TW202410858A - 生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法 - Google Patents

Abstract

本發明為生體資訊檢測裝置，包含：雷射振盪器，使以對應於量測對象物質的適當波長振盪的脈衝雷射光振盪；照射機構，對於量測對象物質存在於內部的液狀生體物照射脈衝雷射光；受光感測器，接受從液狀生體物輸出的檢測雷射光；及控制單元，控制各構成元件的動作。上述控制單元係對於雷射振盪器輸出振盪指令，俾使得以一定週期振盪脈衝雷射光，並且擷取來自受光感測器的檢測信號，作為在對應於上述一定週期的時間之區間資料，再根據區間資料而演算液狀生體物中的量測對象物質之分量。

Description

生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法

本發明係關於生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法，特別是關於取得在液狀生體物的內部存在的量測對象物質之分量的生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法。

人類的血液中所包含的乳酸，例如在激烈運動中等，血液中的糖於無氧狀態下代謝時會大量生成。此血液中的乳酸之濃度，作為表示血液循環的程度之值，例如使用於休克狀態或循環不全的指標。

作為一例，血液中混入細菌等而導致全身的臓器受損的敗血症發生時，藉由監控血液中的乳酸濃度，而在接受手術的患者之術後管理中、或搬運呈現休克症狀的急救患者時，可判斷患者是否會重症化。此種血液中的乳酸濃度之量測，一般而言，係藉由分析從患者抽取的血液而進行，但不易進行簡單且連續的量測，而且必須採取相關風險措施以避免抽血伴隨的感染症。

作為改善此點的方案之一，例如專利文獻1提供推測患者的血中分析物之濃度位準的方法，該方法包含以下步驟：接收輸入變數的第1群組，該輸入變數的第1群組不包含侵入式量測所得的變數，且該輸入變數的第1群組之至少1個第1變數會受到患者的血中分析物之濃度位準的影響，另一方面該輸入變數的第1群組之至少1個第2變數不會受到患者的血中分析物之濃度位準的影響；將輸入變數的第1群組之至少1個進行前處理，而生成變數的第2群組；及將線性分解法使用在變數的第2群組，而生成變數的第3群組。依照此方法，可進行完全非侵入式量測，對於變動的患者及環境條件相對不敏感，故生理學參數具有更精確的特徵，可在更廣泛範圍的應用中決定確實的特徵。

又，專利文獻2提供對於受試個體的血液成分位準即時監控的方法 ，該方法包含以下步驟：提供具備波長可調混合III－V/IV雷射感測器的系統晶片(system on chip)；藉由對於光纖介面傳送掃描雷射信號，而指示系統晶片監控受試個體的血液成分位準；將上述信號藉由光纖介面導引至受試個體的血液；上述信號與血液交互作用之後，來自血液的反射信號由光纖介面收集；及將上述反射信號導引到反射光感測器。此時，反射信號為光信號，將反射信號從光信號轉換成電信號，並且在微處理器處理電信號，將該電信號轉換成經校正的血液成分位準，藉由進行以上程序，而可跨過一定期間連續收集多個資料點，進而提供在評估治療的有效性方面，可能很重要的歷史趨勢之珍貴資訊。 [先前技術文件] [專利文件]

專利文件1：日本特表2010-526646號公報 專利文件2：日本特表2020-520768號公報

[發明所欲解決的課題]

上述例示的習知技術，例如在專利文獻1所揭露的方法，雖然以非侵入方式取得血液中的輸入變數之第1群組（參考「不包含侵入式量測所得的變數」的記載），但必須接收受到血中分析物的濃度位準「影響」的第1變數及「不受影響」的第2變數之至少2個變數。因此，有連續監控患者的狀態而導致進行資料處理時的資料量變大的問題。

另外，在專利文獻2所揭露的方法，藉由將輸出光束對於流經皮膚內的血管之血液照射，再將其反射光由光感測器接收，而能夠以非侵入方式取得對象的血液中之成分資料。然而，從人體之外以非侵入方式取得資料時，雷射感測器與對象的人體並未接觸，故反射光包含輸出光束的反射成分以外之來自量測環境的光成分（例如自然光或照明光等）等雜訊，而成為血液成分的演算精確度變差的原因之一。

有鑑於上述，本發明之目的在於提供可將液狀生體物所包含的量測對象物質之量測資料，以低雜訊且非侵入方式取得的生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法。 [用於解決課題的手段]

依照本發明的一態樣之生體資訊檢測裝置包含：雷射振盪器，使以對應於量測對象物質的適當波長振盪的脈衝雷射光振盪；照射機構，對於前述量測對象物質存在於內部的液狀生體物照射脈衝雷射光；受光感測器，接受從液狀生體物輸出的檢測雷射光；及控制單元，控制各構成元件的動作，控制單元對於雷射振盪器輸出振盪指令，俾使得以一定週期振盪脈衝雷射光，並且擷取來自受光感測器的檢測信號，作為在對應於上述一定週期的時間之區間資料，再根據該區間資料而演算液狀生體物中的量測對象物質之分量。

又，依照本發明的另一態樣之生體資訊檢測方法，將以對應於量測對象物質的適當波長振盪的脈衝雷射光，照射到上述量測對象物質存在於內部的液狀生體物，接受從前述液狀生體物輸出的檢測雷射光，再取得量測對象物質的前述液狀生體物中之分量，脈衝雷射光以一定週期振盪，擷取來自受光感測器的檢測信號，作為在對應於上述一定週期的時間之區間資料，再根據該區間資料而演算量測對象物質的前述分量。 [發明效果]

依照本發明的一態樣，係對於雷射振盪器輸出振盪指令，俾使得以一定週期振盪脈衝雷射光，並且擷取來自受光感測器的檢測信號，作為在對應於上述一定週期的時間之區間資料，再根據該區間資料而演算液狀生體物中的量測對象物質之分量，故可將液狀生體物所包含的量測對象物質之量測資料，以低雜訊且非侵入方式取得。

以下，將依照本發明的代表例之生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法之實施形態連同圖面予以說明。

在本說明書，「液狀生體物」係指例如血液、汗、淋巴液等人體內生成的液狀之物體及分泌物。又，作為「量測對象物質」，可例示上述液狀生體物所包含的水分以外之分子化合物等。

＜第1實施形態＞ 圖1為表示本發明的代表例，也就是依照第1實施形態的生體資訊檢測裝置之構成的概略圖。又，圖2為表示圖1所示的生體資訊檢測裝置所包含之雷射振盪器的構成之一例的方塊圖。又，圖3為表示圖1所示的生體資訊檢測裝置所包含之控制單元的構成之一例的方塊圖。

如同圖1所示，依照第1實施形態的生體資訊檢測裝置100，作為一例包含：雷射振盪器110，使以對應於量測對象物質的適當波長振盪的脈衝雷射光LB振盪；照射機構120，對於量測對象物質存在於內部的液狀生體物LO照射脈衝雷射光LB；搬運機構130，使照射機構120的XYZ方向之位置移動；樣品固持機構140，使收納液狀生體物LO的容器142之XYZ方向的位置移動；受光感測器150，接受從液狀生體物LO輸出的檢測雷射光；及控制單元160，控制各構成元件的動作。

雷射振盪器110在檢測液狀生體物LO所包含的量測對象物質（參考後述圖5C之符號MM等）方面，使用輸出適當波長（例如吸收效率較高的波長等）之光源。作為一例，如同圖2所示，雷射振盪器110包含：振盪控制部112，進行根據來自控制單元160的振盪信號而將脈衝雷射光LB以一定週期T振盪的控制；驅動電源113，配合來自振盪控制部112的開啟關閉信號而朝向多個雷射光源115a、115b供給驅動電力；支撐部114，安裝雷射光源115a 、115b；聚光透鏡116，使從多個雷射光源115a、115b射出的脈衝雷射光LB聚光；波長調整部117，調整射出的脈衝雷射光 LB之波長；及傳輸路徑118（例如光纖），將聚光的脈衝雷射光LB傳送到照射機構120。

依照第1實施形態的生體資訊檢測裝置100可例示「血液」作為液狀生體物LO，並且可例示「乳酸」或者「乳酸鹽」作為在此所包含的代表性量測對象物質。此時，檢測乳酸或者乳酸鹽時的適當脈衝雷射光LB之波長例如採用1480nm。

為了將在檢測上述乳酸或者乳酸鹽方面的適當波長（1480nm）選擇性朝向液狀生體物LO照射，作為多個雷射光源115a、115b，可採用將發光二極體（LED）或半導體雷射（LD）配置成陣列狀者；以毫米波、次毫米波、微波振盪的雷射；或者自由電子雷射等。然後，藉由將使此等沿著同軸聚光而高輸出化的脈衝雷射光LB穿透波長調整部117，依照既定適當波長之範圍而選擇的脈衝雷射光LB會射出到傳輸路徑118。在此，作為波長調整部117，可例示選擇性除去既定的上限值及下限值之範圍外的光之帶通濾波器等。

在如同圖2所示的構成，作為多個雷射光源115a、115b，例示配置2個光源的情況，但可進一步將多個（3個以上）雷射光源配置成陣列狀，或者配置在圓周上。又，該圖中雖顯示從驅動電源113直接供給驅動電力給多個雷射光源115a、115b的情況，但亦可例如構成為在支撐部114設置放大電路（無圖示），而放大來自驅動電源113的驅動電力，再供給到雷射光源115a、115b。

照射機構120，作為一例，係經由傳輸路徑118而從一端（上端）側導入脈衝雷射光LB，藉由在內部所配置的聚光透鏡（無圖示）而成形為既定的光束直徑及光束剖面形狀等的光束輪廓之後，從另一端（下端）側對於在容器142所收納的液狀生體物LO照射。在第1實施形態，雖例示脈衝雷射光LB以光束點成為圓形剖面的方式成形之情況，但也可藉由適當選擇聚光透鏡，而將光束輪廓成形為多角形或者線狀等任意形狀。

搬運機構130，作為一例，係構成為沿著彼此正交的XYZ之3軸方向相對移動的線性驅動體，在其中一端安裝照射機構120。搬運機構130可構成為「具備在一端安裝照射機構120的機器臂之6軸或者7軸型式的工業用機器人。

樣品固持機構140，作為一例，係構成為將收納包含量測對象物質的液狀生體物LO之容器142載置在頂面，同時沿著圖示上的XYZ之3軸方向自由移動的工作台。又，在樣品固持機構140的頂面與容器142的底面之間，配置檢測來自液狀生體物LO的穿透光之受光感測器150。

作為收納液狀生體物LO的容器142，由對於上述脈衝雷射光LB之波長呈透明的（也就是說，照射的脈衝雷射光LB會穿透）材料所構成。藉此，對於收納在容器142的液狀生體物LO所照射的脈衝雷射光，在量測對象物質不存在的區域，會直接穿透容器142的底面而到達受光感測器150，故由受光感測器150可檢測出已被照射。

如同圖3所示，控制單元160，作為一例，係包含：主控制部162：對於生體資訊檢測裝置100的各構成元件輸出動作指令；分量演算部164，使用來自受光感測器的檢測值而演算液狀生體物LO所包含的量測對象物質之分量；顯示部166，顯示上述演算的量測對象物質之分量或其他各種參數等；及輸入介面168，可手動輸入進行量測條件等各種參數的修正之資訊。然後，控制單元160係主控制部162與雷射振盪器110、搬運機構130及樣品固持機構140以有線或者無線方式連接，與此等周邊設備交換信號，而控制生體資訊檢測裝置100整體的動作。

主控制部162，作為一例，係具有以下功能：使用者由輸入介面168輸入「對應於測定開始的開始信號Ss」時，擷取從既定的量測程式朝向雷射振盪器110的振盪、或朝向搬運機構130及樣品固持機構140的相對移動等動作資訊，而生成用以進行此等動作的振盪信號So或相對移動信號Sm，再輸出到各構成元件。又，主控制部162也具有以下功能：與朝向雷射振盪器110的輸出同步，而輸出振盪信號So到後述分量演算部164，同時接收來自該分量演算部164的演算結果，將分量的演算結果或現在的生體資訊檢測裝置100之各種參數傳送到顯示部166，加以顯示。

分量演算部164具備以下功能：從接收上述開始信號之主控制部162，接收「對應於演算開始的演算信號Se」時，從受光感測器150連續接收「對應於時刻t的檢測值的檢測信號Sd」，加以儲存。又，分量演算部164也具備以下功能：從主控制部162接收振盪信號So，從由受光感測器150所檢測的檢測信號Sd之時間序列資料，擷取「相應於雷射振盪器110的振盪時間點之區間資料D」，再根據該區間資料D而演算液狀生體物LO中所包含的量測對象物質之分量。然後，經演算的量測對象物質之分量傳送到主控制部162。

接下來，使用圖4～圖6，說明在依照第1實施形態的生體資訊檢測裝置所進行的生體資訊檢測方法之具體動作態樣。

圖4為表示依照第1實施形態的生體資訊檢測方法之概要的流程圖。又，圖5A為在依照第1實施形態的生體資訊檢測裝置，將脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要的平面圖。又，圖5B及圖5C為在依照第1實施形態的生體資訊檢測裝置將脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要的部分正面圖。另外，圖6為表示各種指令信號與量測資料之間的關係的時間序列圖表。

依照第1實施形態的生體資訊檢測裝置100所進行的生體資訊檢測方法，如同圖4所示，使用者由輸入介面168輸入「對應於量測開始的開始信號Ss」時，首先，控制單元160的主控制部162對於分量演算部164指示「開始接收來自受光感測器150的檢測信號Sd」（步驟S101）。藉此，在分量演算部164，迄於流程圖所示的動作結束為止，將連續接收來自受光感測器150的檢測信號Sd，作為時間序列資料加以暫時儲存。

接下來，主控制部162根據既定的量測程式，而對於搬運機構130及樣品固持機構140輸出相對移動信號Sm（步驟S102）。藉此，定位對於液狀生體物LO照射脈衝雷射光LB的位置及焦點距離。

接下來，主控制部162對於雷射振盪器110僅在既定的照射時間Ton輸出「射出脈衝雷射光LB的振盪信號So」（步驟S103）。在接收該振盪信號So的雷射振盪器110，振盪控制部112對於驅動電源113僅在上述照射時間Ton之間，輸出開啟指令信號Son，而射出「調整成既定波長之脈衝雷射光LB」。

接下來，主控制部162根據上述量測程式，判別對於容器142內的液狀生體物LO在所規定的所有量測範圍之脈衝雷射光LB的照射作業是否已結束（步驟S104）。也就是說，在步驟S104，判別為「在所有量測範圍之照射作業已結束」的情況，主控制部162視為「對於液狀生體物LO的量測已結束」，而輸出演算信號Se到分量演算部164，前進到之後的步驟S105。

另外，在步驟S104，判別為「在所有量測範圍之照射作業尚未結束」時，返回步驟S102，針對量測程式所判定的未結束量測範圍，重複進行脈衝雷射光LB的定位及照射。藉此，對於容器142所收納的液狀生體物LO中應量測的全部範圍（區域），進行量測對象物質的檢測。

參考圖5A～圖5C，針對從上述步驟S102到步驟S104為止的動作程序，顯示了一個具體例。也就是說，如同圖5A所示，在頂面具有感測面的受光感測器150所載置的容器142，收納液狀生體物LO，在該液狀生體物LO，定義複數個「將脈衝雷射光LB的聚光點FP之聚光徑（點徑）所對應的長度設為縱橫長度之矩形區域C」。

然後，針對如同上述定義的多個矩形區域，藉由量測程式進一步定義脈衝雷射光LB的照射開始位置Ps及照射結束位置Pe，並且規定在照射開始位置Ps與照射結束位置Pe之間沿著XY方向掃描的掃描路徑。在圖4所示的流程圖之步驟S104的判別，係判斷「現在的照射位置（聚光點FP）是否與掃描路徑上的照射結束位置Pe一致」。

接下來，以下說明在脈衝雷射光LB的照射位置（聚光點FP），量測對象物質MM的有無與來自受光感測器150的檢測信號之關係。例如圖5B所示，在照射的脈衝雷射光LB之聚光點FP或者其延長線上不存在量測對象物質MM的情況，脈衝雷射光LB會穿透液狀生體物LO及容器142，故與照射的脈衝雷射光LB之輸出功率相當的穿透光TB，在受光感測器150的受光點DP會被檢測出。

另外，如同圖5C所示，在照射的脈衝雷射光LB之聚光點FP或者其延長線上存在量測對象物質MM的情況，脈衝雷射光LB由量測對象物質MM吸收或者反射，故具有比照射的脈衝雷射光LB之輸出功率更低的穿透光TB會在受光感測器150的受光點DP被檢測出。圖5C雖例示量測對象物質MM比脈衝雷射光LB的聚光點FP之聚光徑大的情況，但即使比聚光徑小的情況，也顯示同樣的傾向。

接下來，從主控制部162接收演算信號的分量演算部164，如同圖6所示，藉由擷取：對應於「接收來自主控制部162的振盪信號So之區間」的「來自受光感測器150的檢測信號Sd之區間」，而擷取區間資料D（步驟S105）。因此，可僅取得「檢測信號Sd的脈衝雷射光LB照射的照射時間Ton所對應的區間之資料」（也就是可降低檢測時的雜訊）。在此，合併振盪信號So的照射時間Ton與非照射時間Toff而定義為一週期T。

接下來，分量演算部164根據擷取的區間資料D而演算對於量測對象物質MM的液狀生體物LO之分量。具體而言，在步驟S105所擷取的區間資料D，作為一例，係包含以下2個位準所得的輸出值：量測對象物質MM尚未檢測出來時（非檢測區間Tn）的基準資料Ds（圖5B所示的狀態）；及量測對象物質MM已檢測出來時（檢測區間Td）的檢測資料Dd（圖5C所示的狀態）。

此時，可判斷為「基準資料Ds與檢測資料Dd之間的差分ΔD之絶對值愈大，量測對象物質MM的檢測量愈多」。於是，分量演算部164在量測「對象的所有量測範圍」之後，將區間資料D整體之檢測資料Dd的數值相乘，作為測定對象物質MM的「分量」，輸出到主控制部162而結束動作（步驟S106）。

量測對象物質MM的分量可不為乘積值，而是經過演算作為相對於整體的比率。又，可對於基準資料Ds與檢測資料Dd之間的差分ΔD設定閾值，將超過既定閾值者判斷成「已檢測」。

藉由具備上述的構成，依照第1實施形態的生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法，係對於雷射振盪器輸出振盪指令，俾使得以一定週期振盪脈衝雷射光，並擷取來自受光感測器的檢測信號，作為在對應於上述一定週期的時間之區間資料，再根據該區間資料而演算液狀生體物中的量測對象物質之分量，故可將液狀生體物所包含的量測對象物質之量測資料，以低雜訊且非侵入方式取得。

＜第2實施型態＞ 接下來，使用圖7A～圖8，說明依照本發明的另一例，也就是第2實施形態的生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法之實施態樣。在第2實施形態，於圖1～圖6所示的概略圖等，針對可與第1實施形態採用相同或者共通的構成者，附加相同的符號而省略此等重複的說明。

圖7A為表示「在依照第2實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射液狀生體物的動作程序之概要」的平面圖。又，圖7B及圖7C為表示「在依照第2實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射液狀生體物的動作程序之概要」的部分正面圖。進一步，圖8為表示依照第2實施形態的生體資訊檢測方法之概要的流程圖。

在依照第2實施形態的生體資訊檢測裝置100，相對於第1實施形態的使用收納液狀生體物LO的容器142之量測手法，例如使用以下手法：在液狀生體物LO的代表例，也就是血液流經人類等生物內部的期間，將直接量測用的脈衝雷射光LB照射血管等進行量測。也就是說，如同圖7A所示，將在人體內照射的脈衝雷射光LB比較容易穿透的末端部（例如手指240）載置在頂面具有感測面的受光感測器150上之狀態，將脈衝雷射光LB朝向該手指240照射。

此時，在脈衝雷射光LB的照射位置（聚光點FP），例如圖7B所示，在照射的脈衝雷射光LB之聚光點FP或者其延長線上不存在量測對象物質MM時，脈衝雷射光LB穿透包含血管242的手指240，故與照射的脈衝雷射光LB之輸出功率相當的穿透光TB會在受光感測器150的受光點DP被檢測出。

另外，如同圖7C所示，在照射的脈衝雷射光LB之聚光點FP或者其延長線上存在量測對象物質MM時，脈衝雷射光LB由量測對象物質MM 吸收或者反射，故具有比照射的脈衝雷射光LB之輸出功率更低的穿透光TB會在受光感測器150的受光點DP被檢測出。在圖7C，也與第1實施形態的情況相同，即使量測對象物質MM比脈衝雷射光LB的聚光點FP之聚光徑小的情況，也顯示同樣的傾向。

在依照此種配置的狀態，藉由一定週期T的開啟關閉控制而僅在既定時間照射脈衝雷射光LB，同時接收來自受光感測器150的檢測信號Sd。藉此，可不在第1實施形態掃描容器142內的液狀生體物LO之量測區域進行量測，而是可量測「作為連續流動的血液之液狀生體物LO的時間序列資料」。

依照第2實施形態的生體資訊檢測方法，如同圖8所示，使用者藉由輸入介面168而輸入「對應於量測開始的開始信號Ss」時，首先，控制單元160的主控制部162對於分量演算部164指示「開始接收來自受光感測器150的檢測信號Sd」（步驟S201）。藉此，在分量演算部164，迄於流程圖所示的動作結束為止，連續接收來自受光感測器150的檢測信號Sd作為時間序列資料，並暫時儲存。

接下來，主控制部162根據既定的量測程式，而輸出「對於雷射振盪器110僅在既定的照射時間Ton射出脈衝雷射光LB的振盪信號So」（步驟S202）。在接收該振盪信號So的雷射振盪器110，與第1實施形態相同，振盪控制部112對於驅動電源113，僅在上述照射時間Ton輸出開啟指令信號Son，射出「調整成既定波長之脈衝雷射光LB」。

接下來，主控制部162根據上述量測程式，而判定「依一定週期T的脈衝雷射光LB之照射是否已結束既定週期」（步驟S203）。也就是說，在步驟S203，判別為既定週期數之照射已結束時，主控制部162視為對於液狀生體物LO的量測已結束，而對於分量演算部164輸出演算信號Se，前進到之後的步驟S204。

另外，在步驟S203，判別為既定週期數之照射未結束時，返回步驟S202，重複一週期的脈衝雷射光LB之照射。藉此，對於連續流經手指240的血管242之液狀生體物（血液）LO，進行既定時間之量測對象物質的檢測動作。

接下來，從主控制部162接收演算信號的分量演算部164，與第1實施形態相同，藉由擷取「接收來自主控制部162的振盪信號So之區間」所對應的「來自受光感測器150之檢測信號Sd的區間」，而擷取區間資料D（步驟S204）。因此，可僅取得檢測信號Sd的脈衝雷射光LB照射的照射時間Ton所對應的區間之資料。

接下來，分量演算部164係與第1實施形態的情況相同，根據抽出的區間資料D，而演算對於量測對象物質MM的液狀生體物LO之分量。藉此，分量演算部164在量測既定週期數之時間序列資料後，將區間資料D整體之檢測資料Dd的數值相乘，作為量測對象物質MM的「分量」，輸出到主控制部162而結束動作（步驟S205）。

藉由具備上述的構成，依照第2實施形態的生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法，除了具有第1實施形態所說明的效果，例如在液狀生體物的代表例，也就是血液流經人類等生物內部的期間，為了使用「將直接量測用的脈衝雷射光照射手指等的血管而進行量測的手法」，不必從人體等預先取得包含量測對象物質的液狀生體物，而可減輕量測時的負擔。又，使脈衝雷射光相對於「收納量測的液狀生體物LO之容器」移動的步驟變成非必要，故可縮短整體的量測時間。

＜第3實施型態＞ 接下來，使用圖9A～圖11，說明依照本發明的另一例，也就是第3實施形態的生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法之實施態樣。在第3實施形態，於圖1～圖8所示的概略圖等，針對可採用與第1實施形態及第2實施形態相同或者共通的構成者，附加相同符號而省略此等的重複說明。

圖9A為表示「在依照第3實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要」的平面圖。又，圖9B及圖9C為表示「在依照第3實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要」的平面圖及部分正面圖。又，圖10為表示各種指令信號與量測資料之間的關係的時間序列圖表。進一步，圖11為表示「依照第3實施形態的生體資訊檢測裝置之變形例的量測單元之概要」的部分剖面圖。

在依照第3實施形態的生體資訊檢測裝置100，相對於「第1實施形態中將來自液狀生體物LO的穿透光以受光感測器150檢測的量測手法」，係使用「量測液狀生體物LO所包含的量測對象物質MM之反射光的手法」。也就是說，如同圖9A所示，在樣品固持機構140所載置的容器142收納液狀生體物LO，與第1實施形態的情況相同，對於液狀生體物LO的既定量測範圍照射脈衝雷射光LB。

此時，在依照第3實施形態的生體資訊檢測裝置100，將由液狀生體物LO所包含的量測對象物質MM所反射的反射光RB，由安裝在照射機構120的受光感測器350予以檢測。也就是說，例如圖9B所示，在所照射的脈衝雷射光LB之聚光點FP或者其延長線上不存在量測對象物質MM時，脈衝雷射光LB會穿透液狀生體物LO及容器142，故受光感測器350僅檢測出根據裝置周圍的光量之檢測值。

另外，如同圖9C所示，在所照射的脈衝雷射光LB之聚光點FP或者其延長線上存在量測對象物質MM時，脈衝雷射光LB由量測對象物質MM吸收或者反射，故所照射的脈衝雷射光LB之輸出的一部分被反射而成的反射光RB，在受光感測器350的受光點DP會被檢測出。在圖9C，與第1實施形態的情況相同，即使量測對象物質MM比脈衝雷射光LB的聚光點FP之聚光徑小的情況，也顯示同樣的傾向。

在依照第3實施形態的生體資訊檢測裝置100，如同圖10所示，在受光感測器350檢測反射光RB的區間接收檢測值變大的檢測信號Sd。然後，分量演算部164藉由擷取「接收來自主控制部162的振盪信號So之區間」所對應的「受光感測器150之檢測信號Sd的區間」，而擷取區間資料D。因此，與第1實施形態的情況相同，可僅取得「檢測信號Sd的脈衝雷射光LB被照射的照射時間Ton所對應的區間之資料」。

接下來，分量演算部164根據擷取的區間資料D，而演算對於量測對象物質MM的液狀生體物LO之分量。具體而言，擷取的區間資料D，作為一例，係包含以下2個位準所得的輸出值：量測對象物質MM未經檢測時（非檢測區間Tn）的基準資料Ds；及量測對象物質MM經檢測時（檢測區間Td）的檢測資料Dd。

此時，與第1實施形態的情況相同，可判斷為「基準資料Ds與檢測資料Dd之間的差分ΔD之絶對值愈大，量測對象物質MM的檢測量愈多」。於是，分量演算部164在量測「對象的所有量測範圍」之後，將區間資料D整體之檢測資料Dd的數值相乘，作為測定對象物質MM的「分量」，而對於主控制部162輸出演算結果。

如同上述，在依照第3實施形態的生體資訊檢測裝置100，藉由檢測對於量測對象物質MM的脈衝雷射光LB之反射光RB，而演算該量測對象物質MM的分量。因此，作為第3實施形態的變形例，可採用尺寸更小的量測單元之構成。

也就是說，如同圖11所示，作為量測單元360，例如可例示包含以下的構成：筒狀的收納部362，收納手指240等的液狀生體物LO流經的生物之一部分；照射機構120，朝向該收納部362的內部空間S照射脈衝雷射光LB；及受光感測器350，檢測脈衝雷射光LB的反射光。藉此，可將量測單元360的周圍環境伴隨的光量之檢測限制在最小程度，而可進一步提高量測精確度。

藉由具備上述的構成，依照第3實施形態的生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法，除了第1實施形態所說明的效果，可藉由使用量測液狀生體物所包含的量測對象物質之反射光的手法，而將檢測出的來自周圍環境的光量限制在最小程度，進而可提高量測精確度。

＜第4實施型態＞ 接下來，使用圖12～圖14，說明依照本發明的另一例，也就是第4實施形態的生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法之實施態樣。在第4實施形態，於圖1～圖11所示的概略圖等，針對可採用與第1～第3實施形態相同或者共通的構成者，附加相同的符號而省略此等的重複說明。

圖12為表示依照第4實施形態的生體資訊檢測裝置之構成的概略圖。又， 圖13為表示各種指令信號與量測資料之間的關係的時間序列圖表。又，圖14 為表示圖12所示的生體資訊檢測裝置所包含之雷射振盪器的構成之一例的方塊圖。

在依照第4實施形態的生體資訊檢測裝置400，於具備多個雷射振盪器410a、410b，用於輸出：設定成「對應於不同量測對象物質的不同適當波長」之脈衝雷射光LBa、LBb的方面，與第1實施形態不同。藉此，依照第4實施形態的生體資訊檢測裝置400，可從單一液狀生體物LO得到對於多個量測對象物質MM1、MM2的分量。

具體而言，如同圖12所示，依照第4實施形態的生體資訊檢測裝置400包含：雷射振盪器410a，使以對應於第1量測對象物質的適當波長振盪的脈衝雷射光LBa振盪；雷射振盪器410b，使以對應於第2量測對象物質的適當波長振盪的脈衝雷射光LBb振盪；照射機構120，對於第1量測對象物質及第2量測對象物質存在於內部的液狀生體物LO照射脈衝雷射光LBa、LBb；搬運機構130，使照射機構120的XYZ方向之位置移動；樣品固持機構140，使收納液狀生體物LO的容器142之XYZ方向的位置移動；受光感測器150，接受從液狀生體物LO輸出的檢測雷射光；及控制單元160，控制各構成元件的動作。

在依照第4實施形態的生體資訊檢測裝置400，作為液狀生體物LO所包含的第1量測對象物質MM1，可例示「乳酸」或者「乳酸鹽」。這種情況，檢測該乳酸或者乳酸鹽時之適當的脈衝雷射光Lba之波長係與第1實施形態的情況相同，例如採用1480nm。

另外，作為液狀生體物LO所包含的第2量測對象物質MM2，可例示「丙酮酸」。此時，檢測該丙酮酸時的適當脈衝雷射光LBb之波長例如採用1462nm。

從雷射振盪器410a、410b輸出的脈衝雷射光LBa、LBb分別經由傳輸路徑418a、418b而從照射機構120的一端（上端）側導入。然後，脈衝雷射光LBa、LBb藉由照射機構120的內部所配置的聚光光學系統（無圖示）而成形為同軸的光束輪廓之後，從另一端（下端）側朝向容器142所收納的液狀生體物LO照射。在第4實施形態，也可將脈衝雷射光LBa、LBb的光束點成形為「設成多角形或者線狀等任意形狀的光束輪廓」。

藉由如此構成所得的受光感測器150，其檢測信號Sd與各種信號之關係的一例如同圖13所示，成為包括2個振盪信號S1o、S2o所對應的第1檢測區間T1d與第2檢測區間T2d之態樣。然後，與第1實施形態相同，從主控制部162接收演算信號的分量演算部164，藉由擷取：「接收振盪信號S1o的區間」所對應的「檢測信號Sd之區間」、及「接收振盪信號S2o的區間」所對應的「檢測信號Sd之區間」，而擷取第1區間資料D1及第2區間資料D2。因此，可僅取得第1脈衝雷射光LB1照射的照射時間T1on、及第2脈衝雷射光LB2照射的照射時間T2on所對應的區間之資料。

接下來，分量演算部164根據抽出的第1區間資料D1及第2區間資料D2，而演算對於量測對象物質MM1及MM2的液狀生體物LO之分量。具體而言，擷取的第1區間資料D1、第2區間資料D2，作為一例，係包含2個位準所得的輸出值：測定對象物質MM1、MM2未檢測出時（非檢測區間Tn）的基準資料Ds；及量測對象物質MM1、MM2檢測出時的檢測資料D1d、D2d。

此時，可判斷為「基準資料Ds與檢測資料D1d之間的差分ΔD1及基準資料Ds與檢測資料D2d之間的差分ΔD2之絕對值愈大，量測對象物質MM1、MM2的檢測量愈多」。於是，分量演算部164量測「對象的所有量測範圍」之後，將第1區間資料D1及第2區間資料D2整體之檢測資料D1d及D2d的數值相乘，作為量測對象物質MM1、MM2個別的「分量」，輸出到主控制部162。

與第1實施形態的情況相同，量測對象物質MM1、MM2的分量可不為乘積值，而是演算作為相對於整體的比率。又，可對於差分ΔD1或者ΔD2設置閾值，將超過既定閾值者判斷為「已檢測」。

接下來，使用圖14，說明第4實施形態的變形例。依照第4實施形態的變形例之生體資訊檢測裝置400，作為一例，係可包含將圖12所示的2個雷射振盪器410a、410b作為單一的雷射振盪器410而構成者。

也就是說，如同圖14所示，雷射振盪器410包含：振盪控制部112；驅動電源113；支撐部114，安裝多個雷射光源415a、415b；聚光透鏡416a，使從雷射光源415a射出的脈衝雷射光LBa聚光；聚光透鏡416b，使從雷射光源415b射出的脈衝雷射光LBb聚光；波長調整部417a、417b，調整射出的脈衝雷射光LBa、LBb之波長；傳輸路徑418a、418b（例如光纖），將聚光的脈衝雷射光LBa、LBb分別傳送到照射機構120。

與第1實施形態的情況相同，作為多個雷射光源415a、415b，可採用「將多個發光二極體（LED）或半導體雷射（LD）配置成陣列狀而高輸出化者」。又，可構成為另外設置放大電路（無圖示），將來自驅動電源113的驅動電力放大，而供給予多個雷射光源415a、415b。可藉由此等構成而降低生體資訊檢測裝置400整體之佔有空間。

進一步，例示在依照第4實施形態的生體資訊檢測裝置400，為了檢測2個量測對象物質MM1、MM2而使用2個不同的脈衝雷射光LBa、LBb之情況，但也可為了檢測3個以上的量測對象物質，而組合由3個以上不同波長所成的脈衝雷射光予以使用。

藉由具備上述構成，則依照第4實施形態的生體資訊檢測裝置及生體資訊檢測方法，除了第1實施形態所說明的效果，由於係使用輸出：設定成「對應於多個量測對象物質的不同適當波長」之脈衝雷射光的多個雷射振盪器來進行檢測的態樣，故可從單一的液狀生體物同時取得對於多個量測對象物質的分量。

本發明不限定於上述實施的形態，可在不脫離主旨的範圍酌情變更。本發明在該發明的範圍內，可將實施形態的任意構成元件變形，或者將實施形態的任意構成元件省略。例如，從第1實施形態到第4實施形態所示的具體例可組合個別的特徵予以使用。

100,400:生體資訊檢測裝置 110,410,410a,410b:雷射振盪器 112:振盪控制部 113:驅動電源 114:支撐部 115a,115b,415a,415b:雷射光源 116,416a,416b:聚光透鏡 117,417a,417b:波長調整部 118,418a,418b:傳輸路徑 120:照射機構 130:搬運機構 140:樣品固持機構 142:容器 150,350:受光感測器 160:控制單元 162:主控制部 164:分量演算部 166:顯示部 168:輸入介面 240:手指 242:血管 360:量測單元 362:收納部 400:生體資訊檢測裝置 410,410a,410b:雷射振盪器 C:矩形區域 D:區間資料 Dd,D1d,D2d:檢測資料 DP:受光點 Ds:基準資料 D1:第1區間資料 D2:第2區間資料 ΔD,ΔD1,ΔD2:差分 FP:聚光點 LB,LBa,LBb:脈衝雷射光 LO:液狀生體物 MM:量測對象物質 MM1:第1量測對象物質 MM2:第2量測對象物質 Pe:照射結束位置 Ps:照射開始位置 RB:反射光 S:內部空間 Sd:檢測信號 Sm:相對移動信號 So,S1o,S2o:振盪信號 T:週期 TB:穿透光 Td:檢測區間 Tn:非檢測區間 Toff,T1off,T2off:非照射時間 Ton,T1on,T2on:照射時間 T1d:第1檢測區間 T2d:第2檢測區間

圖1為表示本發明的代表例亦即依照第1實施形態的生體資訊檢測裝置之構成的概略圖。 圖2為表示圖1所示的生體資訊檢測裝置所包含之雷射振盪器的構成之一例的方塊圖。 圖3為表示圖1所示的生體資訊檢測裝置所包含之控制單元的構成之一例的方塊圖。 圖4為表示依照第1實施形態的生體資訊檢測方法之概要的流程圖。 圖5A為表示「在依照第1實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要」的平面圖。 圖5B為表示「在依照第1實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要」的部分正面圖。 圖5C為表示「在依照第1實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要」的部分正面圖。 圖6為表示各種指令信號與量測資料之間的關係的時間序列圖表。 圖7A為表示「在依照第2實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要」的平面圖。 圖7B為表示「在依照第2實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要」的部分正面圖。 圖7C為表示「在依照第2實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要」的部分正面圖。 圖8為表示依照第2實施形態的生體資訊檢測方法之概要的流程圖。 圖9A為表示「在依照第3實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要」的平面圖。 圖9B為表示「在依照第3實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要」的部分正面圖。 圖9C為表示「在依照第3實施形態的生體資訊檢測裝置中，脈衝雷射光照射到液狀生體物的動作程序之概要」的部分正面圖。 圖10為表示各種指令信號與量測資料之間的關係的時間序列圖表。 圖11為表示依照第3實施形態的生體資訊檢測裝置之變形例中的量測單元之概要的部分剖面圖。 圖12為表示依照第4實施形態的生體資訊檢測裝置之構成的概略圖。 圖13為表示各種指令信號與量測資料之間的關係的時間序列圖表。 圖14為表示圖12所示的生體資訊檢測裝置所包含之雷射振盪器的構成之一例的方塊圖。

Claims (10)

1. 一種生體資訊檢測裝置，包含 雷射振盪器，使以對應於量測對象物質的適當波長振盪的脈衝雷射光振盪；照射機構，對於前述量測對象物質存在於內部的液狀生體物，照射前述脈衝雷射光；受光感測器，接受從前述液狀生體物輸出的檢測雷射光；及控制單元，控制各構成元件的動作， 前述控制單元對於前述雷射振盪器輸出振盪指令，俾使得以一定週期振盪前述脈衝雷射光，並且擷取來自前述受光感測器的檢測信號，作為在對應於前述一定週期的時間之區間資料，再根據前述區間資料而演算前述液狀生體物中的前述量測對象物質之分量。
2. 如請求項1的生體資訊檢測裝置，其中 前述量測對象物質為乳酸或者乳酸鹽，前述適當波長為1420nm。
3. 如請求項1或2的生體資訊檢測裝置，其中 前述脈衝雷射光朝向流動中的前述液狀生體物照射。
4. 如請求項1或2的生體資訊檢測裝置，其中 前述受光感測器構成為接受前述脈衝雷射光的反射光。
5. 如請求項1或2的生體資訊檢測裝置，其中 前述量測對象物質為多個，每個前述多個量測對象物質包含多個前述雷射振盪器。
6. 一種生體資訊檢測方法， 將以對應於量測對象物質的適當波長振盪的脈衝雷射光照射到前述量測對象物質存在於內部的液狀生體物，將從前述液狀生體物輸出的檢測雷射光由受光感測器接受，再取得前述量測對象物質的前述液狀生體物中之分量， 前述脈衝雷射光以一定週期振盪，擷取來自前述受光感測器的檢測信號，作為在對應於前述一定週期的時間之區間資料，再根據前述區間資料而演算前述分量。
7. 如請求項6的生體資訊檢測方法，其中 前述量測對象物質為乳酸或者乳酸鹽，前述適當波長為1420nm。
8. 如請求項6或7的生體資訊檢測方法，其中 前述脈衝雷射光朝向流動中的前述液狀生體物照射。
9. 如請求項6或7的生體資訊檢測方法，其中 前述脈衝雷射光接受反射光作為前述檢測雷射光。
10. 如請求項6或7的生體資訊檢測方法，其中 前述量測對象物質為多個，使多個前述脈衝雷射光照射每個前述多個量測對象物質。

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