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JP7533020B2 - Optical interference device and biological information analysis device - Google Patents
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JP7533020B2 - Optical interference device and biological information analysis device - Google Patents

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Description

本発明は、光干渉装置、及び、当該光干渉装置を備えた生体情報解析装置に関する。 The present invention relates to an optical interference device and a bioinformation analysis device equipped with the optical interference device.

従来、非侵襲で血流や血圧等の生体情報を解析する測定技術が提案されている。例えば、特許文献1には、レーザードップラー法を用いた血液速度の測定装置が開示されている。当該測定装置では、光源から射出されたビームをサンプルビームと、基準ビームとに分割し、サンプルビームを生物試料中の領域へ導き、その領域から反射したサンプルビームと反射された基準ビームとの干渉を検出することで血液の速度を測定するとしている。 Conventionally, measurement techniques have been proposed for non-invasively analyzing biological information such as blood flow and blood pressure. For example, Patent Document 1 discloses a blood velocity measurement device that uses the laser Doppler method. In this measurement device, a beam emitted from a light source is split into a sample beam and a reference beam, the sample beam is guided to an area in a biological sample, and the blood velocity is measured by detecting the interference between the sample beam reflected from that area and the reflected reference beam.

また、サンプルビームと基準ビームは少なくともその進行経路の一部分にわたって光ファイバに結合するという記載や、特許文献1の図5の描写から、両ビームの導光距離はかなりの長さがあるものと推測される。なお、サンプルビームのことを測定光、測定光が生体の内部で反射した光を検出光、基準ビームのことを参照光ともいう。 In addition, from the description that the sample beam and the reference beam are coupled to an optical fiber over at least a portion of their travel path, and from the depiction in Figure 5 of Patent Document 1, it is presumed that the light guide distance of both beams is quite long. The sample beam is also called the measurement light, the light that is the measurement light reflected inside the living body is also called the detection light, and the reference beam is also called the reference light.

特開平08-206086号公報Japanese Patent Application Publication No. 08-206086

しかしながら、特許文献1の測定装置では、S/N比の高い計測が困難であるという課題があった。詳しくは、生体からの検出光、及び、参照光の導光距離が長いため、受光部で受光される光の強度が小さかった。さらに、生体の内部で反射された検出光は散乱光であり、検出光が等方的に広がるのに対して、参照光はコヒーレントで直進性の高いレーザー光である。このため、検出光と参照光とにおける光線のベクトル成分の大部分は重ならないため、検出光と参照光とを合せた干渉光における光ビート信号は非常に小さいものとなってしまう。 However, the measurement device of Patent Document 1 has the problem that it is difficult to achieve a high S/N ratio. More specifically, the detection light from the living body and the reference light have a long light guide distance, so the intensity of the light received by the light receiving unit is low. Furthermore, the detection light reflected inside the living body is scattered light, and while the detection light spreads isotropically, the reference light is a coherent laser light with high linearity. For this reason, most of the vector components of the light rays in the detection light and the reference light do not overlap, so the optical beat signal in the interference light formed by combining the detection light and the reference light is very small.

本願に係る光干渉装置は、発光部と、受光部と、前記発光部から射出された光を、参照光と、生体に入射される測定光と、に分離する光分離部と、前記参照光を散乱光に変換する拡散板と、を備え、前記測定光は、前記生体の内部で反射して検出光となり、前記検出光は、前記参照光と合波して前記受光部に入射する。 The optical interference device according to the present application comprises a light emitting unit, a light receiving unit, a light separating unit that separates the light emitted from the light emitting unit into a reference light and a measurement light that is incident on the living body, and a diffuser plate that converts the reference light into scattered light. The measurement light is reflected inside the living body to become a detection light, and the detection light is combined with the reference light and incident on the light receiving unit.

本願に係る生体情報解析装置は、上記の光干渉装置と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記検出光と、前記参照光とを合波した干渉光の干渉信号に基づいて、生体の情報を解析する。 The bioinformation analysis device according to the present application includes the above-mentioned optical interference device and a control unit, and the control unit analyzes bioinformation based on an interference signal of interference light obtained by combining the detection light and the reference light.

実施形態1に係る解析装置の側面図。FIG. 2 is a side view of the analysis device according to the first embodiment. 解析装置の機能ブロック図。FIG. 2 is a functional block diagram of the analysis device. 光ビート信号の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of an optical beat signal. 光ビート信号の単位時間における出力電圧を示すグラフ図。5 is a graph showing an output voltage per unit time of an optical beat signal. パワースペクトルを示すグラフ図。FIG. 13 is a graph showing a power spectrum. 血流量の変化を示すグラフ図。FIG. 1 is a graph showing changes in blood flow. 光干渉装置の構成図。FIG. 実施形態2の光干渉装置の構成図。FIG. 11 is a configuration diagram of an optical interference device according to a second embodiment. 実施形態3の光干渉装置の構成図。FIG. 11 is a configuration diagram of an optical interference device according to a third embodiment. 従来の光干渉装置の構成図。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a conventional optical interference device.

実施形態1
***生体情報解析装置の概要***
図1は、実施形態1に係る解析装置の側面図である。
解析装置100は、被験者の生体情報を非侵襲的に測定する生体情報解析装置である。
解析装置100は、被験者の生体における特定の部位の血流量、及び、血圧を生体情報として測定する。以下の説明では、好適例として被験者の手首を生体Hとして例示する。なお、測定部位となる生体Hは、内部に細動脈が存在する生体部位であれば良く、例えば、上腕や、首などであっても良い。
EMBODIMENT 1
*** Overview of Biological Information Analysis Device ***
FIG. 1 is a side view of an analysis device according to a first embodiment.
Analysis device 100 is a biological information analysis device that non-invasively measures biological information of a subject.
The analysis device 100 measures the blood flow rate and blood pressure of a specific part of the subject's body as biological information. In the following description, the subject's wrist is used as a suitable example of the body H. The body H to be measured may be any body part that has an arteriole inside, and may be, for example, the upper arm or the neck.

解析装置100は、筐体部12とベルト14とを具備する腕時計型の携帯機器であり、好適例において手首に装着される。
筐体部12には、光干渉装置10や、表示装置21などが内蔵されており、光干渉装置10は、手首の内側に面している。表示装置21は、測定結果を表示する液晶パネルなどの表示部であり、光干渉装置10の反対側の面に設けられており、被験者が視認可能となっている。
ベルト14の長さ調整や、筐体部12のデザインにより、手首への装着状態において、光干渉装置10が手首の動脈位置と対向する位置に配置される。
Analysis device 100 is a wristwatch-type portable device having a housing 12 and a belt 14, and in a preferred embodiment is worn on the wrist.
The housing 12 houses the optical interference device 10 and a display device 21, and the optical interference device 10 faces the inside of the wrist. The display device 21 is a display unit such as a liquid crystal panel that displays the measurement results, and is provided on the opposite side of the optical interference device 10 so that the subject can view it.
By adjusting the length of the belt 14 and the design of the housing 12, the optical interference device 10 is positioned opposite the artery of the wrist when worn on the wrist.

図2は、解析装置の機能ブロック図である。
解析装置100の筐体部12には、光干渉装置10、表示装置21に加えて、制御部としての制御装置20、記憶装置22などが内蔵されている。なお、光干渉装置10の詳細は、後述する。
制御装置20は、CPU(Central Processing Unit)、又は、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等の演算処理装置であり、解析装置100の全体を制御する。また、制御装置20には、演算部25が含まれている。演算部25は、後述の制御プログラム実行時において各種演算を行う仮想部位である。詳細は後述するが、制御装置20は、光干渉装置10が検出した干渉光の干渉信号に基づいて、演算部25や、記憶装置22と共働して、血流量や、血圧などの生体の情報を解析する。
FIG. 2 is a functional block diagram of the analysis device.
The housing 12 of the analysis device 100 incorporates a control device 20 as a control unit, a storage device 22, etc., in addition to the optical interference device 10 and a display device 21. The optical interference device 10 will be described in detail later.
The control device 20 is an arithmetic processing device such as a CPU (Central Processing Unit) or an FPGA (Field-Programmable Gate Array), and controls the entire analysis device 100. The control device 20 also includes a calculation unit 25. The calculation unit 25 is a virtual part that performs various calculations when a control program described below is executed. Although details will be described later, the control device 20 works together with the calculation unit 25 and the storage device 22 to analyze biological information such as blood flow and blood pressure based on an interference signal of the interference light detected by the optical interference device 10.

記憶装置22は、RAM(Random Access Memory)、及び、ROM(Read Only Memory)を備えて構成される。RAMは、各種データ等の一時記憶に用いられ、ROMは、解析装置100の動作を制御するための制御プログラムや、付随するデータなどを記憶する。制御プログラムには、解析装置100を起動させるときの処理の順序と内容を指示する起動プログラムや、血流量の測定における処理の順序と内容を規定した血流量測定プログラムや、血流量から血圧を導出するアルゴリズムを含む血圧演算プログラムなどが含まれている。付随データには、血圧演算の際に用いられる血管径指標テーブルなどが含まれている。 The storage device 22 is configured with a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory). The RAM is used for temporary storage of various data, and the ROM stores control programs for controlling the operation of the analysis device 100 and associated data. The control programs include a startup program that indicates the order and content of processing when starting up the analysis device 100, a blood flow measurement program that specifies the order and content of processing in measuring blood flow, and a blood pressure calculation program that includes an algorithm for deriving blood pressure from blood flow. The associated data includes a blood vessel diameter index table used in blood pressure calculation.

なお、制御装置20の機能を複数の集積回路に分散した構成や、制御装置20の一部または全部の機能を専用の電子回路で実現した構成であっても良い。
また、図2では制御装置20と記憶装置22とを別個の要素としたが、記憶装置22を内包する制御装置20を、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)等により実現した構成であっても良い。
The functions of the control device 20 may be distributed across multiple integrated circuits, or some or all of the functions of the control device 20 may be implemented by a dedicated electronic circuit.
In addition, in FIG. 2, the control device 20 and the storage device 22 are separate elements, but the control device 20 including the storage device 22 may be realized by, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or the like.

***血流量の測定原理***
図3は、光ビート信号の説明図。図4は、光ビート信号の単位時間における出力電圧を示すグラフ。図5は、パワースペクトルを示すグラフ。図6は、血流量の変化を示すグラフである。図10は、従来の光干渉装置の構成図である。
***Blood flow measurement principle***
Fig. 3 is an explanatory diagram of an optical beat signal. Fig. 4 is a graph showing an output voltage per unit time of an optical beat signal. Fig. 5 is a graph showing a power spectrum. Fig. 6 is a graph showing a change in blood flow rate. Fig. 10 is a configuration diagram of a conventional optical interference device.

まず、従来の光干渉装置90による血流量の測定原理について説明する。
図10に示す、従来の光干渉装置90は、発光部1、ビームスプリッター2、ミラー4、受光部7を備えたマイケルソン干渉計である。また、図10では、測定に寄与する光を抜粋して図示している。他の図面においても、同様である。
発光部1はコヒーレンスなレーザー光を出射するレーザー光源であり、出射されたレーザー光70は、キューブ状のビームスプリッター2のハーフミラー膜3で、生体Hに向かう測定光71と、ミラー4に向かう参照光72とに分割される。測定光71が生体Hの内部で反射した検出光75の一部は、ハーフミラー膜3を介して受光部7に入射する。また、ミラー4で反射した参照光76の一部は、ハーフミラー膜3で反射して、受光部7に入射する。受光部7は、フォトダイオード等の受光素子を備えている。なお、ここでは、血流量の測定に寄与する検出光75を主体に説明したが、ハーフミラー膜3で反射されて発光部1に向かう検出光75もあるが、図示を省略している。また、同様に、参照光76においても、ハーフミラー膜3を透過して、発光部1に向かう参照光76もある。
First, the principle of blood flow measurement using the conventional optical interference device 90 will be described.
A conventional optical interference device 90 shown in Fig. 10 is a Michelson interferometer including a light emitting unit 1, a beam splitter 2, a mirror 4, and a light receiving unit 7. In Fig. 10, only light that contributes to the measurement is shown. The same is true in other drawings.
The light emitting unit 1 is a laser light source that emits coherent laser light, and the emitted laser light 70 is split by the half mirror film 3 of the cube-shaped beam splitter 2 into a measurement light 71 directed toward the living body H and a reference light 72 directed toward the mirror 4. A part of the detection light 75, which is the measurement light 71 reflected inside the living body H, enters the light receiving unit 7 through the half mirror film 3. A part of the reference light 76 reflected by the mirror 4 is reflected by the half mirror film 3 and enters the light receiving unit 7. The light receiving unit 7 is equipped with a light receiving element such as a photodiode. Here, the detection light 75 that contributes to the measurement of blood flow rate has been mainly described, but there is also detection light 75 that is reflected by the half mirror film 3 and directed toward the light emitting unit 1, but this is omitted from the illustration. Similarly, the reference light 76 also passes through the half mirror film 3 and goes toward the light emitting unit 1.

生体Hに入射する測定光71の周波数を周波数f0としたときに、入射した測定光71は、生体Hの組織内において散乱と反射を繰り返しながら伝搬することで散乱光となり、その一部が検出光75として受光部7に入射する。
ここで、生体Hの表面の皮膚や、皮下組織といった静止組織で反射された測定光71による検出光の周波数は、周波数f0のままである。これに対して、血管55内において、ある流速で移動する血液中の赤血球56などの血球で反射された測定光71による検出光75の周波数は、ドップラ効果によって流速に応じた周波数変化が生じ、周波数f0とは異なる周波数fdとなる。
When the frequency of the measurement light 71 incident on the living body H is set to frequency f0, the incident measurement light 71 propagates while being repeatedly scattered and reflected within the tissue of the living body H, becoming scattered light, a part of which is incident on the light receiving unit 7 as detection light 75.
Here, the frequency of the detection light by the measurement light 71 reflected by stationary tissue such as the skin on the surface of the living body H or subcutaneous tissue remains at frequency f0. In contrast, the frequency of the detection light 75 by the measurement light 71 reflected by blood cells such as red blood cells 56 in the blood moving at a certain flow velocity in the blood vessel 55 changes according to the flow velocity due to the Doppler effect, and becomes a frequency fd different from frequency f0.

一般的に、レーザー光の周波数は数100THzであり、既存のフォトダイオードなどの受光素子の応答特性では、ドップラシフト周波数を直接計測することが困難であった。
このため、図3に示すように、静止組織における周波数f0の検出光と、血球からの周波数fdの検出光とが干渉して生じた光ビート信号を検出し、ドップラシフト周波数fbを計測することにより、血流の速度情報を取得することができる。これにより、光学計測により、非侵襲で生体Hの血流速度情報が取得可能となる。なお、光ビート信号のことをうなり信号ともいう。
Generally, the frequency of laser light is several hundreds of THz, and it has been difficult to directly measure the Doppler shift frequency with the response characteristics of existing light receiving elements such as photodiodes.
Therefore, as shown in Fig. 3, an optical beat signal generated by interference between detection light of frequency f0 in stationary tissue and detection light of frequency fd from blood cells is detected, and the Doppler shift frequency fb is measured to obtain information on the velocity of blood flow. This makes it possible to obtain information on the velocity of blood flow in a living body H non-invasively through optical measurement. The optical beat signal is also called a beat signal.

詳細に説明する。
一定速度で移動する血球で反射した検出光75の周波数fdは、数式(1)の通り、速度Vel、入射光波長λ、速度ベクトルと入射光ベクトルのなす角θで決定する。
Explain in detail.
The frequency fd of the detection light 75 reflected by a blood cell moving at a constant speed is determined by the speed Vel, the wavelength λ of the incident light, and the angle θ between the speed vector and the incident light vector, as shown in formula (1).

Figure 0007533020000001
しかし、生体計測では組織での入射光の散乱による入射角θの分布や、血管内の血流速度Velの分布があるため、様々なドップラシフト周波数のうなりが重畳した信号が受光部7に入射する。
Figure 0007533020000001
However, in biological measurements, there is a distribution of the incident angle θ due to scattering of the incident light in tissue and a distribution of the blood flow velocity Vel within the blood vessels, so a signal on which beats of various Doppler shift frequencies are superimposed is incident on the light receiving unit 7.

図4は、光ビート信号の単位時間における出力電圧を示すグラフであり、横軸に時間t(ms)、縦軸に出力電圧(V)を取っている。
光ビート信号I(t)を、図4における時間ta単位で周波数展開すると、図5に示すパワースペクトルが得られる。図5のパワースペクトルは血流速度分布を示しており、横軸の周波数f(kHz)は血球の速度に相当し、縦軸のパワーP(f)は動いている血球数に相当する。換言すれば、パワーP(f)は、光ビート信号I(t)の交流成分を周波数展開したものである。
そして、周波数で重み付けしたパワースペクトルを、所定の周波数帯域で積分した数値は、血流量の相対値であるFLOWと定義することができる。よって、図6に示すように、縦軸のFLOWを時間t単位ごとにプロットすることにより、FLOWの過渡応答が得られる。なお、横軸は、時間t(ms)を取っている。
FIG. 4 is a graph showing the output voltage per unit time of the optical beat signal, with the horizontal axis representing time t (ms) and the vertical axis representing the output voltage (V).
When the optical beat signal I(t) is frequency-expanded in units of time ta in Fig. 4, the power spectrum shown in Fig. 5 is obtained. The power spectrum in Fig. 5 shows the blood flow velocity distribution, with the frequency f (kHz) on the horizontal axis corresponding to the velocity of blood cells and the power P(f) on the vertical axis corresponding to the number of moving blood cells. In other words, the power P(f) is the frequency expansion of the AC component of the optical beat signal I(t).
The value obtained by integrating the frequency-weighted power spectrum over a predetermined frequency band can be defined as FLOW, which is a relative value of blood flow. Therefore, as shown in Figure 6, the transient response of FLOW can be obtained by plotting FLOW on the vertical axis for each time t unit. The horizontal axis represents time t (ms).

図10に戻る。
前述の通り、ドップラシフトした生体Hからの検出光75はハーフミラー膜3を介して受光部7に進行し、ミラー4で反射した参照光76はハーフミラー膜3で反射して受光部7に進行し、両者は合波して干渉し、受光部7に入射する。但し、前述したように、生体の内部で反射された検出光75は散乱光であり、検出光75が等方的に広がるのに対して、参照光76はコヒーレントで直進性の高いレーザー光であるため、検出光75と参照光76とにおける光線のベクトル成分の大部分は重ならないため、両者を合せた干渉光における光ビート信号は小さいものであった。なお、図10では、直進光を実線で示し、散乱光を破線で示している。他の図でも同様である。
ここで、検出光75と参照光76との光路差が時間変動しない場合、両者が干渉した光ビート信号の強度I(t)は数式(2)で表される。
Return to Figure 10.
As described above, the Doppler-shifted detection light 75 from the living body H travels to the light receiving unit 7 through the half mirror film 3, and the reference light 76 reflected by the mirror 4 is reflected by the half mirror film 3 and travels to the light receiving unit 7, where the two are combined, interfere, and enter the light receiving unit 7. However, as described above, the detection light 75 reflected inside the living body is scattered light, and while the detection light 75 spreads isotropically, the reference light 76 is a coherent laser light with high straightness, so most of the vector components of the light rays in the detection light 75 and the reference light 76 do not overlap, and the optical beat signal in the interference light obtained by combining the two is small. In FIG. 10, the straight light is shown by a solid line, and the scattered light is shown by a broken line. This is the same in other figures.
When the optical path difference between the detection light 75 and the reference light 76 does not vary with time, the intensity I(t) of the optical beat signal resulting from interference between the two is expressed by equation (2).

Figure 0007533020000002
なお、数式(2)において、検出光の電場強度をAs、参照光の電場強度をArとしている。また、右辺の第1項と第2項は直流成分として、第3項は交流成分として観測される。
Figure 0007533020000002
In formula (2), the electric field strength of the detection light is As, and the electric field strength of the reference light is Ar. The first and second terms on the right side are observed as DC components, and the third term is observed as an AC component.

フーリエスペクトルF(f)は、光ビート信号の強度I(t)をフーリエ変換した周波数の関数であり、数式(3)で表される。
そして、図5のパワースペクトルP(f)は、数式(4)に示すように、検出光強度Isと参照光強度Irとの積に比例する。
The Fourier spectrum F(f) is a function of frequency obtained by Fourier transforming the intensity I(t) of the optical beat signal, and is expressed by the following equation (3).
The power spectrum P(f) in FIG. 5 is proportional to the product of the detected light intensity Is and the reference light intensity Ir, as shown in equation (4).

Figure 0007533020000003
Figure 0007533020000003

パワースペクトルP(f)と同様、数式(5)に示すように、図6の血流量の相対値FLOWも、検出光強度Isと参照光強度Irとの積に比例する。 Similar to the power spectrum P(f), the relative value FLOW of the blood flow in Figure 6 is proportional to the product of the detection light intensity Is and the reference light intensity Ir, as shown in equation (5).

Figure 0007533020000004
Figure 0007533020000004

ここまで、血流量の計測原理について説明した。
血圧については、血流量と、生体Hの細動脈の血管径とが解れば、演算により導出することができる。詳しくは、血圧は、血流量、及び、血管径と相関関係があるため、両者が解れば、導出可能である。血流量と血管径(血管抵抗)の相対値は、レーザードップラー計測にて取得することができる。
So far, the principle of blood flow measurement has been explained.
The blood pressure can be derived by calculation if the blood flow rate and the vascular diameter of the arteriole of the living body H are known. In particular, since the blood pressure is correlated with the blood flow rate and the vascular diameter, it can be derived if both are known. The relative value of the blood flow rate and the vascular diameter (vascular resistance) can be obtained by laser Doppler measurement.

発明者等の実験結果によれば、生体計測において検出光強度Isを大きくすることは困難であるが、数式(4)からすると、参照光強度Irを大きくすることができれば、パワースペクトル、及び、FLOWを大きくできることが解る。 According to the inventors' experimental results, it is difficult to increase the detection light intensity Is in biomeasurements, but formula (4) shows that if the reference light intensity Ir can be increased, the power spectrum and FLOW can be increased.

***光干渉装置の構成***
図7は、本実施形態の光干渉装置の構成図であり、図10に対応している。
本実施形態の光干渉装置10は、発光部1、光分離部としてのビームスプリッター2、拡散板5、集光部としてのレンズ6、受光部7などから構成されている。なお、図7では、光干渉装置10の基本的な光学構成を示している。
***Configuration of optical interference device***
FIG. 7 is a configuration diagram of the optical interference device of this embodiment, and corresponds to FIG.
The optical interference device 10 of this embodiment is composed of a light emitting unit 1, a beam splitter 2 as a light separating unit, a diffusion plate 5, a lens 6 as a light collecting unit, and a light receiving unit 7. Note that Fig. 7 shows the basic optical configuration of the optical interference device 10.

発光部1は、狭帯域でコヒーレントなレーザー光70を出射するレーザー光源である。好適例では、共振器内の共振によりレーザー光を出射する半導体レーザーや、ガスレーザーを用いることができる。 The light emitting unit 1 is a laser light source that emits narrow-band coherent laser light 70. In a preferred example, a semiconductor laser or a gas laser that emits laser light by resonance within a resonator can be used.

ビームスプリッター2は、2つの三角柱のプリズムを貼り合わせたキューブ状のビームスプリッターであり、ハーフミラー膜3を備えている。なお、ビームスプリッター2の形状は、立方体に限らず、直方体であっても良い。発光部1からのレーザー光70は、ハーフミラー膜3で反射して生体Hに向かう測定光71と、ハーフミラー膜3を透過して拡散板5に向かう参照光72とに分割される。好適例において分割比は50:50としているが、レーザー光70の強度や、光学構成に応じて、ハーフミラー膜3の透過/反射率を調節して、分割比を適宜設定すれば良い。透過/反射率は、ハーフミラー膜3を構成する複数層の光学薄膜の積層構成や、厚さを変更することにより調整できる。なお、ハーフミラー膜に限定するものではなく、同様の光学機能を有する光学膜であれば良く、例えば、無偏光ビームスプリッターや、偏光ビームスプリッターであっても良い。 The beam splitter 2 is a cube-shaped beam splitter formed by bonding two triangular prisms together, and is equipped with a half mirror film 3. The shape of the beam splitter 2 is not limited to a cube, and may be a rectangular parallelepiped. The laser light 70 from the light emitting unit 1 is split into a measurement light 71 that is reflected by the half mirror film 3 and directed toward the living body H, and a reference light 72 that passes through the half mirror film 3 and directs toward the diffusion plate 5. In the preferred embodiment, the split ratio is 50:50, but the split ratio can be appropriately set by adjusting the transmittance/reflectance of the half mirror film 3 according to the intensity of the laser light 70 and the optical configuration. The transmittance/reflectance can be adjusted by changing the stacking configuration and thickness of the multiple optical thin films that make up the half mirror film 3. The beam splitter 2 is not limited to a half mirror film, and may be any optical film having a similar optical function, for example, a non-polarizing beam splitter or a polarizing beam splitter.

拡散板5は、入射する参照光72を散乱光に変える拡散板である。好適例では、発泡樹脂加工PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene)などのフッ素樹脂発泡体シート製の反射板や、すりガラスなどの散乱板を用いることができる。なお、図7では、ビームスプリッター2と拡散板5との間を空けて描写されているが、ビームスプリッター2の面に、拡散板5を貼り付けても良い。また、拡散板5の背面に反射ミラーを配置しても良い。反射ミラーを重ねることで、光の利用効率を高めることができる。 The diffuser plate 5 is a diffuser plate that changes the incident reference light 72 into scattered light. In a preferred example, a reflector plate made of a fluororesin foam sheet such as foamed resin processed PTFE (Poly Tetra Fluoro Ethylene) or a scattering plate such as frosted glass can be used. Note that in FIG. 7, the beam splitter 2 and the diffuser plate 5 are depicted with a gap between them, but the diffuser plate 5 may be attached to the surface of the beam splitter 2. A reflecting mirror may also be placed on the back of the diffuser plate 5. By stacking the reflecting mirrors, the light utilization efficiency can be increased.

レンズ6は、検出光75、及び、参照光76を集光して受光部7へ導く集光レンズである。好適例では、凸レンズや、コリメータレンズを用いることができる。また、ビームスプリッター2の内部に集光レンズを作り込んだ構成であっても良い。
受光部7は、検出光75、及び、参照光76を受光し、電気量に変換する光センサである。好適例では、受光強度に応じた電荷を発生するフォトダイオードを用いることができる。光センサは、発光部1の出射波長に応じて受光素子を選定することが好ましい。光源波長が近赤外領域の場合、感度が高いInGaAs(インジウムガリウム砒素)や、GaAs(ガリウム砒素)で光電変換層が形成された光センサが好適である。光源波長が可視光から近赤外領域(~900nm)では、シリコンで形成された光センサが好適である。
The lens 6 is a condenser lens that condenses the detection light 75 and the reference light 76 and guides them to the light receiving unit 7. In a preferred example, a convex lens or a collimator lens can be used. Alternatively, a condenser lens may be built into the beam splitter 2.
The light receiving unit 7 is an optical sensor that receives the detection light 75 and the reference light 76 and converts them into an electrical quantity. In a preferred example, a photodiode that generates an electric charge according to the intensity of the received light can be used. It is preferred that the optical sensor is a light receiving element selected according to the emission wavelength of the light emitting unit 1. When the light source wavelength is in the near infrared region, an optical sensor having a photoelectric conversion layer formed of InGaAs (indium gallium arsenide) or GaAs (gallium arsenide), which have high sensitivity, is preferred. When the light source wavelength is in the visible light to near infrared region (up to 900 nm), an optical sensor formed of silicon is preferred.

また、ビームスプリッター2の生体H側の面に、カバー部材(図示せず)を設けても良い。カバー部材は、生体Hの皮膚表面と接触し、生体Hに測定光71を照射するとともに、生体Hからの検出光75を含む光を取り込むための透明な光学部材である。好適例では、低反射コートを備える光学ガラス、光学プラスチックや、フレネルレンズなどを用いることができる。 A cover member (not shown) may also be provided on the surface of the beam splitter 2 facing the living body H. The cover member is a transparent optical member that comes into contact with the skin surface of the living body H to irradiate the living body H with the measurement light 71 and to capture light including the detection light 75 from the living body H. In a preferred example, optical glass with a low reflection coating, optical plastic, a Fresnel lens, or the like can be used.

ビームスプリッター2において、レンズ6側の面を第1面としたとき、第1面と対向し、生体H側と向い合う面が第2面である。ビームスプリッター2において、発光部1側の面を第3面としたとき、第3面と対向する第4面側には、拡散板5が配置されている。
ビームスプリッター2のハーフミラー膜3は、発光部1からのレーザー光70の進行方向に対して約45°の角度を持って配置されており、ハーフミラー膜3で反射された測定光71は、第2面に略直角に入射し、生体H側に射出される。
In the beam splitter 2, when the surface on the lens 6 side is defined as a first surface, the surface opposite to the first surface and facing the living body H is defined as a second surface. In the beam splitter 2, when the surface on the light emitting unit 1 side is defined as a third surface, a diffuser plate 5 is disposed on the fourth surface side opposite to the third surface.
The half-mirror film 3 of the beam splitter 2 is positioned at an angle of approximately 45° to the direction of travel of the laser light 70 from the light-emitting unit 1, and the measurement light 71 reflected by the half-mirror film 3 enters the second surface at approximately a right angle and is emitted toward the living body H.

***光干渉装置による検出態様***
図7を用いて、本実施形態の光干渉装置10による検出態様を説明する。
発光部1から出射されたコヒーレンスなレーザー光70は、ビームスプリッター2のハーフミラー膜3で、生体Hに向かう測定光71と、拡散板5に向かう参照光72とに分離される。
*** Detection mode by optical interference device ***
The detection mode by the optical interference device 10 of this embodiment will be described with reference to FIG.
Coherent laser light 70 emitted from the light emitting unit 1 is split by the half mirror film 3 of the beam splitter 2 into measurement light 71 directed toward the living body H and reference light 72 directed toward the diffusion plate 5 .

生体Hに入射した測定光71は、生体Hの組織内において散乱と反射を繰り返しながら伝搬することで散乱光となり、その一部が検出光75としてビームスプリッター2に入射する。ビームスプリッター2に入射した検出光75の一部は、ハーフミラー膜3を介してレンズ6に入射し、集光されて受光部7に入射する。 The measurement light 71 incident on the living body H propagates while being repeatedly scattered and reflected within the tissue of the living body H, becoming scattered light, a part of which enters the beam splitter 2 as detection light 75. A part of the detection light 75 incident on the beam splitter 2 enters the lens 6 via the half mirror film 3, is collected, and enters the light receiving unit 7.

他方、拡散板5に入射した参照光72は、拡散板5において散乱、及び、反射されて散乱光に変換された参照光76となり、その一部がビームスプリッター2に入射する。ビームスプリッター2に入射した参照光76の一部は、ハーフミラー膜3で反射してレンズ6に入射し、集光されて受光部7に入射する。
ここで、図7に示すように、拡散板5で反射された参照光76は、破線で示された散乱光となっている。参照光76は、同じ散乱光である検出光75と合波して干渉光となり、受光部7に入射される。
On the other hand, the reference light 72 incident on the diffuser 5 is scattered and reflected by the diffuser 5 and converted into scattered light to become reference light 76, a part of which enters the beam splitter 2. A part of the reference light 76 incident on the beam splitter 2 is reflected by the half mirror film 3 and enters the lens 6, where it is collected and enters the light receiving unit 7.
7, the reference light 76 reflected by the diffusion plate 5 becomes scattered light indicated by the dashed line. The reference light 76 is combined with the detection light 75, which is also scattered light, to become interference light, which is then incident on the light receiving unit 7.

以上述べた通り、本実施形態の光干渉装置10、及び、解析装置100によれば、以下の効果を得ることができる。
光干渉装置10は、発光部1から射出されたレーザー光70を、参照光72と、生体Hに入射される測定光71と、に分離するビームスプリッター2と、参照光72を散乱光に変換する拡散板5と、を備え、測定光71は、生体Hの内部で反射して検出光75となり、検出光75は、散乱光に変換された参照光76と合波して受光部7に入射する。
生体Hの内部で反射された検出光75は散乱光となっている。そして、拡散板5で反射された参照光76も散乱光となっている。
よって、共に散乱光である、検出光75と参照光76との光線のベクトル成分の重なりが多くなり、干渉に関与する光線数が増えるため、従来に比べてS/N比の高い光ビート信号による計測ができる。
従って、S/N比の高い計測が可能な光干渉装置10を提供することができる。
As described above, the optical interference device 10 and the analysis device 100 of this embodiment can provide the following advantages.
The optical interference device 10 comprises a beam splitter 2 that separates laser light 70 emitted from an emitter 1 into reference light 72 and measurement light 71 that is incident on the living body H, and a diffuser plate 5 that converts the reference light 72 into scattered light. The measurement light 71 is reflected inside the living body H and becomes detection light 75, and the detection light 75 is combined with reference light 76 that has been converted into scattered light and incident on the light receiver 7.
The detection light 75 reflected inside the living body H is scattered light. The reference light 76 reflected by the diffusion plate 5 is also scattered light.
As a result, there is more overlap between the vector components of the detection light 75 and the reference light 76, both of which are scattered light, and the number of light rays involved in the interference increases, making it possible to perform measurement using an optical beat signal with a higher S/N ratio than in the past.
Therefore, it is possible to provide an optical interference device 10 capable of performing measurements with a high S/N ratio.

また、光分離部としてのビームスプリッターが備えるハーフミラー膜3の透過/反射率の分割比を変更して、反射率を高めることにより、参照光強度Irを大きくすることができる。
よって、パワースペクトル、及び、FLOWを大きくできるため、従来に比べてS/N比の高い光ビート信号による計測ができる。
また、光分離部は、同様の光学機能を有する光学膜であれば良く、例えば、無偏光ビームスプリッターや、偏光ビームスプリッターなどの偏光分離膜であっても良い。
Moreover, by changing the division ratio of the transmittance/reflectance of the half mirror film 3 provided in the beam splitter as the light separating section and increasing the reflectance, the reference light intensity Ir can be increased.
Therefore, the power spectrum and FLOW can be increased, and measurement can be performed using an optical beat signal with a higher S/N ratio than in the past.
Furthermore, the light splitting portion may be any optical film having a similar optical function, and may be, for example, a polarization splitting film such as a non-polarizing beam splitter or a polarizing beam splitter.

また、受光部7の前段には、集光部としてのレンズ6が設けられており、レンズ6は、検出光75と参照光76とを合波した干渉光を受光部7に集光させる。
これによれば、検出光75と参照光76とを効率良く受光部7に入射させることができる。
Furthermore, a lens 6 serving as a light collecting section is provided in front of the light receiving section 7 , and the lens 6 collects interference light obtained by combining the detection light 75 and the reference light 76 onto the light receiving section 7 .
This allows the detection light 75 and the reference light 76 to be efficiently incident on the light receiving section 7 .

また、生体情報の解析装置100は、光干渉装置10と、制御装置20と、を備え、制御装置20は、検出光75と参照光76とを合波した干渉光の干渉信号に基づいて、生体の情報を解析する。
これによれば、解析装置100は、S/N比の高い計測が可能な光干渉装置10を備えている。従って、非侵襲で感度の良い生体情報の解析装置100を提供することができる。
In addition, the biological information analysis device 100 includes an optical interference device 10 and a control device 20, and the control device 20 analyzes biological information based on an interference signal of interference light obtained by combining the detection light 75 and the reference light 76.
According to this, the analyzing apparatus 100 includes the optical interference device 10 capable of performing measurements with a high S/N ratio, and therefore it is possible to provide a non-invasive and highly sensitive analyzing apparatus 100 for biological information.

実施形態2
***光干渉装置の異なる態様(1)***
図8は、本実施形態の光干渉装置の構成図であり、図7に対応している。
本実施形態の光干渉装置10bは、実際の製品への組込み性を考慮した小型な構成となっている。詳しくは、光干渉装置10bは、実施形態1の光干渉装置10の各部位を、ビームスプリッター2の周囲に集めた構成である。基本的な光学作用は、実施形態1の光干渉装置10と同じであり、同一の部位には同一の附番を附し、重複する説明は省略する。
EMBODIMENT 2
***Different Aspects of Optical Interference Device (1)***
FIG. 8 is a configuration diagram of the optical interference device of this embodiment, and corresponds to FIG.
The optical interference device 10b of this embodiment has a small configuration that takes into consideration the ease of incorporation into an actual product. More specifically, the optical interference device 10b has a configuration in which the various components of the optical interference device 10 of the first embodiment are concentrated around the beam splitter 2. The basic optical action is the same as that of the optical interference device 10 of the first embodiment, and the same components are assigned the same numbers and overlapping explanations are omitted.

光干渉装置10bは、略腕時計サイズの筐体部12(図1)の内部に収納するために、コンパクトな構成となっており、約5mm角のビームスプリッター2の周囲に各部を配置した構成となっている。
光干渉装置10bは、発光部11、ビームスプリッター2、拡散板15、カバー部材18、ミラー19、集光部としてのレンズ16、受光部17などから構成されている。
The optical interference device 10b has a compact configuration so that it can be stored inside a housing 12 (FIG. 1) that is approximately the size of a wristwatch, and each component is arranged around a beam splitter 2 that is approximately 5 mm square.
The optical interference device 10b is composed of a light emitting section 11, a beam splitter 2, a diffusion plate 15, a cover member 18, a mirror 19, a lens 16 as a light collecting section, a light receiving section 17, and the like.

発光部11は、実施形態1の発光部1と同様な機能を有するレーザー光源であるが、ビームスプリッター2の一面に収まる小型サイズのレーザー光源を用いている。好適例では、発光部11のサイズを約2mm角としている。
ビームスプリッター2は、一辺の長さが約5mmのキューブ状の光分離部であり、ハーフミラー膜3を備えている。
拡散板15は、実施形態1の拡散板5と同様な拡散板であるが、ビームスプリッター2の発光部11が配置された面の反対側の面に合せたサイズで、当該面に貼り付けられている。
The light-emitting unit 11 is a laser light source having the same function as the light-emitting unit 1 of the first embodiment, but uses a small-sized laser light source that can be accommodated on one surface of the beam splitter 2. In a preferred example, the size of the light-emitting unit 11 is about 2 mm square.
The beam splitter 2 is a cube-shaped light separating section with a side length of about 5 mm, and includes a half mirror film 3 .
The diffusion plate 15 is a diffusion plate similar to the diffusion plate 5 of the first embodiment, but is sized to fit the surface of the beam splitter 2 opposite the surface on which the light emitting portion 11 is disposed, and is attached to said surface.

カバー部材18は、ビームスプリッター2の生体H側に設けられた光学部材である。カバー部材18は、生体Hの皮膚表面と接触し、生体Hに測定光71を照射するとともに、生体Hからの検出光75を含む光を取り込むための透明な光学部材である。好適例では、低反射コートを備える光学ガラスを用いている。
ミラー19は、拡散板15の裏側に重ねられた反射ミラーである。拡散板15とミラー19は、予め両者が貼り合わされた大判シート部材から、約5mm角にカットされた部品をビームスプリッター2に貼り付けると効率が良い。
The cover member 18 is an optical member provided on the living body H side of the beam splitter 2. The cover member 18 is a transparent optical member that comes into contact with the skin surface of the living body H, irradiates the measuring light 71 to the living body H, and takes in light including the detection light 75 from the living body H. In a preferred example, optical glass with a low reflection coating is used.
The mirror 19 is a reflective mirror that is laminated on the back side of the diffusion plate 15. For the diffusion plate 15 and the mirror 19, it is efficient to attach parts cut to about 5 mm square from a large sheet member in which the diffusion plate 15 and the mirror 19 are previously bonded together to the beam splitter 2.

受光部17は、実施形態1の受光部7と同様な光センサであるが、約2mm角の小さなフォトダイオードを用いている。受光部17の受光面には、凸レンズからなるレンズ16が設けられている。または、ビームスプリッター2の内部に集光レンズを作り込んだ構成であっても良い。
なお、上記では各部位における好適例を挙げたが、一例であり、同様の機能を有する部材に変更しても良い。例えば、実施形態1において各部位の選択肢として記載された部材と入替ても良い。
The light receiving unit 17 is an optical sensor similar to the light receiving unit 7 of the first embodiment, but uses a small photodiode of about 2 mm square. A lens 16 made of a convex lens is provided on the light receiving surface of the light receiving unit 17. Alternatively, a configuration in which a condenser lens is built inside the beam splitter 2 may be used.
In addition, although the above describes preferred examples of each part, these are merely examples and may be replaced with members having similar functions. For example, they may be replaced with the members described as options for each part in the first embodiment.

***光干渉装置による検出態様***
図8を用いて、本実施形態の光干渉装置10bによる検出態様を説明する。
発光部11から出射されたコヒーレンスなレーザー光70は、ビームスプリッター2のハーフミラー膜3で、生体Hに向かう測定光71と、拡散板15に向かう参照光72とに分離される。
*** Detection mode by optical interference device ***
The detection mode by the optical interference device 10b of this embodiment will be described with reference to FIG.
Coherent laser light 70 emitted from the light emitting unit 11 is split by the half mirror film 3 of the beam splitter 2 into measurement light 71 directed toward the living body H and reference light 72 directed toward the diffusion plate 15 .

生体Hに入射した測定光71は、生体Hの組織内において散乱と反射を繰り返しながら伝搬することで散乱光となり、その一部が検出光75としてビームスプリッター2に入射する。ビームスプリッター2に入射した検出光75の一部は、ハーフミラー膜3を介してレンズ16に入射し、集光されて受光部17に入射する。 The measurement light 71 incident on the living body H propagates while being repeatedly scattered and reflected within the tissue of the living body H, becoming scattered light, a part of which enters the beam splitter 2 as detection light 75. A part of the detection light 75 incident on the beam splitter 2 enters the lens 16 via the half mirror film 3, is collected, and enters the light receiving unit 17.

他方、拡散板15に入射した参照光72は、拡散板15において散乱、及び、反射されて散乱光に変換された参照光76となり、ビームスプリッター2に入射する。拡散板15を透過した一部の光は、ミラー19で反射されて拡散板15に入射する。ビームスプリッター2に入射した参照光76は、その一部がハーフミラー膜3で反射してレンズ16に入射し、集光されて受光部17に入射する。
ここで、図8に示すように、拡散板15で反射された参照光76は、破線で示された散乱光となっている。参照光76は、同じ散乱光である検出光75と合波して干渉光となり、受光部17に入射される。
On the other hand, the reference light 72 incident on the diffuser 15 is scattered and reflected by the diffuser 15 to become reference light 76 converted into scattered light, and then incident on the beam splitter 2. A part of the light transmitted through the diffuser 15 is reflected by the mirror 19 and incident on the diffuser 15. A part of the reference light 76 incident on the beam splitter 2 is reflected by the half mirror film 3 to enter the lens 16, where it is collected and incident on the light receiving unit 17.
8, the reference light 76 reflected by the diffusion plate 15 becomes scattered light indicated by the dashed line. The reference light 76 is combined with the detection light 75, which is also scattered light, to become interference light, which is then incident on the light receiving unit 17.

以上述べた通り、本実施形態の光干渉装置10bによれば、実施形態1での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
拡散板15は、長方体状のビームスプリッター2の一面に設けられるため、光干渉装置10bを小型に構成できる。さらに、発光部11、受光部17も、ビームスプリッター2に面して設けられている。
従って、略腕時計サイズの筐体部12(図1)の内部に収納可能なコンパクトな光干渉装置10bを提供することができる。
As described above, according to the optical interference device 10b of this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects can be obtained.
Since the diffusion plate 15 is provided on one surface of the rectangular beam splitter 2, the optical interference device 10b can be made compact. Furthermore, the light emitter 11 and the light receiver 17 are also provided facing the beam splitter 2.
Therefore, it is possible to provide a compact optical interference device 10b that can be stored inside the housing 12 (FIG. 1) that is approximately the size of a wristwatch.

実施形態3
***光干渉装置の異なる態様(2)***
図9は、本実施形態の光干渉装置の構成図であり、図7、図8に対応している。
本実施形態の光干渉装置10cも、実際の製品への組込み性を考慮した小型な構成となっている。基本的な光学作用は、上記実施形態の光干渉装置10、光干渉装置10bと同じであり、同一の部位には同一の附番を附し、重複する説明は省略する。
EMBODIMENT 3
***Different Aspects of Optical Interference Device (2)***
FIG. 9 is a configuration diagram of the optical interference device of this embodiment, and corresponds to FIGS.
The optical interference device 10c of this embodiment is also small in size, taking into consideration the ease of incorporation into an actual product. The basic optical action is the same as that of the optical interference device 10 and the optical interference device 10b of the above embodiment, and the same parts are assigned the same numbers, and duplicated explanations will be omitted.

光干渉装置10cは、略腕時計サイズの筐体部12(図1)の内部に収納するために、コンパクトな構成となっており、全体では約5mm角の立方体に収まるサイズである。
光干渉装置10bは、枠体30、発光部11、受光部17、ハーフミラー33,34、拡散板35、カバー部材18、集光部としてのレンズ36などから構成されている。
The optical interference device 10c has a compact configuration so that it can be stored inside a housing 12 (FIG. 1) that is approximately the size of a wristwatch, and its entire size fits within a cube of about 5 mm square.
The optical interference device 10b is composed of a frame 30, a light emitting section 11, a light receiving section 17, half mirrors 33 and 34, a diffusion plate 35, a cover member 18, a lens 36 as a light collecting section, and the like.

枠体30は、ハーフミラー33,34を含む各部を所定の位置に配置する筐体であり、側面視において長方形状をなしている。長方形の一方の長辺は生体H側に面しており、他方の長辺側の面には、発光部11と受光部17とが並んで配置されている。なお、枠体30において、発光部11と受光部17とが配置される面が第1面であり、第1面と対向し、生体H側の面が第2面である。好適例において、枠体30は黒色の硬質の樹脂で構成されており、長辺の長さは約5mmである。なお、枠体30の内面で光が反射しなければ他の材質であっても良く、例えば、金属板をプレス加工した物であっても良い。金属板を用いる場合、内面には黒色の無反射塗装を施す。また、枠体30は内部が空間の構成に限定するものではなく、同様の機能を備えていれば良く、例えば、3角柱のプリズムを3つ組み合わせた構成であっても良い。 The frame 30 is a housing in which each part including the half mirrors 33 and 34 is arranged at a predetermined position, and has a rectangular shape in a side view. One long side of the rectangle faces the living body H, and the light emitting unit 11 and the light receiving unit 17 are arranged side by side on the surface of the other long side. In the frame 30, the surface on which the light emitting unit 11 and the light receiving unit 17 are arranged is the first surface, and the surface facing the first surface and on the living body H side is the second surface. In a preferred example, the frame 30 is made of a black hard resin, and the length of the long side is about 5 mm. In addition, other materials may be used as long as the light is not reflected on the inner surface of the frame 30, for example, a pressed metal plate may be used. When a metal plate is used, the inner surface is coated with a black non-reflective paint. In addition, the frame 30 is not limited to a space inside, and may have a similar function, for example, a configuration in which three triangular prisms are combined.

枠体30の第1面には、発光部11と受光部17とが並んで配置されている。発光部11、受光部17は、実施形態2での説明と同様の小型部品を用いている。発光部11、受光部17は、基板39に実装された状態で、出射口、受光面を枠体30に向けて取り付けられている。
枠体30の内部には、V字状に2枚のハーフミラー33,34、及び、レンズ36が配置されている。ハーフミラー33は、発光部11の直下に約45°の傾きを持って配置されている。ハーフミラー34は、受光部17の直下に、ハーフミラー33とは逆方向に約45°の傾きを持って配置されている。なお、ハーフミラー33が第1光学膜に相当し、ハーフミラー34が第2光学膜に相当する。レンズ36については、後述する。これらの部位以外の枠体30の内部は空間であり、空気層となっている。
The light emitting unit 11 and the light receiving unit 17 are arranged side by side on the first surface of the frame body 30. The light emitting unit 11 and the light receiving unit 17 use small components similar to those described in the embodiment 2. The light emitting unit 11 and the light receiving unit 17 are mounted on the substrate 39 and attached with their light exit ports and light receiving surfaces facing the frame body 30.
Inside the frame 30, two half mirrors 33, 34 and a lens 36 are arranged in a V-shape. The half mirror 33 is arranged directly below the light-emitting unit 11 with an inclination of about 45°. The half mirror 34 is arranged directly below the light-receiving unit 17 with an inclination of about 45° in the opposite direction to the half mirror 33. The half mirror 33 corresponds to the first optical film, and the half mirror 34 corresponds to the second optical film. The lens 36 will be described later. The inside of the frame 30 other than these parts is a space, which is an air layer.

ハーフミラー34の受光部17側の面には、拡散板35が設けられている。拡散板35は、実施形態1の拡散板5と同様の拡散板であるが、ハーフミラー34のサイズで、当該面に貼り付けられている。
カバー部材18は、実施形態2での説明と同様の透明な板状部材であり、枠体30の生体H側の面に設けられている。
レンズ36は、好適例では凸レンズであり、受光部17の前段に配置されている。なお、実施形態2のレンズ16のように、受光部17の受光面にレンズが設けられる構成であっても良い。
上記では各部位における好適例を挙げたが、一例であり、同様の機能を有する部材に変更しても良い。例えば、実施形態1において各部位の選択肢として記載された部材と入替ても良い。
A diffusion plate 35 is provided on the surface of the half mirror 34 facing the light receiving unit 17. The diffusion plate 35 is a diffusion plate similar to the diffusion plate 5 of the first embodiment, but has a size equal to that of the half mirror 34 and is attached to the surface.
The cover member 18 is a transparent plate-like member similar to that described in the second embodiment, and is provided on the surface of the frame body 30 on the living body H side.
In a preferred embodiment, the lens 36 is a convex lens, and is disposed in front of the light receiving unit 17. Note that a lens may be provided on the light receiving surface of the light receiving unit 17, like the lens 16 in the second embodiment.
Although the above describes preferred examples of each part, these are merely examples and may be replaced with parts having similar functions. For example, they may be replaced with the parts described as options for each part in the first embodiment.

***光干渉装置による検出態様***
図9を用いて、本実施形態の光干渉装置10cによる検出態様を説明する。
発光部11から出射されたコヒーレンスなレーザー光70は、ハーフミラー33で、生体Hに向かう測定光71と、拡散板35に向かう参照光72とに分離される。
***Detection mode by optical interference device***
The detection mode by the optical interference device 10c of this embodiment will be described with reference to FIG.
Coherent laser light 70 emitted from the light emitting unit 11 is separated by the half mirror 33 into measurement light 71 directed toward the living body H and reference light 72 directed toward the diffusion plate 35 .

生体Hに入射した測定光71は、生体Hの組織内において散乱と反射を繰り返しながら伝搬することで散乱光となり、その一部が検出光75としてハーフミラー34に入射する。ハーフミラー34に入射した検出光75の一部は、ハーフミラー34、及び、拡散板35を介して、散乱光のままレンズ36に入射し、集光されて受光部17に入射する。 The measurement light 71 incident on the living body H propagates while being repeatedly scattered and reflected within the tissue of the living body H, becoming scattered light, a part of which is incident on the half mirror 34 as detection light 75. A part of the detection light 75 incident on the half mirror 34 is incident on the lens 36 as scattered light via the half mirror 34 and the diffuser plate 35, where it is collected and incident on the light receiving unit 17.

他方、拡散板35に入射した参照光72は、拡散板35において散乱、及び、反射されて散乱光に変換された参照光76となり、その一部がレンズ36に入射する。
ここで、図9に示すように、拡散板35で反射された参照光76は、破線で示された散乱光となっている。参照光76は、同じ散乱光である検出光75と合波して干渉光となり、受光部17に入射される。
On the other hand, the reference light 72 incident on the diffusion plate 35 is scattered and reflected by the diffusion plate 35 to become scattered light, which becomes reference light 76 , a part of which enters the lens 36 .
9, the reference light 76 reflected by the diffusion plate 35 becomes scattered light indicated by the dashed line. The reference light 76 is combined with the detection light 75, which is also scattered light, to become interference light, which is then incident on the light receiving unit 17.

以上述べた通り、本実施形態の光干渉装置10cによれば、上記実施形態での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
枠体30の第1面において、発光部11と受光部17とが隣り合って設けられており、第1面と対向する第2面は、生体Hに向い合う側の面であり、第1面と第2面との間には、第1面から第2面に向かってV字状に配置されるハーフミラー33と、ハーフミラー34とが設けられ、ハーフミラー34の表面には、拡散板35が設けられており、ハーフミラー33は光分離部であり、発光部11から射出された光は、ハーフミラー33で参照光72と、測定光71とに分離され、測定光71は、第2面から生体Hに入射し、生体Hの内部で反射した検出光75は、ハーフミラー34、及び、拡散板35を透過した後、受光部17に進行し、参照光72は、拡散板35に進行し、拡散板35において散乱、及び、反射されて散乱光に変換された参照光76となり、検出光75と合波して受光部17に入射する。
As described above, according to the optical interference device 10c of this embodiment, in addition to the effects of the above embodiment, the following effects can be obtained.
On the first surface of the frame body 30, the light emitting unit 11 and the light receiving unit 17 are arranged side by side, and the second surface opposite to the first surface is the surface facing the living body H. Between the first surface and the second surface, a half mirror 33 and a half mirror 34 are arranged in a V shape from the first surface toward the second surface. A diffuser 35 is provided on the surface of the half mirror 34. The half mirror 33 is a light separating unit. The light emitted from the light emitting unit 11 is separated by the half mirror 33 into reference light 72 and measurement light 71. The measurement light 71 enters the living body H from the second surface. The detection light 75 reflected inside the living body H passes through the half mirror 34 and the diffuser 35 and then proceeds to the light receiving unit 17. The reference light 72 proceeds to the diffuser 35, where it is scattered and reflected at the diffuser 35 to become reference light 76 which is converted into scattered light, and is combined with the detection light 75 and enters the light receiving unit 17.

よって、共に散乱光である、検出光75と参照光76との光線のベクトル成分の重なりが多くなり、干渉に関与する光線数が増えるため、従来に比べてS/N比の高い光ビート信号による計測ができる。
従って、S/N比の高い計測が可能な光干渉装置10cを提供することができる。
As a result, there is more overlap between the vector components of the detection light 75 and the reference light 76, both of which are scattered light, and the number of light rays involved in the interference increases, making it possible to perform measurement using an optical beat signal with a higher S/N ratio than in the past.
Therefore, it is possible to provide an optical interference device 10c capable of performing measurements with a high S/N ratio.

光干渉装置10cの内部には、ハーフミラー33,34、拡散板35、レンズ36が収納されている。発光部11、受光部17は基板39に実装された状態で枠体30の第2面に設けられている。さらに、カバー部材18は、枠体30の第2面に設けられている。
このように、各部位が、小さな枠体30の内部や、周囲に配置されているため、光干渉装置10cを小型に構成できる。
従って、略腕時計サイズの筐体部12(図1)の内部に収納可能なコンパクトな光干渉装置10cを提供することができる。
The optical interference device 10c contains half mirrors 33 and 34, a diffuser 35, and a lens 36. The light emitter 11 and the light receiver 17 are mounted on a substrate 39 and provided on the second surface of the frame 30. Furthermore, the cover member 18 is provided on the second surface of the frame 30.
In this way, since each part is arranged inside or around the small frame 30, the optical interference device 10c can be made compact.
Therefore, it is possible to provide a compact optical interference device 10c that can be stored inside the housing 12 (FIG. 1) that is approximately the size of a wristwatch.

1…発光部、2…ビームスプリッター、3…ハーフミラー膜、4…ミラー、5…拡散板、6…レンズ、7…受光部、10,10b,10c…光干渉装置、11…発光部、12…筐体部、14…ベルト、15…拡散板、16…レンズ、17…受光部、18…カバー部材、19…ミラー、20…制御装置、21…表示装置、22…記憶装置、30…枠体、33,34…ハーフミラー、35…拡散板、36…レンズ、39…基板、70…レーザー光、71…測定光、72…参照光、75…検出光、76…参照光、100…解析装置。 1...light emitting unit, 2...beam splitter, 3...half mirror film, 4...mirror, 5...diffuser, 6...lens, 7...light receiving unit, 10, 10b, 10c...optical interference device, 11...light emitting unit, 12...housing unit, 14...belt, 15...diffuser, 16...lens, 17...light receiving unit, 18...cover member, 19...mirror, 20...control device, 21...display device, 22...storage device, 30...frame, 33, 34...half mirror, 35...diffuser, 36...lens, 39...substrate, 70...laser light, 71...measurement light, 72...reference light, 75...detection light, 76...reference light, 100...analysis device.

Claims (5)

発光部と、
受光部と、
前記発光部から射出された光を、参照光と、生体に入射される測定光と、に分離する光
分離部と、
前記参照光を散乱光に変換する拡散板と、を備え、
前記光分離部は、内部に光学膜を有する長方体状のビームスプリッターであり、
前記拡散板は、前記ビームスプリッターの一面に設けられ、
前記測定光は、前記生体の内部で反射して検出光となり、
前記検出光は、前記参照光と合波して前記受光部に入射する、
光干渉装置。
A light emitting portion;
A light receiving unit;
a light separation unit that separates the light emitted from the light emitting unit into a reference light and a measurement light that is incident on a living body;
a diffusion plate that converts the reference light into scattered light,
the light separation unit is a rectangular beam splitter having an optical film therein,
The diffusion plate is provided on one surface of the beam splitter,
The measurement light is reflected inside the living body to become detection light,
The detection light is combined with the reference light and is incident on the light receiving unit.
Optical interference device.
前記受光部の前段には、集光部が設けられ、
前記集光部は、前記検出光と、前記参照光とを合波した干渉光を前記受光部に集光させ
る、
請求項1に記載の光干渉装置。
A light collecting unit is provided in front of the light receiving unit,
The light collecting unit collects interference light obtained by combining the detection light and the reference light on the light receiving unit.
The optical interference device according to claim 1 .
前記光分離部の前記光学膜は、ハーフミラー膜、又は、偏光分離膜である、
請求項1に記載の光干渉装置。
The optical film of the light separation unit is a half mirror film or a polarization separation film.
The optical interference device according to claim 1 .
発光部と、
受光部と、
前記発光部から射出された光を、参照光と、生体に入射される測定光と、に分離する光
分離部と、
前記参照光を散乱光に変換する拡散板と、を備え、
前記測定光は、前記生体の内部で反射して検出光となり、
前記検出光は、前記参照光と合波して前記受光部に入射し、
第1面において、前記発光部と前記受光部とが隣り合って設けられており、
前記第1面と対向する第2面は、前記生体に向い合う側の面であり、
前記第1面と前記第2面との間には、前記第1面から前記第2面に向かってV字状に配
置される第1光学膜と、第2光学膜とが設けられ、
前記第2光学膜の表面には、前記拡散板が設けられており、
前記第1光学膜は前記光分離部であり、前記発光部から射出された光は、前記第1光学
膜で前記参照光と、前記測定光とに分離され、
前記測定光は、前記第2面から前記生体に入射し、前記生体の内部で反射した検出光は
、前記第2光学膜、及び、前記拡散板を透過した後、前記受光部に進行し、
前記参照光は、前記拡散板に進行し、前記拡散板において散乱、及び、反射されて散乱
光に変換された前記参照光となり、前記検出光と合波して前記受光部に入射する、
干渉装置。
A light emitting portion;
A light receiving unit;
A light source for separating the light emitted from the light emitting unit into a reference light and a measurement light to be incident on a living body.
A separation unit;
a diffusion plate that converts the reference light into scattered light,
The measurement light is reflected inside the living body to become detection light,
the detection light is combined with the reference light and is incident on the light receiving unit;
The light emitting portion and the light receiving portion are provided adjacent to each other on a first surface,
The second surface opposite to the first surface is a surface facing the living body,
a first optical film and a second optical film are provided between the first surface and the second surface and are arranged in a V-shape from the first surface toward the second surface,
the diffusion plate is provided on a surface of the second optical film,
the first optical film is the light separating unit, and the light emitted from the light emitting unit is separated into the reference light and the measurement light by the first optical film;
The measurement light is incident on the living body from the second surface, and the detection light reflected inside the living body passes through the second optical film and the diffusion plate and then travels to the light receiving unit,
The reference light travels to the diffusion plate, is scattered and reflected by the diffusion plate, and becomes the reference light converted into scattered light, and is combined with the detection light to be incident on the light receiving unit.
Optical interference device.
請求項1~4のいずれか1項に記載の光干渉装置と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記検出光と、前記参照光とを合波した干渉光の干渉信号に基づいて、
生体の情報を解析する、
生体情報解析装置。
An optical interference device according to any one of claims 1 to 4;
A control unit,
The control unit, based on an interference signal of interference light obtained by combining the detection light and the reference light,
Analyzing biological information,
Biometric analysis device.
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