WO2024034038A1 - 生体情報検出装置及び生体情報検出方法 - Google Patents

生体情報検出装置及び生体情報検出方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a biological information detection device and a biological information detection method, and particularly to a biological information detection device and a biological information detection method that obtain the amount of a substance to be measured that is present inside a liquid biological object.
  • Lactic acid contained in human blood is produced in large amounts when sugar in the blood is metabolized in anoxic conditions, such as during intense exercise.
  • the concentration of lactic acid in the blood is used as a value indicating the degree of blood circulation, for example, as an indicator of a state of shock or circulatory failure.
  • lactic acid concentration in blood can be treated by monitoring the lactic acid concentration in the blood.
  • Measurement of lactic acid concentration in blood is generally performed by analyzing blood collected from a patient, but simple and continuous measurement is difficult, and risk management for infectious diseases associated with blood collection is difficult. Required.
  • Patent Document 1 discloses a method for estimating the concentration level of a blood analyte in a patient, in which a first set of input variables includes invasively measured variables.
  • the at least one first variable of the first set of input variables is influenced by the concentration level of the analyte in the patient's blood
  • the at least one second variable of the first set of input variables is influenced by the concentration level of the patient's blood analyte
  • receiving a first set of input variables that is unaffected by the concentration level of the analyte preprocessing at least one of the first set of input variables to generate a second set of variables; and applying a linear separation method to the variables.
  • Patent Document 2 discloses a method for real-time monitoring of blood component levels in a subject, and provides a system-on-chip equipped with a wavelength tunable hybrid III-V/IV laser sensor; instructing the system-on-chip to monitor the subject's blood component levels by transmitting a signal; directing said signal to the subject's blood at a fiber optic interface; and after said signal interacts with the blood; , collecting a reflected signal from blood with a fiber optic interface; and directing the reflected signal to a reflected light photodiode.
  • the reflected signal is an optical signal; converting the reflected signal from an optical signal to an electrical signal; and processing the electrical signal with a microcontroller to convert the electrical signal into a calibrated blood component level; is performed, which allows multiple data points to be collected continuously over a period of time, providing important information on historical trends that can be important in assessing the effectiveness of treatment. has been done.
  • the method disclosed in Patent Document 2 non-invasively obtains component data in the target's blood by irradiating an output beam onto blood flowing through blood vessels in the skin and receiving the reflected light with a photodiode. It is possible to obtain.
  • the reflected light contains light components based on the measurement environment other than the reflected component of the output beam (for example, natural light). , illumination light, etc.) as noise, which is one of the factors that lowers the calculation accuracy of blood components.
  • the present application aims to provide a biological information detection device and a biological information detection method that can non-invasively acquire measurement data of a substance to be measured contained in a liquid biological substance with low noise.
  • a laser oscillator that emits pulsed laser light at an appropriate wavelength corresponding to a substance to be measured, and an irradiation mechanism that irradiates pulsed laser light to a liquid biological substance in which the substance to be measured exists.
  • the biological information detection device includes a light receiving sensor that receives detection laser light output from a liquid biological substance, and a control unit that controls the operation of each component. The control unit oscillates pulsed laser light at a constant cycle. An oscillation command is output to the laser oscillator to It is configured to calculate quantities.
  • a pulsed laser beam oscillated at an appropriate wavelength corresponding to a substance to be measured is irradiated to a liquid biological substance in which the substance to be measured is present, and the liquid biological substance is outputted from the liquid biological substance.
  • a biological information detection method that obtains the amount of a target substance in a liquid biological substance by receiving a detection laser beam is such that a pulsed laser beam is oscillated at a constant cycle, and a detection signal from a light receiving sensor is emitted at a time corresponding to the above-mentioned constant cycle. It is configured to cut out the data as interval data and calculate the amount of the substance to be measured based on the interval data.
  • an oscillation command is output to a laser oscillator to oscillate pulsed laser light at a constant cycle, and a detection signal from a light receiving sensor is converted into interval data at a time corresponding to the constant cycle. Since the structure is configured to calculate the amount of the substance to be measured in the liquid biological substance based on the section data, measurement data of the substance to be measured contained in the liquid biological substance can be acquired non-invasively with low noise.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a biological information detection device according to a first embodiment, which is a typical example of the present invention.
  • 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a laser oscillator included in the biological information detection device shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a control unit included in the biological information detection device shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an overview of a biological information detection method according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing an outline of an operation procedure in which a liquid biological object is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a partial front view illustrating an outline of an operation procedure in which a liquid biological object is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a partial front view illustrating an outline of an operation procedure in which a liquid biological object is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the first embodiment. It is a time series graph showing the relationship between various command signals and measurement data.
  • FIG. 7 is a plan view showing an outline of an operation procedure in which a liquid biological object is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a partial front view showing an outline of an operation procedure in which a liquid biological object is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a partial front view showing an outline of an operation procedure in which a liquid biological object is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the second embodiment.
  • 7 is a flowchart showing an overview of a biological information detection method according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing an outline of an operation procedure in which a liquid biological object is irradiated with pulsed laser light in a biological information detection device according to a third embodiment.
  • FIG. 7 is a partial front view showing an outline of an operation procedure in which a liquid biological object is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a partial front view showing an outline of an operation procedure in which a liquid biological object is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the third embodiment. It is a time series graph showing the relationship between various command signals and measurement data.
  • FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing an outline of a measurement unit according to a modified example of the biological information detection device according to the third embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a biological information detection device according to a fourth embodiment. It is a time series graph showing the relationship between various command signals and measurement data.
  • 13 is a block diagram showing an example of the configuration of a laser oscillator included in the biological information detection device shown in FIG. 12.
  • FIG. 12 is a block diagram showing an example of the configuration of a laser oscillator included
  • liquid biological substance refers to liquid substances and secretions produced in the human body, such as blood, sweat, and lymph.
  • substances to be measured include molecular compounds other than water contained in the liquid biological material.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a biological information detection device according to a first embodiment, which is a typical example of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a laser oscillator included in the biological information detection device shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of a control unit included in the biological information detection device shown in FIG. 1.
  • the biological information detection device 100 includes, as an example, a laser oscillator 110 that oscillates a pulsed laser beam LB at an appropriate wavelength corresponding to the substance to be measured;
  • An irradiation mechanism 120 that irradiates pulsed laser light LB to a liquid biological object LO in which a substance exists, a transport mechanism 130 that moves the position of the irradiation mechanism 120 in the XYZ directions, and a container 142 that accommodates the liquid biological object LO.
  • It includes a sample holding mechanism 140 that moves the position in the direction, a light receiving sensor 150 that receives the detection laser light output from the liquid biological object LO, and a control unit 160 that controls the operation of each component.
  • the laser oscillator 110 is a light source that outputs an appropriate wavelength (for example, a wavelength with high absorption efficiency) for detecting a substance to be measured (see symbols MM, etc. in FIG. 5C, which will be described later) contained in the liquid biological substance LO. be done. As an example, as shown in FIG.
  • the laser oscillator 110 includes an oscillation control section 112 that performs control to oscillate the pulsed laser beam LB at a constant period T based on an oscillation signal from the control unit 160;
  • a driving power source 113 that supplies driving power to the plurality of laser light sources 115a, 115b according to on/off signals from the laser light sources 115a, 115b, a support section 114 to which the laser light sources 115a, 115b are attached,
  • a condenser lens 116 that condenses the pulsed laser beam LB, a wavelength adjustment section 117 that adjusts the wavelength of the emitted pulsed laser beam LB, and a transmission line 118 that transmits the condensed pulsed laser beam LB to the irradiation mechanism 120. (e.g. optical fiber).
  • blood can be exemplified as the liquid biological substance LO
  • lactic acid or “lactate” can be exemplified as a typical measurement target substance contained in this.
  • the appropriate wavelength of the pulsed laser beam LB for detecting lactic acid or lactate is, for example, 1480 nm.
  • the plurality of laser light sources 115a and 115b include light emitting diodes (LEDs) and semiconductor lasers (LD) arranged in an array, a laser oscillated by millimeter waves, submillimeter waves, or microwaves, or a free electron laser can be used.
  • LEDs light emitting diodes
  • LD semiconductor lasers
  • a laser oscillated by millimeter waves, submillimeter waves, or microwaves, or a free electron laser can be used.
  • the pulsed laser beam LB which has been condensed coaxially and increased in output to the wavelength adjustment section 117, the pulsed laser beam LB selected within a predetermined appropriate wavelength range is emitted to the transmission path 118.
  • Ru As the wavelength adjustment section 117, a band pass filter or the like that selectively removes light outside the range of predetermined upper and lower limits can be exemplified.
  • a case is illustrated in which two light sources are arranged as the plurality of laser light sources 115a and 115b, but a larger number (three or more) of laser light sources may be arranged in an array or on a circumference. It may be configured as follows. Furthermore, although a case has been shown in which driving power is directly supplied from the driving power source 113 to the plurality of laser light sources 115a and 115b, for example, an amplifier circuit (not shown) may be provided in the support portion 114 to supply driving power from the driving power source 113. The light may be amplified and supplied to the laser light sources 115a and 115b.
  • the irradiation mechanism 120 is configured such that a pulsed laser beam LB is introduced from one end (upper end) side via a transmission line 118, and is focused to a predetermined beam diameter and beam cross section by a condensing lens (not shown) disposed inside. After the beam is shaped into a beam profile such as a shape, it is irradiated from the other end (lower end) toward the liquid biological substance LO housed in the container 142.
  • the pulsed laser beam LB is shaped so that the beam spot has a circular cross section.
  • the beam profile can be shaped into a polygonal shape. Alternatively, it is also possible to form it into an arbitrary shape such as a line shape.
  • the transport mechanism 130 is configured as a linear drive body that moves relatively in three axes directions of X, Y, and Z that are orthogonal to each other, and the irradiation mechanism 120 is attached to one end of the linear drive body.
  • the transport mechanism 130 may be configured as a 6-axis or 7-axis type industrial robot including a robot arm with the irradiation mechanism 120 attached to one end.
  • the sample holding mechanism 140 is configured as a table that is movable in the three axis directions of XYZ shown in the figure while placing a container 142 containing a liquid biological substance LO containing a substance to be measured on its upper surface. Further, a light receiving sensor 150 is arranged between the upper surface of the sample holding mechanism 140 and the lower surface of the container 142 to detect transmitted light from the liquid biological substance LO.
  • the container 142 that accommodates the liquid biological substance LO is made of a material that is transparent to the wavelength of the pulsed laser beam LB described above (that is, the irradiated pulsed laser beam LB is transmitted through).
  • the pulsed laser light irradiated onto the liquid biological substance LO housed in the container 142 passes through the bottom surface of the container 142 as it is in the area where the substance to be measured does not exist and reaches the light receiving sensor 150. irradiation is detected.
  • the control unit 160 includes, for example, a main control section 162 that outputs operation commands to each component of the biological information detection device 100, and a main control section 162 that outputs operation commands to each component of the biological information detection device 100, and a liquid biological object LO using detected values from a light receiving sensor.
  • a quantity calculation unit 164 that calculates the amount of the substance to be measured contained in the substance to be measured, a display unit 166 that displays the calculated quantity of the substance to be measured and other various parameters, and corrects various parameters such as measurement conditions. and an input interface 168 through which information can be manually input.
  • a main control section 162 is connected to the laser oscillator 110, the transport mechanism 130, and the sample holding mechanism 140 by wire or wirelessly, and exchanges signals with these peripheral devices to control the biological information detection apparatus 100. Control the entire operation.
  • the main control unit 162 controls the oscillation from a predetermined measurement program to the laser oscillator 110, the transport mechanism 130, and the sample holding mechanism. It has a function of extracting operation information such as relative movement to 140, generating oscillation signal So and relative movement signal Sm for executing these operations, and outputting them to each component.
  • the main control unit 162 outputs an oscillation signal So to a quantity calculation unit 164 (described later) in synchronization with the output to the laser oscillator 110, and receives the calculation result from the quantity calculation unit 164, and receives the calculation result of the quantity calculation unit 164. It also has a function of sending various parameters of the current biological information detection device 100 to the display unit 166 and displaying them.
  • the quantity calculation unit 164 When the quantity calculation unit 164 receives the calculation signal Se corresponding to the start of calculation from the main control unit 162 which has received the start signal described above, the quantity calculation unit 164 continuously receives the detection signal Sd corresponding to the detection value at time t from the light receiving sensor 150. It has a function to store data. Further, the quantity calculation unit 164 receives the oscillation signal So from the main control unit 162 and cuts out section data D that matches the oscillation timing of the laser oscillator 110 from the time series data of the detection signal Sd detected by the light receiving sensor 150. It also has a function of calculating the amount of the substance to be measured contained in the liquid biological substance LO based on the section data D. The calculated amount of the substance to be measured is then sent to the main control section 162.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an overview of the biological information detection method according to the first embodiment.
  • FIG. 5A is a plan view showing an outline of an operation procedure in which a liquid biological object is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the first embodiment.
  • FIGS. 5B and 5C are partial front views showing an outline of the operation procedure in which a liquid biological substance is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a time series graph showing the relationship between various command signals and measurement data.
  • the biological information detection method executed by the biological information detection device 100 when a start signal Ss corresponding to the start of measurement is input from the user through the input interface 168, The main control section 162 of the unit 160 instructs the amount calculation section 164 to start receiving the detection signal Sd from the light receiving sensor 150 (step S101). As a result, the quantity calculation unit 164 continuously receives and temporarily stores the detection signal Sd from the light receiving sensor 150 as time series data until the end of the operation shown in the flowchart.
  • the main control unit 162 outputs a relative movement signal Sm to the transport mechanism 130 and the sample holding mechanism 140 based on a predetermined measurement program (step S102). As a result, the position and focal length at which the pulsed laser beam LB is irradiated onto the liquid biological object LO are determined.
  • the main control unit 162 outputs an oscillation signal So to the laser oscillator 110 to emit the pulsed laser beam LB for a predetermined irradiation time Ton (step S103).
  • the oscillation control unit 112 outputs the ON command signal Son to the drive power source 113 only during the irradiation time Ton, and the pulsed laser beam LB adjusted to a predetermined wavelength is output. is emitted.
  • the main control unit 162 determines whether irradiation with the pulsed laser beam LB has been completed in all measurement ranges defined for the liquid biological substance LO in the container 142 based on the measurement program (step S104). That is, if it is determined in step S104 that irradiation in all measurement ranges has been completed, the main control unit 162 outputs a calculation signal Se to the volume calculation unit 164 as the measurement of the liquid biological substance LO has been completed, and thereafter The process advances to step S105.
  • step S104 determines whether irradiation has been completed in all measurement ranges. If it is determined in step S104 that irradiation has not been completed in all measurement ranges, the process returns to step S102, and positioning and irradiation of the pulsed laser beam LB to the unfinished measurement ranges according to the measurement program are repeatedly performed. be done. As a result, detection of the substance to be measured is executed in all ranges (regions) of the liquid biological substance LO contained in the container 142 to be measured.
  • FIGS. 5A to 5C a specific example of the operation procedure from step S102 to step S104 described above is shown. That is, as shown in FIG. 5A, a liquid biological substance LO is contained in a container 142 placed on a light receiving sensor 150 having a sensing surface on the upper surface, and the pulsed laser beam LB is collected in the liquid biological substance LO. A plurality of rectangular areas C are defined whose vertical and horizontal lengths correspond to the condensing diameter (spot diameter) of the light point FP.
  • the measurement program further defines the irradiation start position Ps and the irradiation end position Pe of the pulsed laser beam LB, and also defines the irradiation start position Ps and the irradiation end position Pe.
  • a scanning path for scanning in the X and Y directions is defined. Note that in the determination in step S104 of the flowchart shown in FIG. 4, it is determined whether the current irradiation position (focusing point FP) coincides with the irradiation end position Pe on the scanning path.
  • the relationship between the presence or absence of the substance to be measured MM and the detection signal from the light receiving sensor 150 at the irradiation position of the pulsed laser beam LB (focusing point FP) will be described below.
  • the pulsed laser beam LB passes through the liquid biological substance LO and the container 142.
  • transmitted light TB corresponding to the output of the irradiated pulsed laser beam LB is detected at the light receiving point DP of the light receiving sensor 150.
  • FIG. 5C illustrates a case where the substance to be measured MM is larger than the condensing diameter of the condensing point FP of the pulsed laser beam LB, the same tendency is shown even when it is smaller than the condensing diameter. .
  • the amount calculation section 164 that received the calculation signal from the main control section 162 calculates the detection from the light receiving sensor 150 corresponding to the section in which the oscillation signal So from the main control section 162 was being received, as shown in FIG.
  • section data D is extracted (step S105).
  • the irradiation time Ton and non-irradiation time Toff of the oscillation signal So are collectively defined as one period T.
  • the quantity calculation unit 164 calculates the quantity of the measurement target substance MM with respect to the liquid biological substance LO based on the extracted section data D.
  • the section data D extracted in step S105 is, for example, the reference data Ds when the measurement target substance MM is not detected (non-detection section Tn) (the state shown in FIG. 5B), It includes output values at two levels: detection data Dd (state shown in FIG. 5C) when the substance to be measured MM is detected (detection section Td).
  • the quantity calculation unit 164 integrates the number of detection data Dd in the entire section data D, and outputs it to the main control unit 162 as the “quantity” of the substance to be measured MM. The operation ends (step S106).
  • the amount of the substance to be measured MM may be calculated not as an integrated number but as a ratio to the whole. Further, a threshold value may be set for the difference ⁇ D between the reference data Ds and the detection data Dd, and the difference ⁇ D between the reference data Ds and the detection data Dd may be determined to be “detected” if it exceeds the predetermined threshold value.
  • the biological information detection device and biological information detection method outputs an oscillation command to the laser oscillator to oscillate pulsed laser light at a constant cycle, and receives the light.
  • the detection signal from the sensor is cut out as interval data at a time corresponding to the above-mentioned fixed period, and the amount of the substance to be measured in the liquid biological substance is calculated based on the interval data, so that it is possible to calculate the amount of the substance to be measured in the liquid biological substance.
  • Measurement data of the substance to be measured can be obtained non-invasively with low noise.
  • FIGS. 7A to 8 an embodiment of a biological information detection device and a biological information detection method according to a second embodiment, which is another example of the present invention, will be described using FIGS. 7A to 8.
  • the second embodiment in the schematic diagrams shown in FIGS. 1 to 6, parts that can have the same or common configuration as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The explanation of the repetition of is omitted.
  • FIG. 7A is a plan view illustrating an outline of an operation procedure in which a liquid biological object is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the second embodiment.
  • FIGS. 7B and 7C are partial front views showing an outline of the operation procedure in which a liquid biological substance is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an overview of the biological information detection method according to the second embodiment.
  • a measurement method using a container 142 containing the liquid biological substance LO is used.
  • a method is used in which a blood vessel or the like is directly irradiated with a pulsed laser beam LB for direct measurement while blood is flowing inside a living organism such as a human being. That is, as shown in FIG. 7A, the pulsed laser beam LB is placed on the light-receiving sensor 150 having the sensing surface on the upper surface, and the end portion (for example, the finger 240) through which the pulsed laser beam LB applied to the human body is relatively easily transmitted. The light LB is irradiated toward the finger 240.
  • the substance to be measured MM does not exist at the focal point FP of the irradiated pulsed laser beam LB or on its extension.
  • the pulsed laser beam LB passes through the finger 240 including the blood vessel 242, the transmitted light TB corresponding to the output of the irradiated pulsed laser beam LB is detected at the light receiving point DP of the light receiving sensor 150.
  • the detection signal Sd from the light receiving sensor 150 is received while irradiating the pulsed laser beam LB for a predetermined period of time by on/off control with a constant period T.
  • the amount calculation unit 164 is instructed to start receiving the detection signal Sd from the light receiving sensor 150 (step S201). As a result, the quantity calculation unit 164 continuously receives and temporarily stores the detection signal Sd from the light receiving sensor 150 as time series data until the end of the operation shown in the flowchart.
  • the main control unit 162 outputs an oscillation signal So to the laser oscillator 110 to emit the pulsed laser beam LB for a predetermined irradiation time Ton based on a predetermined measurement program (step S202).
  • the oscillation control unit 112 outputs the on-command signal Son to the drive power source 113 only during the irradiation time Ton, as in the first embodiment.
  • a pulsed laser beam LB whose wavelength is adjusted is emitted.
  • the main control unit 162 determines whether or not the irradiation of the pulsed laser beam LB with the constant period T has ended for a predetermined period, based on the measurement program described above (step S203). That is, in step S203, if it is determined that the predetermined number of cycles of irradiation has been completed, the main control unit 162 outputs the calculation signal Se to the amount calculation unit 164 as the measurement of the liquid biological substance LO has been completed, and the subsequent The process advances to step S204.
  • step S203 if it is determined in step S203 that the predetermined number of cycles of irradiation has not been completed, the process returns to step S202 and repeats the irradiation of one cycle of pulsed laser beam LB. As a result, a detection operation is performed for the substance to be measured during a predetermined period of time of the liquid biological substance (blood) LO that continuously flows through the blood vessel 242 of the finger 240 .
  • the quantity calculation unit 164 that has received the calculation signal from the main control unit 162 receives the calculation signal from the light receiving sensor 150 corresponding to the section in which it has received the oscillation signal So from the main control unit 162, as in the first embodiment.
  • section data D is extracted (step S204). Thereby, it is possible to narrow down only the data in the section corresponding to the irradiation time Ton during which the pulsed laser beam LB was irradiated in the detection signal Sd.
  • the quantity calculation unit 164 calculates the quantity of the measurement target substance MM with respect to the liquid biological substance LO based on the extracted section data D, as in the case of the first embodiment. Thereby, after measuring the time-series data in a predetermined number of cycles, the quantity calculation unit 164 integrates the number of detection data Dd in the entire section data D, and sends the result to the main control unit 162 as the “quantity” of the substance to be measured MM. It outputs and ends the operation (step S205).
  • the biological information detection device and biological information detection method according to the second embodiment have the effects described in the first embodiment, and can also be applied to a typical example of a liquid biological material.
  • a liquid biological material containing the substance to be measured is prepared from the human body, etc. There is no need to obtain the data, which reduces the burden during measurement.
  • the step of moving the pulsed laser beam relative to the container containing the liquid biological substance LO to be measured is not required, the overall measurement time can also be shortened.
  • FIGS. 9A to 11 embodiments of a biological information detection device and a biological information detection method according to a third embodiment, which is still another example of the present invention, will be described using FIGS. 9A to 11.
  • the third embodiment in the schematic diagrams shown in FIGS. 1 to 8, the same or common configurations as those in the first embodiment and the second embodiment can be adopted. A description of these repetitions will be omitted by attaching reference numerals.
  • FIG. 9A is a plan view showing an outline of an operation procedure in which a liquid biological object is irradiated with pulsed laser light in the biological information detection device according to the third embodiment.
  • FIGS. 9B and 9C are a plan view and a partial front view illustrating an outline of the operation procedure for irradiating a liquid biological object with pulsed laser light in the biological information detection device according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a time series graph showing the relationship between various command signals and measurement data.
  • FIG. 11 is a partial sectional view showing an outline of a measurement unit according to a modification of the biological information detection device according to the third embodiment.
  • a measurement target included in the liquid biological object LO is used in contrast to the measurement method in which the light receiving sensor 150 detects transmitted light from the liquid biological object LO in the first embodiment.
  • a method of measuring reflected light from the substance MM is used. That is, as shown in FIG. 9A, a liquid biological substance LO is contained in a container 142 placed on a sample holding mechanism 140, and as in the case of the first embodiment, a predetermined measurement of the liquid biological substance LO is performed.
  • a pulsed laser beam LB is irradiated onto the range.
  • the light receiving sensor 350 attached to the irradiation mechanism 120 detects the reflected light RB reflected by the measurement target substance MM contained in the liquid biological object LO. That is, as shown in FIG. 9B, for example, if the substance to be measured MM does not exist at the focal point FP of the irradiated pulsed laser beam LB or its extension, the pulsed laser beam LB passes through the liquid biological substance LO and the container 142. Therefore, the light receiving sensor 350 detects only a detection value based on the amount of light around the device.
  • a detection signal Sd having a large detection value is received in the section where the light receiving sensor 350 detects the reflected light RB.
  • the quantity calculation section 164 extracts section data D by cutting out the section of the detection signal Sd from the light receiving sensor 150 that corresponds to the section in which the oscillation signal So from the main control section 162 was being received.
  • the quantity calculation unit 164 calculates the quantity of the measurement target substance MM with respect to the liquid biological substance LO based on the extracted section data D.
  • the extracted section data D includes, for example, reference data Ds when the target substance MM is not detected (non-detection interval Tn), and reference data Ds when the target substance MM is detected (non-detection interval Tn). Detection data Dd of section Td) and output values of two levels are included.
  • the quantity calculation unit 164 integrates the number of detection data Dd in the entire section data D, and sends the calculation result to the main control unit 162 as the “quantity” of the substance MM to be measured. Output.
  • the amount of the measurement target substance MM is calculated by detecting the reflected light RB of the pulsed laser beam LB with respect to the measurement target substance MM. Therefore, as a modification of the third embodiment, it is possible to adopt a configuration of a measurement unit having a more compact size.
  • the measurement unit 360 includes a cylindrical housing part 362 that accommodates a part of the living body, such as the finger 240, into which the liquid living body LO flows, and a cylindrical housing part 362 that accommodates a part of the living body, such as the finger 240, into which the liquid living body LO flows.
  • An example of a configuration includes an irradiation mechanism 120 that irradiates the pulsed laser beam LB, and a light receiving sensor 350 that detects reflected light of the pulsed laser beam LB. This allows detection of the amount of light associated with the surrounding environment of the measurement unit 360 to be kept to a minimum, making it possible to further improve measurement accuracy.
  • the biological information detection device and biological information detection method according to the third embodiment in addition to the effects described in the first embodiment, can improve the measurement target substance contained in the liquid biological substance.
  • detection of the amount of light associated with the surrounding environment can be kept to a minimum, making it possible to further improve measurement accuracy.
  • FIGS. 12 to 14 embodiments of a biological information detection device and a biological information detection method according to a fourth embodiment, which is still another example of the present invention, will be described using FIGS. 12 to 14.
  • the same reference numerals are given to parts that can have the same or common configurations as those in the first to third embodiments. A repeated explanation of these steps will be omitted.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of a biological information detection device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a time series graph showing the relationship between various command signals and measurement data.
  • FIG. 14 is a block diagram showing an example of the configuration of a laser oscillator included in the biological information detection device shown in FIG. 12.
  • the biological information detection device 400 according to the fourth embodiment has a plurality of laser oscillators 410a and 410b that output pulsed laser beams LBa and LBb set to different appropriate wavelengths corresponding to different measurement target substances. This embodiment is different from the first embodiment. Thereby, the biological information detection device 400 according to the fourth embodiment can obtain the amounts of the plurality of measurement target substances MM1 and MM2 from a single liquid biological substance LO.
  • the biological information detection device 400 includes a laser oscillator 410a that oscillates pulsed laser light LBa at an appropriate wavelength corresponding to the first measurement target substance. , a laser oscillator 410b that oscillates a pulsed laser beam LBb at an appropriate wavelength corresponding to the second substance to be measured, and a liquid biological substance in which the first substance to be measured and the second substance to be measured are present.
  • An irradiation mechanism 120 that irradiates the LO with pulsed laser beams LBa and LBb, a transport mechanism 130 that moves the position of the irradiation mechanism 120 in the XYZ directions, and a sample that moves the position of the container 142 containing the liquid biological substance LO in the XYZ directions. It includes a holding mechanism 140, a light receiving sensor 150 that receives detection laser light output from the liquid biological material LO, and a control unit 160 that controls the operation of each component.
  • lactic acid or "lactate” can be exemplified as the first measurement target substance MM1 contained in the liquid biological substance LO.
  • the appropriate wavelength of the pulsed laser beam LBa for detecting the lactic acid or lactate is, for example, 1480 nm, as in the first embodiment.
  • pyruvic acid can be exemplified as the second measurement target substance MM2 contained in the liquid biological substance LO.
  • the appropriate wavelength of the pulsed laser beam LBb for detecting the pyruvic acid is, for example, 1462 nm.
  • the pulsed laser beams LBa and LBb output from the laser oscillators 410a and 410b are introduced from one end (upper end) side of the irradiation mechanism 120 via transmission lines 418a and 418b, respectively. Then, the pulsed laser beams LBa and LBb are shaped into a coaxial beam profile by a condensing optical system (not shown) disposed inside the irradiation mechanism 120, and then stored in the container 142 from the other end (lower end) side.
  • the liquid biological substance LO is irradiated. Note that in the fourth embodiment as well, it is possible to shape the beam spots of the pulsed laser beams LBa and LBb into a beam profile having an arbitrary shape such as a polygon or a line shape.
  • the relationship between the detection signal Sd and various signals in the light-receiving sensor 150 obtained by such a configuration is as shown in FIG. 13 as an example.
  • This mode includes two detection sections T2d.
  • the quantity calculation section 164 that receives the calculation signal from the main control section 162 receives the section of the detection signal Sd corresponding to the section in which it was receiving the oscillation signal S1o and the oscillation signal S2o.
  • the first section data D1 and the second section data D2 are extracted by cutting out the section of the detection signal Sd corresponding to the section in which the detection signal Sd has been detected.
  • the amount calculation unit 164 calculates the amounts of the measurement target substances MM1 and MM2 with respect to the liquid biological substance LO based on the extracted first section data D1 and second section data D2.
  • the extracted first section data D1 and second section data D2 are, for example, standard data Ds when the measurement target substances MM1 and MM2 are not detected (non-detection section Tn), and measurement data Ds. It includes output values at two levels: detection data D1d and D2d when target substances MM1 and MM2 are detected.
  • the quantity calculation unit 164 integrates the numbers of detection data D1d and D2d in the entire first section data D1 and second section data D2, and are output to the main control unit 162 as respective "amounts".
  • the amounts of the substances to be measured MM1 and MM2 may be calculated not as an integrated number but as a ratio to the whole.
  • a threshold value may be set for the difference ⁇ D1 or ⁇ D2, and a value exceeding a predetermined threshold value may be determined to be "detected.”
  • a biological information detection device 400 according to a modification of the fourth embodiment includes, as an example, one in which the two laser oscillators 410a and 410b shown in FIG. 12 are configured as a single laser oscillator 410.
  • the laser oscillator 410 includes an oscillation control section 112, a drive power source 113, a support section 114 to which a plurality of laser light sources 415a and 415b are attached, and a pulsed laser beam emitted from the laser light source 415a.
  • the plurality of laser light sources 415a and 415b a plurality of light emitting diodes (LEDs) or semiconductor lasers (LDs) arranged in an array to achieve high output can be used.
  • an amplifier circuit (not shown) may be separately provided to amplify and supply the driving power from the driving power source 113 to the plurality of laser light sources 415a and 415b.
  • the biological information detection device 400 according to the fourth embodiment, the case where two different pulsed laser beams LBa and LBb are used to detect the two measurement target substances MM1 and MM2 is illustrated, but three or more pulsed laser beams LBa and LBb are used. In order to detect a substance to be measured, it is also possible to apply a combination of pulsed laser beams with three or more different wavelengths.
  • the biological information detection device and biological information detection method according to the fourth embodiment in addition to the effects described in the first embodiment, can achieve different appropriateness corresponding to a plurality of substances to be measured. Since the detection is performed using a plurality of laser oscillators that output pulsed laser light with a set wavelength, it is possible to simultaneously obtain quantities of a plurality of measurement target substances from a single liquid biological substance.
  • any component of the embodiments may be modified or any component of the embodiments may be omitted.
  • the specific examples shown in the first to fourth embodiments may be applied by combining their respective characteristics.
  • Biological information detection device 110 410, 410a, 410b Laser oscillator 112 Oscillation control section 113 Drive power source 114 Support section 115a, 115b, 415a, 415b Laser light source 116, 416a, 416b Condensing lens 117, 417a, 417b Wavelength adjustment Sections 118, 418a, 418b Transmission path 120 Irradiation mechanism 130 Transport mechanism 140 Sample holding mechanism 142 Container 150, 350 Light receiving sensor 160 Control unit 162 Main control section 164 Amount calculation section 166 Display section 168 Input interface 240 Finger 242 Blood vessel 360 Measurement unit 362 Storage section

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Abstract

本発明は、測定対象物質に対応した適正波長で発振されたパルスレーザ光を発振するレーザ発振器と、測定対象物質が内部に存在する液状生体物にパルスレーザ光を照射する照射機構と、液状生体物から出力される検出レーザ光を受光する受光センサと、各構成要素の動作を制御する制御ユニットと、を含む生体情報検出装置である。上記制御ユニットは、一定周期でパルスレーザ光を発振するようにレーザ発振器に対して発振指令を出力し、受光センサからの検出信号を上記一定周期に対応する時間での区間データとして切り出し、区間データに基づいて液状生体物中の測定対象物質の分量を演算する。

Description

生体情報検出装置及び生体情報検出方法
　本発明は、生体情報検出装置及び生体情報検出方法に関し、特に、液状生体物の内部に存在する測定対象物質の分量を取得する生体情報検出装置及び生体情報検出方法に関する。
　人間の血液中に含まれる乳酸は、例えば激しい運動中等、血液中の糖を無酸素状態で代謝した際に多く生成される。この血液中の乳酸の濃度は、血液の循環の度合いを示す値として、例えばショック状態や循環不全の指標に適用される。
　その一例として、血液中に細菌等が混入して全身の臓器に障害を与える敗血症は、血液中の乳酸濃度をモニタリングすることにより、手術を受けた患者の術後管理を行う場合や、ショック症状を示す救急患者を搬送する際に、患者が重症化に至るかどうかを判断することができる。このような血液中の乳酸濃度の測定は、一般的に、患者から採血した血液を分析することにより行われるが、簡易的かつ連続的な測定が難しく、また採血に伴う感染症に対するリスク管理が必須となる。
　この点を改善する方策の一つとして、例えば特許文献１には、患者における血中分析物の濃度レベルを推定する方法であって、入力変数の第１セットが侵襲的に測定した変数を含まず、入力変数の第１セットの少なくとも１つの第１変数が、患者の血中分析物の濃度レベルによって影響され、及び入力変数の第１セットの少なくとも１つの第２変数が、患者の血中分析物の濃度レベルによって影響されない入力変数の第１セットを受信すること、入力変数の第１セットの少なくとも１つを前処理して、変数の第２セット生成すること、及び線形分離法を変数の第２セットに適用して、変数の第３セットを生成すること、を含む方法が開示されている。この方法によれば、完全に非侵襲的な測定が可能になり、変動する患者及び環境条件に対して比較的に非感受性であるため、生理学的パラメータをより正確に特徴づけられ、より幅広い範囲の応用において確実な特徴決定が可能になるとされている。
　また、特許文献２には、被験体の血液成分レベルをリアルタイムモニタリングする方法であって、波長可変ハイブリッドＩＩＩ－Ｖ／ＩＶレーザセンサを備えたシステムオンチップを提供すること；光ファイバインターフェースに掃引レーザ信号を送信することにより、システムオンチップに被験体の血液成分レベルをモニタリングするよう指示すること；光ファイバインターフェースにて被験体の血液に上記信号を導くこと；上記信号が血液と相互作用した後、血液からの反射信号を光ファイバインターフェースで収集すること；上記反射信号を反射光フォトダイオードに導くこと、のステップを含む方法が開示されている。このとき、反射信号は光信号であり；反射信号を光信号から電気信号に変換すること；ならびにマイクロコントローラで電気信号を処理して、当該電気信号を較正された血液成分レベルに変換すること、が実行され、これにより、一定期間にわたって複数のデータポイントを連続的に収集することができ、治療の有効性を評価する上で重要となり得る履歴トレンドの重要な情報を提供することを可能にするとされている。
特表２０１０－５２６６４６号公報 特表２０２０－５２０７６８号公報
　上記例示した従来技術において、例えば特許文献１で開示された方法では、血液中の入力変数の第１セットを非侵襲的に取得するものの（「侵襲的に測定した変数を含まず」との記載参照）、血中分析物の濃度レベルに「影響される」第１変数と「影響されない」第２変数との少なくとも２つの変数を受信する必要がある。このため、患者の状態を連続的にモニタリングしてデータ処理を行う際のデータ量が大きくなってしまうという問題がある。
　一方、特許文献２で開示された方法では、出力ビームを皮膚内の血管を流れる血液に照射してその反射光をフォトダイオードで受信することで、非侵襲的に対象の血液中の成分データを取得することが可能である。しかしながら、人体の体外から非侵襲的にデータを取得する場合は、レーザセンサと対象の人体とが非接触となるため、反射光に出力ビームの反射成分以外の測定環境に基づく光成分（例えば自然光や照明光等）をノイズとして含むこととなり、血液成分の演算精度が低下する要因の一つとなる。
　このような経緯から、本願は、液状生体物に含まれる測定対象物質の測定データを、低ノイズで非侵襲的に取得できる生体情報検出装置及び生体情報検出方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様による、測定対象物質に対応した適正波長で発振されたパルスレーザ光を発振するレーザ発振器と、測定対象物質が内部に存在する液状生体物にパルスレーザ光を照射する照射機構と、液状生体物から出力される検出レーザ光を受光する受光センサと、各構成要素の動作を制御する制御ユニットと、を含む生体情報検出装置は、制御ユニットが、一定周期でパルスレーザ光を発振するようにレーザ発振器に対して発振指令を出力し、受光センサからの検出信号を上記一定周期に対応する時間での区間データとして切り出し、当該区間データに基づいて液状生体物中の測定対象物質の分量を演算するように構成されている。
　また、本発明の別の一態様による、測定対象物質に対応した適正波長で発振されたパルスレーザ光を上記測定対象物質が内部に存在する液状生体物に照射し、液状生体物から出力される検出レーザ光を受光して測定対象物質の液状生体物中の分量を取得する生体情報検出方法は、パルスレーザ光が一定周期で発振され、受光センサからの検出信号を上記一定周期に対応する時間での区間データとして切り出し、当該区間データに基づいて測定対象物質の分量を演算するように構成されている。
　本発明の一態様によれば、一定周期でパルスレーザ光を発振するようにレーザ発振器に対して発振指令を出力し、受光センサからの検出信号を上記一定周期に対応する時間での区間データとして切り出し、当該区間データに基づいて液状生体物中の測定対象物質の分量を演算するように構成したため、液状生体物に含まれる測定対象物質の測定データを、低ノイズで非侵襲的に取得できる。
本発明の代表的な一例である第１の実施形態による生体情報検出装置の構成を示す概略図である。 図１で示した生体情報検出装置に含まれるレーザ発振器の構成の一例を示すブロック図である。 図１で示した生体情報検出装置に含まれる制御ユニットの構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態による生体情報検出方法の概要を示すフローチャートである。 第１の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す平面図である。 第１の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す部分正面図である。 第１の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す部分正面図である。 各種指令信号と測定データとの関係を示す時系列グラフである。 第２の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す平面図である。 第２の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す部分正面図である。 第２の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す部分正面図である。 第２の実施形態による生体情報検出方法の概要を示すフローチャートである。 第３の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す平面図である。 第３の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す部分正面図である。 第３の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す部分正面図である。 各種指令信号と測定データとの関係を示す時系列グラフである。 第３の実施形態による生体情報検出装置の変形例による測定ユニットの概要を示す部分断面図である。 第４の実施形態による生体情報検出装置の構成を示す概略図である。 各種指令信号と測定データとの関係を示す時系列グラフである。 図１２で示した生体情報検出装置に含まれるレーザ発振器の構成の一例を示すブロック図である。
　以下、本発明の代表的な一例による生体情報検出装置及び生体情報検出方法の実施形態を図面と共に説明する。
　なお、本明細書において、「液状生体物」とは、例えば血液や汗、リンパ液等の人体で生成される液状の物体や分泌物を意味する。また、「測定対象物質」としては、上記液状生体物に含まれる水分以外の分子化合物等が例示できる。
＜第１の実施形態＞
　図１は、本発明の代表的な一例である第１の実施形態による生体情報検出装置の構成を示す概略図である。また、図２は、図１で示した生体情報検出装置に含まれるレーザ発振器の構成の一例を示すブロック図である。また、図３は、図１で示した生体情報検出装置に含まれる制御ユニットの構成の一例を示すブロック図である。
　図１に示すように、第１の実施形態による生体情報検出装置１００は、その一例として、測定対象物質に対応した適正波長で発振されたパルスレーザ光ＬＢを発振するレーザ発振器１１０と、測定対象物質が内部に存在する液状生体物ＬＯにパルスレーザ光ＬＢを照射する照射機構１２０と、照射機構１２０のＸＹＺ方向の位置を移動させる搬送機構１３０と、液状生体物ＬＯを収容した容器１４２のＸＹＺ方向の位置を移動させるサンプル保持機構１４０と、液状生体物ＬＯから出力される検出レーザ光を受光する受光センサ１５０と、各構成要素の動作を制御する制御ユニット１６０と、を含む。
　レーザ発振器１１０は、液状生体物ＬＯに含まれる測定対象物質（後述する図５Ｃの符号ＭＭ等を参照）を検出する上で適正な波長（例えば吸収効率が高い波長等）を出力する光源が適用される。その一例として、図２に示すように、レーザ発振器１１０は、制御ユニット１６０からの発振信号に基づいてパルスレーザ光ＬＢを一定周期Ｔで発振する制御を行う発振制御部１１２と、発振制御部１１２からのオンオフ信号に応じて複数のレーザ光源１１５ａ、１１５ｂへの駆動電力を供給する駆動電源１１３と、レーザ光源１１５ａ、１１５ｂを取り付けた支持部１１４と、複数のレーザ光源１１５ａ、１１５ｂから出射されたパルスレーザ光ＬＢを集光させる集光レンズ１１６と、出射されたパルスレーザ光ＬＢの波長を調整する波長調整部１１７と、集光されたパルスレーザ光ＬＢを照射機構１２０に伝送する伝送路１１８（例えば光ファイバ）と、を含む。
　第１の実施形態による生体情報検出装置１００は、液状生体物ＬＯとしては「血液」が例示でき、これに含まれる代表的な測定対象物質として「乳酸」又は「乳酸塩」が例示できる。このとき、乳酸又は乳酸塩を検出する際の適正なパルスレーザ光ＬＢの波長は、例えば１４８０ｎｍが採用される。
　上記した乳酸又は乳酸塩を検出するのに適正な波長（１４８０ｎｍ）を選択的に液状生体物ＬＯに照射するために、複数のレーザ光源１１５ａ、１１５ｂとしては、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）をアレイ状に配置したものや、ミリ波、サブミリ波、マイクロ波で発振されるレーザ、あるいは自由電子レーザ等を採用できる。そして、これらを同軸に集光して高出力化したパルスレーザ光ＬＢを波長調整部１１７に透過させることにより、所定の適正波長の範囲に選択されたパルスレーザ光ＬＢが伝送路１１８に出射される。ここで、波長調整部１１７としては、所定の上限値及び下限値の範囲外の光を選択的に除去するバンドパスフィルタ等が例示できる。
　なお、図２に示す構成においては、複数のレーザ光源１１５ａ、１１５ｂとして２つの光源を配置した場合を例示したが、さらに多数（３個以上）のレーザ光源をアレイ状あるいは円周上に配置するように構成してもよい。また、複数のレーザ光源１１５ａ、１１５ｂに駆動電源１１３から駆動電力を直接供給する場合を示したが、例えば支持部１１４に増幅回路（図示せず）を設けて、駆動電源１１３からの駆動電力を増幅してレーザ光源１１５ａ、１１５ｂに供給するように構成してもよい。
　照射機構１２０は、その一例として、伝送路１１８を介して一端（上端）側からパルスレーザ光ＬＢが導入され、内部に配置された集光レンズ（図示せず）により所定のビーム直径及びビーム断面形状等のビームプロファイルに成形された後、他端（下端）側から容器１４２に収容された液状生体物ＬＯに向けて照射される。なお、第１の実施形態においては、パルスレーザ光ＬＢはビームスポットが円形断面となるように成形される場合を例示しているが、集光レンズを適宜選択することにより、ビームプロファイルを多角形あるいはライン状等の任意の形状に成形することも可能である。
　搬送機構１３０は、その一例として、互いに直交するＸＹＺの３軸方向に相対移動するリニア駆動体として構成され、その一端に照射機構１２０が取り付けられる。なお、搬送機構１３０は、一端に照射機構１２０を取り付けたロボットアームを備えた６軸又は７軸タイプの産業用ロボットとして構成されてもよい。
　サンプル保持機構１４０は、その一例として、測定対象物質を含む液状生体物ＬＯを収容した容器１４２を上面に載置しつつ図示上のＸＹＺの３軸方向に移動自在なテーブルとして構成されている。また、サンプル保持機構１４０の上面と容器１４２の下面との間には液状生体物ＬＯからの透過光を検出する受光センサ１５０が配置される。
　なお、液状生体物ＬＯを収容する容器１４２としては、上記したパルスレーザ光ＬＢの波長に対して透明な（すなわち、照射されたパルスレーザ光ＬＢが透過する）材料によって構成される。これにより、容器１４２に収容された液状生体物ＬＯに照射されたパルスレーザ光は、測定対象物質の存在しない領域ではそのまま容器１４２の底面を透過して受光センサ１５０まで到達するため、受光センサ１５０によって照射されたことが検出される。
　図３に示すように、制御ユニット１６０は、その一例として、生体情報検出装置１００の各構成要素に動作指令を出力する主制御部１６２と、受光センサからの検出値を用いて液状生体物ＬＯに含まれる測定対象物質の分量を演算する分量演算部１６４と、上記演算された測定対象物質の分量やその他の各種パラメータ等を表示する表示部１６６と、測定条件等の各種パラメータの修正を行う情報を手入力可能な入力インターフェース１６８と、を含む。そして、制御ユニット１６０は、主制御部１６２がレーザ発振器１１０、搬送機構１３０及びサンプル保持機構１４０と有線あるいは無線で接続されており、これらの周辺機器と信号のやり取りを行って生体情報検出装置１００全体の動作を制御する。
　主制御部１６２は、その一例として、ユーザから入力インターフェース１６８により測定開始に対応する開始信号Ｓｓが入力されると、所定の測定プログラムからレーザ発振器１１０への発振や、搬送機構１３０及びサンプル保持機構１４０への相対移動等の動作情報を抽出して、これらの動作を実行するための発振信号Ｓｏや相対移動信号Ｓｍを生成して各構成要素に出力する機能を有する。また、主制御部１６２は、レーザ発振器１１０への出力と同期して後述する分量演算部１６４に発振信号Ｓｏを出力するとともに、当該分量演算部１６４からの演算結果を受けて、分量の演算結果や現在の生体情報検出装置１００の各種パラメータを表示部１６６に送ってこれらを表示させる機能も有する。
　分量演算部１６４は、上記した開始信号を受けた主制御部１６２から演算開始に対応する演算信号Ｓｅを受信すると、受光センサ１５０から時刻ｔにおける検出値に対応する検出信号Ｓｄを連続的に受信して蓄積する機能を備える。また、分量演算部１６４は、主制御部１６２から発振信号Ｓｏを受信して、受光センサ１５０で検出した検出信号Ｓｄの時系列データからレーザ発振器１１０の発振タイミングに合わせた区間データＤを切り出し、当該区間データＤに基づいて液状生体物ＬＯ中に含まれる測定対象物質の分量を演算する機能をも備える。そして、演算された測定対象物質の分量は、主制御部１６２に送られる。
　次に、図４～図６を用いて、第１の実施形態による生体情報検出装置において実行される生体情報検出方法の具体的な動作態様を説明する。
　図４は、第１の実施形態による生体情報検出方法の概要を示すフローチャートである。また、図５Ａは、第１の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す平面図である。また、図５Ｂ及び図５Ｃは、第１の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す部分正面図である。さらに、図６は、各種指令信号と測定データとの関係を示す時系列グラフである。
　第１の実施形態による生体情報検出装置１００によって実行される生体情報検出方法は、図４に示すように、ユーザから入力インターフェース１６８により測定開始に対応する開始信号Ｓｓが入力されると、まず制御ユニット１６０の主制御部１６２が、分量演算部１６４に対して、受光センサ１５０からの検出信号Ｓｄの受信開始を指令する（ステップＳ１０１）。これにより、分量演算部１６４では、フローチャートに示す動作の終了まで連続的に受光センサ１５０からの検出信号Ｓｄを時系列データとして連続的に受信して一時記憶する。
　続いて、主制御部１６２は、所定の測定プログラムに基づいて、搬送機構１３０及びサンプル保持機構１４０に対して相対移動信号Ｓｍを出力する（ステップＳ１０２）。これにより、液状生体物ＬＯに対してパルスレーザ光ＬＢが照射される位置及び焦点距離が位置決めされる。
　次に、主制御部１６２は、レーザ発振器１１０に対して、既定の照射時間Ｔｏｎだけパルスレーザ光ＬＢを出射する発振信号Ｓｏを出力する（ステップＳ１０３）。当該発振信号Ｓｏを受けたレーザ発振器１１０では、発振制御部１１２が駆動電源１１３に対して上記の照射時間Ｔｏｎの間だけオン指令信号Ｓｏｎを出力し、所定の波長に調整されたパルスレーザ光ＬＢが出射される。
　続いて、主制御部１６２は、上記測定プログラムに基づいて、容器１４２内の液状生体物ＬＯに規定されるすべての測定範囲でのパルスレーザ光ＬＢの照射が終了したかどうかを判別する（ステップＳ１０４）。すなわち、ステップＳ１０４において、すべての測定範囲での照射が終了したと判別された場合、主制御部１６２は液状生体物ＬＯに対する測定が終了したとして分量演算部１６４に演算信号Ｓｅを出力し、以後のステップＳ１０５に進む。
　一方、ステップＳ１０４において、すべての測定範囲での照射が終了していないと判別された場合、ステップＳ１０２に戻って、測定プログラムに従う未終了の測定範囲に対するパルスレーザ光ＬＢの位置決め及び照射が繰り返し実行される。これにより、容器１４２に収容された液状生体物ＬＯの測定すべきすべての範囲（領域）における測定対象物質の検出が実行される。
　図５Ａ～図５Ｃを参照すると、上記のステップＳ１０２からステップＳ１０４までの動作手順について、その具体的な一例が示されている。すなわち、図５Ａに示すように、上面にセンシング面を有する受光センサ１５０に載置された容器１４２には液状生体物ＬＯが収容されており、当該液状生体物ＬＯにおいて、パルスレーザ光ＬＢの集光点ＦＰの集光径（スポット径）に対応する長さを縦横の長さとする矩形領域Ｃを複数個定義する。
　そして、上記のように定義された複数個の矩形領域について、測定プログラムでパルスレーザ光ＬＢの照射開始位置Ｐｓと照射終了位置Ｐｅをさらに定義するとともに、これら照射開始位置Ｐｓと照射終了位置Ｐｅとの間をＸＹ方向で走査する走査経路を規定する。なお、図４で示したフローチャートのステップＳ１０４の判別では、現在の照射位置（集光点ＦＰ）が走査経路上の照射終了位置Ｐｅと一致したかどうかで判断される。
　次に、パルスレーザ光ＬＢの照射位置（集光点ＦＰ）において、測定対象物質ＭＭの有無と受光センサ１５０からの検出信号との関係について以下に説明する。例えば図５Ｂに示すように、照射されたパルスレーザ光ＬＢの集光点ＦＰあるいはその延長上に測定対象物質ＭＭが存在しない場合、パルスレーザ光ＬＢは液状生体物ＬＯ及び容器１４２を透過するため、照射されたパルスレーザ光ＬＢの出力に相当する透過光ＴＢが受光センサ１５０の受光点ＤＰで検出される。
　一方、図５Ｃに示すように、照射されたパルスレーザ光ＬＢの集光点ＦＰあるいはその延長上に測定対象物質ＭＭが存在する場合には、パルスレーザ光ＬＢは測定対象物質ＭＭで吸収あるいは反射されるため、照射されたパルスレーザ光ＬＢの出力より低出力を有する透過光ＴＢが受光センサ１５０の受光点ＤＰで検出される。なお、図５Ｃにおいては、測定対象物質ＭＭがパルスレーザ光ＬＢの集光点ＦＰの集光径より大きい場合を例示しているが、集光径より小さい場合であっても同様の傾向を示す。
　続いて、主制御部１６２から演算信号を受けた分量演算部１６４は、図６に示すように、主制御部１６２からの発振信号Ｓｏを受信していた区間に対応する受光センサ１５０からの検出信号Ｓｄの区間を切り出すことにより、区間データＤを抽出する（ステップＳ１０５）。これにより、検出信号Ｓｄにおけるパルスレーザ光ＬＢが照射されていた照射時間Ｔｏｎに対応する区間のデータのみを絞り込むことができる（すなわち検出時のノイズを低減できる）。ここで、発振信号Ｓｏの照射時間Ｔｏｎと非照射時間Ｔｏｆｆとを併せて１周期Ｔと定義する。
　次に、分量演算部１６４は、抽出された区間データＤに基づいて測定対象物質ＭＭの液状生体物ＬＯに対する分量を演算する。具体的には、ステップＳ１０５で抽出された区間データＤは、その一例として、測定対象物質ＭＭが検出されていない場合（非検出区間Ｔｎ）の基準データＤｓ（図５Ｂで示した状態）と、測定対象物質ＭＭが検出された場合（検出区間Ｔｄ）の検出データＤｄ（図５Ｃで示した状態）と、の２つのレベルによる出力値を含んでいる。
　このとき、基準データＤｓと検出データＤｄとの差分ΔＤの絶対値が大きいほど測定対象物質ＭＭの検出量が多いと判断できる。そこで、分量演算部１６４は、対象となるすべての測定範囲を測定後に、区間データＤの全体における検出データＤｄの数を積算し、測定対象物質ＭＭの「分量」として主制御部１６２に出力して動作を終了する（ステップＳ１０６）。
　なお、測定対象物質ＭＭの分量は積算数ではなく全体に対する比率として演算されてもよい。また、基準データＤｓと検出データＤｄとの差分ΔＤに閾値を設けて、所定の閾値を超えたものを「検出した」と判断するようにしてもよい。
　上記のような構成を備えることにより、第１の実施形態による生体情報検出装置及び生体情報検出方法は、一定周期でパルスレーザ光を発振するようにレーザ発振器に対して発振指令を出力し、受光センサからの検出信号を上記一定周期に対応する時間での区間データとして切り出し、当該区間データに基づいて液状生体物中の測定対象物質の分量を演算するように構成したため、液状生体物に含まれる測定対象物質の測定データを、低ノイズで非侵襲的に取得できる。
＜第２の実施形態＞
　次に、図７Ａ～図８を用いて、本発明の別の一例である第２の実施形態による生体情報検出装置及び生体情報検出方法の実施態様について説明する。なお、第２の実施形態においては、図１～図６に示した概略図等において、第１の実施形態と同一あるいは共通の構成を採用し得るものについては、同一の符号を付してこれらの繰り返しの説明は省略する。
　図７Ａは、第２の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す平面図である。また、図７Ｂ及び図７Ｃは、第２の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す部分正面図である。さらに、図８は、第２の実施形態による生体情報検出方法の概要を示すフローチャートである。
　第２の実施形態による生体情報検出装置１００においては、第１の実施形態における液状生体物ＬＯを収容する容器１４２を用いた測定手法に対して、例えば液状生体物ＬＯの代表的な一例である血液が人間等の生物内部を流れている間に、直接測定用のパルスレーザ光ＬＢを血管等に照射して測定する手法を用いる。すなわち、図７Ａに示すように、人体において照射されるパルスレーザ光ＬＢが比較的透過しやすい末端部（例えば指２４０）を上面にセンシング面を有する受光センサ１５０上に載せた状態で、パルスレーザ光ＬＢを当該指２４０に向けて照射する。
　このとき、パルスレーザ光ＬＢの照射位置（集光点ＦＰ）において、例えば図７Ｂに示すように、照射されたパルスレーザ光ＬＢの集光点ＦＰあるいはその延長上に測定対象物質ＭＭが存在しない場合、パルスレーザ光ＬＢは血管２４２を含む指２４０を透過するため、照射されたパルスレーザ光ＬＢの出力に相当する透過光ＴＢが受光センサ１５０の受光点ＤＰで検出される。
　一方、図７Ｃに示すように、照射されたパルスレーザ光ＬＢの集光点ＦＰあるいはその延長上に測定対象物質ＭＭが存在する場合には、パルスレーザ光ＬＢは測定対象物質ＭＭで吸収あるいは反射されるため、照射されたパルスレーザ光ＬＢの出力より低出力を有する透過光ＴＢが受光センサ１５０の受光点ＤＰで検出される。なお、図７Ｃにおいても、第１の実施形態の場合と同様に、測定対象物質ＭＭがパルスレーザ光ＬＢの集光点ＦＰの集光径より小さい場合であっても同様の傾向を示す。
　このような配置による状態で、一定周期Ｔのオンオフ制御によるパルスレーザ光ＬＢを所定時間だけ照射しつつ、受光センサ１５０からの検出信号Ｓｄを受信する。これにより、第１の実施形態において容器１４２内の液状生体物ＬＯの測定領域を走査して測定する代わりに、連続的に流れる血液としての液状生体物ＬＯの時系列データを測定することができる。
　第２の実施形態による生体情報検出方法は、図８に示すように、ユーザから入力インターフェース１６８により測定開始に対応する開始信号Ｓｓが入力されると、まず制御ユニット１６０の主制御部１６２が、分量演算部１６４に対して、受光センサ１５０からの検出信号Ｓｄの受信開始を指令する（ステップＳ２０１）。これにより、分量演算部１６４では、フローチャートに示す動作の終了まで連続的に受光センサ１５０からの検出信号Ｓｄを時系列データとして連続的に受信して一時記憶する。
　続いて、主制御部１６２は、所定の測定プログラムに基づいて、レーザ発振器１１０に対して既定の照射時間Ｔｏｎだけパルスレーザ光ＬＢを出射する発振信号Ｓｏを出力する（ステップＳ２０２）。当該発振信号Ｓｏを受けたレーザ発振器１１０では、第１の実施形態と同様に、発振制御部１１２が駆動電源１１３に対して上記の照射時間Ｔｏｎの間だけオン指令信号Ｓｏｎを出力し、所定の波長に調整されたパルスレーザ光ＬＢが出射される。
　続いて、主制御部１６２は、上記測定プログラムに基づいて、一定周期Ｔによるパルスレーザ光ＬＢの照射が所定周期終了したかどうかを判別する（ステップＳ２０３）。すなわち、ステップＳ２０３において、所定の周期数の照射が終了したと判別された場合、主制御部１６２は液状生体物ＬＯに対する測定が終了したとして分量演算部１６４に演算信号Ｓｅを出力し、以後のステップＳ２０４に進む。
　一方、ステップＳ２０３において、所定の周期数の照射が終了していないと判別された場合、ステップＳ２０２に戻って１周期分のパルスレーザ光ＬＢの照射を繰り返す。これにより、指２４０の血管２４２を連続的に流れる液状生体物（血液）ＬＯの所定時間における測定対象物質に対する検出動作が実行される。
　続いて、主制御部１６２から演算信号を受けた分量演算部１６４は、第１の実施形態と同様に、主制御部１６２からの発振信号Ｓｏを受信していた区間に対応する受光センサ１５０からの検出信号Ｓｄの区間を切り出すことにより、区間データＤを抽出する（ステップＳ２０４）。これにより、検出信号Ｓｄにおけるパルスレーザ光ＬＢが照射されていた照射時間Ｔｏｎに対応する区間のデータのみを絞り込むことができる。
　次に、分量演算部１６４は、第１の実施形態の場合と同様に、抽出された区間データＤに基づいて測定対象物質ＭＭの液状生体物ＬＯに対する分量を演算する。これにより、分量演算部１６４は、所定の周期数における時系列データの測定後に、区間データＤの全体における検出データＤｄの数を積算し、測定対象物質ＭＭの「分量」として主制御部１６２に出力して動作を終了する（ステップＳ２０５）。
　上記のような構成を備えることにより、第２の実施形態による生体情報検出装置及び生体情報検出方法は、第１の実施形態で説明した効果に加えて、例えば液状生体物の代表的な一例である血液が人間等の生物内部を流れている間に、直接測定用のパルスレーザ光を指等の血管に照射して測定する手法を用いるため、人体等から予め測定対象物質を含む液状生体物を取得する必要がなく、測定時の負担を軽減できる。また、測定する液状生体物ＬＯを収容した容器に対してパルスレーザ光を相対移動させるステップが不要となるため、全体の測定時間を短縮することもできる。
＜第３の実施形態＞
　次に、図９Ａ～図１１を用いて、本発明のさらに別の一例である第３の実施形態による生体情報検出装置及び生体情報検出方法の実施態様について説明する。なお、第３の実施形態においては、図１～図８に示した概略図等において、第１の実施形態及び第２の実施形態と同一あるいは共通の構成を採用し得るものについては、同一の符号を付してこれらの繰り返しの説明は省略する。
　図９Ａは、第３の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す平面図である。また、図９Ｂ及び図９Ｃは、第３の実施形態による生体情報検出装置においてパルスレーザ光が液状生体物に照射される動作手順の概要を示す平面図及び部分正面図である。また、図１０は、各種指令信号と測定データとの関係を示す時系列グラフである。さらに、図１１は、第３の実施形態による生体情報検出装置の変形例による測定ユニットの概要を示す部分断面図である。
　第３の実施形態による生体情報検出装置１００においては、第１の実施形態における液状生体物ＬＯからの透過光を受光センサ１５０で検出する測定手法に対して、液状生体物ＬＯに含まれる測定対象物質ＭＭの反射光を測定する手法を用いる。すなわち、図９Ａに示すように、サンプル保持機構１４０に載置された容器１４２に液状生体物ＬＯが収容されており、第１の実施形態の場合と同様に、液状生体物ＬＯの所定の測定範囲に対してパルスレーザ光ＬＢを照射する。
　このとき、第３の実施形態による生体情報検出装置１００においては、液状生体物ＬＯに含まれる測定対象物質ＭＭで反射した反射光ＲＢを、照射機構１２０に取り付けた受光センサ３５０によって検出する。すなわち、例えば図９Ｂに示すように、照射されたパルスレーザ光ＬＢの集光点ＦＰあるいはその延長上に測定対象物質ＭＭが存在しない場合、パルスレーザ光ＬＢは液状生体物ＬＯ及び容器１４２を透過するため、受光センサ３５０では装置周囲の光量に基づく検出値のみが検出される。
　一方、図９Ｃに示すように、照射されたパルスレーザ光ＬＢの集光点ＦＰあるいはその延長上に測定対象物質ＭＭが存在する場合には、パルスレーザ光ＬＢは測定対象物質ＭＭで吸収あるいは反射されるため、照射されたパルスレーザ光ＬＢの出力の一部が反射された反射光ＲＢが受光センサ３５０の受光点ＤＰで検出される。なお、図９Ｃにおいては、第１の実施形態の場合と同様に、測定対象物質ＭＭがパルスレーザ光ＬＢの集光点ＦＰの集光径より小さい場合であっても同様の傾向を示す。
　第３の実施形態による生体情報検出装置１００においては、図１０に示すように、受光センサ３５０が反射光ＲＢを検出した区間で検出値が大となる検出信号Ｓｄが受信される。そして、分量演算部１６４は、主制御部１６２からの発振信号Ｓｏを受信していた区間に対応する受光センサ１５０からの検出信号Ｓｄの区間を切り出すことにより、区間データＤを抽出する。これにより、第１の実施形態の場合と同様に、検出信号Ｓｄにおけるパルスレーザ光ＬＢが照射されていた照射時間Ｔｏｎに対応する区間のデータのみを絞り込むことができる。
　次に、分量演算部１６４は、抽出された区間データＤに基づいて測定対象物質ＭＭの液状生体物ＬＯに対する分量を演算する。具体的には、抽出された区間データＤは、その一例として、測定対象物質ＭＭが検出されていない場合（非検出区間Ｔｎ）の基準データＤｓと、測定対象物質ＭＭが検出された場合（検出区間Ｔｄ）の検出データＤｄと、の２つのレベルによる出力値を含んでいる。
　このとき、第１の実施形態の場合と同様に、基準データＤｓと検出データＤｄとの差分ΔＤの絶対値が大きいほど測定対象物質ＭＭの検出量が多いと判断できる。そこで、分量演算部１６４は、対象となるすべての測定範囲を測定後に、区間データＤの全体における検出データＤｄの数を積算し、測定対象物質ＭＭの「分量」として主制御部１６２に演算結果を出力する。
　上記とおり、第３の実施形態による生体情報検出装置１００では、測定対象物質ＭＭに対するパルスレーザ光ＬＢの反射光ＲＢを検出することにより、当該測定対象物質ＭＭの分量を演算する。このため、第３の実施形態の変形例として、よりコンパクトなサイズの測定ユニットの構成を採用することができる。
　すなわち、図１１に示すように、測定ユニット３６０として、例えば指２４０等の液状生体物ＬＯが流れる生物の一部を収容する筒状の収容部３６２と、当該収容部３６２の内部空間Ｓに向けてパルスレーザ光ＬＢを照射する照射機構１２０と、パルスレーザ光ＬＢの反射光を検出する受光センサ３５０と、を含む構成が例示できる。これにより、測定ユニット３６０の周囲環境に伴う光量の検出を最小限に留めることができるため、測定精度をさらに高めることが可能となる。
　上記のような構成を備えることにより、第３の実施形態による生体情報検出装置及び生体情報検出方法は、第１の実施形態で説明した効果に加えて、液状生体物に含まれる測定対象物質の反射光を測定する手法を用いることにより、周囲環境に伴う光量の検出を最小限に留めることができるため、測定精度をさらに高めることが可能となる。
＜第４の実施形態＞
　次に、図１２～図１４を用いて、本発明のさらに別の一例である第４の実施形態による生体情報検出装置及び生体情報検出方法の実施態様について説明する。なお、第４の実施形態においては、図１～図１１に示した概略図等において、第１～第３の実施形態と同一あるいは共通の構成を採用し得るものについては、同一の符号を付してこれらの繰り返しの説明は省略する。
　図１２は、第４の実施形態による生体情報検出装置の構成を示す概略図である。また、図１３は、各種指令信号と測定データとの関係を示す時系列グラフである。また、図１４は、図１２で示した生体情報検出装置に含まれるレーザ発振器の構成の一例を示すブロック図である。
　第４の実施形態による生体情報検出装置４００においては、異なる測定対象物質に対応した異なる適正波長に設定されたパルスレーザ光ＬＢａ、ＬＢｂを出力する複数のレーザ発振器４１０ａ、４１０ｂを備える点で、第１の実施形態と異なる。これにより、第４の実施形態による生体情報検出装置４００は、単一の液状生体物ＬＯから複数の測定対象物質ＭＭ１、ＭＭ２に対する分量を得ることが可能となる。
　具体的には、図１２に示すように、第４の実施形態による生体情報検出装置４００は、第１の測定対象物質に対応した適正波長で発振されたパルスレーザ光ＬＢａを発振するレーザ発振器４１０ａと、第２の測定対象物質に対応した適正波長で発振されたパルスレーザ光ＬＢｂを発振するレーザ発振器４１０ｂと、第１の測定対象物質及び第２の測定対象物質が内部に存在する液状生体物ＬＯにパルスレーザ光ＬＢａ、ＬＢｂを照射する照射機構１２０と、照射機構１２０のＸＹＺ方向の位置を移動させる搬送機構１３０と、液状生体物ＬＯを収容した容器１４２のＸＹＺ方向の位置を移動させるサンプル保持機構１４０と、液状生体物ＬＯから出力される検出レーザ光を受光する受光センサ１５０と、各構成要素の動作を制御する制御ユニット１６０と、を含む。
　第４の実施形態による生体情報検出装置４００において、液状生体物ＬＯに含まれる第１の測定対象物質ＭＭ１としては「乳酸」又は「乳酸塩」が例示できる。このとき、当該乳酸又は乳酸塩を検出する際の適正なパルスレーザ光ＬＢａの波長は、第１の実施形態の場合と同様に、例えば１４８０ｎｍが採用される。
　一方、液状生体物ＬＯに含まれる第２の測定対象物質ＭＭ２としては「ピルビン酸」が例示できる。このとき、当該ピルビン酸を検出する際の適正なパルスレーザ光ＬＢｂの波長は、例えば１４６２ｎｍが採用される。
　レーザ発振器４１０ａ、４１０ｂから出力されたパルスレーザ光ＬＢａ、ＬＢｂは、それぞれ伝送路４１８ａ、４１８ｂを介して照射機構１２０の一端（上端）側から導入される。そして、パルスレーザ光ＬＢａ、ＬＢｂは、照射機構１２０の内部に配置された集光光学系（図示せず）により同軸のビームプロファイルに成形された後、他端（下端）側から容器１４２に収容された液状生体物ＬＯに向けて照射される。なお、第４の実施形態においても、パルスレーザ光ＬＢａ、ＬＢｂのビームスポットを多角形あるいはライン状等の任意の形状としたビームプロファイルに成形することが可能である。
　このような構成によって得られた受光センサ１５０における検出信号Ｓｄと各種信号の関係は、その一例として図１３に示すように、２つの発振信号Ｓ１ｏ、Ｓ２ｏに対応した第１の検出区間Ｔ１ｄと第２の検出区間Ｔ２ｄとを含む態様となる。そして、第１の実施形態と同様に、主制御部１６２から演算信号を受けた分量演算部１６４は、発振信号Ｓ１ｏを受信していた区間に対応する検出信号Ｓｄの区間と発振信号Ｓ２ｏを受信していた区間に対応する検出信号Ｓｄの区間とを切り出すことにより、第１区間データＤ１及び第２区間データＤ２を抽出する。これにより、第１のパルスレーザ光ＬＢ１が照射されていた照射時間Ｔ１ｏｎと第２のパルスレーザ光ＬＢ２が照射されていた照射時間Ｔ２ｏｎとに対応する区間のデータのみを絞り込むことができる。
　次に、分量演算部１６４は、抽出された第１区間データＤ１及び第２区間データＤ２に基づいて、測定対象物質ＭＭ１及びＭＭ２の液状生体物ＬＯに対する分量を演算する。具体的には、抽出された第１区間データＤ１、第２区間データＤ２は、その一例として、測定対象物質ＭＭ１、ＭＭ２が検出されていない場合（非検出区間Ｔｎ）の基準データＤｓと、測定対象物質ＭＭ１、ＭＭ２が検出された場合の検出データＤ１ｄ、Ｄ２ｄと、の２つのレベルによる出力値を含んでいる。
　このとき、基準データＤｓと検出データＤ１ｄとの差分ΔＤ１及び基準データＤｓと検出データＤ２ｄとの差分ΔＤ２の絶対値が大きいほど、測定対象物質ＭＭ１、ＭＭ２の検出量が多いと判断できる。そこで、分量演算部１６４は、対象となるすべての測定範囲を測定後に、第１区間データＤ１及び第２区間データＤ２の全体における検出データＤ１ｄ及びＤ２ｄの数を積算し、測定対象物質ＭＭ１、ＭＭ２のそれぞれの「分量」として主制御部１６２に出力する。
　なお、第１の実施形態の場合と同様に、測定対象物質ＭＭ１、ＭＭ２の分量は積算数ではなく全体に対する比率として演算されてもよい。また、差分ΔＤ１あるいはΔＤ２に閾値を設けて、所定の閾値を超えたものを「検出した」と判断するようにしてもよい。
　次に、図１４を用いて、第４の実施形態の変形例について説明する。第４の実施形態の変形例による生体情報検出装置４００は、その一例として、図１２で示した２つのレーザ発振器４１０ａ、４１０ｂを単一のレーザ発振器４１０として構成したものを含む。
　すなわち、図１４に示すように、レーザ発振器４１０は、発振制御部１１２と、駆動電源１１３と、複数のレーザ光源４１５ａ、４１５ｂを取り付けた支持部１１４と、レーザ光源４１５ａから出射されたパルスレーザ光ＬＢａを集光させる集光レンズ４１６ａと、レーザ光源４１５ｂから出射されたパルスレーザ光ＬＢｂを集光させる集光レンズ４１６ｂと、出射されたパルスレーザ光ＬＢａ、ＬＢｂの波長を調整する波長調整部４１７ａ、４１７ｂと、集光されたパルスレーザ光ＬＢａ、ＬＢｂをそれぞれ照射機構１２０に伝送する伝送路４１８ａ、４１８ｂ（例えば光ファイバ）と、を含む。
　なお、第１の実施形態の場合と同様に、複数のレーザ光源４１５ａ、４１５ｂとして、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）をアレイ状に配置して高出力化したものを採用できる。また、増幅回路（図示せず）を別途設けて、複数のレーザ光源４１５ａ、４１５ｂに駆動電源１１３からの駆動電力を増幅して供給するように構成してもよい。これらの構成により、生体情報検出装置４００の全体の占有スペースを低減できる。
　さらに、第４の実施形態による生体情報検出装置４００では、２つの測定対象物質ＭＭ１、ＭＭ２を検出するために２つの異なるパルスレーザ光ＬＢａ、ＬＢｂを用いた場合を例示したが、３つ以上の測定対象物質を検出するために、３つ以上の異なる波長によるパルスレーザ光を組合せて適用することも可能である。
　上記のような構成を備えることにより、第４の実施形態による生体情報検出装置及び生体情報検出方法は、第１の実施形態で説明した効果に加えて、複数の測定対象物質に対応した異なる適正波長に設定されたパルスレーザ光を出力する複数のレーザ発振器を用いて検出を行う態様としたため、単一の液状生体物から複数の測定対象物質に対する分量を同時に得ることが可能となる。
　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。例えば、第１の実施形態から第４の実施形態で示した具体例は、それぞれの特徴を組合せて適用してもよい。
　１００、４００　生体情報検出装置
　１１０、４１０、４１０ａ、４１０ｂ　レーザ発振器
　１１２　発振制御部
　１１３　駆動電源
　１１４　支持部
　１１５ａ、１１５ｂ、４１５ａ、４１５ｂ　レーザ光源
　１１６、４１６ａ、４１６ｂ　集光レンズ
　１１７、４１７ａ、４１７ｂ　波長調整部
　１１８、４１８ａ、４１８ｂ　伝送路
　１２０　照射機構
　１３０　搬送機構
　１４０　サンプル保持機構
　１４２　容器
　１５０、３５０　受光センサ
　１６０　制御ユニット
　１６２　主制御部
　１６４　分量演算部
　１６６　表示部
　１６８　入力インターフェース
　２４０　指
　２４２　血管
　３６０　測定ユニット
　３６２　収容部

Claims (10)

  1. 　測定対象物質に対応した適正波長で発振されたパルスレーザ光を発振するレーザ発振器と、前記測定対象物質が内部に存在する液状生体物に前記パルスレーザ光を照射する照射機構と、前記液状生体物から出力される検出レーザ光を受光する受光センサと、各構成要素の動作を制御する制御ユニットと、を含む生体情報検出装置であって、
    　前記制御ユニットは、一定周期で前記パルスレーザ光を発振するように前記レーザ発振器に対して発振指令を出力し、前記受光センサからの検出信号を前記一定周期に対応する時間での区間データとして切り出し、前記区間データに基づいて前記液状生体物中の前記測定対象物質の分量を演算する
    生体情報検出装置。
  2. 　前記測定対象物質は乳酸又は乳酸塩であって、前記適正波長は１４２０ｎｍである
    請求項１に記載の生体情報検出装置。
  3. 　前記パルスレーザ光は、流動中の前記液状生体物に向けて照射される
    請求項１又は２に記載の生体情報検出装置。
  4. 　前記受光センサは、前記パルスレーザ光の反射光を受光するように構成されている
    請求項１～３のいずれか１項に記載の生体情報検出装置。
  5. 　前記測定対象物質は複数であって、
    　前記レーザ発振器を前記複数の測定対象物質ごとに複数含む
    請求項１～４のいずれか１項に記載の生体情報検出装置。
  6. 　測定対象物質に対応した適正波長で発振されたパルスレーザ光を前記測定対象物質が内部に存在する液状生体物に照射し、前記液状生体物から出力される検出レーザ光を受光センサで受光して前記測定対象物質の前記液状生体物中の分量を取得する生体情報検出方法であって、
    　前記パルスレーザ光は一定周期で発振され、前記受光センサからの検出信号を前記一定周期に対応する時間での区間データとして切り出し、前記区間データに基づいて前記分量を演算する
    生体情報検出方法。
  7. 　前記測定対象物質は乳酸又は乳酸塩であって、前記適正波長は１４２０ｎｍである
    請求項６に記載の生体情報検出方法。
  8. 　前記パルスレーザ光は、流動中の前記液状生体物に向けて照射される
    請求項６又は７に記載の生体情報検出方法。
  9. 　前記パルスレーザ光は反射光を前記検出レーザ光として受光する
    請求項６～８のいずれか１項に記載の生体情報検出方法。
  10. 　前記測定対象物質は複数であって、
    　前記パルスレーザ光は前記複数の測定対象物質ごとに複数照射される
    請求項６～９のいずれか１項に記載の生体情報検出方法。
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