CN101347328B - 用来测量生物信息的装置 - Google Patents

用来测量生物信息的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101347328B
CN101347328B CN2008101281736A CN200810128173A CN101347328B CN 101347328 B CN101347328 B CN 101347328B CN 2008101281736 A CN2008101281736 A CN 2008101281736A CN 200810128173 A CN200810128173 A CN 200810128173A CN 101347328 B CN101347328 B CN 101347328B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
light source
photodetector
represent
detects
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008101281736A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101347328A (zh
Inventor
赵在桀
吴政泽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN101347328A publication Critical patent/CN101347328A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101347328B publication Critical patent/CN101347328B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/1032—Determining colour of tissue for diagnostic purposes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1075—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof for measuring dimensions by non-invasive methods, e.g. for determining thickness of tissue layer
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/44—Detecting, measuring or recording for evaluating the integumentary system, e.g. skin, hair or nails
    • A61B5/441—Skin evaluation, e.g. for skin disorder diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4869—Determining body composition
    • A61B5/4872—Body fat
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/024—Measuring pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416—Measuring pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • A61B5/02427—Details of sensor
    • A61B5/02433—Details of sensor for infrared radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

公开了一种用来测量用户的生物信息的装置。该装置包括：用来接收用户的基本生物信息的设备；第一光源，向皮肤表面上照射具有第一波长的第一光；第二光源，向皮肤表面上照射具有第二波长的第二光；第三光源，以如下方式布置，从而第三光源被放置在比第一光源和第二光源更远离光电探测器的位置上，所述第三光源向皮肤表面上照射具有第三波长的第三光；光电探测器，检测透射通过皮肤表面的第一检测光、第二检测光、以及第三检测光，并且将所述第一检测光、第二检测光、以及第三检测光转换为电信号，所述第一检测光、第二检测光、以及第三检测光对应于所述第一波长、第二波长、以及第三波长；以及控制单元，用来使第一光源、第二光源、以及第三光源能够被按已知顺序驱动，并且根据输入的基本生物信息以及第一检测光、第二检测光、以及第三检测光的强度，产生用户的生物信息。

Description

用来测量生物信息的装置
技术领域
本发明涉及测量用来生物信息的装置与方法，更具体地，涉及通过利用光来测量关于皮肤与皮下脂肪的信息的装置与方法。
背景技术
公众已经知道用来测量身体脂肪或者皮下脂肪厚度的各种方法。用来测量皮下脂肪厚度的方法包括：利用卡钳的直接测量的方便，利用超声波的方法，利用计算机化X射线分层造影(CT)的方法，磁共振成像(MRI)等等。利用卡钳直接测量皮下脂肪厚度的方法不准确不方法，并且会造成疼痛。通过利用超声波、CT、或者MRI来测量皮下脂肪厚度的方法需要昂贵的装备与专家。另外，因为由于需要实现上述方法的设备而使得不方便测量皮下脂肪厚度，所以人们研究了利用光的测量方法。
通过利用光来测量身体脂肪或者皮下脂肪厚度的一种方法对应于将光照射到活体的皮肤表面上，然后检测由于多次散射而从皮肤表面辐射的光，并且将辐射光转换为电信号。该方法具有以下优点：其没有侵犯性，并且测量时间短。另外，因为用来实现该方法的装置尺寸不大，所以该装置具有以下优点：其可以当场测量皮下脂肪厚度。
图1为显示根据现有技术的用来测量皮下脂肪厚度的装置的视图。生物组织130具有以下结构，其中对应于肌肉132、皮下脂肪134、以及厚度为0.5到4mm的皮肤136的相应层按该顺序层叠，并且皮肤136可以细分为角质层、表层、以及真皮。以上装置100包括发光二极管(LED)110以及光电二极管或者光电探测器(PD)120。LED 110与PD 120相互分离，并且被布置在皮肤136的表面之上。如果LED 110在皮肤136的表面上照射波长在近红外线波段内的的光，则某些光会在从皮肤136到肌肉132的方向上传输，某些光由于多次散射而被导向皮肤136的表面。大部分光会被肌肉132吸收。PD 120检测从皮肤136的表面辐射的光，并且将其转换为电信号。
图2为显示根据与LED 110的分隔距离的作为皮下脂肪134的厚度的函数的PD 120的输出的变化的图示。X轴以毫米(mm)表示皮下脂肪134的厚度，Y轴以伏特(V)表示PD 120的输出电压。此处，“SD”表示LED 110与PD 120之间的分离距离。图2显示分别对应于SD等于5mm(以包含小方块的实线表示)、10mm(以包含小圆圈的实线表示)、以及20mm(以包含小三角的实线表示)的情况的输出曲线。检查与每个SD相关的输出曲线，可以看出皮下脂肪134越厚，则PD 120的输出越多地朝向变为饱和的方向增加。另外，可以确定SD越远，可以测量的皮下脂肪134的厚度范围越宽。
名称为“Near Infrared Apparatus and Method for Determining PercentFat in a Body”、由Rosenthal等人发明的第4,850,365号美国专利公开了以下技术，其中将具有单个波长的光照射向皮肤表面上，然后通过检测由于在皮下脂肪层内的多次散射而从皮肤表面辐射的光，来测量身体脂肪百分比。
名称为“Near Infrared Apparatus for Measurement of OrganicConstituents of Material”、由Rosenthal等人发明的第4,633,087号美国专利公开了以下技术，其中将具有相互不同波长的多道光照射向皮肤表面上，然后通过检测由于在皮下脂肪层内的多次散射而从皮肤表面辐射的多道光，来测量身体脂肪百分比。
但是，因为不仅皮下脂肪层的厚度而且皮肤的颜色与厚度都会影响PD的输出，所以现有的生物信息测量技术具有以下问题：无法有效地纠正由皮肤的颜色与厚度造成的身体脂肪百分比的误差、或者皮下脂肪层的厚度的误差。
发明内容
本发明提供了一种用来测量生物信息的装置，其可以通过利用由用户输入的基本生物信息来更精确地测量生物信息。
根据本发明的一方面，提供了一种用来测量用户的生物信息的装置，包括：用来接收用户的基本生物信息的设备；第一光源，布置在皮肤表面之上，向皮肤表面上照射具有第一波长的第一光；第二光源，布置在皮肤表面之上，向皮肤表面上照射具有第二波长的第二光；第三光源，以如下方式布置在皮肤表面之上，从而第三光源被放置在比第一光源和第二光源更远离光电探测器的位置上，并且第三光源向皮肤表面上照射具有第三波长的第三光；光电探测器，检测与第一到第三光相关联的检测光，所有这些检测光都透射通过皮肤表面并且被转换为电信号；以及控制单元，用来使第一到第三光源能够被按已知顺序驱动，并且根据基本生物信息以及第一到第三检测光的强度，产生用户的生物信息。
根据本发明的另一方面，提供了一种用来测量用户的生物信息的装置，包括：用来接收用户的基本生物信息的设备；第一光源，布置在皮肤表面之上，向皮肤表面上照射具有第一波长的第一光；第二光源，布置在皮肤表面之上，向皮肤表面上照射具有第二波长的第二光；第一光电探测器，顺序检测第一检测光与第二检测光，该第一检测光与第二检测光透射通过皮肤表面并且被转换为电信号；第二光电探测器，检测第三检测光，该第三检测光透射通过皮肤表面并且被转换为电信号；以及控制单元，用来使第一与第二光源能够被按已知顺序驱动，并且根据基本生物信息以及第一到第三检测光的强度，产生用户的生物信息。
附图说明
从以下结合附图的详细描述，可以看出本发明的以上与其他示范性特征、方面、以及优点，其中：
图1为显示根据现有技术的用来测量皮下脂肪厚度的装置的视图；
图2为显示根据与LED的分隔距离的作为皮下脂肪的厚度的函数的PD的输出的变化的图示；
图3为显示根据本发明第一示范性实施例的用来测量生物信息的装置的平面图；
图4为显示图3所示的用来测量生物信息的装置的剖面图；
图5为显示由商用装置测量的标准黑色素指数(MI)与由图4所示的用来测量生物信息的装置测量的MI之间的相关性的图示；
图6为显示对应于测量位置的皮肤厚度变化的图示；
图7至图9为显示由商用装置测量的标准皮下脂肪厚度与由图4所示的用来测量生物信息的装置测量的皮下脂肪厚度之间的相关性的图示；
图10为显示由商用装置测量的身体脂肪百分比与由所述用来测量生物信息的装置测量的身体脂肪百分比之间的相关性的图示；
图11为显示图4所示的控制器的控制处理的流程图；
图12为显示根据本发明第二示范性实施例的用来测量生物信息的装置的平面图；
图13为显示图12中用来测量生物信息的装置的沿线A-A的剖面图；
图14为显示根据本发明第三示范性实施例的用来测量生物信息的装置的平面图；
图15为显示图14中用来测量生物信息的装置的沿线B-B的剖面图；以及
图16为显示根据本发明第四示范性实施例的用来测量生物信息的装置的剖面图。
具体实施方式
将参照附图详细描述本发明的示范性实施例。该描述包含诸如配备来促进对本发明的更全面理解的具体配置元素等细节，并且本领域技术人员可以看出在本发明的范围内，可以对这些细节进行预定的形式改变与修改。另外，在以下对本发明的描述中，当会使本发明的主题不清楚时，省略对融入其中的公知功能以及配置的详细描述。
图3为显示根据本发明第一示范性实施例的用来测量生物信息的装置的平面图，并且图4为显示图3所示的用来测量生物信息的装置的剖面图。生物组织270具有以下结构，其中对应于肌肉272、皮下脂肪274、以及皮肤276的相应层按该顺序层叠。用来测量生物信息的装置200包括光电探测器210、多个第一光源220、多个第二光源230、第三光源240、存储器(MEM)260、输入设备265、以及控制器(CTRL)250。在图3中，未显示在图4中显示的控制器250、存储器260、以及输入设备265。
光电探测器210被布置在皮肤276的表面之上，并且输出通过光电转换从输入光转换的电信号。即，光电探测器210检测透射通过皮肤276的表面的输入光，并且将所检测的光转换为电信号。光电探测器210在其下端配备有受光表面，并且光电探测器210的受光表面可以与皮肤276的表面紧密接触，或者可以与皮肤分离。可以使用常规的光电二极管作为光电探测器210。
围绕着光电探测器210交替排列着一或多个(作为示范性实施例为4个)第一光源220与一或多个(作为示范性实施例为4个)第二光源230，其中第一光源220与第二光源230以相同距离和光电探测器210相分离，并且在圆周方向上按照相同间隔排列。即，在以光电探测器210为中心的情况下，在与其直径的方向垂直的方向上。
每个第一光源220被布置在皮肤276的表面之上，从而与光电探测器210相分离，并且在皮肤276的表面上照射具有可见光波段(希望为600到750nm)中的第一波长(例如660nm)的第一光(以实线表示)。第一光源220在其下端配备有发光表面，并且第一光源220的发光表面可以与皮肤276的表面紧密接触，或者可以与皮肤的表面分离。可以使用常规的LED或者激光二极管(LD)作为第一光源220。
每个第二光源230被布置在皮肤276的表面之上，从而与光电探测器210相分离，并且在皮肤276的表面上照射具有近红外线波段(希望为750到1000nm)中的第二波长(例如880nm)的第二光(以点线表示)。第二光源230在其下端配备有发光表面，并且第二光源230的发光表面可以与皮肤276的表面紧密接触，或者可以与皮肤的表面分离。可以使用常规的LED或者LD作为第二光源230。
第三光源240以如下方式布置在皮肤276的表面，从而被放置在比第一光源220和第二光源230距离光电探测器210更远的位置上，并且在皮肤276的表面上照射具有近红外线波段中的第三波长的第三光(以长短虚线表示)。第三光源240在其下端配备有发光表面，并且第三光源240的发光表面可以与皮肤276的表面紧密接触，或者可以与皮肤的表面分离。可以使用常规的LED或者LD作为第三光源240。在本实施例中，设置第三波长与第二波长相同。
光电探测器210、第一光源220、以及第二光源230中的每一个可以与皮肤相分离，但是在这种情况下，光学耦合效率以及由对准造成的测量精确性可能会下降。
在本实施例中，光电探测器210与第一光源220和第二光源230之间的典型距离等于2毫米(mm)，并且光电探测器210与第三光源240之间的距离等于10mm。希望光电探测器210与第一光源220和第二光源230之间的距离等于或小于5mm，并且光电探测器210与第三光源240之间的距离等于或大于10mm。因为使用第一光源220和第二光源230来测量关于皮肤276的信息，所以为了减少依赖于皮下脂肪274的厚度的影响，希望设置光电探测器210与第一光源220和第二光源230之间的距离等于或小于5mm。另外，因为使用第三光源240来测量关于皮下脂肪层274的信息，从而可以测量宽范围的皮下脂肪厚度，所以希望设置光电探测器210与第三光源240之间的距离等于或大于10mm。
在皮肤276中包含的胶原质纤维具有非对称光学特性。在本实施例中，虽然在光电探测器210周围均匀地排列多个第一光源220以抵消皮肤276的方向性特性，但是可以使用单个第一光源220。与以上原因相同，可以使用单个第二光源230。
将第一光中由光电探测器210接收的光具体称为“第一检测光”，将第二光中由光电探测器210接收的光具体称为“第二检测光”，并且将第三光中由光电探测器210接收的光具体称为“第三检测光”。
皮肤颜色主要受黑色素指数(MI)与红斑指数影响。MI用来对人种分类，而红斑指数由毛细血管的分布以及在皮肤中存在的血液的分布确定。红斑指数容易受施加到皮肤的压力影响，并且具有以下趋势：如果压力较大，则由于阻塞了血液，会大大减少按个人分类的变化。在这些条件下，可以仅使用MI来表示皮肤颜色。
可以由以下等式(1)来定义MI：
MI＝A+B1n(I1/I2)...........................(1)
其中A与B表示第一系数，
I1表示第一检测光的强度，
I2表示第二检测光的强度；并且
1n表示自然对数函数。
通过数值分析(例如最小二乘法)以及此时通过用来诊断皮肤颜色的商用装置(例如CK Electric公司制造的Mexameter MX18)获得的MI(此后将商用装置获得的MI称为“标准MI”)来求得第一系数A与B。
在提供本发明提出的各种算法所伴随的数值例时，使用实验条件作为前提。
作为第一光源220，使用Knowledge-on公司发布的OPA6611 LED芯片，其在由占空比为8％的脉冲驱动的同时具有等于145毫安(mA)的最大电流值。作为第二光源230，使用Knowledge-on公司发布的OPA8732HP(F)LED芯片，其在由占空比为8％的脉冲驱动的同时具有等于28mA的最大电流值。作为第三光源240，使用Knowledge-on公司发布的OPA8750T LED芯片，其在由占空比为8％的脉冲驱动的同时具有等于290mA的最大电流值。作为光电探测器210，使用Kodenshi Korea公司发布的HPI-12N硅光电二极管，其具有1.2mmX1.2mm的芯片尺寸。在本发明的一个方面，光电探测器210与第一光源220和第二光源230之间的分离距离等于2mm，并且光电探测器210与第三光源240之间的分离距离等于25mm。每个检测光的强度(即光功率)对应于通过从在相关光源工作的状态下由光电探测器210测量的强度中减去在相关光源停止工作的状态下由光电探测器210测量的强度(环境光的强度，例如自然光、照明等等)而求得的值。进行了临床实验，其中将二十到五十年龄范围的成年男性与二十到三十年龄范围的成年女性作为目标。
数值例1
图5为显示由商用装置测量的标准黑色素指数(MI)与根据本发明原理的用来测量生物信息的装置测量的MI之间的相关性的图示。
在图5中，X轴表示由商用装置测量的标准黑色素指数(MI)，Y轴表示由用来测量生物信息的装置200测量的MI。装置200测量的每个MI由小方块表示。在本数值例1中，利用等式(1)计算测定MI，并且将相应第一系数A与B表示设置为280.14和-575.01。两个黑色素指数显示大约0.921的相关系数。
由光电探测器210检测的检测光的强度依赖于皮肤276的颜色和厚度以及在此之外的影响检测光强度的光学特性(例如性别、年龄、身高、体重等等)变化。
给出皮下脂肪274的皮下脂肪组织(SAT)作为波长为880nm的第三检测光、皮肤276、皮下脂肪274、以及肌肉272所具有的光学特性的函数，并且由以下等式(2)限定：
SAT＝f(I3，GEN，AGE，HT，WT，SC，ST).................(2)
其中GEN表示性别区别，AGE表示年龄，HT表示身高，WT表示体重，SC表示皮肤颜色，ST表示皮肤厚度。
图6为显示对应于测量位置的皮肤厚度变化的图示。通过利用计算机化X射线分层造影(CT)，以34位二十多岁的韩国女性为目标，来测量皮肤的厚度，测量了二头肌、三头肌、上腹、下腹、大腿前面、大腿内测、大腿侧面、大腿后面、以及小腿。如图所示，因为每个测量点上皮肤厚度的变化不大，所以在等式(2)中，可以将皮肤厚度替换为测量位置。
SAT＝f(I3，GEN，AGE，HT，WT，SC，POS)...............(3)
其中POS表示测量位置。
如等式(4)所示，可以将皮肤颜色替换为MI，可以使用身体质量指数来表示身高(HT)与体重(WT)。
SAT＝f(I3，GEN，AGE，BMI，MI，POS)，以及
BMI＝WT[Kg]/HT2[m]........................(4)
在等式(4)中，如果将第三检测光的强度、BMI、以及MI指定为变量，并且将剩余因素指定为系数，则等式(4)可以表示为：
SATP＝fP(I3，BMI，MI)..............................(5)
其中SATP表示按测量位置分类的皮下脂肪的厚度。
另外，等式(5)可以表示为：
SATP＝fP(IMI，BMI)以及
IMI＝I3/(I1/I2).................................(6)
在等式(6)中，将函数fP具体表示为以下等式(7)。
SATP＝fP(IMI，BMI)＝CP+DPBMI+EPIMI....................(7)
在等式(6)中，可以通过多重回归分析来求得第二系数CP、DP、以及EP，其中，在将性别区分、年龄、以及测量位置指定为常数的情况下，重复将由CT测量的SATP、由装置200测量的IMI、以及通过用户输入获得的BMI代入等式(7)的处理。也可以对等式(5)进行多重回归分析。
图7为显示由商用装置测量的标准皮下脂肪厚度与由装置200测量的皮下脂肪厚度之间的相关性的图示。
在图7中，X轴表示由商用装置(例如超声装置)测量的标准皮下脂肪厚度，Y轴表示由装置200测量的皮下脂肪厚度。标准皮下脂肪厚度与该皮下脂肪厚度在其间具有大约0.95的相关系数。通过利用CT以13位二十多岁的韩国女性为目标，来测量皮下脂肪厚度，测量了二头肌、三头肌、上腹、下腹、大腿前面、大腿内测、大腿侧面、大腿后面、以及小腿。
数值例2
图8为显示由商用装置测量的标准皮下脂肪厚度与由装置200测量的皮下脂肪厚度之间的相关性的图示。
在图8中，X轴表示由商用装置测量的标准皮下脂肪厚度，Y轴表示由根据本发明原理的装置200测量的皮下脂肪厚度。由装置200测量的每个皮下脂肪厚度由小方块表示，并且以男性为目标进行了临床实验。在本数值例2中，通过利用等式(7)计算了每个测定皮下脂肪厚度，并且在表1中给出了依赖于测量位置的第二系数CP、DP、以及EP。标准皮下脂肪厚度与该皮下脂肪厚度在其间具有大约0.932的相关系数。
表1
  CP   DP   EP
  二头肌   -3.016   0.159   25.705
  小腿   0.693   0.062   23.506
  大腿前面   -4.756   0.325   22.841
  下腹   -27.105   1.592   24.771
  侧面   -3.075   0.404   16.865
  三头肌   -2.327   0.180   15.673
数值例3
图9为显示由商用装置测量的标准皮下脂肪厚度与由装置200测量的皮下脂肪厚度之间的相关性的图示。
在图9中，X轴表示由商用装置测量的标准皮下脂肪厚度，Y轴表示由用来测量生物信息的装置200测量的皮下脂肪厚度。由用来测量生物信息的装置200测量的每个皮下脂肪厚度由小方块表示，并且以女性为目标进行了临床实验。在本数值例3中，通过利用等式(7)计算了每个测定皮下脂肪厚度，并且在表2中给出了依赖于测量位置的第二系数CP、DP、以及EP。标准皮下脂肪厚度与该皮下脂肪厚度在其间具有大约0.926的相关系数。
表2
  CP   DP   EP
  二头肌   -5.680   0.490   6.989
  小腿   2.507   0.155   18.304
  大腿前面   -5.244   0.446   15.410
  大腿内测   -7.443   0.959   14.074
  下腹   -20.776   1.709   25.000
  侧面   -13.463   1.213   6.909
  三头肌   -7.170   0.772   8.265
身体脂肪百分比可以由以下等式(8)限定。
PBFP＝FP+GPBMI+HPAGE+IPIMI...........................(8)
在等式(8)中，可以通过多重回归分析来求得第三系数FP、GP、HP、以及IP，其中，在将性别区分、以及测量位置指定为常数的情况下，重复将由CT测量的PBFP、由用来测量生物信息的装置200测量的IMI、以及通过用户输入获得的AGE以及BMI两者代入等式(8)的处理。
数值例4
图10为显示由商用装置测量的身体脂肪百分比与由用来测量生物信息的装置200测量的身体脂肪百分比之间的相关性的图示。
在图10中，X轴表示由商用装置(例如生物电阻抗分析(BIA)装置)测量的标准身体脂肪百分比，Y轴表示由用来测量生物信息的装置200测量的身体脂肪百分比。由装置200测量的每个身体脂肪百分比由小方块表示，并且以男性和女性两者为目标进行了临床实验。在本数值例4中，通过利用等式(8)计算了每个测定身体脂肪百分比，在每个男性的情况下，测量了下腹部，而在每个女性的情况下，测量了丰满的大腿内测。在男性的情况下，给出第三系数FP、GP、HP，以及IP分别为-14.693、1.303、0.067以及10.833，而在女性的情况下，给出第三系数FP、GP、HP，以及IP分别为-3.009、1.142、0.088以及13.339。标准身体脂肪百分比与该身体脂肪百分比在其间具有大约0.905的相关系数。
再次参照图3，输入设备265功能为用来从用户接收基本生物信息的接口，包括性别区分、身高、体重等等。例如，输入设备265可以实现为一般配备给包括无线移动终端等等的手持式设备的小键盘。
存储器260存储表示基本生物信息与计算基本生物信息以及皮下脂肪厚度必须的第二系数之间的关系所需的表。即，在该表中，记录了基本生物信息(例如表示为{性别区分，年龄，以及测量位置}的数据集合)以及对应于基本生物信息的系数集合(例如表示为{CP，DP，以及EP}的数据集合)。
控制器250使存储器260能够存储从输入设备265提供的基本生物信息，使第一光源220、第二光源230、以及第三光源240能够被逐一驱动，并且根据由光电探测器210顺序检测的第一到第三检测光的强度以及该表，计算皮肤颜色(即MI)以及皮下脂肪的厚度。然后，控制器250可以计算身体脂肪百分比。为此，控制器250被电连接于光电探测器210、第一光源220、第二光源230、以及第三光源240，接收来自光电探测器210的输出信号，并且输出驱动信号给第一光源220、第二光源230、以及第三光源240中的每一个。控制器250替换由等式(4)计算的BMI为从输入设备265提供的基本生物信息中的身高和体重，并且使所替换的BMI能够被存储。
在本实施例中，虽然例示了依次驱动第一光源220、第二光源230、以及第三光源240，但是可以可选地确定驱动顺序。
图11为显示控制器250的控制处理的流程图。控制器250执行以下步骤S1到S4。
在步骤S1中，通过利用输入设备265从用户输入基本生物信息(包括性别区分、年龄、身高、体重、测量位置等等)。
在步骤S2中，检测第一到第三检测光的强度。控制器250使第一光源220、第二光源230、以及第三光源240能够被逐次驱动，并且感测由光电探测器210顺序检测的第一到第三检测光的强度。从光电探测器210提供的电信号具有依赖于输入到光电探测器210的光的强度的电压电平。控制器250可以对应于没有配备有模拟/数字接口的数字设备，或者光电探测器210、第一光源220、第二光源230、以及第三光源240可以对应于没有配备有模拟/数字接口的模拟设备。在这种情况下，可以在控制器250与光电探测器210之间连接模数转换器，并且可以在控制器250与第一光源220、第二光源230、以及第三光源240中的每一个之间连接数模转换器。
在步骤S3中，确定等同于第一检测光和第二检测光的强度的皮肤颜色。可以通过将第一检测光和第二检测光的强度代入等式(1)中，来计算皮肤颜色(即MI)。
在步骤S4中，根据基本生物信息、第一到第三检测光的强度、以及在上述表中存储的值确定皮下脂肪的厚度。
首先，控制器250确定对应于基本生物信息的三个系数。可以将该步骤看作为将基本生物信息到映射该三个系数的处理。因为该表具有离散的数据集合(即{性别区分，身高，以及测量位置}以及{CP，DP，以及EP})，所以如果给出基本生物信息，则可以通过近似算法确定对应于该基本生物信息的三个系数。例如，在表中找到最近似于给出的基本生物信息的基本生物信息，或者可以计算通过内插近似的三个系数。
第二，控制器250将所确定的三个系数、第一到第三检测光的强度、以及BMI(或者身高与体重)代入等式(7)中，然后计算皮下脂肪的厚度。
随后，控制器250可以显示皮肤颜色以及皮下脂肪的厚度。为此，用来测量生物信息的装置200还可以包含显示设备，例如液晶显示器(LCD)，其电连接于控制器250。
根据本发明的用来测量生物信息的装置200可以用于移动终端或者可穿着设备，例如移动电话、个人数字助理(PDA)等等，并且可以被模块化以与移动终端形成单个主体或者可以安装到移动终端中。装置200可以包含至少一个光电探测器210、至少一个第一光源220、至少一个第二光源230、至少一个第三光源240、以及控制器250，并且光电探测器210的输出通过线路被输出到移动电话，或者可以利用天线以无线方式输出光电探测器210的输出到移动终端。在这种情况下，控制器250只执行使能第一光源220、第二光源230、以及第三光源240的功能，并且因为移动终端一般配备有控制单元与存储器，所以移动终端的控制单元可以执行计算上述皮肤颜色以及皮下脂肪厚度的步骤。
当考虑生物组织的方向性特性时，不仅第一光源220与第二光源230的数目、而且第三光源2400的数目都必须增加，以围绕光电探测器210。
但是，因为在以上情况下用来测量生物信息的装置200的制造成本会增加，所以在以下实施例中，将提出一种结构，其中通过利用波导将光源的数目最小化，并且同时可以纠正由生物组织的方向性特性引起的误差。
图12为显示根据本发明第二示范性实施例的用来测量生物信息的装置的平面图，图13为该用来测量生物信息的装置的沿线A-A的剖面图。用来测量生物信息的装置300具有与图3所示的装置200类似的配置和功能，装置200与装置300之间的差别在于较多数目的第三光源240和较多数目的波导。类似的元件将标有类似的附图标记，并且省略重叠的描述。用来测量生物信息的装置300包括光电探测器210、多个第一光源220、多个第二光源230、多个第三光源240A、波导310、存储器260、输入设备265、以及控制器250。在图12中，没有显示在图13中显示的控制器250、存储器260、以及输入设备265。
光电探测器210被排列在皮肤(未显示)的表面之上，并且输出通过光电转换从输入光转换的电信号。光电探测器210检测从皮肤表面辐射的光，并且输出电信号。
围绕着光电探测器210放置，交替排列着第一光源220与第二光源230，其中四个第一光源220与四个第二光源230以相同距离和光电探测器210相分离，并且在圆周方向上按照相同间隔排列。
四个第一光源220中的每一个被布置在皮肤的表面之上，从而与光电探测器210相分离，并且向皮肤表面上照射具有可见光波段中的第一波长(例如660nm)的第一光。
四个第二光源230中的每一个被布置在皮肤的表面之上，从而与光电探测器210相分离，并且向皮肤表面上照射具有近红外线波段中的第二波长(例如940nm)的第二光。
波导310具有圆环形状，并且被布置在皮肤的表面之上，从而围绕光电探测器210、第一光源220、以及第二光源230，并且具有彼此相对的内圆周表面和外圆周表面。此时，波导310的下表面功能为输出端，并且可以与皮肤的表面紧密接触，或者可以与其分离。垂直于其圆周方向(即垂直于波导310的直径方向的方向)的剖面具有正方形状。波导310具有比空气或者皮肤大的折射率，并且在波导310内的圆周方向上，光以全反射的方式传输。可以使用诸如聚碳酸酯、丙烯基树脂等相对于第三光的波长具有透明特性的材料来实现波导310，并且可以通过喷射模塑法或者其他类似方法来制造。否则，波导310可以相对于第三光的波长具有透明特性的橡胶材料实现，并且优选地可以诸如聚亚安酯、硅等材料实现。
波导310的上表面配备有多个光提取图案320，其被形成来通过其下表面将传输到波导310内部的光输出到波导310的外部。每个光提取图案320散射入射光。以波导310的曲率中心为基准，对称地形成光提取图案320。通过在波导310与空气或者皮肤之间的边界处破坏相对于入射光的全内反射条件，每个光提取图案320允许光透射通过波导310的下表面。因为由光提取图案320散射到波导310的下表面的光的一部分不满足全内反射条件(即在入射角度小于临界角度的情况下)，所以该部分散射光透射通过波导310的下表面，并且被输出(辐射)到波导310的外部。另外，因为没有被光提取图案320散射而保留的传输光与剩余的散射光两者都满足全内反射条件，所以该传输光以及剩余的散射光继续在波导310内部传输，然后入射到不同的光提取图案。每个光提取图案320可以为划痕、凹凸、棱镜图案，或者为其他类似光转向图案，其由印刷、光刻、激光、和/或冲压形成。每个光提取图案320可以具有各种形状的坚固结构，例如圆锥、半球、六面体、三棱锥、四棱锥等等，并且可以凹雕形状或者浮凸形状在波导310的上表面上形成。可选择地，将所希望的光提取图案施加到模子，并且可以利用该模子通过喷射模塑法同时形成波导310与光提取图案320。每个光提取图案320可以布喇格栅等等的形式配备，其具有折射率的周期性变化，并且这种折射率变化可以通过轮询(polling)、照射紫外线等等实现。光提取图案320可以在波导310的下表面上形成。在本实施例中，虽然光提取图案320限于散射入射光，但是可以与此不同地以涂层等等的形式配备光提取图案320，其具有破坏全反射条件的折射率(例如类似于波导310的折射率)。在本实施例中，虽然限于在波导310的上表面上形成多个光提取图案320，但是可以存在在波导310的全部上表面上连续形成的单个光提取图案。
第三光源240A以光电探测器210为中心对称排列，并且第三光源240A的各个输出端面对波导310的外圆周表面。每个第三光源240A将具有近红外线波段中的第二波长的第三光耦合到波导310的内部。
因为从每个第三光源240耦合到波导310的内部的光在以全反射方式在波导310的圆周方向上传输的同时逐步衰减，所以在波导310中，透射过靠近第三光源240的部分的光量可能大于透射过与第三光源240距离较远的部分的光量。为了解决这些问题，设置较靠近第三光源240的位置上的光提取图案320的密度或者尺寸不同于较远离第三光源240的位置上的光提取图案320的密度或者尺寸，并且通过这一点，可以调整出现在波导310的下表面上的光量的总体分布，而和与第三光源240的距离无关。例如，以第三光源240为基准，可以将相对近位置上的光提取图案320的密度设置为低，而将相对远位置上的光提取图案320的密度设置为逐渐升高。
图14为显示根据本发明第三示范性实施例的用来测量生物信息的装置的平面图，图15为显示该用来测量生物信息的装置的沿线B-B的剖面图。用来测量生物信息的装置400具有与图12所示的用来测量生物信息的装置300类似的配置和功能，装置300与装置400之间的差别在于较多数目的第一光源220A和第二光源230A。对应于比装置300增加了第一光源220A和第二光源230A的数目，这允许更多的排列。另外，包含第二波导410。类似地，类似的元件将标有类似的附图标记，并且省略重叠的描述。用来测量生物信息的装置400包括光电探测器210、多个第一光源220A、多个第二光源230A、多个第三光源240A、第一波导310与第二波导410、存储器260、输入设备265、以及控制器250。
具有圆环形状的第二波导410被布置在皮肤的表面之上，从而围绕光电探测器210、第一光源220、以及第二光源230。第二波导410具有彼此相对的内圆周表面和外圆周表面，并且具有彼此相对的上表面与下表面。第二波导410的下表面的功能为输出端，并且可以与皮肤的表面紧密接触，或者可以与皮肤表面分离。垂直于其圆周方向(即垂直于第二波导410的直径方向的方向)的剖面具有基本正方的形状。第二波导410具有比空气或者皮肤大的折射率，并且在第二波导410内的圆周方向上，光以全反射的方式传输。第二波导410可以利用与第一波导310相同或者类似的材料实现。
第二波导410的上表面配备有多个光提取图案420，其被形成来通过其下表面将传输到第二波导410内部的光输出到第二波导410的外部。每个光提取图案420散射入射光。以第二波导410的曲率中心为基准，对称地形成光提取图案420。通过在第二波导410与空气或者皮肤之间的边界处破坏相对于入射光的全内反射条件，每个光提取图案420允许在光提取图案420处散射的光透射通过第二波导410的下表面。因为由光提取图案420散射到第二波导410的下表面一侧的光的一部分不满足全内反射条件(即在入射角度小于临界角度的情况下)，所以该部分散射光透射通过第二波导410的下表面，并且由此被输出到第二波导410的外部。另外，因为没有被光提取图案420散射而保留的传输光与剩余的散射光两者都满足全内反射条件，所以该传输光以及剩余的散射光继续在第二波导410内部传输，然后入射到不同的光提取图案。每个光提取图案420可以具有与在第一波导310中形成的光提取图案320相同的形状。
第一光源220A以光电探测器210为中心对称排列，并且第一光源220A的各个输出端面对第二波导410的外圆周表面。第二光源230A以光电探测器210为中心对称排列，并且第二光源230A的各个输出端面对第二波导410的外圆周表面。每个第一光源220A将具有第一波长的第一光耦合到波导310的内部，并且每个第二光源230A将具有第二波长的第二光耦合到波导310的内部。在本实施例中，虽然单个第一光源220A与单个第二光源230A相互密切接触形成一对，可以以光电探测器210为中心，将第一光源220A排列在第一轴上，并且将第二光源230A排列在与第一轴垂直的第二轴上。
在上述实施例中，虽然单个光电探测器被布置在用来测量生物信息的装置的正中，并且围绕该光电探测器排列多个光源，但是可以在该装置的中心处布置光源对，并且将多个光电探测器围绕该光源对排列。
图16为显示根据本发明第四示范性实施例的用来测量生物信息的装置的剖面图。
用来测量生物信息的装置500具有与图3所示的装置200类似的配置和功能。装置200与装置500之间的差别在于光电探测器210A与210B的排列和数目、以及第一光源220B和第二光源230B的排列和数目。因此，图2与图12中所示的类似的元件将标有类似的附图标记，并且省略重叠的描述。
生物组织270具有以下结构，其中对应于肌肉272、皮下脂肪274、以及皮肤276的相应层按该顺序层叠。用来测量生物信息的装置500包括第一光源220B、第二光源230B、第一光电探测器210A、第二光电探测器210B、存储器(MEM)260、输入设备265、以及控制器(CTRL)250。
第一光源220B被布置在皮肤276的表面之上，并且在皮肤276的表面上照射具有可见光波段中的第一波长(例如660nm)的第一光。
第二光源230B被布置在皮肤276的表面之上，从而与第一光源220B密切接触，并且在皮肤276的表面上照射具有近红外线波段中的第二波长(例如880nm)的第二光。
第一光电探测器210A被布置在皮肤276的表面之上，从而与第一光源220B和第二光源230B相分离，并且输出通过光电转换从输入光转换的电信号。第二光电探测器210B以如下方式被布置在皮肤276的表面之上，从而被放置在比第一光电探测器210A更远离第一光源220B和第二光源230B的位置上，并且输出来自输入光的电信号。在本实施例中，第一光电探测器210A与第一光源220B和第二光源230B之间的距离等于2mm，并且第二光电探测器210B与第一光源220B和第二光源230B之间的距离等于10mm。希望的是，第一光电探测器210A与第一光源220B和第二光源230B之间的距离等于或者小于5mm，并且第二光电探测器210B与第一光源220B和第二光源230B之间的距离等于或者大于10mm。
将第一光中由第一光电探测器210A接收的光具体称为“第一检测光”，将第二光中由第一光电探测器210A接收的光具体称为“第二检测光”，并且将第二光中由第二光电探测器210B接收的光具体称为“第三检测光”。
存储器260存储表示基本生物信息与计算基本生物信息以及皮下脂肪厚度必须的第二系数之间的关系所需的表。
控制器250使第一光源220B和第二光源230B能够被逐一驱动，根据由第一光电探测器210A顺序检测的第一检测光与第二检测光的强度，计算皮肤276的颜色，并且根据由第二光电探测器210B检测的第三检测光的强度以及该表，计算皮肤颜色(即MI)以及皮下脂肪274的厚度。为此，控制器250电连接到第一光源220B和第二光源230B、以及第一光电探测器210A和第二光电探测器210B，接收来自第一光电探测器210A和第二光电探测器210B的输出信号，并且输出驱动信号给第一光源220B和第二光源230B中的每一个。
在本发明的第四实施例中，虽然例示了使用输出具有相互不同波长的光的第一光源与第二光源，但是可以同时输出具有相互不同波长的光，或者可以使用波长可变的单个光源。
另外，在本发明的实施例中，虽然例示了仅测量皮肤的颜色以及皮下脂肪的厚度，但是通过利用第一到第三检测光，可以导出各种生物信息。例如，因为使用近红外线的波长，所以在密集汇聚毛细血管的指尖处测量脉冲波，然后，可以导出心跳速度变化率(换言之，压力)。另外，因为同时使用近红外线波长与可见光波长，所以也可以测量血液中的氧饱和度变化(即SPO2百分比)。另外，也可以测量周围动脉血流量(即光电容积脉搏波，PPG)、每分钟呼吸频率、脉搏等等的变化波形。
以下描述本发明公开的、被配置来如上操作的示范性实施例的优点与效果。
如上所述，根据本发明的用来测量生物信息的装置与现有技术中用来测量生物信息的装置的不同之处在于：本发明的装置不仅考虑了现有技术中用来测量生物信息的装置所考虑的皮肤的影响，而且还从用户接收基本生物信息，由此通过反映收到的基本生物信息，提供了对于皮下脂肪厚度的更精确的测量。
另外，在根据本发明的用来测量生物信息的装置中，因为通过利用波导可以使用比现有技术装置中数量少的光源，所以其适合于要求高经济效率的移动终端。
上述根据本发明的控制器可以硬件实现，或者实现为软件或者计算机代码，其可能被存储在记录介质中，例如CD ROM、RAM、软盘、硬盘、或者磁光盘，或者通过网络下载，从而利用通用计算机、特殊处理器、或者以可编程或者专用硬件(例如ASIC或者FPGA)的形式，可以在此类软件中形成此处描述的方法。如本领域公知，计算机、处理器、或者可编程硬件包括存储器组件，例如RAM、ROM、闪存等等，其可以存储或者接收软件或者计算机代码，当由该计算机、处理器、或者硬件访问与执行该软件或者计算机代码时，其实现此处描述的处理方法。
虽然参照本发明的特定示范性实施例显示并且描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神与范围的前提下可以对此处的形式与细节进行各种更改。因此，本发明的精神与范围必须由权利要求书及其等价物限定，而非由所描述的本发明的实施例限定。

Claims (19)

1.一种用来测量用户的生物信息的装置，该装置包括：
用来接收所述用户的基本生物信息的设备；
第一光源，布置在皮肤表面之上，向所述皮肤表面上照射具有第一波长的第一光；
第二光源，布置在所述皮肤表面之上，向所述皮肤表面上照射具有第二波长的第二光，第二光源和第一光源在与光电探测器相同距离的位置上；
第三光源，布置在所述皮肤表面之上比所述第一光源和第二光源更远离所述光电探测器的位置上，所述第三光源向所述皮肤表面上照射具有第三波长的第三光；
所述光电探测器，检测透射通过所述皮肤表面的第一检测光、第二检测光、以及第三检测光，并且生成对应的电信号，所述第一检测光、第二检测光、以及第三检测光对应于所述从第一光源、第二光源、以及第三光源照射的光；以及
控制单元，用来使所述第一到第三光源能够被按已知顺序驱动，并且根据所述基本生物信息以及所述第一到第三检测光的强度，产生所述用户的生物信息，
其中所述第一波长属于可见光波段，并且所述第二波长与第三波长属于近红外线波段。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述控制单元如下产生黑色素指数MI，
MI＝A+B ln(I1/I2)...........................(1)
其中A与B表示预置系数，
I1表示所述第一检测光的强度，
I2表示所述第二检测光的强度；并且
ln表示自然对数函数。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述控制单元如下计算皮下脂肪厚度：
SATP＝CP+DPBMI+EPIMI，
IMI＝I3/(I1/I2)，以及
BMI＝WT/HT2，
其中SATP表示所述皮下脂肪厚度，
CP，DP以及EP表示预置系数，
I1表示所述第一检测光的强度，
I2表示所述第二检测光的强度，
I3表示所述第三检测光的强度，
WT表示所述用户的体重，以及
HT表示所述用户的身高。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述控制单元如下计算身体脂肪百分比：
PBFP＝FP+GPBMI+HPAGE+IPIMI，
IMI＝I3/(I1/I2)，以及
BMI＝WT/HT2，
其中PBFP表示所述身体脂肪百分比，
FP，GP，HP以及IP表示预置系数，
I1表示所述第一检测光的强度，
I2表示所述第二检测光的强度，
I3表示所述第三检测光的强度，
WT表示所述用户的体重，
HT表示所述用户的身高，并且
AGE表示所述用户的年龄。
5.如权利要求1所述的装置，还包括：
波导，布置在所述皮肤表面之上位于所述第一和第二光源与所述第三光源之间，使所述从第三光源提供的第三光能够在所述波导内通过全反射传输；以及
至少一个光提取图案，用来将所述第三光导向所述波导之外。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述波导具有圆环形状，并且配备有面对所述皮肤表面的下表面、以及与该下表面相对的上表面，并且在所述波导的上表面上形成所述光提取图案。
7.如权利要求1所述的装置，还包括：
波导，位于所述光电探测器与所述第一和第二光源之间，使所述从第一或第二光源提供的第一或第二光能够在所述波导内通过全反射传输；以及
至少一个光提取图案，用来将所述第一或第二光导向所述波导之外。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述波导具有圆环形状，并且配备有面对所述皮肤表面的下表面、以及与该下表面相对的上表面，并且在所述波导的上表面上形成所述光提取图案。
9.一种用来测量用户的生物信息的装置，该装置包括：
用来接收所述用户的基本生物信息的设备；
至少一个第一光源，向皮肤表面上照射具有第一波长的第一光；
至少一个第二光源，向所述皮肤表面上照射具有第二波长的第二光，第二光源和第一光源在与第一光电探测器相同距离的位置上；
所述第一光电探测器，检测透射通过所述皮肤表面的第一检测光与第二检测光，并且将所述第一检测光与第二检测光转换为电信号，其中所述第一检测光对应于所述从第一光源照射的光，并且所述第二检测光对应于所述从第二光源照射的光的一部分；
第二光电探测器，位于比第一光电探测器更远离第一光源和第二光源的位置上，检测透射通过所述皮肤表面的第三检测光，并且将所述第三检测光转换为电信号，所述第三检测光对应于所述从第二光源照射的光的另一部分；以及
控制单元，用来使所述第一与第二光源能够被按已知顺序驱动，并且根据所述基本生物信息以及所述第一到第三检测光的强度，产生所述用户的生物信息，
其中所述第一波长属于可见光波段，并且所述第二波长属于近红外线波段。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述控制单元如下产生黑色素指数MI，
MI＝A+B ln(I1/I2)...........................(1)
其中A与B表示预置系数，
I1表示所述第一检测光的强度，
I2表示所述第二检测光的强度；并且
ln表示自然对数函数。
11.如权利要求9所述的装置，其中所述控制单元如下计算皮下脂肪厚度：
SATP＝CP+DPBMI+EPIMI，
IMI＝I3/(I1/I2)，以及
BMI＝WT/HT2，
其中SATP表示所述皮下脂肪厚度，
CP，DP以及EP表示预置系数，
I1表示所述第一检测光的强度，
I2表示所述第二检测光的强度，
I3表示所述第三检测光的强度，
WT表示所述用户的体重，以及
HT表示所述用户的身高。
12.如权利要求9所述的装置，其中所述控制单元如下计算身体脂肪百分比：
PBFP＝FP+GPBMI+HPAGE+IPIMI，
IMI＝I3/(I1/I2)，以及
BMI＝WT/HT2，
其中PBFP表示所述身体脂肪百分比，
FP，GP，HP以及IP户表示预置系数，
I1表示所述第一检测光的强度，
I2表示所述第二检测光的强度，
I3表示所述第三检测光的强度，
WT表示所述用户的体重，
HT表示所述用户的身高，并且
AGE表示所述用户的年龄。
13.如权利要求3所述的装置，还包括：
存储器，用来存储表示所述基本生物信息与计算皮下脂肪厚度必须的系数之间的关系所需的表。
14.如权利要求4所述的装置，还包括：
存储器，用来存储表示所述基本生物信息与计算身体脂肪百分比必须的系数之间的关系所需的表。
15.如权利要求11所述的装置，还包括：
存储器，用来存储表示所述基本生物信息与计算皮下脂肪厚度必须的系数之间的关系所需的表。
16.如权利要求12所述的装置，还包括：
存储器，用来存储表示所述基本生物信息与计算身体脂肪百分比必须的系数之间的关系所需的表。
17.如权利要求1所述的装置，其中所述光电探测器包括：
第一光电探测器，用来检测所述第一检测光与第二检测光；以及
第二光电探测器，用来检测所述第三检测光。
18.如权利要求1所述的装置，其中围绕所述光电探测器交替地排列所述第一光源与第二光源。
19.如权利要求18所述的装置，其中所述第一光源与第二光源分离于所述光电探测器不少于5毫米。
CN2008101281736A 2007-07-19 2008-07-21 用来测量生物信息的装置 Expired - Fee Related CN101347328B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR72233/07 2007-07-19
KR1020070072233A KR100905571B1 (ko) 2007-07-19 2007-07-19 생체 정보 측정 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101347328A CN101347328A (zh) 2009-01-21
CN101347328B true CN101347328B (zh) 2011-12-28

Family

ID=39864931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101281736A Expired - Fee Related CN101347328B (zh) 2007-07-19 2008-07-21 用来测量生物信息的装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8131347B2 (zh)
EP (1) EP2016890B1 (zh)
KR (1) KR100905571B1 (zh)
CN (1) CN101347328B (zh)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3357419A1 (en) 2009-02-25 2018-08-08 Valencell, Inc. Light-guiding devices and monitoring devices incorporating same
US8788002B2 (en) 2009-02-25 2014-07-22 Valencell, Inc. Light-guiding devices and monitoring devices incorporating same
EP2292141B1 (fr) * 2009-09-03 2015-06-17 The Swatch Group Research and Development Ltd Procédé et dispositif de mesure du pouls au moyen d'ondes lumineuses à deux longueurs d'onde
JP5921543B2 (ja) * 2010-07-22 2016-05-24 株式会社アモーレパシフィックＡｍｏｒｅｐａｃｉｆｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 皮膚構造の測定装置および方法
JP5744557B2 (ja) * 2011-02-10 2015-07-08 キヤノン株式会社 音響波取得装置
FR2984721B1 (fr) * 2011-12-26 2014-08-22 Chanel Parfums Beaute Procede et dispositif de detection et de quantification de signes cutanes sur une zone de peau
US20140039309A1 (en) * 2012-04-26 2014-02-06 Evena Medical, Inc. Vein imaging systems and methods
US12502080B2 (en) 2012-12-31 2025-12-23 Omni Medsci, Inc. Camera based wearable devices with artificial intelligence assistants
US12193790B2 (en) 2012-12-31 2025-01-14 Omni Medsci, Inc. Wearable devices comprising semiconductor diode light sources with improved signal-to-noise ratio
US12484787B2 (en) 2012-12-31 2025-12-02 Omni Medsci, Inc. Measurements using camera imaging tissue comprising skin or the hand
JP2015039542A (ja) 2013-08-22 2015-03-02 セイコーエプソン株式会社 脈波測定装置
US9029780B2 (en) * 2013-09-11 2015-05-12 Google Technology Holdings LLC Electronic device with gesture detection system and methods for using the gesture detection system
EP3175783B1 (de) 2014-01-07 2022-01-19 Opsolution GmbH Vorrichtung und verfahren zur bestimmung einer konzentration in einer probe
USD763938S1 (en) 2014-04-02 2016-08-16 Cephalogics, LLC Optical sensor array
USD763939S1 (en) 2014-04-02 2016-08-16 Cephalogics, LLC Optical sensor array liner with optical sensor array pad
JP2017519509A (ja) * 2014-06-27 2017-07-20 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 動物バイタルサイン検出システム
CN106797672B (zh) * 2014-10-02 2020-08-04 Lg 电子株式会社 移动终端及其控制方法
RU2703638C9 (ru) * 2014-10-02 2019-11-25 Конинклейке Филипс Н.В. Оптический датчик жизненных показателей
US10531820B2 (en) * 2014-11-24 2020-01-14 Koninklijke Philips N.V. Device, system and method for determining the concentration of a substance in the blood of a subject
KR101596195B1 (ko) 2015-02-05 2016-02-29 경희대학교 산학협력단 인공피부센서 및 인공피부센서 기반의 생체 정보 진단 장치
US9696199B2 (en) * 2015-02-13 2017-07-04 Taiwan Biophotonic Corporation Optical sensor
US10890761B2 (en) 2015-04-24 2021-01-12 University-Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University Photoreactive sensor including optical amplification phototransistor, and display panel and vehicle control system including photoreactive sensor
KR101687490B1 (ko) 2015-06-29 2016-12-16 경희대학교 산학협력단 차량 제어 시스템 및 그 동작 방법
US9392946B1 (en) * 2015-05-28 2016-07-19 Fitbit, Inc. Heart rate sensor with high-aspect-ratio photodetector element
WO2018049412A1 (en) 2016-09-12 2018-03-15 Graftworx, Inc. Wearable device with multimodal diagnostics
CN106551678A (zh) * 2016-11-15 2017-04-05 上海斐讯数据通信技术有限公司 一种智能可穿戴设备以及测量体脂率的方法
EP3570729A1 (en) * 2017-01-18 2019-11-27 Koninklijke Philips N.V. Detecting erythema caused by wearable devices
JP6847788B2 (ja) * 2017-03-08 2021-03-24 京セラ株式会社 測定装置及び測定方法
US11045123B2 (en) 2017-03-29 2021-06-29 Graftworx, Inc. Wearable device with multimodal diagnostics
EP3384829A1 (en) * 2017-04-05 2018-10-10 Koninklijke Philips N.V. Skin gloss measurement for quantitative estimation of skin gloss
KR102010487B1 (ko) * 2017-07-25 2019-08-13 피에스아이플러스 주식회사 피부 진단 장치
EP3682239B1 (en) 2017-09-13 2023-03-22 Alio, Inc. Systems and methods for detecting a periprosthetic infection
JP7175598B2 (ja) * 2017-10-06 2022-11-21 浜松ホトニクス株式会社 脂肪計測装置
KR102500765B1 (ko) * 2017-11-22 2023-02-17 삼성전자주식회사 분광기, 분광기의 출력이득 조절 방법, 생체정보 측정 장치 및 방법
CN108742515A (zh) * 2018-03-20 2018-11-06 浙江工业大学 一种基于移动终端测量人体脂肪的方法及系统
CN111938595B (zh) * 2020-08-14 2025-09-30 浙江清华柔性电子技术研究院 脑成像检测装置
US20240099586A1 (en) * 2021-01-18 2024-03-28 Hamamatsu Photonics K.K. Analysis device and analysis method
CN113349767B (zh) * 2021-05-26 2024-02-23 北京麦邦光电仪器有限公司 检测探头、电子设备及血液成分的检测方法
US20250366723A1 (en) * 2022-06-15 2025-12-04 The General Hospital Corporation System for and method of measuring blood pressure non-invasively with light
CN116763305B (zh) * 2023-07-03 2025-12-09 北京航天长峰股份有限公司 基于ecmo的红细胞比容和血氧饱和度检测方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0516251A2 (de) * 1991-04-26 1992-12-02 Reinhard Dr. Möller Vorrichtung zur Bestimmung der Dicke einer Fettschicht
EP1627599A2 (en) * 2004-08-20 2006-02-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Biological information arithmetic apparatus, biological information arithmetic method, program, and recording medium

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4633087A (en) 1985-04-24 1986-12-30 Trebor Industries, Inc. Near infrared apparatus for measurement of organic constituents of material
US4850365A (en) * 1988-03-14 1989-07-25 Futrex, Inc. Near infrared apparatus and method for determining percent fat in a body
US5419321A (en) * 1990-05-17 1995-05-30 Johnson & Johnson Professional Products Limited Non-invasive medical sensor
US6725072B2 (en) * 1990-10-06 2004-04-20 Hema Metrics, Inc. Sensor for transcutaneous measurement of vascular access blood flow
US5149321A (en) * 1990-10-10 1992-09-22 Klatz Ronald M Brain resuscitation device and method for performing the same
JP2601766Y2 (ja) * 1992-08-31 1999-12-06 日本電産コパル株式会社 面発光装置
US5485838A (en) * 1992-12-07 1996-01-23 Nihon Kohden Corporation Non-invasive blood pressure measurement device
WO1996027325A1 (de) 1995-03-03 1996-09-12 Huch Albert W Einrichtung zur messung der sauerstoffsättigung von im körper vorhandenem blut
JP3365227B2 (ja) * 1996-10-25 2003-01-08 花王株式会社 皮膚の表面状態の光学的特性の測定方法及び装置
US6870616B2 (en) * 1998-06-30 2005-03-22 Jjl Technologies Llc Spectrometer apparatus for determining an optical characteristic of an object or material having one or more sensors for determining a physical position or non-color property
US6353226B1 (en) * 1998-11-23 2002-03-05 Abbott Laboratories Non-invasive sensor capable of determining optical parameters in a sample having multiple layers
WO2001076485A1 (en) * 2000-04-05 2001-10-18 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Biological information measuring instrument and biological information measuring method
DE10128717A1 (de) 2001-06-13 2002-12-19 Tst Touchless Sensor Technolog Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung natürlicher Haut
EP1595498A4 (en) * 2003-02-18 2010-02-24 Panasonic Elec Works Co Ltd VISCERAL MEASUREMENT INSTRUMENT, METHOD OF MEASURING VISCERAL FAT, PROGRAM AND RECORDING MEDIUM
KR100571811B1 (ko) * 2003-05-09 2006-04-17 삼성전자주식회사 귀속형 생체 신호 측정 장치
US7720527B2 (en) * 2003-11-14 2010-05-18 Panasonic Corp. Subcutaneous fat thickness measuring method, subcutaneous fat thickness measuring apparatus, program and recording medium
KR200381369Y1 (ko) 2005-01-22 2005-04-11 (주)장자건설 소폭의 도로포장을 위한 아스팔트휘니셔의 아스콘 차단판
JP2007007267A (ja) 2005-07-01 2007-01-18 Kanazawa Univ 骨密度計測装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0516251A2 (de) * 1991-04-26 1992-12-02 Reinhard Dr. Möller Vorrichtung zur Bestimmung der Dicke einer Fettschicht
EP1627599A2 (en) * 2004-08-20 2006-02-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Biological information arithmetic apparatus, biological information arithmetic method, program, and recording medium

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J W FEATHER et al.A portbale reflectometer for the rapid quantification of cutaneous haemoglobin and melanin.physics in medicine and biology.1988,33(6), *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2016890B1 (en) 2012-12-05
EP2016890A2 (en) 2009-01-21
CN101347328A (zh) 2009-01-21
KR20090008893A (ko) 2009-01-22
EP2016890A3 (en) 2009-03-11
US20090024041A1 (en) 2009-01-22
KR100905571B1 (ko) 2009-07-02
US8131347B2 (en) 2012-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101347328B (zh) 用来测量生物信息的装置
US8116851B2 (en) Living body measurement apparatus with waveguide light source and light extracting pattern
EP3801228B1 (en) A device for measuring blood pressure
US9095291B2 (en) Spectroscopic sensors
US9241668B2 (en) Peripheral physiology inspection apparatus and peripheral auxiliary apparatus of smart phone
Kao et al. Design and validation of a new PPG module to acquire high-quality physiological signals for high-accuracy biomedical sensing
CN110338815A (zh) 用于深层血氧检测的柔性装置及其制造方法
Liu et al. Skin‐interfaced deep‐tissue sensing patch via microneedle waveguides
WO2015187732A1 (en) Optical sensor for health monitoring
Bae et al. Hybrid integrated photomedical devices for wearable vital sign tracking
US20220015673A1 (en) Integrated optical biosensors including molded beam shaping elements
CN210631212U (zh) 一种心率模组以及采集心率的电子设备
KR102290329B1 (ko) 스마트 생리학적 정보 측정 시스템
Cao et al. Integrated Ultrasound Device for Precision Bladder Volume Monitoring via Acoustic Focusing and Machine Learning
CN120419924B (zh) 连续无创生理参数检测方法及装置
Brodersen et al. In-ear acquisition of vital signs discloses new chances for preventive continuous cardiovascular monitoring
WO2026084788A1 (en) Calibration of counterpressures using force sensor
CN121015154A (zh) 一种监测系统及监测方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111228

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee