(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定常光成分及び信号光成分が含まれる入力光から前記信号光成分を検出するための光検出装置であって、
前記入力光を電流に夫々変換して出力する第１及び第２光電変換素子部を含んでなり、前記第１光電変換素子部が出力する電流と前記第２光電変換素子部が出力する電流との差分電流を検出電流として出力する光電流変換部と、
該光電流変換部から出力された前記検出電流を増幅して電圧信号に変換し、該電圧信号を検出信号として出力する電流電圧変換部と、
該出力された検出信号のパワースペクトルのショットノイズが支配的となる所定の周波数範囲における積分値に基づいて、前記定常光成分を推定する定常光成分推定部と
を備え、
前記定常光成分推定部は、前記所定の周波数範囲が分割されてなる複数の分割周波数範囲の各々における前記出力された検出信号のパワースペクトルの積分値を比較し、該比較した結果に基づいて、前記所定の周波数範囲を変更する変更部を有する
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記出力された検出信号のパワースペクトルに基づいて前記信号光成分を推定する信号光成分推定部と、
前記推定された定常光成分に基づいて、前記推定された信号光成分を補正する補正部と
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
前記信号光成分推定部は、前記出力された検出信号のパワースペクトルのうち第１周波数から該第１周波数よりも高い第２周波数までのスペクトル成分に基づいて、前記信号光成分を推定し、
前記所定の周波数範囲は、前記１周波数よりも高い第３周波数から前記第２及び第３周波数よりも高い第４周波数までである
ことを特徴とする請求項２に記載の光検出装置。
【請求項４】
前記定常光成分推定部は、所定の時間間隔で前記積分値に基づいて前記定常光成分を複数回推定し、該複数回推定した定常光成分の平均値に基づいて最終的な前記定常光成分を推定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光検出装置。
【請求項５】
光を被検体に照射する照射部と、
前記照射された光に起因する前記被検体からの光が前記入力光として入力される請求項１から４のいずれか一項に記載の光検出装置と、
前記光検出装置が検出した信号光成分に基づいて、前記被検体中の流体に関する流体情報を算出する算出部と
を備えることを特徴とする流体計測装置。
【請求項６】
前記被検体は生体であり、
前記照射部は、前記光として波長が６５０ｎｍから１４００ｎｍの範囲内であるレーザー光を前記生体に照射し、
前記算出部は、前記流体情報として前記生体中の血流に関する血流情報を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の流体計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば被検体によって例えば反射、散乱等された光に含まれる信号光成分を検出するための光検出装置、及び該光検出装置を備えた、例えばレーザートップラー血流計等の流体計測装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光検出装置として、例えば、レーザートップラー血流計において生体からの光を検出する受光部として用いられるものがある（例えば特許文献１参照）。レーザードップラー血流計は、レーザー光等の光を生体に照射し、その反射又は散乱の際におけるドップラーシフトによる波長の変化により、生体の血流速度等を算出する。このようなレーザートップラー血流計における受光部として用いられる光検出装置は、典型的には、フォトダイオード等の光電変換素子と、この光電変換素子の出力電流を増幅して電圧信号に変換する、オペアンプ（即ち「演算増幅回路」）を含む電流電圧変換回路とを備えている。
【０００３】
一方、例えば特許文献２には、生体信号を検出する光学式計測装置において、被検出対象からの反射光を受光素子で受けて、受光素子からの受光信号に対し直流成分を減算して変動成分を抽出する技術が開示されている。また、例えば特許文献３には、生体に対しレーザー光を照射して、反射散乱光を収集し、反射散乱光からパワースペクトルを検出し、多重回帰処理を施す生体信号処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７５４１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２４０７１６号公報
【特許文献３】特開平７−１１３７４３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】生体用センサと計測装置、コロナ社、ｐ１０１−１０２
【非特許文献２】標準生理学第７版、医学書院、ｐ５９７、６０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種の光検出装置が前述したようなレーザードップラー血流計における受光部として用いられる場合、生体によって反射又は散乱された光に含まれる信号光成分（即ち、ドップラーシフトされた変調成分）の強度は、生体によって反射又は散乱された光に含まれる定常光成分（即ち、生体による反射又は散乱によって変動しない成分）の強度よりも微弱であるため、信号光成分を精度良く検出することが困難であるという技術的問題点がある。
【０００７】
本発明は、例えば前述した問題点に鑑みなされたものであり、例えば被検体によって例えば反射、散乱等された光に含まれる信号光成分を精度良く検出することが可能な光検出装置、及びこのような光検出装置を備えた流体計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光検出装置は上記課題を解決するために、定常光成分及び信号光成分が含まれる入力光から前記信号光成分を検出するための光検出装置であって、前記入力光を電流に夫々変換して出力する第１及び第２光電変換素子部を含んでなり、前記第１光電変換素子部が出力する電流と前記第２光電変換素子部が出力する電流との差分電流を検出電流として出力する光電流変換部と、該光電流変換部から出力された前記検出電流を増幅して電圧信号に変換し、該電圧信号を検出信号として出力する電流電圧変換部と、該出力された検出信号のパワースペクトルのショットノイズが支配的となる所定の周波数範囲における積分値に基づいて、前記定常光成分を推定する定常光成分推定部とを備え、前記定常光成分推定部は、前記所定の周波数範囲が分割されてなる複数の分割周波数範囲の各々における前記出力された検出信号のパワースペクトルの積分値を比較し、該比較した結果に基づいて、前記所定の周波数範囲を変更する変更部を有する。
【０００９】
本発明の流量計測装置は上記課題を解決するために、光を被検体に照射する照射部と、前記照射された光に起因する前記被検体からの光が前記入力光として入力される前述した本発明の光検出装置と、前記光検出装置が検出した信号光成分に基づいて、前記被検体中の流体に関する流体情報を算出する算出部とを備える。
【００１０】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施例に係る血流計測装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施例に係る光検出信号出力部の構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施例に係る増幅器の構成を示す回路図である。
【図４】第１実施例に係る信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施例における光検出信号のパワースペクトルの一例を示すグラフである。
【図６】第２実施例に係るＤＣ成分推定処理部の構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施例に係るＤＣ成分推定処理部における、パワースペクトルを積算する周波数範囲の変更を説明するための説明図である。
【図８】第３実施例に係るＤＣ成分推定処理部の構成を示すブロック図である。
【図９】第４実施例に係るＤＣ成分推定処理部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
第１実施形態に係る光検出装置は上記課題を解決するために、定常光成分及び信号光成分が含まれる入力光から前記信号光成分を検出するための光検出装置であって、前記入力光を電流に夫々変換して出力する第１及び第２光電変換素子部を含んでなり、前記第１光電変換素子部が出力する電流と前記第２光電変換素子部が出力する電流との差分電流を検出電流として出力する光電流変換部と、該光電流変換部から出力された前記検出電流を増幅して電圧信号に変換し、該電圧信号を検出信号として出力する電流電圧変換部と、該出力された検出信号のパワースペクトルのショットノイズが支配的となる所定の周波数範囲における積分値に基づいて、前記定常光成分を推定する定常光成分推定部とを備える。
【００１４】
本実施形態に係る光検出装置によれば、その動作時には、例えば被検体によって例えば反射、散乱等された光が入力光として光電流変換部に入力される。光電流変換部に入力された入力光は、光電流変換部によって電流に変換されて検出電流として出力される。光電流変換部から出力された検出電流は、例えばオペアンプ及び負帰還抵抗を含んでなる電流電圧変換部によって所定の利得で増幅され電圧信号に変換される。電流電圧変換部が検出信号として出力する電圧信号に基づいて、入力光に含まれる信号光成分（例えば、被検体における例えば反射、散乱等による変調成分）を検出することが可能となる。
【００１５】
本実施形態では、光電流変換部は、入力光を電流に夫々変換して出力する第１及び第２光電変換素子部を含んでなり、第１光電変換素子部が出力する電流と第２光電変換素子部が出力する電流との差分電流を検出電流として出力する。
【００１６】
具体的には、第１及び第２光電変換素子部の各々は、１又は複数の光電変換素子（例えばフォトダイオード等）からなり、入力光の光量に応じて電流を出力する。光電流変換部は、第１光電変換素子部が出力する電流と第２光電変換素子部が出力する電流との差分電流を検出電流として出力する。例えば、第１及び第２光電変換素子部は、互いにカソード同士又はアノード同士が接続されるように、直列接続されている。或いは、例えば、第１及び第２光電変換素子部は、第１光電変換素子部のカソードと第２光電変換素子部のアノードとが接続され且つ第１光電変換素子部のアノードと第２光電変換素子部のカソードとが接続されるように、並列接続されている。なお、第１光電変換素子部のカソードとは、第１光電変換素子部に入力光が入力された際に外部から電流が流れ込むことになる電極を意味し、第１光電変換素子部のアノードとは、第１光電変換素子部に入力光が入力された際に外部に電流が流れ出すことになる電極を意味する。同様に、第２光電変換素子部のカソードとは、第２光電変換素子部に入力光が入力された際に外部から電流が流れ込むことになる電極を意味し、第２光電変換素子部のアノードとは、第２光電変換素子部に入力光が入力された際に外部に電流が流れ出すことになる電極を意味する。
【００１７】
よって、第１及び第２光電変換素子部の各々から出力される電流のうち入力光に含まれる定常光成分に相当する電流成分（以下「ＤＣ（direct current）成分」と適宜称する）を低減或いは除去して、入力光に含まれる信号光成分に相当する電流成分（以下「ＡＣ（alternate current）成分」と適宜称する）を主として含む電流を検出電流として出力することができる。即ち、第１光電変換素子部が出力する電流のＤＣ成分と、第２光電変換素子部が出力する電流のＤＣ成分とを相殺させることができ、入力光に含まれる信号光成分に相当するＡＣ成分を主として含む検出電流を出力することができる。またこのとき、第１光電変換素子部に入力される入力光の定常成分と第２光電変換素子部に入力される入力光の定常成分が等しいことがよりＤＣ成分の低減あるいは除去の効果が大きいためより好ましい。
【００１８】
したがって、電流電圧変換部によって検出電流を増幅して電圧信号に変換する際の利得を高めることができる。言い換えれば、本実施形態によれば、前述したように、第１光電変換素子部が出力する電流のＤＣ成分と、第２光電変換素子部が出力する電流のＤＣ成分とが相殺されており、検出電流にはＤＣ成分がほとんど含まれていないので、例えば検出電流に含まれるＤＣ成分が比較的大きい場合に発生し得る電流電圧変換部の飽和現象（例えば電流電圧変換部に含まれるオペアンプの飽和現象）の発生を回避しつつ、電流電圧変換部による増幅の利得を大きくすることができる。なお、電流電圧変換部の飽和現象とは、電流電圧変換部に入力される検出電流の電流値が所定の電流値よりも大きい場合に、電流電圧変換部が出力する電圧信号が、検出電流の電流値によらず、電流電圧変換部の電源電圧に応じて定まる一定の飽和電圧となる現象を意味する。
【００１９】
更に、本実施形態によれば、前述したように、入力光に含まれる信号光成分に相当するＡＣ成分を主として含む電流を、検出電流として出力することができるので、電流電圧変換部が検出信号として出力する電圧信号におけるＳ／Ｎ比（signal-to-noise ratio）を向上させることができる。即ち、本実施形態によれば、第１及び第２光電変換素子部の各々から出力される電流のうち、入力光に定常光成分として含まれるノイズ成分に相当するＤＣ成分を低減或いは除去して、信号成分に相当するＡＣ成分を主として含む検出電流を出力するので、電流電圧変換部が出力する検出信号におけるＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００２０】
本実施形態では特に、定常光成分推定部は、電流電圧変換部から出力された検出信号のパワースペクトルの所定の周波数範囲における積分値に基づいて、入力光に含まれる定常光成分（言い換えれば、検出電流のＤＣ成分）を推定する。
【００２１】
具体的には、例えば、定常光成分推定部は、先ず、電流電圧変換部から出力された検出信号に対して、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換及びＦＦＴ（Fast Fourier Transform: 高速フーリエ変換）を施すことにより、検出信号のパワースペクトル（即ち、検出信号が周波数毎に含んでいるエネルギー）を演算する。次に、定常光成分推定部は、検出信号のパワースペクトルの所定の周波数範囲（例えば１５ｋＨｚから２０ｋＨｚなど）における積分値を算出する。次に、定常光成分推定部は、算出した積分値に基づいて、入力光に含まれる定常光成分を推定する。即ち、例えば、定常光成分推定部は、算出した積分値に所定の係数を乗じた値を、入力光に含まれる定常光成分として推定する。
【００２２】
ここで、検出電流には、光電流変換部において入力光が電流に変換される際に生じるショットノイズ（即ち、第１及び第２光電変換素子部のショットノイズ）が含まれている。第１及び第２光電変換素子部のショットノイズの大きさは、入力光の光量（或いは光強度）の平方根に比例し、第１光電変換素子部が出力する電流或いは第２光電変換素子部が出力する電流の平方根に比例する。よって、ショットノイズのパワースペクトル（即ち、ショットノイズが周波数毎に含んでいるエネルギー）は、第１光電変換素子部が出力する電流或いは第２光電変換素子部が出力する電流に比例する。したがって、ショットノイズのパワースペクトルは、第１光電変換素子部が出力する電流または第２光電変換素子部が出力する電流に比例する。また、ショットノイズは、ホワイトノイズであるので、ショットノイズのパワースペクトルは、典型的には、ほぼ全ての周波数でほぼ同じ強度を有する。よって、検出信号のパワースペクトルのうち例えば信号光成分の周波数よりも高い周波数範囲のスペクトル成分は、そのほとんどがショットノイズに相当する。したがって、検出信号のパワースペクトルのうち例えば信号光成分の周波数よりも高い所定の周波数範囲における積分値は、ショットノイズの大きさに相当し、第１光電変換素子部が出力する電流または第２光電変換素子部が出力する電流のＤＣ成分（言い換えれば、入力光の定常光成分）に相当する。よって、電流電圧変換部から出力された検出信号のパワースペクトルの所定の周波数範囲における積分値に基づいて、入力光に含まれる定常光成分を定常光成分推定部によって的確に推定することができる。ここで、本実施形態では特に、検出信号のパワースペクトルの所定の周波数範囲における積分値に基づいて定常光成分を推定するので、ショットノイズの周波数毎の揺らぎによらず、定常光成分を的確に推定することができる。言い換えれば、本実施形態では、検出信号のパワースペクトルを所定の周波数範囲で積算することにより定常光成分を推定するので、例えば検出信号のパワースペクトルの所定の一の周波数におけるスペクトル成分に基づいて定常光成分を推定する場合と比較して、ショットノイズの周波数毎の揺らぎに伴う推定値（即ち、推定される定常光成分の値）のばらつきを低減でき、定常光成分を精度良く推定することができる。
【００２３】
したがって、入力光に含まれる定常光成分に対する信号光成分の比を算出する（即ち、信号光成分を正規化或いは規格化する）ことが可能となり、入力光に含まれる信号光成分をより精度良く検出することが可能となる。
【００２４】
以上の結果、本実施形態に係る光検出装置によれば、入力光に含まれる信号光成分を精度良く検出することが可能となる。
【００２５】
第１実施形態に係る光検出装置の一の態様では、前記出力された検出信号のパワースペクトルに基づいて前記信号光成分を推定する信号光成分推定部と、前記推定された定常光成分に基づいて、前記推定された信号光成分を補正する補正部とを更に備える。
【００２６】
この態様によれば、補正部は、例えば、信号光成分推定部によって推定された信号光成分を定常光推定成分によって推定された定常光成分で除する（即ち、除算する）ことにより、信号光成分推定部によって推定された信号光成分を補正する。よって、入力光に含まれる信号光成分をより精度良く検出することが可能となる。
【００２７】
前述した信号光成分推定部を更に備える態様では、前記信号光成分推定部は、前記出力された検出信号のパワースペクトルのうち第１周波数から該第１周波数よりも高い第２周波数までのスペクトル成分に基づいて、前記信号光成分を推定し、前記所定の周波数範囲は、前記１周波数よりも高い第３周波数から前記第２及び第３周波数よりも高い第４周波数までであってもよい。
【００２８】
この場合には、信号光成分推定部によって信号光成分を確実に推定することができるとともに、定常光成分推定部によって定常光成分を確実に推定することができる。
【００２９】
第１実施形態に係る光検出装置の他の態様では、前記定常光成分推定部は、前記所定の周波数範囲が分割されてなる複数の分割周波数範囲の各々における前記出力された検出信号のパワースペクトルの積分値を比較し、該比較した結果に基づいて、前記所定の周波数範囲を変更する変更部を有する。
【００３０】
この態様によれば、所定の周波数範囲を例えば信号光成分が含まれないように変更部によって変更することができる。よって、定常光成分推定部によって定常光成分をより精度良く推定することが可能となり、入力光に含まれる信号光成分をより精度良く検出することが可能となる。
【００３１】
第１実施形態に係る光検出装置の他の態様では、前記定常光成分推定部は、所定の時間間隔で前記積分値に基づいて前記定常光成分を複数回推定し、該複数回推定した定常光成分の平均値に基づいて最終的な前記定常光成分を推定する。
【００３２】
この態様によれば、推定される定常光成分が、ショットノイズの揺らぎに起因してばらつくことを低減でき、定常光成分をより精度良く推定することが可能となる。
【００３３】
第１実施形態に係る流体計測装置は上記課題を解決するために、光を被検体に照射する照射部と、前記照射された光に起因する前記被検体からの光が前記入力光として入力される前述した本実施形態に係る光検出装置（但し、その各種態様を含む）と、前記光検出装置が検出した信号光成分に基づいて、前記被検体中の流体に関する流体情報を算出する算出部とを備える。
【００３４】
本実施形態に係る流体計測装置によれば、前述した本実施形態に係る光検出装置を備えるので、被検体中の流体に関する流体情報を正確に算出することができる。
【００３５】
第１実施形態に係る流体計測装置の一態様では、前記被検体は生体であり、前記照射部は、前記光として波長が６５０ｎｍから１４００ｎｍの範囲内であるレーザー光を前記生体に照射し、前記算出部は、前記流体情報として前記生体中の血流に関する血流情報を算出する。
【００３６】
この態様によれば、生体中の血流に関する血流情報（例えば血流量）を正確に算出することができる。
【００３７】
本実施形態におけるこのような作用、及び他の利得は次に説明する実施例から更に明らかにされる。
【実施例】
【００３８】
本発明の実施例について図を参照しつつ説明する。以下では、本発明に係る流体計測装置の一例として、生体の血流量を計測するための血流計測装置を例にとる。
【００３９】
＜第１実施例＞
第１実施例に係る血流計測装置について、図１から図５を参照して説明する。
【００４０】
まず、本実施例に係る血流計測装置の全体構成について、図１を参照して説明する。
【００４１】
図１は、本実施例に係る血流計測装置の全体構成を示すブロック図である。
【００４２】
図１において、本実施例に係る血流計測装置１００１は、本発明に係る「流体計測装置」の一例であり、生体（例えば人間の指など）である被検体９００の血流量を計測するための装置である。
【００４３】
血流計測装置１００１は、レーザー駆動装置２と、半導体レーザー３と、光電流変換部１００及び電流電圧変換部２００を有する光検出信号出力部１と、信号処理部５とを備えている。尚、レーザー駆動装置２及び半導体レーザー３は、本発明に係る「照射部」の一例である。
【００４４】
図１において、血流計測装置１００１の動作時には、レーザー駆動装置２によって半導体レーザー３が駆動されることにより、半導体レーザー３からの光（本実施例では、波長が６５０ｎｍから１４００ｎｍの範囲内であるレーザー光）が被検体９００に照射される。被検体９００に照射された光は、被検体９００の毛細血管、細動脈、及び細静脈などの血管内のヘモクロビンにより反射或いは散乱される。このように被検体９００において反射或いは散乱された光は、光検出信号出力部１の光電流変換部１００に入射される。入射された光に応じて光電流変換部１００から検出電流Ｉｄｔが出力される。検出電流Ｉｄｔは、電流電圧変換部２００によって電圧信号に変換されて、光検出信号として信号処理部５に入力される。信号処理部５は、入力された光検出信号に基づいて血流量を算出し、血流量を示すデジタル信号を血流量検出信号として出力する。
【００４５】
図２は、光検出信号出力部１の構成を示すブロック図である。
【００４６】
図２において、光検出信号出力部１は、光電流変換部１００及び電流電圧変換部２００を備えており、被検体９００から入力される入力光を電流に変換した後、この電流を電圧に変換して光検出信号として出力する。入力光は、半導体レーザー３（図１参照）からの光が被検体９００によって例えば反射、散乱等された光であり、被検体９００に係る情報を示す信号光成分（例えば、被検体における例えば反射、散乱等による変調成分）を含んでいる。
【００４７】
図２において、光電流変換部１００は、受光素子１１０及び１２０と、端子Ｐｄ１及びＰｄ２とを有している。尚、受光素子１１０は、本発明に係る「第１光電変換素子部」の一例であり、受光素子１２０は、本発明に「第２光電変換素子部」の一例である。
【００４８】
受光素子１１０及び１２０の各々は、例えばＰＩＮダイオード（P-Intrinsic-N Diode）等のフォトダイオードであり、入力光を受光し、受光した入力光の光量に応じて電流を出力する。受光素子１１０及び１２０は、互いにアノード同士が接続されるように、直列接続されている。受光素子１１０のカソードは、端子Ｐｄ１に接続され、受光素子１２０のカソードは、端子Ｐｄ２に接続されている。受光素子１１０及び１２０がこのように直列接続されているので、光電流変換部１００は、受光素子１１０が出力する電流Ｉｄｔ１と受光素子１２０が出力する電流Ｉｄｔ２との差分電流（Ｉｄｔ２−Ｉｄｔ１）を検出電流Ｉｄｔとして端子Ｐｄ１から出力することができる。また、光電流変換部１００は、端子Ｐｄ１から出力する検出電流Ｉｄｔの極性が反転された電流（−Ｉｄｔ）を端子Ｐｄ２から出力することができる。
【００４９】
なお、本実施例では、受光素子１１０及び１２０について、互いにアノード同士が接続されるように、直列接続されている例を挙げるが、受光素子１１０及び１２０は、例えば、互いにカソード同士が接続されるように、直列接続されてもよいし、受光素子１１０のカソードと受光素子１２０のアノードとが接続され且つ受光素子１１０のアノードと受光素子１２０のカソードとが接続されるように、並列接続されてもよい。
【００５０】
端子Ｐｄ１及びＰｄ２は、電流電圧変換部２００の入力端子Ｉｎ１及びＩｎ２にそれぞれ接続されている。
【００５１】
電流電圧変換部２００は、入力端子Ｉｎ１及びＩｎ２と、全差動アンプ２３０と、帰還抵抗Ｒｆ１及びＲｆ２と、増幅器２４０と、出力端子Ｏｕｔとを有している。全差動アンプ２３０は、入力端子Ｉｎ１に入力される電流Ｉｄｔを電圧信号−Ｒｆ１・Ｉｄｔに変換し、出力端子Ｏｕｔ−から出力する。同時に、全差動アンプ２３０は、入力端子Ｉｎ２に入力される電流−Ｉｄｔを電圧信号Ｒｆ２・Ｉｄｔに変換し、出力端子Ｏｕｔ＋から出力する。即ち、全差動アンプ２３０は、入力端子Ｉｎ１及びＩｎ２に入力される電流を、それぞれ独立して電流電圧変換し、差動出力するトランスインピーダンスアンプとして構成されている。電流電圧変換部２００は、光電流変換部１００から入力端子Ｉｎ１に入力される検出電流Ｉｄｔを電圧信号に変換して出力端子Ｏｕｔから光検出信号として出力する。
【００５２】
全差動アンプ２３０は、入力端子Ｉｎ１に接続された入力端子Ｉｎ＋と、入力端子Ｉｎ２に接続された入力端子Ｉｎ−と、出力端子Ｏｕｔ−と、出力端子Ｏｕｔ＋とを有する全差動増幅器である。基準電位は、基準電位端子Ｖｒｅｆを介して入力される。出力端子Ｏｕｔ−及びＯｕｔ＋は、後述する増幅器２４０の入力端子Ｉｎ−及びＩｎ＋にそれぞれ接続されている。
【００５３】
帰還抵抗Ｒｆ１は、全差動アンプ２３０の入力端子Ｉｎ＋と全差動アンプ２３０の出力端子Ｏｕｔ−との間に接続されており、負帰還を施すと共に電流を電圧に変換する。帰還抵抗Ｒｆ２は、全差動アンプ２３０の入力端子Ｉｎ−と全差動アンプ２３０の出力端子Ｏｕｔ＋との間に接続されており、負帰還を施すと共に電流を電圧に変換する。帰還抵抗Ｒｆ１及びＲｆ２によって負帰還が施されることにより、全差動アンプ２３０の入力端子Ｉｎ＋と基準電位端子Ｖｒｅｆとの電位差はほとんどゼロになっている。同様に入力端子Ｉｎ−との基準電位端子Ｖｒｅｆとの電位差はほとんどゼロになっている。その結果、入力端子Ｉｎ＋と入力端子Ｉｎ−はほとんど同電位になる。よって、全差動アンプ２３０の入力端子Ｉｎ＋に入力端子Ｉｎ１を介して接続されている端子Ｐｄ１と、全差動アンプ２３０の入力端子Ｉｎ−に入力端子Ｉｎ２を介して接続されている端子Ｐｄ２との電位差もほとんどゼロであり、受光素子１１０及び１２０の各々をゼロバイアスの状態、即ち、いわゆる発電モードで動作させることができる。したがって、受光素子１１０及び１２０に発生する暗電流を低減或いは無くすことができる。これにより、暗電流のゆらぎによるノイズ電流を低下させることができ、電流電圧変換部２００が出力する光検出信号におけるＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００５４】
増幅器２４０は、入力端子Ｉｎ−から入力される電圧信号−Ｒｆ１・Ｉｄｔと、入力端子Ｉｎ＋から入力される電圧信号Ｒｆ２・Ｉｄｔとの電位差２・Ｒｆ・Ｉｄｔ（Ｒｆ１＝Ｒｆ２＝Ｒｆに選ぶ）を増幅して出力する増幅器である。増幅器２４０の出力端子は、電流電圧変換部２００の出力端子Ｏｕｔに接続されている。
【００５５】
図３は、増幅器２４０の構成を示す回路図である。
【００５６】
図３において、増幅器２４０は、計装アンプとして構成されており、オペアンプＯＰ１、ＯＰ２及びＯＰ３と、帰還抵抗Ｒ２、Ｒ３及びＲ６と、共通入力抵抗Ｒ１と、入力抵抗Ｒ４、Ｒ５及びＲ７とを備えている。
【００５７】
増幅器２４０の入力端子Ｉｎ−は、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子（＋）に接続されている。増幅器２４０の入力端子Ｉｎ＋は、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子（＋）に接続されている。オペアンプＯＰ１及びＯＰ２は、帰還抵抗Ｒ２及びＲ３によってそれぞれ負帰還が施される。
【００５８】
帰還抵抗Ｒ２とＲ３とは、等しい抵抗値に設定されている。
【００５９】
共通入力抵抗Ｒ１は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子とオペアンプＯＰ２の反転入力端子との間に接続されている。尚、共通入力抵抗Ｒ１は、利得を可変とするために可変抵抗として機能してもよい。
【００６０】
オペアンプＯＰ１の出力端子は、入力抵抗Ｒ４を介して、オペアンプＯＰ３の反転入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ２の出力端子は、入力抵抗Ｒ５を介して、オペアンプＯＰ３の非反転入力端子に接続されている。入力抵抗Ｒ５とオペアンプＯＰ３の非反転入力端子との間には、入力抵抗Ｒ７の一方の端子が接続されている。入力抵抗Ｒ７の他方の端子は、例えばＧＮＤ電位である基準電位Ｖｒｅｆに接続されている。オペアンプＯＰ２から出力される電圧は、入力抵抗Ｒ５及びＲ７によって分圧されオペアンプＯＰ３の非反転入力端子に入力される。
【００６１】
入力抵抗Ｒ４とＲ５とは、等しい抵抗値に設定されている。
【００６２】
オペアンプＯＰ３は、帰還抵抗Ｒ６によって負帰還が施される。オペアンプＯＰ３の出力端子は、電流電圧変換部２００の出力端子Ｏｕｔに接続されている。
【００６３】
帰還抵抗Ｒ６と入力抵抗Ｒ７とは、等しい抵抗値に設定されている。
【００６４】
このように構成された増幅器２４０によれば、全差動アンプ２３０の出力端子Ｏｕｔ−及びＯｕｔ＋からそれぞれ出力される２つの電圧信号における同相成分（例えばハムノイズなど）を、ノイズとして除去することができる。更に、全差動アンプ２３０の出力端子Ｏｕｔ−及びＯｕｔ＋からそれぞれ出力される２つの電圧信号は、検出電流Ｉｄｔに応じて差動出力されており、極性が互いに異なる２つの差動信号である。よって、増幅器２４０の入力端子Ｉｎ＋及びＩｎ−には、検出した光の信号成分は逆相で入力される。これにより、増幅器２４０が光検出信号として出力する電圧信号から例えばハムノイズ等の同相成分を、ノイズとして除去することができる。加えて、検出した光の信号成分は逆相なので、増幅器２４０によって増幅されて、光検出信号として出力される。この結果、光検出信号において、ノイズ成分を低下させると共に信号成分を増加させることができるので、Ｓ／Ｎを顕著に向上させることができる。
【００６５】
図４は、信号処理部５の構成を示すブロック図である。
【００６６】
図４において、信号処理部５は、Ａ／Ｄ変換部５１と、ＦＦＴ部５２と、補正前血流量演算処理部５３と、ＤＣ成分推定処理部５４と、補正処理部５５とを備えている。
【００６７】
Ａ／Ｄ変換部５１は、アナログ信号として入力される光検出信号に、所定のサンプリング周波数（本実施例では１００ｋＨｚ）でＡ／Ｄ変換を施すＡ／Ｄ変換回路であり、光検出信号をデジタル信号に変換して出力する。
【００６８】
ＦＦＴ部５２は、デジタル信号として入力される光検出信号にＦＦＴ（高速フーリエ変換）を施すことにより、光検出信号のパワースペクトルＰ（ｆ）（但し、ｆは周波数）を演算する。
【００６９】
補正前血流量演算処理部５３は、ＦＦＴ部５２によって演算されたパワースペクトルＰ（ｆ）に基づいて、補正前血流量Ｍを演算する。具体的には、補正前血流量演算処理部５３は、周波数ｆが２００Ｈｚ以上であって１５ｋＨｚより小さいという条件下で、以下の式（１）に従って、補正前血流量Ｍを演算する。
【００７０】
Ｍ＝Ｋ１×Σｆ・Ｐ（ｆ）      ・・・（１）
但し、Ｋ１はゲイン係数である。ゲイン係数Ｋ１は、校正液を用いて、後述するゲイン係数Ｋ２とともに決定される。
【００７１】
即ち、補正前血流量演算処理部５３は、２００Ｈｚから１５ｋＨｚまでの周波数範囲について、周波数ｆとパワースペクトルＰ（ｆ）との積を積算し、この積算した値（即ち、Σｆ・Ｐ（ｆ））にゲイン係数Ｋ１を乗ずることにより、補正前血流量Ｍを演算する。なお、補正前血流量演算処理部５３は本発明に係る「信号光成分推定部」の一例であり、２００Ｈｚは本発明に係る「第１周波数」の一例であり、１５ｋＨｚは本発明に係る「第２周波数」の一例である。
【００７２】
補正前血流量演算処理部５３によって演算された補正前血流量Ｍは、後述する補正処理部５５によって補正されて血流量Ｑとして算出される。
【００７３】
ここで、入力光には、血流量を示す信号光成分（即ち、被検体９００における例えば反射、散乱等による変調成分）が含まれるが、この信号光成分の周波数は、典型的には、２００Ｈｚから１５ｋＨｚまでの範囲に含まれる。よって、２００Ｈｚから１５ｋＨｚまでの周波数範囲について、前述した式（１）に従って演算された補正前血流量Ｍは、被検体９００の血流量に相当する。なお、補正前血流量Ｍの演算における周波数ｆとパワースペクトルＰ（ｆ）との積を積算する周波数範囲は、２００Ｈｚから１５ｋＨｚまでの範囲に限定されるものではなく、血流量を示す信号光成分が取り得る周波数の範囲として適宜設定されてもよい。
【００７４】
ＤＣ成分推定処理部５４は、ＦＦＴ部５２によって演算されたパワースペクトルＰ（ｆ）に基づいて、補正量Ｈを演算する。具体的には、ＤＣ成分推定処理部５４は、周波数ｆが１５ｋＨｚ以上であって２０ｋＨｚより小さいという条件下で、以下の式（２）に従って、補正量Ｈを演算する。
【００７５】
Ｈ＝Ｋ２×（ΣＰ（ｆ)−Ｋｏｆｆｓｅｔ）      ・・・（２）
但し、Ｋ２はゲイン係数であり、Ｋｏｆｆｓｅｔはオフセット量である。ゲイン係数Ｋ２は、校正液を用いて、前述したゲイン係数Ｋ１とともに決定される。また、オフセット量Ｋｏｆｆｓｅｔは、光電流変換部１００の受光素子１１０及び１２０に入力光が入らない状態（即ち、受光素子１１０及び１２０によって入力光が受光されない状態）での光検出信号のパワースペクトルＰ（ｆ)の１５ｋＨｚから２０ｋＨｚまでの周波数範囲における積分値として算出される。即ち、オフセット量Ｋｏｆｆｓｅｔは、受光素子１１０及び１２０に入力光が入らない状態でＦＦＴ部５２によって演算されたパワースペクトルＰ（ｆ)に基づいて、周波数ｆが１５ｋＨｚ以上であって２０ｋＨｚより小さいという条件下で、以下の式（３）に従って決定される。
【００７６】
Ｋｏｆｆｓｅｔ＝ΣＰ（ｆ）      ・・・（３）
即ち、ＤＣ成分推定処理部５４は、１５ｋＨｚから２０ｋＨｚまでの周波数範囲について、パワースペクトルＰ（ｆ）を積算し、この積算した値（即ち、ΣＰ（ｆ））からオフセット量Ｋｏｆｆｓｅｔを減じた値にゲイン係数Ｋ２を乗ずることにより、補正量Ｈを演算する。なお、ＤＣ成分推定処理部５４は本発明に係る「定常光成分推定部」の一例であり、１５ｋＨｚは本発明に係る「第３周波数」の一例であり、２０ｋＨｚは本発明に係る「第４周波数」の一例である。
【００７７】
補正処理部５５は、補正前血流量演算処理部５３によって演算された補正前血流量Ｍを、ＤＣ成分推定処理部５４によって演算された補正量Ｈに基づいて補正することにより、被検体９００の血流量としての血流量Ｑを演算する。補正処理部５５は、演算した血流量Ｑを示す血流量検出信号を出力する。なお、補正処理部５５は本発明に係る「補正部」及び「算出部」の一例である。
【００７８】
より具体的には、補正処理部５５は、以下の式（４）に従って、血流量Ｑを演算する。
【００７９】
Ｑ＝Ｍ／Ｈ      ・・・（４）
なお、式（４）において、ゲイン係数Ｋ１とゲイン係数Ｋ２との比（即ち、Ｋ１／Ｋ２）は校正液を用いて決定される。
【００８０】
即ち、補正処理部５５は、補正前血流量演算処理部５３によって演算された補正前血流量Ｍを、ＤＣ成分推定処理部５４によって演算された補正量Ｈで除する（即ち、割る）ことにより、血流量Ｑを演算する。つまり、補正処理部５５は、補正前血流量Ｍを補正量Ｈで除することで、補正前血流量Ｍが正規化された血流量Ｑを演算する。
【００８１】
このように、本実施例に係る血流計測装置１００１によれば、ＤＣ成分推定処理部５４によって演算された補正量Ｈによって、補正前血流量演算処理部５３によって演算された補正前血流量Ｍを正規化することで、被検体９００の血流量としての血流量Ｑを演算するので、被検体９００の血流量を精度良く測定することが可能となる。
【００８２】
次に、本実施例に係る血流計測装置１００１における血流量Ｑの演算方法について、図５を参照して説明を加える。
【００８３】
図５は、本実施例における光検出信号のパワースペクトルＰ（ｆ）の一例を示すグラフである。なお、図５において、実線Ｌ１がパワースペクトルＰ（ｆ）を示している。
【００８４】
図５において、パワースペクトルＰ（ｆ）のうち、周波数ｆ１（例えば２００Ｈｚ）から周波数ｆ２（例えば１５ｋＨｚ）までの周波数範囲のスペクトル成分は、血流に関するものであり（例えば非特許文献１参照）、周波数ｆ３（例えば１５ｋＨｚ）以上の周波数範囲のスペクトル成分は、例えば光検出信号出力部１が光検出信号を生成する際のノイズやＡ／Ｄ変換部５１が光検出信号にＡ／Ｄ変換を施す際のノイズ（即ち、量子化ノイズ）などの検出系のノイズに関するものである。
【００８５】
なお、血流速（即ち、血流速度）が高いほど、血流に関するパワースペクトルは高周波側にシフトする。また、人間の毛細血管における血流速度は約０．５から１ｍｍ／秒でありまた細動脈における血流速度は５ｍｍ／秒であることが知られており（例えば非特許文献２参照）、血流速度が約０．５から５ｍｍ／秒である場合、パワースペクトルの広がりは、おおよそ十数ｋＨｚまでである。また、血流の体積が大きいほど、パワースペクトルは全体的に（即ち、ほぼ全ての周波数で）大きくなる。
【００８６】
前述したように、パワースペクトルＰ（ｆ）のうち、周波数ｆ３（例えば１５ｋＨｚ）以上の周波数範囲のスペクトル成分は、検出系のノイズに関するものである。検出系のノイズとしては、例えば、光検出信号出力部１が光検出信号を生成する際のノイズやＡ／Ｄ変換部５１が光検出信号にＡ／Ｄ変換を施す際のノイズ（即ち、量子化ノイズ）がある。光検出信号出力部１が光検出信号を生成する際のノイズとしては、全差動アンプ２３０のノイズ、帰還抵抗Ｒｆ１及びＲｆ２の熱雑音、増幅器２４０のノイズや受光素子１１０及び１２０のショットノイズがある。ここで、全差動アンプ２３０、帰還抵抗Ｒｆ１及びＲｆ２、並びに増幅器２４０を適宜選択することにより、全差動アンプ２３０のノイズ、帰還抵抗Ｒｆ１及びＲｆ２の熱雑音、及び増幅器２４０のノイズを、受光素子１１０及び１２０のショットノイズよりも小さくすることができる。更に、信号処理部５のＡ／Ｄ変換部５１のビット長を適宜選択することにより、Ａ／Ｄ変換の際の量子化ノイズを、受光素子１１０及び１２０のショットノイズよりも小さくすることができる。即ち、全差動アンプ２３０、帰還抵抗Ｒｆ１及びＲｆ２、増幅器２４０、並びにＡ／Ｄ変換部５１を適宜選択或いは調整することにより、検出系のノイズの大部分が受光素子１１０及び１２０のショットノイズであるようにすることができる（つまり、検出系のノイズにおいて受光素子１１０及び１２０のショットノイズが支配的なノイズとなるようにすることができる）。なお、本実施例では、全差動アンプ２３０、帰還抵抗Ｒｆ１及びＲｆ２、増幅器２４０、並びにＡ／Ｄ変換部５１は、検出系のノイズにおいて受光素子１１０及び１２０のショットノイズが支配的なノイズとなるように、適宜選択或いは調整されている。
【００８７】
ここで、受光素子１１０或いは１２０のショットノイズの大きさは、入力光の光量（或いは光強度）の平方根に比例し、受光素子１１０或いは１２０が出力する電流の平方根に比例する。よって、受光素子１１０或いは１２０のショットノイズのパワースペクトル（即ち、ショットノイズが周波数毎に含んでいるエネルギー）は、受光素子１１０或いは１２０が出力する電流に比例する。したがって、受光素子１１０或いは１２０のショットノイズのパワースペクトルは、受光素子１１０が出力する電流Ｉｄｔ１のＤＣ成分または受光素子１２０が出力する電流Ｉｄｔ２のＤＣ成分に比例する。また、ショットノイズは、ホワイトノイズであるので、ショットノイズのパワースペクトルは、典型的には、ほぼ全ての周波数でほぼ同じ強度を有する。よって、光検出信号のパワースペクトルＰ（ｆ）のうち血流に関する信号光成分の周波数（図５における周波数ｆ１から周波数ｆ２まで）よりも高い周波数範囲（図５における周波数ｆ３から周波数ｆ４（例えば２０ｋＨｚ）まで）のスペクトル成分は、そのほとんどがショットノイズに相当する。したがって、光検出信号のパワースペクトルＰ（ｆ）のうち周波数ｆ３から周波数ｆ４までの周波数範囲における積分値は、ショットノイズの大きさに相当し、受光素子１１０が出力する電流Ｉｄｔ１のＤＣ成分または受光素子１２０が出力する電流Ｉｄｔ２のＤＣ成分（言い換えれば、入力光の定常光成分）に相当する。よって、光検出信号のパワースペクトルＰ（ｆ）の周波数ｆ３から周波数ｆ４までの周波数範囲における積分値に基づいて、受光素子１１０が出力する電流Ｉｄｔ１のＤＣ成分または受光素子１２０が出力する電流Ｉｄｔ２のＤＣ成分（言い換えれば、入力光の定常光成分）を的確に推定することができる。ここで、本実施例では特に、光検出信号のパワースペクトルＰ（ｆ）の周波数ｆ３から周波数ｆ４までの周波数範囲における積分値に基づいて、定常光成分として補正量Ｈを演算するので、ショットノイズの周波数毎の揺らぎによらず、補正量Ｈを的確に演算することができる。言い換えれば、本実施例では、光検出信号のパワースペクトルＰ（ｆ）を所定の周波数範囲（本実施例では、１５ｋＨｚから２０ｋＨｚまでの周波数範囲）で積算することにより定常光成分に相当する補正量Ｈを推定するので、例えば光検出信号のパワースペクトルＰ（ｆ）の所定の一の周波数におけるスペクトル成分に基づいて定常光成分に相当する補正量Ｈを推定する場合と比較して、ショットノイズの周波数毎の揺らぎに伴う推定値（即ち、推定される補正量Ｈの値）のばらつきを低減できる。
【００８８】
なお、本実施例では、補正前血流量演算処理部５３が、前述したように、２００Ｈｚから１５ｋＨｚまでの周波数範囲について、周波数ｆとパワースペクトルＰ（ｆ）との積を積算することにより、補正前血流量Ｍを演算するように構成したが、この周波数範囲は、入力光に含まれる信号成分がとり得る周波数に応じて適宜設定してもよい。
【００８９】
また、本実施例では、ＤＣ成分推定処理部５４が、前述したように、１５ｋＨｚから２０ｋＨｚまでの周波数範囲について、パワースペクトルＰ（ｆ）を積算することにより、補正量Ｈを演算するように構成したが、この周波数範囲の下限値は、入力光に含まれる信号成分がとり得る周波数の上限値に応じて適宜設定してもよい。また、この周波数範囲の上限値は、ＦＦＴ部５２の演算精度に応じて設定してもよい。
【００９０】
また、補正前血流量演算処理部５３が周波数ｆとパワースペクトルＰ（ｆ）との積を積算する周波数範囲（以下、「補正前血流量演算処理部５３の積分範囲」と適宜称する）と、ＤＣ成分推定処理部５４がパワースペクトルＰ（ｆ）を積算する周波数範囲（以下、「ＤＣ成分推定処理部５４の積分範囲」と適宜称する）との間に以下の式（５）が成立することが好ましい。なお、以下の式（５）において、ｆａは、補正前血流量演算処理部５３の積分範囲の下限値であり、ｆｂは、補正前血流量演算処理部５３の積分範囲の上限値であり、ｆｃは、ＤＣ成分推定処理部５４の積分範囲の下限値であり、ｆｄは、ＤＣ成分推定処理部５４の積分範囲の上限値である。
【００９１】
ｆａ＜ｆｂ＜ｆｄ  かつ  ｆａ＜ｆｃ＜ｆｄ    ・・・（５）
即ち、ＤＣ成分推定処理部５４の積分範囲の下限値ｆｃと、補正前血流量演算処理部５３の積分範囲の上限値ｆｂとの大小関係は特に限定されるものではなく、下限値ｆｃと上限値ｆｂとは同じであってもよいし、下限値ｆｃが上限値ｆｂより大きくてもよいし、下限値ｆｃが上限値ｆｂより小さくてもよい。
【００９２】
以上説明したように、本実施例に係る血流計測装置１００１によれば、光検出信号のパワースペクトルＰ（ｆ）の所定の周波数範囲における積分値に基づいて、定常光成分に相当する補正量Ｈを演算し、この演算した補正量Ｈに基づいて、補正前血流量Ｍを補正するので、信号光成分に相当する血流量Ｑを精度良く検出することが可能となる。
【００９３】
＜第２実施例＞
第２実施例に係る血流計測装置について、図６及び図７を参照して説明する。
【００９４】
図６は、第２実施例に係るＤＣ成分推定処理部５４ｂの構成を示すブロック図である。
【００９５】
図６において、第２実施例に係る血流計測装置は、前述した第１実施例に係るＤＣ成分推定処理部５４（図４参照）に代えてＤＣ成分推定処理部５４ｂを備える点で、前述した第１実施例に係る血流計測装置１００１と異なり、その他の点については、前述した第１実施例に係る血流計測装置１００１と概ね同様に構成されている。
【００９６】
図６において、第２実施例に係るＤＣ成分推定処理部５４ｂは、変更部５４１を有しており、パワースペクトルＰ（ｆ）を積算する周波数範囲（即ち、積分範囲）を動的に変更することが可能に構成されている点で、前述した第１実施例に係るＤＣ成分推定処理部５４と異なり、その他の点については、前述した第１実施例に係るＤＣ成分推定処理部５４と概ね同様に構成されている。
【００９７】
ＤＣ成分推定処理部５４ｂは、第１実施例に係るＤＣ成分推定処理部５４と同様に、前述した式（２）に従って補正量Ｈを算出する。ここで本実施例では特に、パワースペクトルＰ（ｆ）を積算する周波数範囲が変更部５４１によって動的に変更される。
【００９８】
図７は、ＤＣ成分推定処理部５４ｂにおける、パワースペクトルＰ（ｆ）を積算する周波数範囲の変更を説明するための説明図である。なお、図７には、光検出信号のパワースペクトルＰ（ｆ）の一例が示されている（実線Ｌ１参照）。
【００９９】
図７において、変更部５４１は、まず、パワースペクトルＰ（ｆ）を積算する周波数範囲として予め定められた所定の周波数範囲（図中、周波数ｆ３ｂ（例えば１５ｋＨｚ）から周波数ｆ４ｂ（例えば２０ｋＨｚ）までの周波数範囲）が分割されてなる複数の周波数ブロックＢｆ毎に光検出信号のパワースペクトルＰ（ｆ）の積分値を演算し、この演算した複数の周波数ブロックＢｆの各々の積分値を比較する。次に、変更部５４１は、複数の周波数ブロックＢｆの各々の積分値を比較した結果に基づいて、所定の周波数範囲を変更する。具体的には、変更部５４１は、複数の周波数ブロックＢｆのうち、演算された積分値が互いにほぼ等しい周波数ブロックＢｆが連続する周波数範囲を、新たな所定の周波数範囲に設定する。
【０１００】
ここで、ＤＣ成分推定処理部５４ｂにおいてパワースペクトルＰ（ｆ）を積算する周波数範囲として予め定められた所定の周波数範囲（図中、周波数ｆ３ｂ（例えば１５ｋＨｚ）から周波数ｆ４ｂ（例えば２０ｋＨｚ）までの周波数範囲）、特にその低周波数側に、血流量を示す信号光成分が含まれる場合がある。よって、複数の周波数ブロックＢｆのうち、低周波数側の周波数ブロックＢｆには信号光成分が含まれている場合がある。この場合、低周波数側の周波数ブロックＢｆの積分値は、信号光成分が含まれていない高周波数側の周波数ブロックＢｆの積分値よりも大きい。そこで、変更部５４１は、複数の周波数ブロックＢｆのうち、演算された積分値が相対的に大きい低周波側の周波数ブロックＢｆを所定の周波数範囲から除き、演算された積分値が互いにほぼ等しい高周波側の周波数ブロックＢｆが連続してなる周波数範囲を、新たな所定の周波数範囲に設定する。これにより、ＤＣ成分推定処理部５４ｂが補正量Ｈを算出する際、信号光成分に相当する量が補正量Ｈに含まれることを低減できる。この結果、被検体９００の血流量を精度良く測定することが可能となる。
【０１０１】
また、変更部５４１は、複数の周波数ブロックＢｆの各々の積分値の全てが互いにほぼ同じである場合には、所定の周波数範囲の下限値を低周波側にずらすことにより、所定の周波数範囲をより広く設定する。これにより、より広い周波数範囲でパワースペクトルＰ（ｆ）を積算することができるので、ショットノイズの周波数毎の揺らぎによる悪影響をより確実に抑え、補正量Ｈをより安定的に演算することが可能となる。この結果、被検体９００の血流量を精度良く測定することが可能となる。
【０１０２】
＜第３実施例＞
第３実施例に係る血流計測装置について、図８を参照して説明する。
【０１０３】
図８は、第３実施例に係るＤＣ成分推定処理部５４ｃの構成を示すブロック図である。
【０１０４】
図８において、第３実施例に係る血流計測装置は、前述した第１実施例に係るＤＣ成分推定処理部５４（図４参照）に代えてＤＣ成分推定処理部５４ｃを備える点で、前述した第１実施例に係る血流計測装置１００１と異なり、その他の点については、前述した第１実施例に係る血流計測装置１００１と概ね同様に構成されている。
【０１０５】
図８において、本実施例に係るＤＣ成分推定処理部５４ｃは、平均化処理部５４３を有している。平均化処理部５４３は、所定の時間間隔で補正量Ｈを前述した式（２）に従って複数回演算し、この複数回演算した補正量Ｈの平均値を最終的な補正量Ｈとして演算する。よって、補正量Ｈがショットノイズの時間的な揺らぎに起因してばらつくことを低減できる。即ち、補正量Ｈをより安定的に演算することが可能となる。この結果、被検体９００の血流量を精度良く測定することが可能となる。
【０１０６】
なお、平均化処理部５４３における複数回演算した補正量Ｈの平均値は、相加平均であってもよいし、加重平均（重み付け平均）であってもよい。複数回演算した補正量Ｈの加重平均を演算する場合には、各補正量Ｈに対する重みは、補正量Ｈが現時点に近いほど大きくなるように設定するとよい。このように設定することで、複数回演算される補正量Ｈが、時間の経過とともに変化したとしても、最終的な補正量Ｈをより安定的に且つ精度良く演算することが可能となる。
＜第４実施例＞
第４実施例に係る血流計測装置について、図９を参照して説明する。
【０１０７】
図９は、第４実施例に係るＤＣ成分推定処理部５４ｄの構成を示すブロック図である。
【０１０８】
図９において、第４実施例に係る血流計測装置は、前述した第１実施例におけるＤＣ成分推定処理部５４に代えてＤＣ成分推定処理部５４ｄを備える点で、前述した第１実施例に係る血流計測装置１００１と異なり、その他の点については、前述した第１実施例に係る血流計測装置１００１と概ね同様に構成されている。
【０１０９】
図９において、本実施例に係るＤＣ成分推定処理部５４ｄは、アナログ回路で構成されている点で、前述した第１実施例におけるＤＣ成分推定処理部５４と異なり、その他の点については、前述した第１実施例におけるＤＣ成分推定処理部５４と概ね同様に構成されている。
【０１１０】
図９において、本実施例に係るＤＣ成分推定処理部５４ｄは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）５４５及び二乗回路５４７を備えている。
【０１１１】
ＢＰＦ５４５は、光検出信号出力部１（図１参照）からアナログ信号として入力される光検出信号の所定の周波数範囲（本実施例では、１５ｋＨｚから２０ｋＨｚまでの周波数範囲）の信号成分を選択的に通過させるアナログ回路（バンドパスフィルタ）である。
【０１１２】
二乗回路５４７は、ＢＰＦ５４５の出力信号（即ち、光検出信号における所定の周波数範囲の信号成分）を二乗して出力する二乗回路である。
【０１１３】
ＤＣ成分推定処理部５４ｄは、二乗回路５４７の出力信号を、補正量Ｈを示す信号として出力する。
【０１１４】
このように、本実施例では特に、ＤＣ成分推定処置部５４ｄは、アナログ回路で構成されているので、例えば、デジタル回路で構成される場合と比較して、高価な部品を用いずに構成することができるので、コストの低減を図ることが可能となる。
【０１１５】
本発明は、前述した実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う光検出装置及び流体計測装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１１６】
１  光検出信号出力部
２  レーザー駆動装置
３  半導体レーザー
５  信号処理部
５１  Ａ／Ｄ変換部
５２  ＦＦＴ部
５３  補正前血流量演算処理部
５４、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ  ＤＣ成分推定処理部
５５  補正処理部
１００  光電流変換部
１１０、１２０  受光素子
２００  電流電圧変換部
５４１  変更部
５４３  平均化処理部
５４５  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
５４７  二乗回路
９００  被検体
１００１  血流計測装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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