계를 규정하고 있다. 즉, Z축은 연직(鉛直) 상방(上方)을 향하고 있고, X-Y 평면은 측정 장치(10)를 수평 방향으로 절단하고, Y축은 측정 장치(10)의 정면으로부터 이면(裏面)으로 연장하는 방향을 향하고 있다. 이후, 도시된 X-Y-Z 좌표계는 이러한 의미로 사용하는 것으로 한다.
측정 장치(10)는, 유저가 한 손으로 보지할 수 있는 정도로 소형화된 장치이다. 측정 장치(10)는, 생체 조직에 접촉시켜 측정하기 위한 측정부(20)와, 본체부(30)를 구비한다. 측정부(20)는, 본체부(30)의 상면으로부터 Z축 방향으로 연장하도록 배치되어 있다. 또한, 측정부(20)는, X-Z 평면을 따라 측정면(21)을 형성하고 있다. 즉, 유저가 생체 조직의 일부인 피측정물을 측정면(21)에 접촉시킴으로써, 생체 조직이 측정된다. 또한, 측정면(21)은 개구(開口)로 해도 된다.
측정부(20)는, 그 내부에, 수광부(22) 및 발광부(23)를 구비하는 광학 센서(24)와, 온도 센서(25)와, 열 방출부(26)를 구비한다.
광학 센서(24)는, 수광부(22) 및 발광부(23)가 근접하여 배치된다. 보다 상세하게는, 수광부(22) 및 발광부(23)는 연직 방향(+Z 방향)을 따라, 수광부(22)가 위, 발광부(23)가 아래의 위치가 되도록 근접하여 배치되어 있으며, 수광부(22) 및 발광부(23)는, 각각의 소자가 -Y 방향을 지향(指向)하고 있다. 그리고, 측정부(20)를 통하여, 발광부(23)로부터 피측정물에 빛을 조사함과 함께 피측정물로부터 반사된 반사광을 수광부(22)가 받도록 구성된다. 예를 들면, 피측정물이 구강인 경우, 발광부(23)로부터 방사된 빛이 구강 내의 혀나 입술에서 조사되고 그 반사광을 수광부(22)가 수광한다. 이에 의해, 피측정물의 광학 데이터가 측정된다. 또한, 수광부(22) 및 발광부(23)의 배치 관계는, 상기로 한정되지 않고, +Z 방향을 따라 수광부(22)가 아래, 발광부(23)가 위인 위치가 되어도 된다. 또한, 광학 데이터는, 이에 한정되지 않지만, 빛의 복수의 파장 데이터, 파장마다의 광 강도를 포함하는 것이 좋다.
광학 센서(24)의 수광부(22)는, 수광 소자에 의해 구성된다. 도 1, 도 2a 및 도 2b의 예에서는, 수광 소자는, 측정 장치(10)의 소형화를 위해 포토다이오드(PD)가 채용되고 있다. 그러나, 수광부(22)는 이에 한정되지 않고, 외부 광전 효과(광전자 방출)를 사용한 광전관, 광전자 증배관, 반도체의 내부 광전 효과를 이용한 포토트랜지스터, 애벌란시 포토다이오드, 광도전 셀, 이미지 센서, 광 전지, 광 흡수에 의한 열을 검출하는 방사용 열전대(熱電對), 서모파일, 초전 효과를 사용하는 초전 검출기 등이 채용되어도 된다.
또한, 광학 센서(24)의 수광부(22)는, 분광 소자 또는 광학 필터와 같은 하나 이상의 파장을 특정하여 받는 파장 특정부(미도시)를 구비하는 것이 좋다. 분광 소자는, 이에 한정되지 않지만, 파장 선택성이 있는 기구를 구비하는 회절 격자나 프리즘 등으로 하는 것이 좋다. 이에 의해, 복수의 종별의 생체 정보를, 복수의 파장에 관한 광학 데이터로서 취득할 수 있다. 즉, 생체 조직의 복수의 물질량을 동시에 측정할 수 있다. 파장 특정부는, 수광 소자와 일체 형성되어도 된다.
광학 센서(24)의 발광부(23)는, 발광 소자에 의해 구성된다. 발광부(23)는, 이에 한정되지 않지만, 온도방사광원(溫度放射光源), 방열발광색원(放熱發光光源), 전계발광광원(電界發光光源), 레이저 등에 의해 구성하는 것이 좋다. 도 1, 도 2a 및 도 2b의 예에서는, 발광 소자는, 측정 장치(10)의 소형화를 위해 발광 다이오드(LED)가 채용되어 있다. 그러나, 발광 소자는 이에 한정되지 않고, 레이저 다이오드(LD), 형광 램프, 백열 램프를 채용해도 된다. 특히, 측정 장치(10)에 있어서 생체 조직의 다양한 물질을 측정하기 위해서는, 발광 소자로서 광대역형(廣帶域型) LED가 채용되어도 된다.
또한, 발광부(23)로부터 조사되고, 피측정물로부터 반사된 빛을 수광부(22)가 효율적으로 받기 위해서, 측정면(21)을 연직 방향(+Z 방향)에 대해 수광부(22) 측(도 2b의 경우 +Y 방향으로) 각도 α만큼 구배(句配)한 구배면을 형성하는 것이 좋다. 또한, 구배시키는 방향은, 도 2b에서는, +Z 방향에 대해, 발광부(23)로부터 측정면(21)으로의 입사각(入射角)이, 구배가 없는 경우와 비교하여 작아지는 방향이다. 이와 같이 측정면(21)을 구배시키는 이유는 다음과 같다.
발광부(23)로서 채용될 수 있는 LED로부터 방사되는 빛은, 전체 방향으로 확산성을 가지고 직진한다. 특히, 방사각(放射角)이 0°~60°의 범위에서는, 직진하는 빛과 비교하여 50% 이상의 강도를 유지하는 것이 당업자에게는 알려져 있다. 또한, 광학 필터와 같은 슬릿을 가지는 기구가 수광부(22)에 채용된 경우, 수광부(22)에 반사광이 입사하는 각도가 수광 강도에 영향을 주는 것도 알려져 있다. 이에 대해, 본 발명자가 예의(銳意) 검토의 결과, 측정면(21)을 수광부(22)를 향하여 소정의 각도만큼 구배시킴으로써, 구배시키지 않는 경우와 비교하여, 수광부(22)에 있어서의 입사각을 작게 할 수 있고, 수광 감도를 향상할 수 있다는 지견(知見)을 얻었다. 특히, 일 실시 형태의 흡인 장치(10)에서는, 구배의 각도 α는 0°~15°의 범위에서 조정하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는, 1°~5°의 범위(예를 들면 2°)에서 조정하는 것이 좋다. 또한, 도 2b에 있어서 수광부(22) 및 발광부(23)의 배치 관계를 교체한 경우에는, 구배시키는 방향이 거꾸로(즉 +Z 방향에 대해 -α도가 된다)가 되는 것이 당업자라면 이해할 수 있다.
온도 센서(25)는, 광학 센서(24)의 온도를 측정한다. 전술대로, 발광부(23)가 스스로 발생하는 열에 의해, 광학 센서(24)의 광학 데이터에 영향을 주는 경우가 있으므로, 데이터 측정에 있어서는 발광부(23)의 온도를 고려할 필요가 있다. 즉, 온도 센서(25)는, 적어도 발광부(23)의 온도를 측정하도록 발광부(23)의 근방에 배치된다. 온도 센서(25)는, 발광부(23)의 근방이면, 임의의 위치에 배치되어도 된다. 온도 센서(25)에 의해 측정된 광학 센서(24)(특히 발광부(23))의 온도는, 광학 데이터를 관련지을 수 있는 것이 좋다.
또한, 수광부(22)의 온도도 측정되는 광학 데이터에 영향을 주는 경우가 있다. 특히, 수광부(22)와 발광부(23)가 근접하여 배치되는 경우에는, 수광부(22)의 온도가, 측정되는 광학 데이터에 크게 영향을 줄 수 있다. 즉, 수광부(22)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(25)가 별도 설치되어도 되고, 하나의 온도 센서(25)로 수광부(22)와 발광부(23)의 양쪽의 온도가 측정되어도 된다. 또한, 온도 센서(25)는, NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터, 서모커플, 열전대열(熱電對列), 플라티나 온도 센서 등의 어느 것에 의해 구성되는 것이 좋다.
열 방출부(26)는, 발광부(23)가 동작하고 있을 때에 발생하는 열을 방출하기 위한 기구로서 구성된다. 즉, 발광부(23)의 근방에 배치하는 것이 좋다. 이 예에서는, 열 방출부(26)는, 열전도판에 의해 구성되는 것이 좋고, 특히, X-Z 평면을 따라 발광부(23)의 배후에 배치되어 있다. 이에 의해, 발광부(23)가 발생한 열은, Z축 방향을 따라 방출할 수 있다. 또한, 열전도판을 채용하는 경우, 열전도율이 0.20W/(m·K) 이상, 보다 바람직하게는 20W/(m·K) 이상의 물질로 구성하는 것이 좋다. 열 방출부(26)는, 열전도판에 한정되지 않으며, 그 밖에도 공냉 팬, 펠티어식 냉각 기구 등이 채용되어도 된다.
(1-2) 측정 장치의 기능 구성예
도 3은, 본 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치(10)의 기능 구성예의 모식도이다. 도 3에 나타내듯이, 본 구성예에 관련되는 측정 장치(10)는, 전원부(11), 센서부(12), 통지부(13), 기억부(14), 통신부(15), 및 제어부(16)를 포함한다. 제어부(16)는, 데이터 처리부(17)를 포함한다.
전원부(11)는, 전력을 축적함과 함께, 제어부(16)에 의한 제어에 근거하여 측정 장치(10)의 각 구성 요소에 전력을 공급한다. 전원부(11)는, 예를 들면, 리튬이온 이차 전지 등의 충전식 배터리에 의해 구성해도 된다. 대체(代替)로는, 전원부(11)는, 망간 건전지, 알칼리 망간 전지 등의 일차 전지에 의해 구성해도 된다.
센서부(12)는, 측정 장치(10)에 관한 각종 정보를 취득한다. 센서부(12)는, 전술의 광학 센서(24) 및 온도 센서(25)를 포함한다. 구체적으로는, 광학 센서(24)는, 측정면(21)을 통하여, 발광부(23)로부터 피측정물에 발광함과 더불어, 피측정물로부터의 반사광을 수광부(22)에서 받는다. 온도 센서(25)는, 발광부(23)의 근방에 배치되고, 광학 센서(24)(특히 발광부(23))의 온도를 측정한다. 이외에도, 센서부(12)는, 버튼 또는 스위치 등을 포함하는, 유저로부터의 정보의 입력을 접수하는 입력 장치에 의해 구성된다.
통지부(13)는, 각종 정보를 유저에게 통지한다. 통지부(13)는, 예를 들면, 발광하는 발광 장치(예를 들면, LED), 화상 및 텍스트 등의 정보를 표시하는 표시 장치, 소리를 출력하는 음(音) 출력 장치, 또는 진동하는 진동 장치 등에 의해 구성된다. 예를 들면, 측정 장치(10)로 측정된, 피측정물에 관한 측정 결과를 표시 장치에 표시하는 것이 좋다.
기억부(14)는, 측정 장치(10)의 동작을 위한 각종 정보를 기억한다. 각종 정보에는, 광학 센서(24)에 의해 취득된 측정 데이터와, 온도 센서(25)에 의해 취득된 온도 데이터와, 생체 조직에 관해서 도출된 측정 결과가 포함된다. 기억부(14)는, 예를 들면, 플래시 메모리 등의 불휘발성의 기억 매체에 의해 구성된다. 또한, 기억부(14)는, 측정 장치(10)를 동작시키기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령에 추가하여, 펌웨어와 같은 프로그램 등도 격납한다.
통신부(15)는, 유선 또는 무선의 임의의 통신 규격에 준거한 통신을 실시하는 것이 가능한 통신 인터페이스이다. 이러한 통신 규격으로서는, 무선 통신의 경우는, 예를 들면, Wi-Fi(등록상표), 또는 Bluetooth(등록상표) 등이 채용될 수 있다. 또한, 유선 통신의 경우는, 마이크로 USB 등의 외부 접속 단자를 통하여, 예를 들면, 데이터 통신 케이블을 접속한다. 이에 의해, 외부 장치와의 사이에서 측정 장치(10)의 동작에 관련하는 데이터의 입/출력을 실시한다.
제어부(16)는, 연산처리장치 및 제어장치로서 기능하고, 각종 프로그램에 따라 측정 장치(10) 내의 동작 전반을 제어한다. 제어부(16)는, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit), 및 마이크로프로세서 등의 전자 회로에 의해 실현된다. 데이터 처리부(17)는, 특히, 광학 센서(24) 및 온도 센서(25)를 포함하는 센서부(12)를 기동시켜 데이터를 취득시킴과 함께, 취득한 광학 데이터 및 온도에 근거하여 생체 조직에 관한 측정 결과를 도출한다.
이상, 측정 장치(10)의 구성예를 설명했다. 물론 측정 장치(10)의 구성은 상기에 한정되지 않고, 이하에 예시하는 다양한 구성을 취할 수 있다.
본 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치(10)는, 광학 센서(24)를 사용하여, 유저의 한 손에 들어가는 정도로 소형화되고, 유저가 부담없이 이용할 수 있다. 또한, 이러한 측정 장치(10)는, 광학 센서(24)에서 취득되는 광학 데이터를 적절히 처리함으로써, 생체 조직의 물질량의 측정 정밀도를 향상시킨다. 또한, 이러한 측정 장치(10)는, 광학 센서(24)를 사용한 측정 기구를, 흡연 도구를 시작으로 한 흡인 장치에 적용할 수 있다.
(1-3) 측정 장치의 동작예
도 4는, 본 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 방법을 나타내는 플로우도이며, 측정 장치(10)의 동작에 관한 개략 동작 플로우를 나타내고 있다. 이하에서는, 측정 장치(10)에 관하여, 제어부(16)가 주체가 되어 생체 조직의 측정 결과를 도출하기 위해 실행되는 동작을 나타내지만, 측정 장치(10)의 동작은 이에 한정되지 않는다. 즉, 여기에 나타나는 각 스텝은 예시에 지나지 않으며, 임의의 다른 스텝이 포함되어도 되고, 이하에 특별히 주기(注記)하는 경우를 제외하고, 각 스텝의 동작 순서도 한정되지 않는다.
본 동작 플로우는, 측정 장치(10)의 전원이 온(on) 되어, 측정 장치(10)가 기동되었을 때에 개시된다. 여기에서는, 온도 센서(25)가 기동되어 있다. 제어부(16)는, 온도 센서(25)에, 광학 센서(24)의 온도를 측정시킨다(스텝 S10). 광학 센서(24)의 온도는, 적어도 발광부(23)의 온도를 포함한다. 이에 추가하여, 수광부(22)의 온도를 포함해도 된다.
특히, 수광부(22)와 발광부(23)가 이간하여 배치되는 경우(예를 들면, 10mm 이상 이간시키는 경우)에는, 발광부(23)의 온도와 수광부(22)의 온도의 양쪽을 각각 취득하여 이후의 처리에 사용하는 것이 좋다. 한편, 수광부(22)와 발광부(23)가 근접하여 배치되는 경우(예를 들면, 10mm 이내에 배치되는 경우)에는, 발광부(23)의 온도와 수광부(22)의 온도가 동일한 것으로 하여, 발광부(23)만의 온도를 사용하면 된다.
그 다음에, 제어부(16)는, 측정된 온도 센서(24)의 온도가 소정의 온도 조건을 만족하는가에 대해 판정한다(스텝 S20). 소정의 온도 조건은, 예를 들면, 소정의 온도 문턱값(예를 들면, 섭씨 60도(℃))를 사용하여 규정하는 것이 좋다. 온도 조건은, 미리 설정되어 기억부(14)에 격납되어 있다. 소정의 온도 조건을 설치함으로써, 광학 센서(24)의 동작을 소망하는 범위로 제한한다.
구체적으로는, 측정된 광학 센서(24)의 온도가 소정의 온도 조건을 만족하는 경우, 예를 들면, 소정의 온도 문턱값 이하인 경우(Yes), 측정 장치(10)의 측정이 적절히 실시될 수 있는 것으로 하여, 광학 센서(24)를 활성화 한다(스텝 S30). 한편, 광학 센서(24)의 온도가 소정의 온도 조건을 만족하지 않고, 예를 들면, 소정의 온도 문턱값보다도 높은 경우에는(No), 광학 센서(24)를 활성화하는 일 없이, 스텝 S10로 되돌아온다. 특히, 광학 센서(24)가 이미 활성화되어 있는 경우에는, 광학 센서(24)를 비활성화하는 것이 좋다(스텝 S25). 또한, 활성화 및 비활성화되는 대상은, 광학 센서(24) 전체여도 된다. 대체로는, 대상을 광학 센서(24)의 발광부(23)만으로 해도 되고, 광학 센서(24)의 수광부(22) 및 발광부(23)의 양쪽으로 해도 된다.
이에 의해, 광학 센서(24)(특히 발광부(23))의 온도 과열을 방지할 수 있고, 측정 장치(10)의 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 적절한 온도 조건하에서 측정 장치(10)를 안정적으로 동작시킬 수 있고, 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 전원부(11)의 배터리를 절약할 수도 있다.
스텝 S30에 이어서, 제어부(16)는, 광학 센서(24)에, 생체 조직의 일부인 피측정물의 광학 데이터를 측정시킨다(스텝 S40). 측정되는 광학 데이터는, 스텝 S10에서 측정된 광학 센서(24)의 온도와 관련지을 수 있다. 또한, 광학 데이터는, 예를 들면, 빛의 복수의 파장 데이터와, 파장마다의 광 강도를 포함하는 것이 좋다.
그 다음에, 제어부(16)의 데이터 처리부(17)는, 측정된 광학 센서(24)의 온도에 근거하여, 광학 데이터를 처리한다(스텝 S50). 보다 상세하게는, 데이터 처리부(17)는, 광학 센서(24)의 온도가 지정 온도에 실질적으로 대응하고 있는 광학 데이터를 선택함으로써, 광학 데이터를 특정한다.
여기서, 지정 온도란, 소정의 설정값이다. 또한, 광학 센서(24)의 온도가 지정 온도에 실질적으로 대응하고 있는 광학 데이터를 선택한다는 것은, 발광부(23)의 온도가 일정한 지정 온도 구간 내에 있는 경우에, 측정된 광학 데이터로부터, 발광부(23)의 온도에 관련지어져 있는 광학 데이터를 선택하는 것을 말한다. 또한, 일정한 지정 온도 구간이란, 예를 들면, 50℃±2.0℃와 같이, 온도의 하한값(48.0℃)과 상한값(52.0℃)을 가지는 구간이다. 이러한 정보는, 미리 설정되어 기억부(14)에 격납되어 있다.
또한, 스텝 S50에 있어서, 광학 데이터를 선택하여 특정하는 구성은, 소정의 설정값에 대응하고 있는 광학 데이터를 취득할 수 있다면 임의의 방법을 채용해도 된다. 예를 들면, 스텝 S40에서 광학 데이터를 측정하고 있는 동안에, 광학 센서(24)의 온도가 설정값에 대응하고 있는 타이밍에서 대상의 광학 데이터를 실시간으로 선택적으로 취득해도 된다. 혹은, 스텝 S40에서 광학 데이터를 측정한 모든 광학 데이터를 일단 기억부(14)에 격납하고 나서, 대상의 광학 데이터만을 선택적으로 보지하고, 그 이외의 광학 데이터는 기억부(14)로부터 삭제해도 된다.
그 다음에, 제어부(16)의 데이터 처리부(17)는, 스텝 S50에서 처리된 광학 데이터에 근거하여, 피측정물에 관한 측정 결과를 도출한다(스텝 S60). 예를 들면, 지정 온도에 실질적으로 대응하고 있다 하여 선택된 광학 데이터에 포함되는 2개의 파장 데이터를 사용하여, 이들의 상대비를 계산한다. 그리고, 계산된 상대비를, 미리 계산하여 결정해 둔 기준 상태값과 비교함으로써, 기준 상태에 대한 측정시의 상태를 특정하는 것이 좋다.
스텝 S60의 측정 결과의 도출예는 다음과 같다. 여기에서는, 측정 장치(10)를 사용하여, 사람의 구강 내의 수분량(즉, 타액량)을 측정하는 것을 상정한다. 이 경우, 피측정물은 사람의 혀이다. 예를 들면, 사람의 구강 내의 수분량을 측정하는 지표로서 900nm 및 970nm의 파장의 반사광의 반사 비율을 적용할 수 있다. 즉, 스텝 S50에서 처리된 광학 데이터 중, 900nm 및 970nm의 파장의 반사광의 광 강도의 데이터를 선택적으로 사용하여, 그 상대 비율을 계산한다. 계산되는 상대 비율은, 900nm 및 970nm의 파장의 반사광의 반사 비율이 된다. 900nm 및 970nm의 파장에 관한 반사광의 광 강도는, 광학 센서(24)가 구비하는 파장 특정부에 의해 취득할 수 있다.
한편, 사람의 혀의 타액을 탈지면 등으로 충분히 제거한 가상 건조 혀에 대해, 900nm 및 970nm의 파장의 반사광의 광 강도를 미리 측정하고, 그 반사 비율을 계산하여 기억부(14)에 격납해 둔다. 그리고, 측정 장치(10)에서 측정된 반사 비율을, 격납된 가상 건조 혀의 반사 비율과 비교함으로써, 혀가 통상 상태에 있다 또는 건조 상태에 있다 등의 상태를 판정할 수 있다. 또한, 구체적인 타액량을 계산할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치(10)를 사용함으로써, 사람의 구강 내의 타액량을 간단하고 쉽게 측정할 수 있다. 또한, 본 발명자들에 의한 실험에 의하면, 일례에서는, 지정 온도 구간을 45℃±2.5℃로 한 경우, 가상 건조 혀의 반사 비율에 대해, 통상 상태에 있는 혀의 반사 비율은 일률적으로 크고, 그 상대 비율은 대략 1.03배 정도로 의미가 있는 차(差)로서 계산되는 것이 확인되었다.
마지막으로, 제어부(16)는, 스텝 S60에서 도출된 측정 결과를 통지부(13)에 통지시킨다(스텝 S70). 예를 들면, 화상 등의 정보를 표시 장치에 표시함으로써, 측정 결과를 유저에게 통지하는 것이 좋다. 전술의 사람의 구강 내의 타액량을 측정하는 예에서는, 혀가 통상 상태에 있다 또는 건조 상태에 있다 등의 구체적인 구강 건강 상태, 및 계산된 타액량을 유저에게 통지하는 것이 좋다. 이에 추가하여, 사람의 구강 내의 타액량은, 사람의 구취(口臭)와도 관계되므로, 계산된 타액량으로부터 사람의 구취 레벨을 더 계산하여, 이것을 유저에게 통지해도 된다.
스텝 S70에서 측정 결과가 통지되면, 본 동작 플로우는 종료한다.
본 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치(10)의 동작예에서는, 특히, 광학 데이터의 처리에 있어서, 광학 센서(24)의 온도가 지정 온도에 실질적으로 대응하고 있는 광학 데이터를 선택한다. 즉, 복수의 광학 데이터로부터 소망하는 것을 선택하면 되기 때문에, 제어부(16)에 걸리는 계산 부하는 작다. 또한, 이러한 광학 데이터는 미가공 데이터이므로, 이를 사용함으로써, 편집된 데이터를 사용하는 것과 비교하여, 최종적으로 얻어지는 측정 결과의 정밀도가 높은 것이 된다.
(1-4) 측정 장치의 동작의 변경예
(1-4-1) 변경예 1
전술의 측정 장치(10)의 동작예는, 스텝 S20에 있어서, 측정 장치(10)의 동작을 위한 온도 조건이 설정된 것이었다. 즉, 제어부(16)는, 스텝 20에 있어서 온도 센서(25)의 온도가 소정의 온도 조건을 만족하는지에 대해 판정하고, 그 결과에 따라 스텝 S30 이후의 처리를 실행 가능으로 했다. 이에 추가하여, 본 변형예에서는, 측정 장치(10)의 동작을 위한 추가적인 온도 조건을 설정하고, 스텝 S30에서 광학 센서(24)가 활성화된 후에, 제어부(16)에 의해 측정 장치(10)의 동작을 더 제한해도 된다.
도 5는, 도 4의 개략 동작 플로우에 관련한 변형예이며, 도 4의 스텝 S30와 S70의 사이에, 측정 장치(10)의 동작을 위해 추가적인 온도 조건을 부가한 개략 동작 플로우도이다. 또한, 이하에서는, 도 4의 스텝 S30에서 광학 센서(24)가 활성화된 것에 따라, 그 취지가 통지부(13)에 의해 통지되어 있는 것을 상정한다. 예를 들면, LED를 점등하여 그 취지를 유저에게 통지하고 있다.
스텝 S30에서 광학 센서(24)가 활성화되면, 광학 센서(24)는, 발광부(23)의 발광에 따라 온도 상승 단계가 된다. 먼저 제어부(16)는, 온도 센서(25)에, 광학 센서(24)가 제1 온도에 도달한 것을 검출시킨다(스텝 S35). 제1 온도는, 측정 동작을 실시하는 것을 허용하는 허용 온도 범위의 하한값이다. 예를 들면, 광학 센서(24)가 활성화되어 몇 초 정도로 도달 가능한 온도(예를 들면, 20℃)로 하는 것이 좋다.
대체로는, 제1 온도는, 전술의 스텝 S40 및 S50에서 사용하는 지정 온도로 해도 된다. 또한, 도 4의 동작 플로우의 설명에 있어서는, 지정 온도는 하나 설정되는 것으로 했지만, 이에 한정되지 않는다. 구체적으로는, 본 변형예에서는, 지정 온도는, 복수 설정되어도 된다. 복수의 지정 온도가 설정되는 경우, 측정시에 사용되는 하나의 지정 온도가 복수의 지정 온도 중에서 동적(動的)으로 결정된다. 예를 들면, 측정 장치(10)를 기동했을 때의 환경 온도(예를 들면, 실온)보다 높고 또한 가장 환경 온도에 가까운 것을, 지정 온도로 하여 동적으로 결정하는 것이 좋다. 복수의 지정 온도를 설정하는 것은, 특히, 환경 온도의 변화가 큰 환경에서 측정 장치(10)가 사용되는 것 같은 경우에도, 보다 적절한 설정값을 유연하게 선택할 수 있으므로, 유리하다. 또한, 환경 온도는, 광학 센서(24)가 활성화하기 전에 온도 센서(25)로 계측해도 되고, 측정 장치 등에 별도 설치한 온도 센서로 계측해도 된다.
스텝 S35에서 온도 센서(25)가 제1 온도를 검출하면, 제어부(16)는, 전술의 스텝 S40로부터 스텝 S60의 측정 동작을 차례로 실행하여, 측정 결과를 도출한다.
그 다음에, 제어부(16)는, 온도 센서(25)에, 광학 센서(24)가 제2 온도에 도달한 것을 검출시킨다(스텝 S62). 제2 온도는, 제1 온도보다 높은 온도이며, 측정 동작을 실시하는 것을 허용하는 허용 온도 범위의 상한값이다.
스텝 S62에서 온도 센서(25)가 제2 온도를 검출하면, 제어부(16)는, 광학 센서(24)의 온도가 측정 동작을 위한 허용 한도를 초과한 것이라고 판단하고, 광학 센서(24)를 비활성화 한다(스텝 S64). 광학 센서(24)가 비활성화되면, 제어부(16)는 또한, 그 취지를 통지부(13)에 통지시키는 것이 좋다. 예를 들면, LED를 소등 또는 점멸시켜, 측정 장치(10)가 허용 한도를 초과한 것을 유저에게 통지하는 것이 좋다.
스텝 S64에서 광학 센서(24)가 비활성화되면, 광학 센서(24)는, 온도 하강 단계가 된다. 그리고, 제어부(16)는, 온도 센서(25)에, 광학 센서(24)가 제3 온도까지 하강한 것을 검출시킨다(스텝 S66). 제3 온도는, 측정 동작을 다시 실시하는 것을 허용하기 위한 재개 온도이며, 허용 온도 범위의 하한값인 제1 온도와 동일해도 되고, 제1 온도보다 낮아도 된다. 제3 온도가 검출되면, 제어부(16)는 또한, 그 취지를 통지부(13)에 통지시키는 것이 좋다. 예를 들면, 스텝 S64에서 소등되어 있던 LED를 다시 점등시켜, 측정 장치(10)가 측정의 재개가 가능한 것을 유저에게 통지하는 것이 좋다.
스텝 S68에서는, 제어부(16)는 측정 장치(10)의 측정 동작을 종료하는지 판정한다(스텝 S68). 예를 들면, 버튼 또는 스위치 등을 통해, 유저로부터의 지시를 접수하였는지 아닌지로 판정하는 것이 좋다. 측정 동작을 종료하는 경우(Yes), 계속하여 도 3의 스텝 S70로 진행되고, 측정 결과를 통지부(13)에 표시하고, 그 후 측정 동작을 종료한다. 한편, 측정 동작을 종료하지 않는 경우(No)는, 본 동작 플로우는 예를 들면, 도 3의 스텝 S30로 되돌아오는 것이 좋다.
본 변형예는, 측정 장치(10)의 동작을 위한 추가적인 온도 조건을 부가함으로써, 예를 들면, 광학 센서(24)(특히 발광부(23))의 온도 과열을 방지할 수 있고, 측정 장치(10)의 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 적절한 온도 조건하에서 측정 장치(10)를 안정적으로 동작시킬 수 있고, 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 적절히 광학 센서(24)를 비활성화함으로써, 전원부(11)의 배터리를 절약할 수도 있다.
(1-4-2) 변경예 2
전술의 측정 장치(10)의 동작예에 추가하여, 본 변형예에서는, 제어부(16)는, 광학 센서(24)의 온도를 지정 온도로 유지하도록, 온도 제어 동작을 실행해도 된다. 도 6은, 제어부(16)가 온도 제어 동작을 실행한 경우의 광학 센서(24)의 온도 천이의 개략 그래프도이다. 도 6의 그래프는, 가로축(x축)이 시간(초)이며, 세로축(y축)이 광학 센서(24)의 온도(℃)이다.
온도 제어 동작에 있어서, 제어부(16)는, 예를 들면, 광학 센서(24)에 있어서 빛의 펄스 측정을 실시하고, 펄스 주파수를 사용한 공지의 록 인(lock-in) 검출법을 실시하여, 빛의 노이즈 처리를 실행하는 것이 좋다. 이에 의해, 도 6에 나타낸 것처럼, 예를 들면, 지정 온도인 50℃에 관한 지정 온도 구간(48℃~52℃)에서, 약 8초에 걸쳐, 광학 센서(24)의 온도를 유지할 수 있다.
이러한 온도 제어 동작을 실행함으로써, 측정 장치(10)를 소망하는 상태로 안정시킬 수 있다. 또한, 측정 데이터의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 전원부(11)의 배터리를 절약할 수 있다.
(1-4-3) 변경예 3
전술의 측정 장치(10)의 동작예에서는, 스텝 S50의 광학 데이터의 처리에 있어서, 광학 센서(24)의 온도가 지정 온도에 실질적으로 대응하고 있는 광학 데이터를 선택함으로써, 측정 결과의 도출에 필요한 광학 데이터를 특정하는 것으로 했다. 본 변형예에서는, 이를 대신하여, 또는 이에 추가하여, 온도 센서(25)에서 취득한 광학 센서(24)의 온도에 근거하여, 광학 센서(24)에서 취득한 광학 데이터를 반사광의 파장마다 보정함으로써, 측정 결과의 도출에 필요한 광학 데이터를 특정해도 된다.
보다 상세하게는, 본 변형예에서는, 광학 센서(24)의 온도에 대한 광 강도의 변화율의 모델이 파장마다 미리 규정되어 기억부(14)에 격납되어 있다. 광 강도의 변화율의 모델은, 실험을 통해 취득된 실험 데이터에 근거하여 작성되어 있다. 도 7에 그러한 광 강도의 변화율의 모델의 예를 나타낸다. 도 7의 그래프는, 가로축(x축)이 광학 센서(24)의 온도(℃)이며, 세로축(y축)이 광학 센서(24)의 상대 발광 강도이다. 발광 강도는, 온도가 0℃인 경우의 값이 1.0이 되도록 규격화된 상대 발광 강도이다.
도시되듯이, 예를 들면, 온도=20℃, 50℃, 80℃의 상대 발광 강도의 각 데이터를 사용하여 회귀 모델을 작성함으로써, 광 강도의 변화율의 모델 M(y=I(x))를 작성할 수 있다. 또한, 광 강도의 변화율의 모델의 작성은 이에 한정되지 않고, 이외에도, 방대한 개수의 데이터를 사용하여, 기계 학습에 의해 여러 가지의 모델을 생성해도 된다.
스텝 S50의 광학 데이터의 처리에 있어서, 광학 센서(24)에서 취득된 광학 데이터는, 해당 광 강도의 변화율의 모델 M을 사용하여 보정하는 것이 좋다. 구체적으로는, 각 파장 Λ에 대해, 광학 센서(24)의 온도 t에 대한 강도 변화율을 IΛ(t)로 하면, 광학 센서(24)의 온도에 근거하여 보정되는 보정광 강도 Ic1(Λ)는 다음의 수식(1)과 같이 규정된다.
Ic1(Λ)-I(Λ)/IΛ(t) (1)
여기서, I(Λ)는 광학 센서(24)에서 측정된, 파장 Λ에 대한 실제(보정 전)의 광 강도의 측정값이다.
전술한 것처럼, 측정 동작에 있어서는, 발광부(23)의 동작에 의해 발생되는 열에 의해, 광학 센서(24)의 광학 데이터에 영향을 준다. 이에 추가하여, 수광부(22)의 온도도, 측정되는 광학 데이터에 영향을 주는 경우가 있다. 그래서, 본 변형예에서는, 측정 장치(10)의 측정 정밀도를 더 향상시키기 위해, 수광부(22)에서 얻어지는 광학 데이터를, 발광부(23)의 온도뿐만 아니라 수광부(22)의 온도에도 근거하여 보정하는 것이 좋다. 특히, 수광부(22)와 발광부(23)가 이간하여 배치되는 경우(예를 들면, 10mm 이상 이간시키는 경우)에는, 광학 데이터를, 발광부(23)의 온도와 수광부(22)의 온도의 양쪽에 근거하여 보정하는 것이 좋다.
구체적으로는, 수광부(22)의 온도를 tD로 하고, 발광부(23)의 온도를 tS로 한다. 또한, 각 파장 Λ에 대해, 수광부(22)의. 온도 tD에 대한 강도 변화율을 IΛ D(tD)로 하고, 발광부(23)의 온도 tS에 대한 강도 변화율을 IΛS(tS)로 한다. 이 경우, 수광부(22)의 온도와 발광부(23)의 온도의 양쪽에 근거하여 보정되는 보정 광 강도 Ic2(Λ)는 다음의 수식(2)과 같이 규정된다.
Ic2(Λ)=I(Λ)/(IΛS(tS)×IΛD(tD)) (2)
수식(2)을 사용함으로써, 스텝 S50의 광학 데이터의 보정에 관련되는 처리를 실행할 수 있다. 또한, 수광부(22)와 발광부(23)가 근접하여 배치되는 경우에는, 수광부(22)의 온도 tD가, 발광부(23)의 온도 tS와 동일하다고 하여(즉, tD=tS), 수식(2)에 근거하여 스텝 S50의 광학 데이터의 보정에 관련되는 처리를 실행해도 된다.
본 발명자의 실험에 의하면, 수광부(22)의 온도 tD 및 발광부(23)의 온도 tS는, 약 15℃~60℃ 정도의 온도 범위이면 광학 데이터의 보정에 의해, 보정 광 강도의 정밀도가 유지되는 것이 판명되어 있다. 또한, 이러한 온도 범위의 상한은, 상기 60℃를 대신하여, 수광부(22)(예를 들면 분광기) 및 발광부(23)(예를 들면, LED)의 동작 보증값으로 설정해도 된다.
본 변형예와 같이, 광학 센서(24)에서 취득된 광학 데이터를 광 강도의 변화율의 모델을 사용하여 보정함으로써, 측정의 타이밍이, 광학 센서(24)의 온도 조건에 제약받지 않게 된다. 즉, 측정 장치(10)는, 임의의 타이밍에서 측정을 실시할 수 있으므로, 유저에게 있어서 측정 장치(10)가 더 이용하기 쉬운 것이 된다. 특히, 측정 장치(10)가 소형화되고, 유저가 측정 장치(10)를 휴대하는 경우에, 여러 가지 온도가 되는 계절이나 장소의 영향을 받는 일 없이, 안정적인 일정한 정밀도로 측정을 실시할 수 있다.
또한, 스텝 S50의 광학 데이터의 처리에 관하여, 본 변형예의 광학 데이터를 반사광의 파장마다 보정하는 방법은, 전술한, 광학 센서(24)의 온도가 지정 온도에 실질적으로 대응하고 있는 광학 데이터를 선택하는 방법과 조합하여 함께 실행할 수 있다.
(2) 제2 실시 형태
전술한 제1 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치(10)는, 그 단독으로 측정 장치(10)를 구성하는 것이었다. 이에 대해, 제2 실시 형태에서는, 흡인 장치(100)에, 생체 조직을 위한 측정 장치(10)가 구비된다. 즉, 제2 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치(10)는, 생체 조직의 일부인 피측정물을 구강 조직으로 하고, 흡인 장치(100)와 일체로 구성된다.
이와 같이, 측정 장치(10)는 흡인 장치(100)에 구비되고, 그 일부로서 사용된다. 본 실시 형태에 관련되는 흡인 장치(100)는, 유저의 한 손에 들어가는 정도로 소형화되고, 유저가 부담없이 휴대하고, 사용할 수 있다. 또한, 구강 조직을 위한 측정 장치(10)로서도 이용할 수 있다.
또한, 흡인 장치(100)는, 유저에 의해 흡인되는 물질을 생성하는 장치이며, 전자 담배나 네뷸라이저를 포함하지만, 이들에 한정되지 않는다. 또한, 흡인 장치(100)는, 가열형 향미 흡인기나 비가열형 향미 흡인기여도 되고, 특히, 유저가 흡인하는 에어로졸 또는 향미가 부여된 에어로졸을 생성하는 여러 가지 흡인 장치를 포함할 수 있다. 또한, 생성되는 흡인 성분은, 에어로졸 이외에도, 눈에 보이지 않는 증기와 같은 기체도 포함할 수 있다.
(2-1) 흡인 장치의 기능 구성예
(2-1-1) 흡인 장치의 구성예 1
도 8은, 흡인 장치의 제1의 구성예의 모식도이다. 도 8에 나타내듯이, 본 구성예에 관련되는 흡인 장치(100A)는, 전원 유닛(110), 카트리지(120), 및 향미 부여 카트리지(130)를 포함한다. 전원 유닛(110)은, 전원부(111A), 센서부(112A), 통지부(113A), 기억부(114A), 통신부(115A), 및 제어부(116A)를 포함한다. 카트리지(120)는, 가열부(121A), 액(液) 유도부(122), 및 액(液) 저장부(123)를 포함한다. 향미 부여 카트리지(130)는, 향미원(131), 및 마우스피스(124)를 포함한다. 카트리지(120) 및 향미 부여 카트리지(130)에는, 공기 유로(180)가 형성된다.
이 중, 전원 유닛(110)에 포함되는 전원부(111A), 센서부(112A), 통지부(113A), 기억부(114A), 통신부(115A), 및 제어부(116A)는, 제1 실시 형태의 측정 장치(10)에 포함되는 전원부(11), 센서부(12), 통지부(13), 기억부(14), 통신부(15), 및 제어부(16)(데이터 처리부(17))의 각 구성을 실질적으로 포함한다. 이하에서는, 흡인 장치로서 기능하는 구성에 대해 설명한다.
센서부(112A)는, 흡인 장치(100A)에 관한 각종 정보를 취득한다. 예를 들면, 센서부(112A)는, 마이크로폰 콘덴서 등의 압력 센서, 유량 센서 또는 온도 센서 등에 의해 구성되고, 유저에 의한 흡인에 따른 값을 취득한다.
기억부(114A)는, 흡인 장치(100A)의 동작을 위한 각종 정보를 기억한다. 또한, 기억부(114A)는, 흡인 장치(100A)를 동작시키기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령에 추가하여, 펌웨어와 같은 프로그램 등도 격납한다.
액 저장부(123)는, 에어로졸원을 저장한다. 에어로졸원이 무화됨으로써, 에어로졸이 생성된다. 에어로졸원은, 예를 들면, 글리세린 및 프로필렌글리콜 등의 다가 알코올, 및 물 등의 액체이다. 에어로졸원은, 담배 유래 또는 비담배 유래의 향미 성분을 포함하고 있어도 된다. 흡인 장치(100A)가 네뷸라이저 등의 의료용 흡입기인 경우, 에어로졸원은, 약제를 포함해도 된다.
액 유도부(122)는, 액 저장부(123)에 저장된 액체인 에어로졸원을, 액 저장부(123)로부터 유도하고, 보지한다. 액 유도부(122)는, 예를 들면, 유리섬유 등의 섬유 소재 또는 다공질 형상의 세라믹 등의 다공질 형상 소재를 꼬아 형성되는 위크(wick)이다. 그 경우, 액 저장부(123)에 저장된 에어로졸원은, 위크의 모세관 효과에 의해 유도된다.
가열부(121A)는, 에어로졸원을 가열함으로써, 에어로졸원을 무화하여 에어로졸을 생성한다. 도 8에 나타낸 예에서는, 가열부(121A)는, 코일로서 구성되고, 액 유도부(122)에 감겨진다. 가열부(121A)가 발열하면, 액 유도부(122)에 보지된 에어로졸원이 가열되고 무화되어, 에어로졸이 생성된다. 가열부(121A)는, 전원부(111A)로부터 급전(給電)되면 발열한다. 일례로서, 유저가 흡인을 개시한 것, 및/또는 소정의 정보가 입력된 것이, 센서부(112A)에 의해 검출된 경우에, 급전되어도 된다. 그리고, 유저가 흡인을 종료한 것, 및/또는 소정의 정보가 입력된 것이, 센서부(112A)에 의해 검출된 경우에, 급전이 정지되어도 된다.
향미원(131)은, 에어로졸에 향미 성분을 부여하기 위한 구성 요소이다. 향미원(131)은, 담배 유래 또는 비담배 유래의 향미 성분을 포함하고 있어도 된다.
공기 유로(180)는, 유저에게 흡인되는 공기의 유로이다. 공기 유로(180)는, 공기 유로(180) 내로의 공기의 입구인 공기 유입 구멍(181)과, 공기 유로(180)로부터의 공기의 출구인 공기 유출 구멍(182)을 양단(兩端)으로 하는 관상(管狀) 구조를 가진다. 공기 유로(180)의 도중에는, 상류측(공기 유입 구멍(181)에 가까운 쪽)에 액 유도부(122)가 배치되고, 하류측(공기 유출 구멍(182)에 가까운 쪽)에 향미원(131)이 배치된다. 유저에 의한 흡인에 따른 공기 유입 구멍(181)으로부터 유입된 공기는, 가열부(121A)에 의해 생성된 에어로졸과 혼합되고, 화살표(190)에 나타내듯이, 향미원(131)을 통과하여 공기 유출 구멍(182)으로 수송된다. 에어로졸과 공기의 혼합 유체가 향미원(131)을 통과할 때에는, 향미원(131)에 포함되는 향미 성분이 에어로졸에 부여된다.
마우스피스(124)는, 흡인시에 유저에게 물려지는 부재이다. 마우스피스(124)에는, 공기 유출 구멍(182)이 배치된다. 유저는, 마우스피스(124)를 물고 흡인함으로써, 에어로졸과 공기와의 혼합 유체를 구강 내로 취입할 수 있다.
이상, 흡인 장치(100A)의 구성예 1을 설명했다. 물론, 흡인 장치(100A)의 구성은 상기에 한정되지 않고, 이하에 예시하는 다양한 구성을 취할 수 있다.
예를 들면, 흡인 장치(100A)는, 향미 부여 카트리지(130)를 포함하지 않아도 된다. 그 경우, 카트리지(120)에 마우스피스(124)가 설치된다.
다른 예에서는, 흡인 장치(100A)는, 복수 종류의 에어로졸원을 포함하고 있어도 된다. 복수 종류의 에어로졸원으로부터 생성된 복수 종류의 에어로졸이 공기 유로(180) 내에서 혼합되고 화학 반응을 일으킴으로써, 또 다른 종류의 에어로졸이 생성되어도 된다.
또한, 에어로졸원을 무화하는 수단은, 가열부(121A)에 의한 가열에 한정되지 않는다. 예를 들면, 에어로졸원을 무화하는 수단은, 진동 무화, 또는 유도 가열이어도 된다.
(2-1-2) 흡인 장치의 구성예 2
도 9는, 흡인 장치의 제2의 구성 예의 모식도이다. 흡인 장치(100B)에서는, 예를 들면, 흡인 성분원인 에어로졸원 및 향미원을 포함하는 충전물 등의 향미 발생 기재(基材)를 가지는 스틱형 기재(150)가 삽입된다. 또한, 본 구성예에 있어서, 에어로졸원은 액체에 한정되는 것은 아니며, 고체여도 된다. 삽입된 스틱형 기재(150)는, 그 외주(外周)로부터 가열됨으로써, 향미를 포함하는 에어로졸을 생성한다.
도 9에 나타내듯이, 본 구성예에 관련되는 흡인 장치(100B)는, 전원부(111B), 센서부(112B), 통지부(113B), 기억부(114B), 통신부(115B), 제어부(116B), 가열부(121B), 보지부(140), 및 단열부(144)를 포함한다.
전원부(111B), 센서부(112B), 통지부(113B), 기억부(114B), 통신부(115B), 및 제어부(116B)의 각각은, 구성예 1에 관련되는 흡인 장치(100A)에 포함되는 대응하는 구성 요소와 실질적으로 동일하게 기능한다.
보지부(140)는, 내부 공간(141)을 가지고, 내부 공간(141)에 스틱형 기재(150)의 일부를 수용하면서 스틱형 기재(150)를 보지한다. 보지부(140)는, 내부 공간(141)을 외부에 연통하는 개구(142)를 가지고, 개구(142)로부터 내부 공간(141)으로 삽입된 스틱형 기재(150)를 보지한다. 예를 들면, 보지부(140)는, 개구(142) 및 저부(底部)(143)를 저면(底面)으로 하는 통 형상체이며, 기둥 형상의 내부 공간(141)을 획정(劃定)한다. 보지부(140)는, 스틱형 기재(150)에 공급되는 공기 유로를 획정하는 기능도 가진다. 이러한 유로로의 공기의 입구인 공기 유입 구멍은, 예를 들면 저부(143)에 배치된다. 한편, 이러한 유로로부터의 공기의 출구인 공기 유출 구멍은, 개구(142)이다.
스틱형 기재(150)는, 기재부(基材部)(151), 및 흡구부(吸口部)(152)를 포함한다. 기재부(151)는, 에어로졸원을 포함한다. 스틱형 기재(150)가 보지부(140)에 보지된 상태에 있어서, 기재부(151)의 적어도 일부는 내부 공간(141)에 수용되고, 흡구부(152)의 적어도 일부는 개구(142)로부터 돌출한다. 그리고, 개구(142)로부터 돌출된 흡구부(152)를 유저가 물고 흡인하면, 도시하지 않는 공기 유입 구멍으로부터 내부 공간(141)으로 공기가 유입되어, 기재부(151)로부터 발생하는 에어로졸과 함께 유저의 구내(口內)에 도달한다.
가열부(121B)는, 구성예 1에 관련되는 가열부(121A)와 같은 구성을 가진다. 다만, 도 9에 나타낸 예에서는, 가열부(121B)는, 필름 형상으로 구성되고, 보지부(140)의 외주를 덮도록 배치된다. 그리고, 가열부(121B)가 발열하면, 스틱형 기재(150)의 기재부(151)가 외주로부터 가열되어 에어로졸이 생성된다.
단열부(144)는, 가열부(121B)로부터 다른 구성 요소로의 전열(傳熱)을 방지한다. 예를 들면, 단열부(144)는, 진공 단열재, 또는 에어로겔 단열재 등에 의해 구성된다.
이상, 흡인 장치(100B)의 구성예 2를 설명했다. 물론 흡인 장치(100B)의 구성은 상기에 한정되지 않으며, 이하에 예시하는 다양한 구성을 취할 수 있다.
예를 들면, 가열부(121B)는, 블레이드 형상으로 구성되고, 보지부(140)의 저부(143)로부터 내부 공간(141)으로 돌출하도록 배치되어도 된다. 그 경우, 블레이드 형상의 가열부(121B)는, 스틱형 기재(150)의 기재부(151)에 삽입되고, 스틱형 기재(150)의 기재부(151)를 내부로부터 가열한다. 다른 일례로서, 가열부(121B)는, 보지부(140)의 저부(143)를 덮도록 배치되어도 된다. 또한, 가열부(121B)는, 보지부(140)의 외주를 덮는 제1의 가열부, 블레이드 형상의 제2의 가열부, 및 보지부(140)의 저부(143)를 덮는 제3의 가열부 중, 2 이상의 조합으로서 구성되어도 된다.
다른 예에서는, 보지부(140)는, 내부 공간(141)을 형성하는 외각(外殼)의 일부를 개폐(開閉)하는, 힌지 등의 개폐 기구를 포함하고 있어도 된다. 그리고, 보지부(140)는, 외각을 개폐함으로써, 내부 공간(141)에 삽입된 스틱형 기재(150)를 협지(夾紙)해도 된다. 그 경우, 가열부(121B)는, 보지부(140)에 있어서의 해당 협지 개소에 설치되고, 스틱형 기재(150)를 압압(押壓)하면서 가열해도 된다.
또한, 에어로졸원을 무화하는 수단은, 가열부(121B)에 의한 가열에 한정되지 않는다. 예를 들면, 에어로졸원을 무화하는 수단은, 유도 가열이어도 된다.
또한, 흡인 장치(100B)는, 구성예 1에 관련되는 가열부(121A), 액 유도부(122), 액 저장부(123), 및 공기 유로(180)를 더 포함하고 있어도 되고, 공기 유로(180)의 공기 유출 구멍(182)이 내부 공간(141)으로의 공기 유입 구멍을 겸하고 있어도 된다. 이 경우, 가열부(121A)에 의해 생성된 에어로졸과 공기의 혼합 유체는, 내부 공간(141)에 유입되어 가열부(121B)에 의해 생성된 에어로졸과 더 혼합되고, 유저의 구강 내에 도달한다.
(2-2) 흡인 장치의 외관예
도 10은, 본 실시 형태에 관련되는 흡인 장치의 개략적인 외관을 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태에서는, 흡인 장치(100)는, 생체 조직을 위한 측정 장치(10)를 구비한다. 이하에서는, 전술의 도 8에 나타낸 구성예 1에 관련되는 흡인 장치(100A)를 예로 설명하지만, 이에 한정되지 않고, 도 9에 나타낸 구성예 2에 관련되는 흡인 장치(100B)에 있어서도 마찬가지이다.
흡인 장치(100A)는, 도 8에 나타낸 전원 유닛(110), 카트리지(120), 향미 부여 카트리지(130), 및 마우스피스가 조립됨으로써, 흡인 장치(100A)의 가장 바깥의 하우징을 형성한다. 흡인 장치(100A)의 하우징은, 손잡이 부분(200) 및 흡구(吸口) 부분(210)을 포함한다. 유저는, 한 손으로 손잡이 부분(200)을 보지하면서, 흡구 부분(210)을 물고 Z축 방향으로부터 흡인함으로써, 에어로졸과 공기의 혼합 유체를 구강 내로 취입할 수 있다.
(2-3) 흡인 장치에 구비되는 측정 장치의 구성예
이하에, 흡인 장치(100A)에 구비되는 측정 장치(10)에 대해 설명한다. 측정 장치(10)의 예로서, 광학 센서(24)와 측정면(21)이 근접하여 배치되는 근접형과, 광학 센서(24)와 측정면(21)이 이간하여 배치되는 이간형을 상정한다. 도 11은 근접형의 예이며, 흡구 부분(210)의 개략 확대도이다. 도 12는 이간형의 예이다. 도 11 및 도 12에는, 주로, 광학 센서(24)(수광부(22) 및 발광부(23))와 측정면(21)의 배치 관계가 모식적으로 나타나 있다.
(2-3-1) 근접형의 배치예 1
도 11에 나타나듯이, 흡인 장치(100A)의 흡구 부분(210)의 표면에는 측정면(21) 및 열 방출부(26)가 설치되고, 또한, 흡구 부분(210)의 내부에는, 광학 센서(24) 및 온도 센서(25)가 배치되어 있다. 보다 상세하게는, 측정면(21) 및 열 방출부(26)는 흡구 부분(210)의 측면(210a)에 설치되어 있으며, 측정면(21)의 근방에, 수광부(22) 및 발광부(23)를 포함하는 광학 센서(24)가 배치되어 있다. 수광부(22) 및 발광부(23)는, +Z 방향을 따라, 발광부(23) 및 수광부(22)의 순으로 Z축으로 평행이 되도록 배치되어 있다. 또한, 수광부(22) 및 발광부(23)의 각 소자는, +Y 방향을 향하고 있다. 그리고, 온도 센서(25)가, 광학 센서(24)(특히, 발광부(23))의 근방에 배치되어 있다.
측정면(21)은, 피측정물인 구강 조직이 접하는 측정 창을 구비하는 것이 좋다. 측정 창은, 생체 조직에 대한 안전성이 높고, 광투과성을 가지는 재료를 사용하여 형성하는 것이 좋다. 예를 들면, 이에 한정되지 않지만, 아크릴 수지 및 유리 등을 사용해도 된다. 또한, 그 형상은, 필름 형상 및 판 형상 등으로 하는 것이 좋다. 이에 의해, 광학 소자와 생체 조직과의 직접 접촉을 막을 수 있고, 광학 센서(24)의 견고성이 향상함과 더불어, 유저의 사용감도 향상한다.
또한, 측정 창의 면적(즉, 피측정물에 접촉하게 되는 측정면(21)의 면적)은, 예를 들면, 300mm2 이하로 하는 것이 좋다. 또한, 측정면(21)은 흡구 부분(210)에 설치되므로, 피측정물은, 구강 조직으로 하는 것이 좋지만, 반드시 이에 한정되지 않는다. 즉, 혀 및 아랫입술 등의 구강 조직 이외에도, 체표면 피부 등에 널리 적용되어도 된다.
측정면(21)과 함께, 측면(210a)을 따라 열 방출부(26)가 줄지어 배치된다. 열 방출부(26)는, 광학 센서(24)의 특히 발광부(23)에서 발생되는 열을 흡구 부분(210)의 외측으로 방출하기 위해, 발광부(23)와 인접하여 배치되는 것이 좋다. 열 방출부(26)는, 열 전도판으로 구성되는 것이 좋고, 측정면(21)의 일부로서 구성되어도 된다. 이에 의해, 방출된 열을 피측정물인 구강 조직에 전도(傳導)할 수 있고, 타액 분비를 독촉할 수 있다.
또한, 도시된 바와 같이, 흡구 부분(210)의 측면(210a)은, Z 방향에 대해 수광부(22)를 향하여 각도 α만큼 구배한 구배면(혹은, 테이퍼면)을 형성하는 것이 좋다. 그 결과, 흡구 부분(210)은, +Z 방향을 따라 끝으로 갈 수록 가늘어지는 형상으로 되어 있다. 이에 의해, 수광부(22)에 있어서의 입사각을 작게 할 수가 있고, 구배면으로 하지 않는 경우와 비교하여 수광 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 각도 α는 0°~15°의 범위에서 조정하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는, 각도 α는 1°~5°의 범위 내(예를 들면 2°)에서 조정하는 것이 좋다.
흡구 부분(210)의 측면(210a)을 따라, 측정면(21)은, 흡구 부분(210)의 선단(先端)으로부터, 수광부(22) 및 발광부(23)의 사이의 위치에 배치되는 것이 좋다. 이에 의해, 발광부(23)로부터 조사되고, 측정면(21)을 통하여 피측정물로부터 반사된 빛을 수광부(22)가 받도록 구성할 수 있다. 수광부(22)와 발광부(23)의 거리는, 3mm~20mm로 하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는 5mm~15mm의 범위 내에서 조정하는 것이 좋다. 또한, 발광부(23)와 측정면(21)의 거리는, 20mm로 하면 좋고, 보다 바람직하게는 10mm 이하로 조정하는 것이 좋다.
온도 센서(25)는, 발광부(23)의 근방이며, 광학 센서(24)와 흡인 장치(100A)에 설치되는 공기 유로(점선의 화살표)와의 사이의 위치에 배치되는 것이 좋다. 에어로졸원이 가열되어 무화된 에어로졸이, 공기와의 혼합 유체로서, 흡구 부분(210) 내의 공기 유로를 통과할 때, 에어로졸의 열이, 광학 센서(24)의 온도를 변동시키는 것도 생각할 수 있다. 그래서, 광학 센서(24)와 공기 유로의 거리를 확보하는 것이 좋고, 나아가서는 그 사이에 온도 센서(25)를 배치하는 것이 좋다.
근접형의 배치예에서는, 광학 센서(24) 및 온도 센서(25)를 포함하는 센서부(12)는, 흡인 장치(100A)의 흡구 부분(210)의 내부에 배치된다. 한편, 제어부(16)와 같은 다른 요소(미도시)는, 흡인 장치(100A)의 손잡이 부분(200)의 내부에 배치된다. 센서부(12)와 제어부(16)는, 흡인 장치(100A) 내부에서 와이어에 의해 전기 배선되어 있다.
이와 같이, 근접형의 배치예에 의하면, 측정면(21)과 광학 센서(24)(수광부(22) 및 발광부(23))가 근접하여 배치됨과 더불어, 열 방출부(26) 및 온도 센서(25)도 근접하여 흡구 부분(210) 내부에 배치된다. 이에 의해, 광학 센서(24)의 발열에 의한 영향을 회피할 수 있고, 흡인 장치(100A)와 같은 소형화된 장치에 대해서도, 측정 장치(10)를 구비시킬 수 있다.
(2-3-2) 이간형의 배치예 2
도 12에 나타나듯이, 흡인 장치(100A)의 손잡이 부분(200)의 내부에는, 광학 센서(24), 및 온도 센서(25)가 배치되어 있다(또한, 열 방출부(26)는 도시되어 있지 않다). 또한, 흡인 장치(100A)의 흡구 부분(210)에는, 측정면(21)이 설치되어 있다. 그리고, 수광부(22) 및 발광부(23)와 측정면(21)과는 두 가닥의 광 파이버(27)(27A, 27B)를 통하여 각각이 연결되어 있다. 즉, 이간형의 배치예에서는, 광 파이버(27)를 적용함으로써, 손잡이 부분(200) 내부의 수광부(22) 및 발광부(23)와, 흡구 부분(210) 내부의 측정면(21)을 이간시킬 수 있다.
또한, 이간형의 배치예는, 광 파이버(27)를 적용함으로써, 흡구 부분(210) 측에 설치하는 측정면(21)을 협소화할 수가 있어 유리하다. 또한, 광 파이버(27)는, 이에 한정되지 않지만, 석영 파이버로 하는 것이 좋다. 석영 파이버는, 직경 200μm~600μm 정도로 실장(室裝)되는 것이 알려져 있다.
도 13 및 도 14를 더 참조하여, 광학 센서(24)(수광부(22) 및 발광부(23))와 측정면(21)의 배치 관계에 대하여 더 상세하게 설명한다. 도 13은, 도 12에 나타낸 흡인 장치(100A)의 흡구 부분(210)을 Z축 방향으로부터 모식적으로 나타낸 평면도이며, 도 14는, 흡인 장치(100A)의 Y-Z 평면을 모식적으로 나타낸 평면도이다.
여기에서는, 두 가닥의 광 파이버(27A, 27B)가 사용되고 있다. 그리고, 도 13에 나타나듯이, 두 가닥의 광 파이버(27A, 27B)의 단면이 측정면(21)을 구성한다. 광 파이버(27A, 27B)의 단면(端面) 간의 거리는, 0μm~20mm로 하는 것이 좋다. 특히, 구강 표면과 같은 생체 조직 표면의 물질을 측정하는 경우는, 광 파이버(27A, 27B)의 단면 간의 거리는, 0μm~3mm의 범위 내에서 조정하는 것이 좋다. 또한, 광 파이버(27A, 27B)의 단면 간의 거리가 0이라는 것은, 광 파이버(27A, 27B)의 단면이 접촉하는 경우이다. 이와 같이, 측정면(21)에 있어서, 광 파이버(27A, 27B)의 단면 간을 근접 또는 접촉시킴으로써, 측정 결과의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 도 14에 나타나듯이, 또한, 두 가닥의 광 파이버(27A, 27B)는, Z축 방향에 대해, 소정의 각도를 두고 서로 마주보도록 배치하는 것이 좋다. 즉, 광학 센서(24)(수광부(22) 및 발광부(23))로부터 광 파이버(27A, 27B)의 단면을 향하여, 두 가닥의 광 파이버(27A, 27B)의 사이의 거리가 짧아지도록 배치하는 것이 좋다. 예를 들면, 소정의 각도는, 10° 이하로 하는 것이 좋다. 또한, 파이버의 단면은 파이버의 축 방향에 대하여 통상 90°지만, 80°~90°로 구배시켜, 구배면을 서로 마주 보게 해도 된다. 이에 의해, 수광부(22)가 반사광을 더 효과적으로 받을 수 있게 된다.
또한, 여기서는, 두 가닥의 광 파이버를 적용했지만, 이를 대신하여, 두 가닥으로 분기(分岐)할 수 있는 한 가닥의 광 파이버(27)를 사용해도 된다. 이 경우, 광 파이버(27)의 측정면(21) 측의 단면은 하나로 구성되는 한편, 반대측이 두 가닥으로 분기되어, 수광부(22) 및 발광부(23)에 각각 연결된다.
또한, 근접형의 배치에서 나타난 것과 같이, 온도 센서(25)는, 발광부(23)의 근방으로서, 광학 센서(24)와 흡인 장치(100A)에 설치되는 공기 유로(점선의 화살표)의 사이의 위치에 배치되는 것이 좋다. 에어로졸원이 가열되어 무화된 에어로졸이, 공기와의 혼합 유체로서 흡구 부분(210) 내의 공기 유로를 통과할 때, 에어로졸의 열이, 광학 센서(24)의 온도를 변동시키는 것도 생각된다. 그래서, 광학 센서(24)와 공기 유로의 거리를 확보함과 함께, 그 사이에 온도 센서(25)를 배치하는 것이 좋다.
이와 같이, 이간형의 배치예에 의하면, 광 파이버(27)를 통하여, 손잡이 부분(200) 내부의 수광부(22) 및 발광부(23)와, 흡구 부분(210) 내부의 측정면(21)이 이간된다. 이에 의해, 특히 흡구 부분(210)을 더 소형화할 수 있고, 흡인 장치(100A)와 같은 소형화된 장치에 대해서도 측정 장치(10)를 구비시킬 수 있다.
(2-4) 흡인 장치에 구비되는 측정 장치의 동작예
흡인 장치의 동작예는, 제1 실시 형태에서 설명했던 대로이다. 이에 추가하여, 본 실시 형태에서는, 유저가 흡인 장치를 사용하고 있는 동안의 데이터를 측정 동작에 응용해도 된다.
예를 들면, 유저가 흡연 동작시에 흡구 부분(210)을 추가하고 있는 동안, 측정면(21)에는 아랫입술이 접촉하고 있는 것이 상정된다. 즉, 흡인 동작 동안은 아랫입술에 의해 발광부(23)로부터의 빛이 수광부(22)에 반사되게 된다. 이를 이용하여, 예를 들면, 제어부(16)는, 수광부(22)에서 받는 빛의 강도(특히, 광량(光量))가 문턱값 이상인 경우만, 측정 동작(도 4의 스텝 S40~S60)을 실행하도록 제어해도 된다.
이외에도, 유저의 흡인 동작에 관련되는 각종 정보(예를 들면, 퍼프 회수, 퍼프 동작 기간, 소비한 캡슐의 수 등)를 이용하여, 흡인 장치로서의 측정 결과에 활용하거나 이에 관련짓거나 해도 된다.
(3) 제3 실시 형태
제1 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치(10)는, 단독으로 측정 장치(10)를 구성하는 것이었다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 생체 조직을 위한 측정 장치(10)는, 흡인 장치(100)에 구비되어 흡인 장치(100)와 일체 구성되었다. 이에 대해, 제3 실시 형태에서는, 생체 조직을 위한 측정 장치(10)는, 흡인 장치(100)에 대하여 착탈 가능하게 장착되도록 구성된다. 이하에서는, 전술의 도 8에 나타낸 구성예 1에 관련되는 흡인 장치(100A)를 예로 설명하지만, 이에 한정되지 않는다.
본 실시 형태에서는, 예를 들면, 단체(單體)로도 동작할 수 있는 측정 장치(10)가 흡인 장치(100A)에 기계적으로 장착되는 것 같은 기구를 구비해도 된다. 이에 의해, 유저가 흡인 장치(100)를 사용할 때에, 동시에 측정 장치(10)에 의해 측정을 하도록 구성되어도 된다.
대체로는, 측정 장치(10)가 흡인 장치(100A)에 장착됨에 따라, 측정 장치(10)가 흡인 장치(100A)에 전기적으로 접속되도록 구성되어도 된다. 예를 들면, 흡인 장치(100)의 전원부(111A)로부터 측정 장치(10)에 급전되어, 센서부(12) 및 제어부(16)가 동작되어도 된다. 이 경우, 흡인 장치(100A)의 기억부(114A)에 격납된 각종 프로그램 및/또는 설정 정보를 측정 장치(10)가 이용 가능하도록 구성되어도 된다. 또한, 흡인 장치(100A)의 통지부(113A)에 의해 측정 결과가 통지되어도 된다.
본 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치(10)는, 센서부(13) 및 측정부(21)을 적어도 구비한다. 도 15 및 도 16은 이러한 측정 장치(10)가 흡인 장치(100A)에 장착된 상태를 모식적으로 나타낸 모식도이다.
도 15의 측정 장치(10A)는, 흡인 장치(100A)의 흡입부(210)의 선단에 장착 가능한 캡형의 장치의 예이다. 캡형의 측정 장치(10A)는, 예를 들면, 제2 실시 형태에서 설명한 인접형의 흡인 장치(10A)로서 구성되는 것이 좋다. 구체적으로는, 도시되듯이, 테이퍼면 위에 측정면(21)을 가지고, 측정면에 근접하여 광학 센서(24)가 배치된다. 또한, 광학 센서(24)는, 측정 장치(10A)의 내벽(內壁)에 설치되는 것이 좋다. 또한, 측정면(21)과 광학 센서(24)의 배치 관계에 대해서는 제2 실시 형태에서 설명했던 바와 같다.(온도 센서(25) 및 열 방출부(26)는, 여기에서는 도시가 생략되어 있다.)
도 16의 측정 장치(10B)는, 흡인 장치(100A)의 흡입부(210)의 선단에 의해 관통되도록 장착 가능한 케이스형의 장치의 예이다. 케이스형의 측정 장치(10B)는, 예를 들면, 제2 실시 형태에서 설명한 이산(離散)형의 흡인 장치(10A)로서 구성되는 것이 좋다. 광학 센서(24) 및 광 파이버(27)는, 측정 장치(10A)의 내벽에 설치되는 것이 좋다. 그리고, 도시되듯이, 측정 장치(10B)가 장착된 상태에서, 흡인 장치(100A)의 흡입부(210)와 접하여 측정면(21)을 형성하도록, 광학 센서(24)로부터 배선된 광 파이버(27)가 위치 맞춤되는 것이 좋다.(도 15와 마찬가지로, 온도 센서(25) 및 열 방출부(26)는, 여기에서는 도시가 생략되어 있다.)
본 실시 형태에 관련되는 생체 조직을 위한 측정 장치(10A, 10B)는, 흡인 장치(100A)에 착탈 가능하게 자유롭게 장착할 수 있다. 측정 장치(10A, 10B)를 흡인 장치(100A)에 장착한 채로, 흡인 장치(100A)를 동작 가능하게 해도 좋다. 이와 같이, 측정 장치(10A, 10B)는, 충분히 소형화된 장치이며, 유저는, 흡인 장치(100A)와 함께 측정 장치(10)를 부담없이 사용할 수 있다.
(4) 다른 실시 형태
전술의 설명에 있어서, 몇 가지 실시 형태에 관련되는 측정 장치, 흡인 장치, 및 방법이 도면을 참조하여 설명되었다. 본 개시는, 프로세서에 의해 실행되면, 해당 프로세서에, 측정 장치 또는 흡인 장치를 동작시키는 방법을 실행시키는 프로그램, 또는 해당 프로그램을 격납한 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서도 실시될 수 있음이 이해된다.
이상, 본 개시의 실시 형태가, 그 변경예 및 적용 태양(態樣)과 함께 설명되었지만, 이들은 예시에 지나지 않으며, 본 개시의 범위를 한정하는 것이 아님이 이해되어야 한다. 본 개시의 취지 및 범위로부터 일탈하는 일 없이, 실시 형태의 변경, 추가, 개량(改良) 등을 적절히 실시할 수 있음이 이해되어야 한다. 본 개시의 범위는, 상술한 실시 형태의 어느 것에 의해서도 한정되어서는 안 되며, 특허 청구의 범위 및 그 균등물에 의해서만 규정되어야 할 것이다.
10, 10A, 10B…측정 장치, 17…데이터 처리부, 20…측정부, 21…측정면, 22…수광부, 23…발광부, 24…광학 센서, 25…온도 센서, 26…열 방출부, 27(27A, 27B)…광 파이버, 30…본체부, 100(100A, 100B)…흡인 장치, 110…전원 유닛, 11, 111A, 111B…전원부, 12, 112A, 112B…센서부, 13, 113A, 113B…통지부, 14, 114A, 114B…기억부, 15, 115A, 115B…통신부, 16, 116A, 116B…제어부, 120…카트리지, 121A, 121B…가열부, 122…액 유도부, 123…액 저장부, 124…마우스피스, 130…향미 부여 카트리지, 131…향미원, 140…보지부, 141…내부 공간, 142…개구, 143…저부, 144…단열부, 150…스틱형 기재, 151…기재부, 152…흡구부, 180…공기 유로, 181…공기 유입 구멍, 182…공기 유출 구멍, 200…손잡이 부분, 210…흡구 부분

Claims (20)

  1. 생체 조직을 위한 측정 장치로서,
    상기 생체 조직의 일부인 피측정물(披測定物)에 접촉하는 측정면을 통하여, 발광부로부터 상기 피측정물에 빛을 조사함과 더불어 상기 피측정물로부터 반사된 반사광을 수광부(受光部)가 받음으로써, 상기 피측정물의 광학 데이터를 측정하는 광학 센서와,
    상기 광학 센서의 온도를 측정하는 온도 센서와,
    상기 광학 센서의 온도에 근거하여 상기 광학 데이터를 처리하고, 상기 처리된 광학 데이터에 근거하여 상기 피측정물에 관한 측정 결과를 도출하는 데이터 처리부
    를 구비하는, 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 처리부에 의한 상기 광학 데이터의 처리가, 상기 광학 센서의 온도가 지정 온도에 실질적으로 대응하고 있는 상기 광학 데이터를 선택하는 것을 포함하는, 측정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    해당 측정 장치를 기동했을 때의 환경 온도에 근거하여, 상기 지정 온도가 동적으로 결정되도록 구성되는, 측정 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 처리부에 의한 상기 광학 데이터의 처리가, 상기 광학 센서의 온도에 근거하여, 상기 반사광의 파장마다 상기 광학 데이터를 보정(補正)하는 것을 포함하는, 측정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 광학 센서의 온도에 대한 광(光)강도의 변화율의 모델이 상기 파장마다 미리 규정되어 기억부에 격납(格納)되어 있으며, 상기 광학 데이터가 상기 모델을 사용하여 보정되도록 구성되는, 측정 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 센서의 온도가 소정의 문턱값 이하인 경우에 상기 발광부가 활성화되고,
    상기 광학 센서의 온도가 상기 소정의 문턱값보다 높은 경우에 상기 발광부가 비활성화되도록,
    구성되는, 측정 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정면이 광(光) 투과성을 가지는 창(窓)을 구비하는, 측정 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 측정면이, 구배면(勾配面)상에서, 상기 수광부와 상기 발광부의 사이의 위치가 되도록 배치되는, 측정 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 구배면의 구배(勾配)의 각도가 15도 이하인, 측정 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광부 및 상기 수광부와, 상기 측정면이 광(光) 파이버(fiber)를 통하여 연결되는, 측정 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 광 파이버가, 상기 발광부 및 상기 측정면을 연결하는 제1 파이버와, 상기 수광부 및 상기 측정면을 연결하는 제2 파이버를 구비하고,
    상기 제1 파이버의 상기 측정면 측의 단부(端部)와, 상기 제2 파이버의 측정면 측의 단부의 사이의 거리가, 0~3mm의 범위 내인, 측정 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    해당 측정 장치가 흡인 장치에 구비되고, 상기 해당 흡인 장치와 일체로 구성되는, 측정 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 온도 센서가, 상기 흡인 장치가 구비하는 공기 유로(流路)와 상기 광학 센서의 사이에 배치되는, 측정 장치.
  14. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    해당 측정 장치가 흡인 장치에 착탈 가능하게 장착되는, 측정 장치.
  15. 청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피측정물이 구강(口腔) 조직인 측정 장치.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 측정 장치를 구비한 흡인 장치.
  17. 생체 조직을 위한 측정 방법으로서,
    온도 센서가 광학 센서의 온도를 측정하는 스텝과,
    상기 광학 센서가 광학 데이터를 측정하는 스텝으로서,
    상기 생체 조직의 일부인 피측정물에 접촉하는 측정면을 통하여, 상기 피측정물에 빛을 조사함과 함께, 상기 피측정물로부터 반사된 반사광을 받는 것을 포함하는, 스텝과,
    상기 광학 센서의 온도에 근거하여 상기 광학 데이터를 처리하는 스텝과,
    상기 처리된 광학 데이터에 근거하여, 상기 피측정물에 관한 측정 결과를 도출하는 스텝
    을 포함하는, 측정 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 광학 데이터를 처리하는 스텝이, 상기 광학 센서의 온도가 지정 온도에 실질적으로 대응하고 있는 상기 광학 데이터를 선택하는 것을 포함하는, 측정 방법.
  19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,
    상기 광학 데이터를 처리하는 스텝이, 상기 광학 센서의 온도에 근거하여, 상기 반사광의 파장마다 상기 광학 데이터를 보정하는 것을 포함하는, 측정 방법.
  20. 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 기재된 측정 방법을 측정 장치에 실행시키기 위한 프로그램.
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