WO2013073245A1 - 生体計測装置、生体計測方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

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Definitions

  • the present disclosure relates to a biological measurement apparatus, a biological measurement method, a program, and a recording medium.
  • the present disclosure proposes a new and improved living body measuring apparatus, living body measuring method, program, and recording medium capable of downsizing a living body measuring apparatus using fluorescence spectroscopy.
  • the light source unit that is disposed to face the first part of the surface of the living body and irradiates the first part with the excitation light, and adjacent to the first part of the surface of the living body
  • a living body including a light receiving portion that is disposed to face the second portion and that receives the fluorescence emitted from the second portion when the excitation light excites the first in-vivo substance of the living body.
  • a measuring device is provided.
  • the surface of the living body is generated by irradiating the first portion of the surface of the living body with the excitation light and the excitation light excites the first in-vivo substance of the living body. Receiving a fluorescence emitted from a second portion adjacent to the first portion.
  • a light source unit that is disposed to face the first part of the surface of the living body and that emits excitation light to the first part, and the first part of the surface of the living body
  • a light receiving portion that is disposed opposite to a second portion adjacent to the light receiving portion and receives the fluorescence generated by exciting the first internal substance of the living body and emitted from the second portion.
  • a program for realizing a function of controlling the light source unit and a function of controlling the light receiving unit is provided to a computer included in the living body measurement apparatus.
  • a light source unit that is disposed to face the first part of the surface of the living body and that emits excitation light to the first part, and the first part of the surface of the living body
  • a light receiving portion that is disposed opposite to a second portion adjacent to the light receiving portion and receives the fluorescence generated by exciting the first internal substance of the living body and emitted from the second portion.
  • a computer-readable recording medium recording a program for realizing a function of controlling the light source unit and a function of controlling the light receiving unit in a computer included in the living body measurement apparatus is provided.
  • the light source unit that is disposed to face the first portion of the surface of the living body and irradiates the excitation light in a direction inclined with respect to the surface of the living body, and the first of the surface of the living body.
  • the second surface adjacent to the first portion is disposed opposite to the second portion, and the excitation light is generated by exciting the first body substance of the living body and emitted from the second portion on the surface of the living body.
  • a living body measurement apparatus that includes a light receiving unit that receives fluorescence in a direction substantially perpendicular to the direction, and in which the direction in which the excitation light is irradiated is substantially orthogonal to the direction of the fluorescence.
  • the light source unit and the light receiving unit are disposed to face different parts of the surface of the living body. Therefore, the space between the light source unit and the light receiving unit and the surface of the living body may be small, and thus the apparatus can be miniaturized.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a biological measurement apparatus according to a related technique of the embodiment of the present disclosure.
  • the living body measurement apparatus 10 includes a light source unit 11, a light receiving unit 12, and an analysis unit 13.
  • the biological measurement apparatus 10 is a biological measurement apparatus that performs biological measurement using fluorescence spectroscopy.
  • the light source unit 11 irradiates excitation light E toward the measurement target portion on the surface of the living body B.
  • the excitation light E incident on the living body B excites the in-vivo substance T in the living body B, whereby fluorescence F is generated from the in-vivo substance T.
  • the light receiving unit 12 receives the fluorescence F emitted from the measurement target portion.
  • the analysis unit 13 quantifies the in-vivo substance T by analyzing the spectrum and intensity of the fluorescence F received by the light receiving unit 12.
  • the living body measuring apparatus 10 In the living body measuring apparatus 10 described above, a certain amount of space is required between the light source unit 11 and the living body B so that the light source unit 11 can irradiate the entire measurement target portion of the surface of the living body B with the excitation light E. In addition, a certain amount of space is required between the light receiving unit 12 and the living body B so that the light receiving unit 12 can receive the fluorescence F from the entire measurement target portion on the surface of the living body B. As a result, the living body measuring apparatus 10 becomes large by the space between the light source unit 11 and the light receiving unit 12 and the living body B, and it is difficult to reduce the size.
  • the living body measuring apparatus 10 a part of the excitation light E irradiated from the light source unit 11 is reflected by the surface of the living body B and received by the light receiving unit 12 together with the fluorescence F. That is, the component of the excitation light E is mixed as noise in the analysis result of the fluorescence F. Since the difference in wavelength between the excitation light E and the fluorescence F is relatively small, it is difficult for the biological measurement apparatus 10 to separate and receive the excitation light E from the fluorescence F.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the biological measurement apparatus according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the light receiving unit of the biological measurement device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a filter according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the living body measurement apparatus 100 includes a light source unit 110, a light shielding body 112, a light receiving unit 120, a filter 122, an analysis unit 130, and a control unit 140.
  • the biological measurement apparatus 100 is a biological measurement apparatus that performs biological measurement using fluorescence spectroscopy.
  • the light source unit 110 is disposed to face the first part on the surface of the living body B, and irradiates this part with the excitation light E.
  • the excitation light E is light for causing the in-vivo substance T of the living body B to be excited and releasing the fluorescence F. That is, the in-vivo substance T of the living body B becomes excited by absorbing the excitation light E, and then emits fluorescence F to return to the ground state.
  • the excitation light E for example, near-ultraviolet light or short-wavelength visible light is used. However, the present invention is not limited to this, and light having an arbitrary wavelength may be used as long as the substance can be in an excited state. Is possible.
  • the light source unit 110 for example, a light emitting diode (LED: Light Emitting Diode) or a small laser is used.
  • the light receiving unit 120 is disposed to face the second part on the surface of the living body B, and receives the fluorescence F emitted from this part.
  • the light receiving unit 120 converts the fluorescence F received using a photodetector (PD: Photo Detector) or the like into an electrical signal, and provides it to the analysis unit 130.
  • PD Photodetector
  • the 2nd part of the surface of the biological body B is a part adjacent to the 1st part by which said light source part 110 is arrange
  • the fluorescence F emitted from the second part is emitted from the in-vivo substance T of the living body B that has been excited by the excitation light E.
  • the light receiving unit 120 includes a two-dimensional spectrometer having a lens 1201, a slit 1203, a prism 1205, and an image sensor 1207.
  • the imaging element 1207 for example, a photodiode, or a two-dimensional image sensor such as a CCD (Charge Coupled Devices) type, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type, or a TFT (Thin Film Transistor) type is used.
  • CCD Charge Coupled Devices
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • TFT Thin Film Transistor
  • the light guided by the lens 1201 and the slit 1203 is split by the prism 1205 and forms a two-dimensional image on the image sensor 1207 with one being the wavelength axis and the other being the viewing axis.
  • a change due to the position of the spectral component can be detected.
  • the living body B includes a portion where there are elements that affect the measurement result, such as surface hair, aza, mole, or arterial and venous blood vessels. In such a portion, the spectrum is considered to be discontinuous along the viewing axis. Therefore, according to the configuration of the light receiving unit 120 described above, such a portion can be detected as a singular point, and it is possible to select a measurement position by visual observation or acquire an average value by a plurality of measurements. Accurate measurement results can be obtained. In addition, the measurer may be notified by voice or display of whether or not the current measurement site is appropriate based on the flatness of the measurement amount thus measured.
  • the configuration of the light receiving unit 120 is not limited to the above example, and may be a configuration using a line sensor, for example.
  • the light receiving unit 120 may be provided with filters F1 to F6.
  • the filters F1 to F6 are narrowband filters that are divided in the direction of the wavelength axis of the image formed on the image sensor 1207, and are specialized for different wavelengths. Thereby, light of each wavelength can be individually measured in the wavelength axis direction.
  • the filters F1 to F6 may be narrowband filters such as RGB filters corresponding to the wavelength group to be searched. In this case, it is possible to omit the prism 1205, thereby reducing the size of the light receiving unit 120 and reducing the number of optical components used in the biological measurement apparatus 100.
  • the light source unit 110 and the light receiving unit 120 are arranged to face different portions on the surface of the living body B. That is, in the present embodiment, unlike the related art described above, the portion where the excitation light E is incident on the surface of the living body B is different from the portion where the fluorescence F to be measured is emitted.
  • Such a configuration is made possible by utilizing the property that the excitation light E is scattered after entering the inside of the living body B as shown in the figure.
  • the excitation light E incident from the first part of the surface of the living body B where the light source unit 110 is arranged is scattered inside the living body B and reaches, for example, a body substance T inside the second part.
  • the in-vivo substance T is excited and fluorescence F is emitted, and this fluorescence F is emitted from the second part of the surface of the living body B and received by the light receiving unit 120.
  • the light source unit 110 and the light receiving unit 120 need only enter the excitation light E or receive the fluorescence F for different parts of the surface of the living body B. There may be no space between the light source unit and the light receiving unit and the surface of the living body B. Therefore, the biological measurement apparatus 100 according to the present embodiment can be reduced in size as compared with the biological measurement apparatus 10 according to the related technology described above, for example.
  • the space between the light source unit 110 and the surface of the living body B can be eliminated, that is, the light source unit 110 can be disposed close to the surface of the living body B.
  • the efficiency of irradiation with the excitation light E can be improved.
  • the light receiving unit 120 can be disposed close to the surface of the living body. Thereby, the weak fluorescence emitted from the surface of the living body can be efficiently collected.
  • the light shield 112 is disposed between the light source unit 110 and the light receiving unit 120.
  • the light blocking body 112 prevents, for example, the excitation light E emitted from the light source unit 110 from being incident on the light receiving unit 120 side either directly or after being reflected from the surface of the living body B.
  • the portion irradiated with the excitation light E on the surface of the living body B is different from the portion from which the fluorescence F to be measured is emitted. It is possible to isolate the fluorescence F.
  • the excitation light E received by the light receiving unit 120 and affecting the analysis result of the fluorescence F is reduced, and the S / N (Signal / Noise) ratio is improved.
  • the analysis accuracy of the fluorescence F is improved. Can do.
  • the filter 122 is an optical filter disposed between the living body B and the light receiving unit 120.
  • the filter 122 can be, for example, a narrow-band bandpass filter that does not pass light of the wavelength of the excitation light E but passes light of the detection wavelength, that is, the wavelength of the fluorescence F.
  • the filter 122 for example, it is possible to prevent the excitation light E emitted from the surface of the living body B from being scattered inside the living body B and reaching the in-vivo substance T from being received by the light receiving unit 120. It is.
  • the excitation light E received by the light receiving unit 120 and affecting the analysis result of the fluorescence F is reduced, and the accuracy of the analysis of the fluorescence F can be improved.
  • the analysis unit 130 is realized by a computer having, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the like.
  • the analysis unit 130 analyzes the spectrum and intensity of the fluorescence F based on the fluorescence F data acquired from the light receiving unit 120. Thereby, for example, the in-vivo substance T of the living body B that has released the fluorescence F can be quantified.
  • the analysis unit 130 may be a part of the biological measurement device 100 or may be an external device connected to the biological measurement device 100.
  • the imaging data of the fluorescence F generated by the light receiving unit 120 is stored in a removable storage medium, and the storage medium is removed from the biological measurement apparatus 100 and connected to another apparatus having the analysis unit 130. Fluorescence F may be analyzed.
  • the analysis unit 130 may execute an additional process suitable for measuring the in-vivo substance T of the living body B in the analysis of the fluorescence F.
  • the analysis unit 130 may separate the fluorescence emitted by the substance in the arterial blood from the received fluorescence F based on the same principle as the pulse oximeter. In this case, the analysis unit 130 separates, for example, the temporally changing component of the fluorescence F as being due to the pulse of the artery.
  • the control unit 140 is realized by a computer having a CPU, a RAM, a ROM, and the like, for example.
  • the control unit 140 controls the operation of each unit of the biological measurement apparatus 100 described above.
  • the control unit 140 controls the operations of the light source unit 110 and the light receiving unit 120 described above.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a biological measurement apparatus according to the second embodiment of the present disclosure.
  • the biological measurement apparatus 200 includes a light source unit 210, a light shield 112, a light receiving unit 120, a filter 122, a diaphragm 224, an analysis unit 130, and a control unit 140.
  • a light source unit 210 a light shield 112
  • a light receiving unit 120 a light receiving unit 120
  • a filter 122 a diaphragm 224
  • an analysis unit 130 a control unit 140.
  • the diaphragm 224 is an optical member for limiting the directivity of light incident on the light receiving unit 120.
  • the diaphragm 224 selectively allows fluorescence F in a direction perpendicular to the living body B to enter the light receiving unit 120. Thereby, for example, mixing of the fluorescence F emitted from other than the measurement target portion can be prevented.
  • the optical member for limiting the directivity of the fluorescence F incident on the light receiving unit 120 is not limited to the diaphragm 224, and for example, a light shielding member may be used.
  • a microlens array may be provided.
  • the microlens array is, for example, a lens array in which a plurality of small light receiving lenses having a depth of field corresponding to the depth of the in-vivo substance T from the surface of the living body B are arranged in an array. The fluorescence F to be guided is guided.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a biological measurement apparatus according to the third embodiment of the present disclosure.
  • the biological measurement apparatus 300 includes a light source unit 310, a light shield 112, a light receiving unit 120, a filter 122, an analysis unit 130, and a control unit 140.
  • a light source unit 310 since it is possible to set it as the structure similar to said 1st Embodiment except the light source part 310 among said components, detailed description is abbreviate
  • the light source unit 310 is disposed to face the first part on the surface of the living body B, and irradiates this part with the excitation light E.
  • the light source unit 310 irradiates the excitation light E using, for example, an LED.
  • the light source unit 310 irradiates the excitation light E in a direction inclined with respect to the surface of the living body B. More specifically, the light source unit 310 irradiates the excitation light E in a direction inclined toward the light receiving unit 120.
  • the light source unit 310 may include an optical system 3101 including one or a plurality of lenses, a diaphragm, and the like in order to give the irradiated excitation light E high directivity.
  • the light source unit 310 may include a light shield 3103 in order to prevent the excitation light E from leaking out.
  • Such a configuration is effective, for example, when the living body measuring apparatus 300 specializes in measuring the dermis layer B1 of the living body B.
  • the in-vivo substance T to be measured is in the dermis layer B1 close to the surface of the living body B.
  • the direction of irradiation of the excitation light E is inclined, and the excitation light E has directivity so that more excitation light E can be absorbed. It is effective to reach T.
  • the light receiving unit 120 when the light receiving unit 120 is configured to receive the fluorescence F in a direction substantially perpendicular to the surface of the living body B, the light source unit 310 is tilted to an extent substantially orthogonal to the direction of the fluorescence F.
  • the excitation light E may be irradiated in the direction.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a biological measurement apparatus according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • the biological measurement apparatus 400 includes a light source unit 110, a light shield 112, a light receiving unit 120, a filter 122, a condensing prism 426, an analysis unit 130, and a control unit 140.
  • a light source unit 110 a light shield 112
  • a light receiving unit 120 a light receiving unit 120
  • a filter 122 a condensing prism 426
  • an analysis unit 130 a control unit 140.
  • these components can be configured in the same manner as in the second or third embodiment.
  • the condensing prism 426 condenses the fluorescence emitted from the living body onto the light receiving unit 120.
  • the condensing prism 426 collects the fluorescence F emitted from the second region on the surface of the living body B and guides it to the light receiving unit 120 as illustrated. Accordingly, it is not necessary to provide the light receiving unit 120 having a size over the entire second region. By reducing the size of the light receiving unit 120, the entire living body measurement apparatus 400 can also be reduced in size.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a biological measurement apparatus according to the fifth embodiment of the present disclosure.
  • the living body measurement apparatus 500 includes a light source unit 510, a light shielding unit 112, a light receiving unit 120, a filter 122, an analysis unit 130, and a control unit 140.
  • a light source unit 510 since it is possible to set it as the structure similar to said 1st Embodiment except the light source part 510 among said components, detailed description is abbreviate
  • the light source unit 510 is disposed so as to face the first part on the surface of the living body B, and irradiates the part with light using, for example, an LED.
  • the light source unit 510 includes an excitation light E1 for exciting the in-vivo substance T1 of the living body B to emit fluorescence F, and an excitation light E1 for measuring the in-vivo substance T2 different from the in-vivo substance T1. Irradiate light E2 of different wavelengths in a time-sharing manner.
  • the light E2 may be light that excites the internal substance T2 to emit fluorescence, or may be light for measuring the internal substance T2 based on the light absorption rate.
  • the internal substance T2 can be, for example, a measurement disturbing substance for the internal substance T1.
  • the light source unit 510 emits light having a wavelength of 940 nm as the light E2.
  • the wavelength of the light E2 is a characteristic wavelength for light absorption by fat
  • the amount of fat inside the living body B can be measured using the light E2.
  • the light source unit 510 may irradiate light having a wavelength of 568 nm, 660 nm, or 890 nm as the light E2.
  • the wavelength of the light E2 is an absorption wavelength characteristic of oxyhemoglobin, it is possible to measure the degree to which the absorption by the blood inside the living body blocks the excitation light E1 using the light E2.
  • the light source unit 510 may irradiate light having a wavelength of 800 nm to 940 nm.
  • the wavelength of the light E2 is an absorption wavelength characteristic of reduced hemoglobin, it is possible to measure the influence of arterial blood components on fluorescence.
  • the light source unit 510 irradiates the excitation light E1 and the light E2 in a time-sharing manner, for example, measures the fluorescence F and the state of fat or blood that can be a measurement interfering substance for the fluorescence F.
  • the fluctuation of the measurement result due to the fluorescence F of the in-vivo substance T1 due to the fluctuation of the component can be appropriately corrected.
  • the light source unit 510 may irradiate the excitation light E1 for exciting the internal substance T1 and the light E2 that is excitation light for exciting the internal substance T2 in a time-sharing manner.
  • the excitation light E1 and the light E2 may be light having respective excitation wavelengths of the internal substance T1 and the internal substance T2.
  • the internal substance T1 and the internal substance T2 may both be substances to be measured. That is, in this case, it is possible to measure separately by exciting a plurality of mixed in-vivo substances T1 and T2 with excitation light corresponding to each of them and emitting fluorescence.
  • the size of the biological measurement apparatus can be reduced.
  • the size of the biological measurement device according to the related technology illustrated in FIG. 1 is several hundred cm 3
  • the size of the biological measurement device according to the embodiment of the present disclosure is small from several cm 3 to several tens cm 3. It is possible to
  • the irradiation power of the light source is ensured by securing the amount of excitation light sufficient to obtain sufficient fluorescence by arranging the light source unit that irradiates excitation light close to the surface of the living body. And power consumption can be reduced. This also makes it possible to reduce the influence of the excitation light on the human body when, for example, the excitation light is ultraviolet light.
  • the excitation light is diffused inside the living body and reaches the in-vivo substance, thereby reducing the excitation light reflected on the surface of the living body and mixed into the fluorescence. Accuracy can be improved.
  • a part irradiated with excitation light and a part from which fluorescence is emitted are separated on the surface of the living body, so that the wavelengths of the excitation light and fluorescence are close to each other, for example.
  • interference between excitation light and fluorescence near the surface of a living body can be reduced.
  • measurement fluctuations or errors due to physical differences in the living body are measured by irradiating the test light in a time-sharing manner with the excitation light and measuring the measurement interfering substances inside the living body. Can be reduced.
  • FIG. 9 is a block diagram for explaining a hardware configuration of the information processing apparatus 900 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the information processing apparatus 900 mainly includes a CPU 901, a ROM 903, and a RAM 905.
  • the information processing apparatus 900 further includes a host bus 907, a bridge 909, an external bus 911, an interface 913, a sensor 914, an input device 915, an output device 917, a storage device 919, a drive 921, a connection port 923, and a communication device 925.
  • a host bus 907 mainly includes a CPU 901, a ROM 903, and a RAM 905.
  • the information processing apparatus 900 further includes a host bus 907, a bridge 909, an external bus 911, an interface 913, a sensor 914, an input device 915, an output device 917, a storage device 919, a drive 921, a connection port 923, and a communication device 925.
  • the CPU 901 functions as an arithmetic processing device and a control device, and controls all or a part of the operation in the information processing device 900 according to various programs recorded in the ROM 903, the RAM 905, the storage device 919, or the removable recording medium 927.
  • the ROM 903 stores programs used by the CPU 901, calculation parameters, and the like.
  • the RAM 905 primarily stores programs used by the CPU 901, parameters that change as appropriate during execution of the programs, and the like. These are connected to each other by a host bus 907 constituted by an internal bus such as a CPU bus.
  • the host bus 907 is connected to an external bus 911 such as a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus via a bridge 909.
  • PCI Peripheral Component Interconnect / Interface
  • the sensor 914 is, for example, detection means for detecting biological information unique to the user or various information used for acquiring such biological information.
  • Examples of the sensor 914 include various image pickup devices such as a CCD (Charge Coupled Device) and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
  • the sensor 914 may further include an optical system such as a lens and a light source used for imaging a living body part.
  • the sensor 914 may be a microphone or the like for acquiring sound or the like.
  • the sensor 914 may include various measuring devices such as a thermometer, an illuminometer, a hygrometer, a speedometer, and an accelerometer in addition to the above-described ones.
  • the input device 915 is an operation means operated by the user such as a mouse, a keyboard, a touch panel, a button, a switch, and a lever. Further, the input device 915 may be, for example, remote control means using infrared rays or other radio waves, or may be an external connection device 929 such as a mobile phone or a PDA that supports the operation of the information processing device 900. Good. Furthermore, the input device 915 includes an input control circuit that generates an input signal based on information input by a user using the above-described operation means and outputs the input signal to the CPU 901, for example. A user of the information processing apparatus 900 can input various data and instruct a processing operation to the information processing apparatus 900 by operating the input device 915.
  • the output device 917 is a device that can notify the user of the acquired information visually or audibly. Examples of such devices include CRT display devices, liquid crystal display devices, plasma display devices, EL display devices and display devices such as lamps, audio output devices such as speakers and headphones, printer devices, mobile phones, and facsimiles.
  • the output device 917 outputs results obtained by various processes performed by the information processing apparatus 900. Specifically, the display device displays the results obtained by various processes performed by the information processing device 900 as text or images.
  • the audio output device converts an audio signal composed of reproduced audio data, acoustic data, and the like into an analog signal and outputs the analog signal.
  • the storage device 919 is a data storage device configured as an example of a storage unit of the information processing device 900.
  • the storage device 919 includes, for example, a magnetic storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, or a magneto-optical storage device.
  • the storage device 919 stores programs executed by the CPU 901, various data, various data acquired from the outside, and the like.
  • the drive 921 is a reader / writer for a recording medium, and is built in or externally attached to the information processing apparatus 900.
  • the drive 921 reads information recorded on a removable recording medium 927 such as a mounted magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, or semiconductor memory, and outputs the information to the RAM 905.
  • the drive 921 can write a record on a removable recording medium 927 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory.
  • the removable recording medium 927 is, for example, a DVD medium, an HD-DVD medium, a Blu-ray medium, or the like.
  • the removable recording medium 927 may be a compact flash (registered trademark) (CompactFlash: CF), a flash memory, or an SD memory card (Secure Digital memory card). Further, the removable recording medium 927 may be, for example, an IC card (Integrated Circuit card) on which a non-contact IC chip is mounted, an electronic device, or the like.
  • CompactFlash CompactFlash: CF
  • flash memory a flash memory
  • SD memory card Secure Digital memory card
  • the removable recording medium 927 may be, for example, an IC card (Integrated Circuit card) on which a non-contact IC chip is mounted, an electronic device, or the like.
  • the connection port 923 is a port for directly connecting a device to the information processing apparatus 900.
  • Examples of the connection port 923 include a USB (Universal Serial Bus) port, an IEEE 1394 port, a SCSI (Small Computer System Interface) port, and the like.
  • As another example of the connection port 923 there are an RS-232C port, an optical audio terminal, an HDMI (High-Definition Multimedia Interface) port, and the like.
  • the communication device 925 is a communication interface configured with, for example, a communication device for connecting to the communication network 931.
  • the communication device 925 is, for example, a communication card for a wired or wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth (registered trademark), or WUSB (Wireless USB).
  • the communication device 925 may be a router for optical communication, a router for ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), or a modem for various communication.
  • the communication device 925 can transmit and receive signals and the like according to a predetermined protocol such as TCP / IP, for example, with the Internet or other communication devices.
  • the communication network 931 connected to the communication device 925 is configured by a wired or wireless network, and may be, for example, the Internet, a home LAN, infrared communication, radio wave communication, satellite communication, or the like. .
  • each component described above may be configured using a general-purpose member, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. Therefore, it is possible to change the hardware configuration to be used as appropriate according to the technical level at the time of carrying out this embodiment.
  • a light source unit disposed opposite to the first part of the surface of the living body and irradiating the first part with excitation light; Disposed from a second portion adjacent to the first portion of the surface of the living body, and generated when the excitation light excites the first body substance of the living body and emitted from the second portion.
  • a biological measurement apparatus comprising: a light receiving unit that receives the fluorescent light.
  • the light receiving unit receives the fluorescence in a direction substantially perpendicular to the surface of the living body, The biological measurement apparatus according to (2), wherein a direction in which the excitation light is irradiated is substantially orthogonal to the direction of the fluorescence.
  • the living body measurement apparatus according to any one of (1) to (3) further including an optical member that controls directivity of light incident on the light receiving unit.
  • (5) further comprising a lens array in which a plurality of light receiving lenses having a depth of field corresponding to the depth of the first body substance from the surface of the living body are arranged in an array, The biological measurement apparatus according to any one of (1) to (4), wherein the fluorescence incident on the light receiving unit is guided by the lens array.
  • the living body measurement apparatus according to any one of (1) to (5), further including a light blocking body disposed between the light source unit and the light receiving unit.
  • the light source unit is different from the excitation light for the first portion and the excitation light for measuring a second in-vivo substance different from the first in-vivo substance of the living body.
  • the living body measurement apparatus according to any one of (1) to (6), wherein light with a wavelength is irradiated in a time division manner.
  • the light receiving unit includes a two-dimensional spectrometer.
  • the living body measurement apparatus according to any one of (1) to (8), further including a condensing unit that collects the fluorescence and guides the fluorescence to the light receiving unit.
  • a condensing unit that collects the fluorescence and guides the fluorescence to the light receiving unit.
  • (10) irradiating the first portion of the surface of the living body with excitation light; Receiving the fluorescence emitted from the second part adjacent to the first part of the surface of the living body generated by the excitation light exciting the first in-vivo substance of the living body.
  • a light source unit disposed opposite to the first part of the surface of the living body and irradiating the first part with excitation light, and a second adjacent to the first part of the surface of the living body And a light receiving unit that receives fluorescence emitted from the second part generated by exciting the first in-vivo substance of the living body.
  • a function of controlling the light source unit A program for realizing the function of controlling the light receiving unit.
  • a light source unit disposed opposite to the first part of the surface of the living body and irradiating the first part with excitation light, and a second adjacent to the first part of the surface of the living body And a light receiving unit that receives fluorescence emitted from the second part generated by exciting the first in-vivo substance of the living body.
  • a function of controlling the light source unit A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing the function of controlling the light receiving unit.
  • a light source unit that is disposed to face the first portion of the surface of the living body and that emits excitation light in a direction inclined with respect to the surface of the living body; Disposed from a second portion adjacent to the first portion of the surface of the living body, and generated when the excitation light excites the first body substance of the living body and emitted from the second portion.
  • a light receiving portion for receiving fluorescence in a direction substantially perpendicular to the surface of the living body, The biological measurement apparatus in which the direction in which the excitation light is irradiated is substantially orthogonal to the direction of the fluorescence.

Abstract

【課題】蛍光分光法を用いた生体計測のための装置を小型化する。 【解決手段】生体の表面の第１の部分に対向して配置され、上記第１の部分に対して励起光を照射する光源部と、上記生体の表面の上記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、上記励起光が上記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し上記第２の部分から放出される蛍光を受光する受光部とを含む生体計測装置が提供される。

Description

生体計測装置、生体計測方法、プログラムおよび記録媒体
　本開示は、生体計測装置、生体計測方法、プログラムおよび記録媒体に関する。
　近年、光学系を用いて非侵襲的に生体計測を実施する技術が開発されている。こうした技術には、例えば、ラマン分光法や近赤外分光法などに加えて、生体に照射された紫外線などの励起光によって生じる蛍光を測定する蛍光分光法も利用される。蛍光分光法を用いた生体計測技術の例は、例えば特許文献１に記載されている。
特表２００７－５１０１５９号公報
　しかしながら、上記のような蛍光分光法を用いた生体計測技術では、生体の対象領域全体に励起光を照射するために、励起光の光源と生体との間に空間が必要である。また、対象領域全体から蛍光を受光するために、蛍光の受光部と生体の間にもある程度の距離が必要である。それゆえ、生体計測のための装置の小型化が困難であった。
　そこで、本開示では、蛍光分光法を用いた生体計測のための装置を小型化することが可能な、新規かつ改良された生体計測装置、生体計測方法、プログラムおよび記録媒体を提案する。
　本開示によれば、生体の表面の第１の部分に対向して配置され、上記第１の部分に対して励起光を照射する光源部と、上記生体の表面の上記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、上記励起光が上記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し上記第２の部分から放出される蛍光を受光する受光部とを含む生体計測装置が提供される。
　また、本開示によれば、生体の表面の第１の部分に対して励起光を照射することと、上記励起光が上記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し上記生体の表面の上記第１の部分に隣接する第２の部分から放出される蛍光を受光することとを含む生体計測方法が提供される。
　また、本開示によれば、生体の表面の第１の部分に対向して配置され、上記第１の部分に対して励起光を照射する光源部と、上記生体の表面の上記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、上記励起光が上記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し上記第２の部分から放出される蛍光を受光する受光部とを含む生体計測装置に含まれるコンピュータに、上記光源部を制御する機能と、上記受光部を制御する機能とを実現させるためのプログラムが提供される。
　また、本開示によれば、生体の表面の第１の部分に対向して配置され、上記第１の部分に対して励起光を照射する光源部と、上記生体の表面の上記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、上記励起光が上記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し上記第２の部分から放出される蛍光を受光する受光部とを含む生体計測装置に含まれるコンピュータに、上記光源部を制御する機能と、上記受光部を制御する機能とを実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
　また、本開示によれば、生体の表面の第１の部分に対向して配置され、上記生体の表面に対して傾斜した方向に励起光を照射する光源部と、上記生体の表面の上記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、上記励起光が上記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し上記第２の部分から放出される上記生体の表面に対して略垂直な方向の蛍光を受光する受光部とを有し、上記励起光が照射される方向は、上記蛍光の方向に略直交する生体計測装置が提供される。
　上記のような本開示の構成によれば、光源部と受光部とが生体の表面の別々の部分に対向して配置される。それゆえ、光源部および受光部と生体の表面との間の空間は小さくてよく、従って装置を小型化することが可能になる。
　以上説明したように本開示によれば、蛍光分光法を用いた生体計測のための装置を小型化することができる。
本開示の実施形態の関連技術に係る生体計測装置の構成を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。 本開示の第１の実施形態に係る生体計測装置の受光部の構成例を示す図である。 本開示の第１の実施形態におけるフィルタの構成例を示す図である。 本開示の第２の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。 本開示の第３の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。 本開示の第４の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。 本開示の第５の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。 情報処理装置のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　なお、説明は以下の順序で行うものとする。
　１．関連技術の説明
　２．本開示の実施形態
　　２－１．第１の実施形態
　　２－２．第２の実施形態
　　２－３．第３の実施形態
　　２－４．第４の実施形態
　　２－５．第５の実施形態
　３．補足
　（１．関連技術の説明）
　まず、図１を参照して、本開示の実施形態に関連する技術について説明する。図１は、本開示の実施形態の関連技術に係る生体計測装置の構成を示す図である。
　図１を参照すると、生体計測装置１０は、光源部１１と、受光部１２と、解析部１３とを含む。生体計測装置１０は、蛍光分光法を用いて生体計測を実行する生体計測装置である。光源部１１は、生体Ｂの表面の計測対象部分に向けて励起光Ｅを照射する。生体Ｂに入射した励起光Ｅが生体Ｂの体内物質Ｔを励起させることによって、体内物質Ｔから蛍光Ｆが発生する。受光部１２は、計測対象部分から放出される蛍光Ｆを受光する。解析部１３は、受光部１２が受光した蛍光Ｆのスペクトルや強度を解析することによって、体内物質Ｔを定量化する。
　上記の生体計測装置１０では、光源部１１が生体Ｂの表面の計測対象部分全体に励起光Ｅを照射できるように、光源部１１と生体Ｂとの間にある程度の空間が必要である。また、受光部１２が生体Ｂの表面の計測対象部分全体から蛍光Ｆを受光できるように、受光部１２と生体Ｂとの間にもある程度の空間が必要である。その結果、生体計測装置１０は、光源部１１および受光部１２と生体Ｂとの間の空間の分だけ大型になり、小型化することは困難であった。
　また、生体計測装置１０では、光源部１１から照射された励起光Ｅの一部が、生体Ｂの表面で反射し、蛍光Ｆとともに受光部１２に受光される。つまり、励起光Ｅの成分が、蛍光Ｆの解析結果にノイズとして混入する。励起光Ｅと蛍光Ｆとの間の波長の差は比較的小さいため、生体計測装置１０において蛍光Ｆから励起光Ｅを分離して受光することは困難であった。
　以下、本開示の実施形態のいくつかについて説明する。これらの実施形態の利点の一部は、上記の関連技術に係る生体計測装置と比較することによって、より容易に理解されるであろう。
　（２．本開示の実施形態）
　（２－１．第１の実施形態）
　まず、図２～図４を参照して、本開示の第１の実施形態について説明する。図２は、本開示の第１の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。図３は、本開示の第１の実施形態に係る生体計測装置の受光部の構成例を示す図である。図４は、本開示の第１の実施形態におけるフィルタの構成例を示す図である。
　図２を参照すると、生体計測装置１００は、光源部１１０と、遮光体１１２と、受光部１２０と、フィルタ１２２と、解析部１３０と、制御部１４０とを含む。生体計測装置１００は、蛍光分光法を用いて生体計測を実行する生体計測装置である。
　光源部１１０は、生体Ｂの表面の第１の部分に対向して配置され、この部分に対して励起光Ｅを照射する。ここで、励起光Ｅは、生体Ｂの体内物質Ｔを励起状態にして、蛍光Ｆを放出させるための光である。つまり、生体Ｂの体内物質Ｔは、励起光Ｅを吸収して励起状態になった後、蛍光Ｆを放出して基底状態に戻る。かかる励起光Ｅとしては、例えば近紫外線や短波長の可視光線が用いられるが、これには限られず、体内物質を励起状態にすることが可能な光であれば任意の波長の光を用いることが可能である。光源部１１０としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）や小型のレーザなどが用いられる。
　受光部１２０は、生体Ｂの表面の第２の部分に対向して配置され、この部分から放出される蛍光Ｆを受光する。受光部１２０は、光検出器（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などを用いて受光した蛍光Ｆを電気信号に変換し、解析部１３０に提供する。ここで、生体Ｂの表面の第２の部分は、上記の光源部１１０が配置される第１の部分に隣接する部分である。また、第２の部分から放出される蛍光Ｆは、励起光Ｅによって励起状態になった生体Ｂの体内物質Ｔから放出されたものである。
　かかる受光部１２０について、図３を参照してさらに説明する。図３を参照すると、受光部１２０は、レンズ１２０１と、スリット１２０３と、プリズム１２０５と、撮像素子１２０７とを有する２次元分光器を含む。撮像素子１２０７としては、例えば、フォトダイオード、またはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅｓ）型、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、もしくはＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型などの２次元画像センサが用いられる。レンズ１２０１およびスリット１２０３によって導光された光は、プリズム１２０５で分光されて、撮像素子１２０７上に、一方を波長軸、他方を視野軸とする２次元の像を結像する。かかる構成によって、例えば、分光成分の位置による変化を検出することができる。
　これによって、例えば、計測対象範囲に存在する特異点のデータを補正または削除することができる。生体Ｂには、例えば表面の体毛やアザ、ホクロ、または体内の動脈および静脈の血管など、計測の結果に影響を及ぼす要素が存在している部分がある。このような部分では、視野軸に沿ってスペクトルが不連続になると考えられる。それゆえ、上記の受光部１２０の構成によれば、このような部分を特異点として検出することができ、目視による計測位置の選定や複数回の計測による平均値の取得をしなくてもより正確な計測結果を得ることができる。また、こうして計測される計測量の平坦度によって、現在の計測部位が適切であるかどうかを計測者に音声や表示などによって通知してもよい。なお、受光部１２０の構成は上記の例には限られず、例えばラインセンサを用いた構成であってもよい。
　また、図３に示されるように、受光部１２０には、フィルタＦ１～Ｆ６が設けられてもよい。図示された例において、フィルタＦ１～Ｆ６は、撮像素子１２０７上に結像される像の波長軸の方向について分割され、それぞれが異なる波長に特化した狭帯域フィルタである。これによって、波長軸方向でそれぞれの波長の光を個別に計測することができる。また、図４に示されるように、フィルタＦ１～Ｆ６を、探索する波長群に対応する、例えばＲＧＢフィルタのような狭帯域フィルタにしてもよい。この場合、プリズム１２０５を省略することが可能であり、これによって受光部１２０を小型化し、また生体計測装置１００に用いられる光学部品を削減することができる。
　ここで、本実施形態では、上記のように、光源部１１０と受光部１２０とが、生体Ｂの表面の別々の部分に対向して配置される。つまり、本実施形態では、上記の関連技術の場合とは違い、生体Ｂの表面で励起光Ｅが入射される部分と計測対象の蛍光Ｆが放出される部分とが異なる。かかる構成は、図示されているように、励起光Ｅが生体Ｂの内部に入射した後に散乱される性質を利用することによって可能になる。光源部１１０が配置される生体Ｂの表面の第１の部分から入射した励起光Ｅは、生体Ｂの内部で散乱され、例えば第２の部分の内部にある体内物質Ｔに到達する。これによって、体内物質Ｔが励起されて蛍光Ｆが放出され、この蛍光Ｆが生体Ｂの表面の第２の部分から放出されて、受光部１２０によって受光される。
　このように、本実施形態では、光源部１１０および受光部１２０が、生体Ｂの表面の別々の部分について励起光Ｅを入射または蛍光Ｆを受光すればよいため、上記の関連技術の場合に必要とされた光源部および受光部と生体Ｂの表面との間の空間はなくてもよい。従って、本実施形態に係る生体計測装置１００は、例えば上記の関連技術に係る生体計測装置１０と比べて、小型化することが可能である。
　また、本実施形態では、光源部１１０と生体Ｂの表面との間の空間をなくす、つまり光源部１１０を生体Ｂの表面に近接させて配置することが可能であることによって、生体Ｂの内部への励起光Ｅの照射の効率を向上させることができる。また、生体計測装置１００では、受光部１２０を生体表面に近接させて配置することも可能である。これによって、生体の表面から放出される微弱な蛍光を効率よく集光することができる。
　遮光体１１２は、光源部１１０と受光部１２０との間に配置される。遮光体１１２は、例えば、光源部１１０から照射された励起光Ｅが、直接、または生体Ｂの表面で反射して受光部１２０側に入射することを防ぐ。上記のように、本実施形態では、生体Ｂの表面で励起光Ｅが照射される部分と計測対象の蛍光Ｆが放出される部分とが異なるため、遮光体１１２を設けることで励起光Ｅと蛍光Ｆとを隔離することが可能である。これによって、受光部１２０によって受光されて蛍光Ｆの解析結果に影響を及ぼす励起光Ｅが減少し、Ｓ／Ｎ（Signal/Noise）比が向上する結果、蛍光Ｆの解析の精度を向上させることができる。
　フィルタ１２２は、生体Ｂと受光部１２０との間に配置される光学フィルタである。フィルタ１２２は、例えば、励起光Ｅの波長の光は通過させずに、検出波長、つまり蛍光Ｆの波長の光を通過させる狭帯域のバンドパスフィルタでありうる。フィルタ１２２を設けることによって、例えば、生体Ｂの内部で散乱して体内物質Ｔに到達することなく生体Ｂの表面から放出される励起光Ｅが受光部１２０に受光されることを防ぐことが可能である。これによって、遮光体１１２の場合と同様に、受光部１２０によって受光されて蛍光Ｆの解析結果に影響を及ぼす励起光Ｅが減少し、蛍光Ｆの解析の精度を向上させることができる。
　解析部１３０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）などを有するコンピュータによって実現される。解析部１３０は、受光部１２０から取得した蛍光Ｆのデータに基づいて、蛍光Ｆのスペクトルや強度を解析する。これによって、例えば蛍光Ｆを放出した生体Ｂの体内物質Ｔを定量化することが可能である。解析部１３０は、生体計測装置１００の一部であってもよいし、また生体計測装置１００に接続される外部機器であってもよい。また、受光部１２０によって生成される蛍光Ｆの撮像データがリムーバブルの記憶媒体に格納され、この記憶媒体が生体計測装置１００から取り外されて解析部１３０を有する他の装置に接続されることで、蛍光Ｆが解析されてもよい。
　ここで、解析部１３０は、蛍光Ｆの解析において、生体Ｂの体内物質Ｔを計測することに適合した付加的な処理を実行してもよい。例えば、解析部１３０は、パルスオキシメータと同様の原理により、受光された蛍光Ｆから動脈血中の物質によって放出された蛍光を分離してもよい。この場合、解析部１３０は、例えば蛍光Ｆのうち、時間的に変化する成分を、動脈の脈拍によるものとして分離する。
　制御部１４０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有するコンピュータによって実現される。制御部１４０は、上記の生体計測装置１００の各部の動作を制御する。例えば、制御部１４０は、上記の光源部１１０および受光部１２０の動作を制御する。
　（２－２．第２の実施形態）
　次に、図５を参照して、本開示の第２の実施形態について説明する。図５は、本開示の第２の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
　図５を参照すると、生体計測装置２００は、光源部２１０と、遮光体１１２と、受光部１２０と、フィルタ１２２と、絞り２２４と、解析部１３０と、制御部１４０とを含む。なお、上記の構成要素のうち絞り２２４以外については、上記の第１の実施形態と同様の構成とすることが可能であるため、詳細な説明を省略する。
　絞り２２４は、受光部１２０に入射する光の指向性を限定するための光学部材である。絞り２２４は、例えば、生体Ｂに対して垂直な方向の蛍光Ｆを選択的に通過させて受光部１２０に入射させる。これによって、例えば、計測対象部分以外から放出された蛍光Ｆの混入を防ぐことができる。受光部１２０に入射する蛍光Ｆの指向性を限定するための光学部材としては、絞り２２４に限らず、例えば遮光体が用いられてもよい。
　また、蛍光Ｆ以外の光が受光部１２０に入射することを防ぐための他の構成として、例えばマイクロレンズアレイが設けられてもよい。マイクロレンズアレイは、例えば体内物質Ｔの生体Ｂの表面からの深さに対応した被写界深度を有する複数の小さな受光レンズがアレイ状に配設されたレンズアレイであり、受光部１２０に入射する蛍光Ｆを導光する。
　本実施形態のように、受光部１２０に蛍光Ｆ以外の光が入射することを防ぐ光学部材を設けることによって、例えば、計測対象の体内物質Ｔ以外の部分で散乱した励起光や、計測対象ではない体内物質によって放出された蛍光が、計測対象の蛍光Ｆに混入することを防ぎ、計測の精度を向上させることができる。
　（２－３．第３の実施形態）
　次に、図６を参照して、本開示の第３の実施形態について説明する。図６は、本開示の第３の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
　図６を参照すると、生体計測装置３００は、光源部３１０と、遮光体１１２と、受光部１２０と、フィルタ１２２と、解析部１３０と、制御部１４０とを含む。なお、上記の構成要素のうち光源部３１０以外については、上記の第１の実施形態と同様の構成とすることが可能であるため、詳細な説明を省略する。また、これらの構成要素は、上記の第２の実施形態と同様の構成とすることも可能である。
　光源部３１０は、生体Ｂの表面の第１の部分に対向して配置され、この部分に対して励起光Ｅを照射する。光源部３１０は、例えばＬＥＤなどを用いて励起光Ｅを照射する。上記の第１の実施形態の光源部１１０とは異なる点として、光源部３１０は、生体Ｂの表面に対して傾斜した方向に励起光Ｅを照射する。より詳しくは、光源部３１０は、受光部１２０に向かって傾斜した方向に励起光Ｅを照射する。光源部３１０は、照射される励起光Ｅに高い指向性をもたせるために、１または複数のレンズや絞りなどを含む光学系３１０１を有してもよい。また、光源部３１０は、励起光Ｅの漏出を防ぐために遮光体３１０３を有してもよい。
　このような構成は、例えば、生体計測装置３００が、生体Ｂの真皮層Ｂ１の計測に特化する場合に有効である。この場合、計測対象の体内物質Ｔは、生体Ｂの表面に近い真皮層Ｂ１にある。励起光Ｅを用いて体内物質Ｔを効果的に励起させるためには、励起光Ｅの照射の方向を傾斜させ、また励起光Ｅに指向性をもたせて、より多くの励起光Ｅを体内物質Ｔに到達させることが有効である。一例として、受光部１２０が生体Ｂの表面に対して略垂直な方向の蛍光Ｆを受光するように構成されている場合、光源部３１０は、この蛍光Ｆの方向に略直交する程度まで傾斜した方向に励起光Ｅを照射してもよい。励起光Ｅと蛍光Ｆとが略直交することで、例えば励起光Ｅと蛍光Ｆとのクロストークを防止することができる。
　（２－４．第４の実施形態）
　次に、図７を参照して、本開示の第４の実施形態について説明する。図７は、本開示の第４の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
　図７を参照すると、生体計測装置４００は、光源部１１０と、遮光体１１２と、受光部１２０と、フィルタ１２２と、集光プリズム４２６と、解析部１３０と、制御部１４０とを含む。なお、上記の構成要素のうち集光プリズム４２６以外については、上記の第１の実施形態と同様の構成とすることが可能であるため、詳細な説明を省略する。また、これらの構成要素は、上記の第２または第３の実施形態と同様の構成とすることも可能である。
　集光プリズム４２６は、生体から放出される蛍光を受光部１２０へと集光する。集光プリズム４２６は、例えば、図示されているように、生体Ｂの表面の第２の領域から放出された蛍光Ｆを集約して受光部１２０に導光する。これによって、第２の領域の全体にわたる大きさの受光部１２０を設けなくてもよくなり、受光部１２０を小型化することで生体計測装置４００全体をも小型化することができる。
　（２－５．第５の実施形態）
　次に、図８を参照して、本開示の第５の実施形態について説明する。図８は、本開示の第５の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
　図８を参照すると、生体計測装置５００は、光源部５１０と、遮光体１１２と、受光部１２０と、フィルタ１２２と、解析部１３０と、制御部１４０とを含む。なお、上記の構成要素のうち光源部５１０以外については、上記の第１の実施形態と同様の構成とすることが可能であるため、詳細な説明を省略する。また、これらの構成要素は、上記の第２～第４の実施形態のいずれかと同様の構成とすることも可能である。
　光源部５１０は、生体Ｂの表面の第１の部分に対向して配置され、この部分に対して例えばＬＥＤなどを用いて光を照射する。ここで、光源部５１０は、生体Ｂの体内物質Ｔ１を励起させて蛍光Ｆを放出させるための励起光Ｅ１と、体内物質Ｔ１とは異なる体内物質Ｔ２を計測するための、励起光Ｅ１とは異なる波長の光Ｅ２とを時分割で照射する。光Ｅ２は、励起光Ｅ１と同様に、体内物質Ｔ２を励起させて蛍光を放出させる光であってもよいし、また、光吸収率によって体内物質Ｔ２を計測するための光であってもよい。体内物質Ｔ２は、例えば体内物質Ｔ１に対する計測妨害物質でありうる。
　例えば、光源部５１０は、光Ｅ２として、波長９４０ｎｍの光を照射する。この場合、光Ｅ２の波長が脂肪による光の吸収に特徴的な波長であるため、光Ｅ２を用いて生体Ｂの内部の脂肪の量を計測することが可能である。また、光源部５１０は、光Ｅ２として、波長５６８ｎｍ，６６０ｎｍ，８９０ｎｍの光を照射してもよい。この場合、光Ｅ２の波長が酸化ヘモグロビンに特徴的な吸収波長であるため、光Ｅ２を用いて生体内部の血液による吸収が励起光Ｅ１を妨げる度合いを計測することが可能である。また、光源部５１０は、波長８００ｎｍ～９４０ｎｍの光を照射してもよい。この場合、光Ｅ２の波長が還元ヘモグロビンに特徴的な吸収波長であるため、動脈血の成分による蛍光への影響を計測することが可能である。
　このように、光源部５１０が励起光Ｅ１と光Ｅ２とを時分割で照射することによって、例えば蛍光Ｆと蛍光Ｆに対する計測妨害物質になりうる脂肪や血液の状態とを併せて計測し、これらの成分の変動による体内物質Ｔ１の蛍光Ｆによる計測結果のゆらぎを適切に補正することができる。
　また、例えば、光源部５１０は、体内物質Ｔ１を励起させるための励起光Ｅ１と、体内物質Ｔ２を励起させるための励起光である光Ｅ２とを時分割で照射してもよい。この場合、励起光Ｅ１と光Ｅ２とは、体内物質Ｔ１と体内物質Ｔ２とのそれぞれの励起波長を有する光でありうる。体内物質Ｔ１と体内物質Ｔ２とは、いずれも計測対象の物質であってもよい。つまり、この場合、混在している複数の体内物質Ｔ１，Ｔ２を、それぞれに対応する励起光で励起させて蛍光を放出させることによって、分離して計測することができる。
　（３．補足）
　以上、本開示の実施形態について説明した。これらの実施形態によれば、例えば、生体計測装置のサイズを小型化することができる。一例として、図１に示した関連技術による生体計測装置のサイズが数百ｃｍ３であるのに対し、本開示の実施形態に係る生体計測装置のサイズは数ｃｍ３～数十ｃｍ３まで小型化することが可能である。
　また、本開示のある実施形態では、励起光を照射する光源部を生体の表面に近接させて配置することによって、十分な蛍光を得られるだけの励起光の量を確保しつつ光源の照射パワーを少なくし、消費電力を低減することができる。また、これによって、例えば励起光が紫外線であるような場合には、励起光による人体への影響を低減することもできる。
　また、本開示のある実施形態では、励起光を生体の内部で拡散させて体内物質に到達させることによって、生体の表面で反射して蛍光に混入する励起光を減少させ、蛍光による計測結果の精度を向上させることができる。
　また、本開示のある実施形態では、生体の表面で励起光が照射される部分と蛍光が放出される部分とが分離されていることによって、例えば励起光と蛍光との波長が接近している物質を計測するような場合に、生体の表面付近での励起光と蛍光との干渉を低減することができる。
　また、本開示のある実施形態では、励起光と時分割で検査用の光を照射して生体の内部の計測妨害物質を計測することによって、生体の体質的な差異による計測値の変動や誤差を低減することができる。
　　（ハードウェア構成）
　次に、図９を参照しながら、本開示の実施形態に係る生体計測装置を実現可能な情報処理装置９００のハードウェア構成について、詳細に説明する。図９は、本開示の実施形態に係る情報処理装置９００のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
　情報処理装置９００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、情報処理装置９００は、更に、ホストバス９０７、ブリッジ９０９、外部バス９１１、インターフェース９１３、センサ９１４、入力装置９１５、出力装置９１７、ストレージ装置９１９、ドライブ９２１、接続ポート９２３および通信装置９２５を備える。
　ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９、またはリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、情報処理装置９００内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。
　ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス９１１に接続されている。
　センサ９１４は、例えば、ユーザに固有の生体情報、または、かかる生体情報を取得するために用いられる各種情報を検出する検出手段である。このセンサ９１４として、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の各種の撮像素子を挙げることができる。また、センサ９１４は、生体部位を撮像するために用いられるレンズ等の光学系や光源等を更に有していてもよい。また、センサ９１４は、音声等を取得するためのマイクロフォン等であってもよい。なお、センサ９１４は、上述のもの以外にも、温度計、照度計、湿度計、速度計、加速度計などの様々な測定機器を備えていてもよい。
　入力装置９１５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段であってもよいし、情報処理装置９００の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器９２９であってもよい。さらに、入力装置９１５は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。情報処理装置９００のユーザは、この入力装置９１５を操作することにより、情報処理装置９００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
　出力装置９１７は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１７は、例えば、情報処理装置９００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、情報処理装置９００が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
　ストレージ装置９１９は、情報処理装置９００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１９は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種データなどを格納する。
　ドライブ９２１は、記録媒体用リーダライタであり、情報処理装置９００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、ＤＶＤメディア、ＨＤ－ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ－ｒａｙメディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２７は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、または、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ　Ｄｉｇｉｔａｌ　ｍｅｍｏｒｙ　ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ｃａｒｄ）または電子機器等であってもよい。
　接続ポート９２３は、機器を情報処理装置９００に直接接続するためのポートである。接続ポート９２３の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。接続ポート９２３の別の例として、ＲＳ－２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。この接続ポート９２３に外部接続機器９２９を接続することで、情報処理装置９００は、外部接続機器９２９から直接各種データを取得したり、外部接続機器９２９に各種データを提供したりする。
　通信装置９２５は、例えば、通信網９３１に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９２５は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９２５は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ　Ｌｉｎｅ）用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９２５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９２５に接続される通信網９３１は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。
　以上、本開示の実施形態に係る情報処理装置９００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）生体の表面の第１の部分に対向して配置され、前記第１の部分に対して励起光を照射する光源部と、
　前記生体の表面の前記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、前記励起光が前記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し前記第２の部分から放出される蛍光を受光する受光部と
　を備える生体計測装置。
（２）前記光源部は、前記生体の表面に対して傾斜した方向に前記励起光を照射する、前記（１）に記載の生体計測装置。
（３）前記受光部は、前記生体の表面に対して略垂直な方向の前記蛍光を受光し、
　前記励起光が照射される方向は、前記蛍光の方向に略直交する、前記（２）に記載の生体計測装置。
（４）前記受光部に入射する光の指向性を制御する光学部材をさらに備える、前記（１）～（３）のいずれか１項に記載の生体計測装置。
（５）前記第１の体内物質の前記生体の表面からの深さに対応した被写界深度を有する複数の受光レンズがアレイ状に配設されたレンズアレイをさらに備え、
　前記受光部に入射する前記蛍光は前記レンズアレイによって導光される、前記（１）～（４）のいずれか１項に記載の生体計測装置。
（６）前記光源部と前記受光部との間に配置される遮光体をさらに備える、前記（１）～（５）のいずれか１項に記載の生体計測装置。
（７）前記光源部は、前記第１の部分に対して、前記励起光と、前記生体の前記第１の体内物質とは異なる第２の体内物質を計測するための前記励起光とは異なる波長の光とを時分割で照射する、前記（１）～（６）のいずれか１項に記載の生体計測装置。
（８）前記受光部は、２次元分光器を含む、前記（１）～（７）のいずれか１項に記載の生体計測装置。
（９）前記蛍光を集約して前記受光部に導光する集光部をさらに備える、前記（１）～（８）のいずれか１項に記載の生体計測装置。
（１０）生体の表面の第１の部分に対して励起光を照射することと、
　前記励起光が前記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し前記生体の表面の前記第１の部分に隣接する第２の部分から放出される蛍光を受光することと
　を含む生体計測方法。
（１１）生体の表面の第１の部分に対向して配置され、前記第１の部分に対して励起光を照射する光源部と、前記生体の表面の前記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、前記励起光が前記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し前記第２の部分から放出される蛍光を受光する受光部とを含む生体計測装置に備えられるコンピュータに、
　前記光源部を制御する機能と、
　前記受光部を制御する機能と
　を実現させるためのプログラム。
（１２）生体の表面の第１の部分に対向して配置され、前記第１の部分に対して励起光を照射する光源部と、前記生体の表面の前記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、前記励起光が前記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し前記第２の部分から放出される蛍光を受光する受光部とを含む生体計測装置に備えられるコンピュータに、
　前記光源部を制御する機能と、
　前記受光部を制御する機能と
　を実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（１３）生体の表面の第１の部分に対向して配置され、前記生体の表面に対して傾斜した方向に励起光を照射する光源部と、
　前記生体の表面の前記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、前記励起光が前記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し前記第２の部分から放出される前記生体の表面に対して略垂直な方向の蛍光を受光する受光部と
　を備え、
　前記励起光が照射される方向は、前記蛍光の方向に略直交する生体計測装置。
　１００　　生体計測装置
　１１０　　光源部
　１１２　　遮光体
　１２０　　受光部
　１３０　　解析部
　１４０　　制御部
　Ｂ　　生体
　Ｔ　　体内物質
　Ｅ　　励起光
　Ｆ　　蛍光

Claims (13)

  1. 　生体の表面の第１の部分に対向して配置され、前記第１の部分に対して励起光を照射する光源部と、
    　前記生体の表面の前記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、前記励起光が前記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し前記第２の部分から放出される蛍光を受光する受光部と
    　を備える生体計測装置。
  2. 　前記光源部は、前記生体の表面に対して傾斜した方向に前記励起光を照射する、請求項１に記載の生体計測装置。
  3. 　前記受光部は、前記生体の表面に対して略垂直な方向の前記蛍光を受光し、
    　前記励起光が照射される方向は、前記蛍光の方向に略直交する、請求項２に記載の生体計測装置。
  4. 　前記受光部に入射する光の指向性を制御する光学部材をさらに備える、請求項１に記載の生体計測装置。
  5. 　前記第１の体内物質の前記生体の表面からの深さに対応した被写界深度を有する複数の受光レンズがアレイ状に配設されたレンズアレイをさらに備え、
    　前記受光部に入射する前記蛍光は前記レンズアレイによって導光される、請求項１に記載の生体計測装置。
  6. 　前記光源部と前記受光部との間に配置される遮光体をさらに備える、請求項１に記載の生体計測装置。
  7. 　前記光源部は、前記第１の部分に対して、前記励起光と、前記生体の前記第１の体内物質とは異なる第２の体内物質を計測するための前記励起光とは異なる波長の光とを時分割で照射する、請求項１に記載の生体計測装置。
  8. 　前記受光部は、２次元分光器を含む、請求項１に記載の生体計測装置。
  9. 　前記蛍光を集約して前記受光部に導光する集光部をさらに備える、請求項１に記載の生体計測装置。
  10. 　生体の表面の第１の部分に対して励起光を照射することと、
    　前記励起光が前記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し前記生体の表面の前記第１の部分に隣接する第２の部分から放出される蛍光を受光することと
    　を含む生体計測方法。
  11. 　生体の表面の第１の部分に対向して配置され、前記第１の部分に対して励起光を照射する光源部と、前記生体の表面の前記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、前記励起光が前記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し前記第２の部分から放出される蛍光を受光する受光部とを含む生体計測装置に備えられるコンピュータに、
    　前記光源部を制御する機能と、
    　前記受光部を制御する機能と
    　を実現させるためのプログラム。
  12. 　生体の表面の第１の部分に対向して配置され、前記第１の部分に対して励起光を照射する光源部と、前記生体の表面の前記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、前記励起光が前記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し前記第２の部分から放出される蛍光を受光する受光部とを含む生体計測装置に備えられるコンピュータに、
    　前記光源部を制御する機能と、
    　前記受光部を制御する機能と
    　を実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  13. 　生体の表面の第１の部分に対向して配置され、前記生体の表面に対して傾斜した方向に励起光を照射する光源部と、
    　前記生体の表面の前記第１の部分に隣接する第２の部分に対向して配置され、前記励起光が前記生体の第１の体内物質を励起させることによって発生し前記第２の部分から放出される前記生体の表面に対して略垂直な方向の蛍光を受光する受光部と
    　を備え、
    　前記励起光が照射される方向は、前記蛍光の方向に略直交する生体計測装置。
     
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