(57)【要約】      （修正有）【課題】生体への位置決めを容易に行うことができ、かつ検出精度を向上させたレーザ血流計を提供する。【解決手段】レーザ血流計は、基板５０上に形成された複数の発光素子２０−１〜２０−４と、発光素子の光で照射された生体からの反射光を受光し、反射光を電気的な検出信号に変換する受光素子２４とを含む。複数の発光素子は、各々を独立して駆動可能であり、複数の発光素子の各々が独立して駆動されたとき、各々の発光素子に対応して得られた検出信号を記憶する。そして、これらの記憶された検出信号に基づき複数の発光素子の中からつの発光素子を光源に決定する。【選択図】図２
2008212258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された複数の発光素子と、
前記発光素子の光で照射された外部検出体からの反射光を受光し、当該反射光を電気的な検出信号に変換する受光素子と、
前記複数の発光素子の各々を独立して駆動可能な駆動手段と、
前記複数の発光素子をそれぞれ独立して駆動したとき、各々の発光素子に対応して得られた複数の検出信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された複数の検出信号に基づき前記複数の発光素子の中から１つの発光素子を光源に決定する決定手段と、
を有する光学検出装置。
【請求項２】
前記決定手段は、前記複数の検出信号から最も感度の高い検出信号を選択し、当該選択された検出信号に対応する発光素子を光源に決定する、請求項１に記載の光学検出装置。
【請求項３】
前記光学検出装置はさらに、前記複数の発光素子の各々を前記駆動手段により駆動するとき、発光素子の各々の駆動電流に基づき発光素子が正常であるか否かを判定する判定手段を含み、前記決定手段は、正常でないと判定された発光素子を光源から除外する、請求項１に記載の光学検出装置。
【請求項４】
前記光学検出装置はさらに、光源として決定された発光素子が前記駆動手段により駆動されたとき、前記受光素子から得られた検出信号に基づき反射光の光量が基準値を満たしているか否かを判定する光量判定手段を有する、請求項１に記載の光学検出装置。
【請求項５】
前記光学検出装置はさらに、前記受光素子から得られた検出信号に基づき、発光素子の出力が所定の範囲となるように前記駆動手段を制御する駆動制御手段を含む、請求項１または３に記載の光学検出装置。
【請求項６】
前記光学検出装置はさらに、光源として決定された発光素子を前記駆動手段により駆動したとき、前記受光素子から得られた検出信号に基づき外部検出体の測定を行う測定手段と、前記測定手段により測定された測定結果を表示する表示手段とを含む、請求項１に記載の光学検出装置。
【請求項７】
前記複数の発光素子は、前記受光素子を取り囲むように行列状または円周状に配置される、請求項１に記載の光学検出装置。
【請求項８】
前記複数の発光素子の各々は、前記受光素子から等しい距離に配置される、請求項１または７に記載の光学検出装置。
【請求項９】
前記複数の発光素子および受光素子は、可撓性基板上に形成される、請求項１に記載の光学検出装置。
【請求項１０】
前記複数の発光素子は、面発光型半導体レーザ素子である、請求項１ないし９いずれか１つに記載の光学検出装置。
【請求項１１】
外部検出体は生体であり、請求項１ないし１０いずれか１つの光学検出装置により血流量、血流速度または脈拍の少なくとも１つを測定する光学式血流計。
【請求項１２】
基板上に形成された複数の発光素子の１つを駆動し、発光素子の光で照射された外部検出体からの反射光を受光し、当該反射光を電気的な検出信号に変換するステップと、
変換された検出信号を記憶するステップと、
前記複数の発光素子の各々がすべてが駆動されるまで上記２つのステップを繰り返すステップと、
前記複数の発光素子の各々に対応して記憶された複数の検出信号に基づき最も感度の高い発光素子を光源に決定するステップと、
光源に決定された発光素子を駆動するステップと、
発光素子から得られた検出信号に基づき外部検出体の光学測定を行うステップと、
を有する光学検出方法。
【請求項１３】
前記光学検出方法はさらに、前記複数の発光素子の各々が駆動されるとき、前記複数の発光素子の各々の駆動電流に基づき発光素子が正常であるか否かを判定するステップを含み、前記光源に決定するステップは、正常でないと判定された発光素子を光源から除外する、請求項１２に記載の光学検出方法。
【請求項１４】
前記光学検出方法はさらに、光源として決定された発光素子が駆動されたとき、前記受光素子からの検出信号に基づき反射光の光量が基準値を満たしているか否かを判定するステップを含む、請求項１２に記載の光学検出方法。
【請求項１５】
前記光学検出方法はさらに、光学測定された数値結果に基づいた情報に変換して表示手段に表示するステップを含む、請求項１２に記載の光学検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学検出装置、光学式血流計および光学検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代においては、高齢化社会を本格的に迎え、医療費の高騰が国家財政を圧迫してきている。このため、今後の医療政策においては、“治療から予防”へと観点を転換し、医療費の高騰を抑制する必要性がある。そのような背景から近年、成人病予防と関連の深い血液循環を測定できる血流測定計（以下、血流計という）に関心が集まっている。
【０００３】
血流計には大きく分けて光学式測定計と超音波式測定計がある。特に光学式血流計は、超音波式血流計に比べて分解能が高いため、超音波式では測定が困難な抹消組織の毛細血管の血流を容易に計測することができる。このような光学式血流計において、レーザ光を光源に用いたレーザ血流計が実用化されている。レーザ血流計は、光源からのレーザ光を照射用光ファイバを介して生体組織表面に入射させ、生体組織内で散乱または反射された光（以下、反射光という）を検出用光ファイバを介して検出し、その信号を解析することによって、血流量等を測定している。測定できる生体組織は、皮膚、脳、神経、臓器、筋肉、歯髄等である。
【０００４】
また、予防医学の観点からこのような医療用センサは、日常の生活やスポーツ中において、常時生体情報を計測できることが要求されている。このため、レーザ血流計にあっても、小型化、軽量化に加えて、人体への装着が容易であることが望まれている。
【０００５】
特許文献１は、シリコン等の半導体基板上に、発光素子と受光素子を集積し、生体組織からの反射光を受光することで、血流量、血流速度、脈拍等を測定する血流計を開示している。この血流計は、照射用および検出用の光ファイバを用いることなく、血流計の小型化および軽量化を図り、血流計を常時携帯できるようにしている。
【０００６】
また、特許文献２の血流計は、シリコン基板表面に２つの凹部を形成し、一方の凹部内に発光素子である端面発光ＬＤを取り付け、他方の凹部内に受光素子であるフォトダイオードを取り付け、フォトダイオード側の凹部の側面に遮光膜を形成し、シリコン基板の表面を合成石英からなるカバー基板で覆っている。このような構成により、受光素子への迷光を防ぐ遮光板を不要とし、カバー基板によりゴミや埃等の微粒子から素子を保護し、血流計の小型化、低コスト化を図っている
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１や特許文献２に示す血流計では、１つの発光素子から発せられた光の反射光は１つの受光素子で受光される構成、すなわち発光素子と受光素子が一対一の関係にあった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３３０９３６号
【特許文献２】特開２００４−２２９９２０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、発光素子と受光素子とが一対一の対応関係で使用する従来技術に比べて、外部検出体への位置決めを容易に行うことができ、かつ測定精度の高い光学検出装置、光学式血流計および光学検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明の請求項１に係る光学検出装置は、基板上に形成された複数の発光素子と、前記発光素子の光で照射された外部検出体からの反射光を受光し、当該反射光を電気的な検出信号に変換する受光素子と、前記複数の発光素子の各々を独立して駆動可能な駆動手段と、前記複数の発光素子をそれぞれ独立して駆動したとき、各々の発光素子に対応して得られた複数の検出信号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された複数の検出信号に基づき前記複数の発光素子の中から１つの発光素子を光源に決定する決定手段とを有する。
【００１１】
請求項２によれば、前記決定手段は、前記複数の検出信号から最も感度の高い検出信号を選択し、当該選択された検出信号に対応する発光素子を光源に決定する。
請求項３によれば、前記光学検出装置はさらに、前記複数の発光素子の各々を前記駆動手段により駆動するとき、発光素子の各々の駆動電流に基づき発光素子が正常であるか否かを判定する判定手段を含み、前記決定手段は、正常でないと判定された発光素子を光源から除外する。
請求項４によれば、前記光学検出装置はさらに、光源として決定された発光素子が前記駆動手段により駆動されたとき、受光素子から得られた検出信号に基づき反射光の光量が基準値を満たしているか否かを判定する光量判定手段を有する。
請求項５によれば、前記光学検出装置はさらに、前記受光素子から得られた検出信号に基づき、発光素子の出力が所定の範囲となるように前記駆動手段を制御する駆動制御手段を含む。
請求項６によれば、前記光学検出装置はさらに、光源として決定された発光素子を前記駆動手段により駆動したとき、前記受光素子から得られた検出信号に基づき外部検出体の測定を行う測定手段と、前記測定手段に測定された測定結果を表示する表示手段とを含む。
請求項７によれば、前記複数の発光素子は、前記受光素子を取り囲むように行列状または円周状に配置される。
請求項８によれば、前記複数の発光素子の各々は、前記受光素子から等しい距離に配置される。
請求項９によれば、前記複数の発光素子および受光素子は、可撓性基板上に形成される。
請求項１０によれば、前記複数の発光素子は、面発光型半導体レーザ素子である。
請求項１１に係る光学式血流計は、外部検出体は生体であり、請求項１ないし１０いずれか１つの光学検出装置により血流量、血流速度または脈拍の少なくとも１つを測定する。
請求項１２に係る光学検出方法は、基板上に形成された複数の発光素子の１つを駆動し、発光素子の光で照射された外部検出体からの反射光を受光し、当該反射光を電気的な検出信号に変換するステップと、変換された検出信号を記憶するステップと、複数の発光素子の各々がすべてが駆動されるまで上記２つのステップを繰り返すステップと、複数の発光素子の各々に対応して記憶された複数の検出信号に基づき最も感度の高い発光素子を光源に決定するステップと、光源に決定された発光素子を駆動するステップと、発光素子から得られた検出信号に基づき外部検出体の光学測定を行うステップとを有する。
請求項１３によれば、前記光学検出方法はさらに、複数の発光素子の各々が駆動されるとき、複数の発光素子の各々の駆動電流に基づき発光素子が正常であるか否かを判定するステップを含み、前記光源に決定するステップは、正常でないと判定された発光素子を光源から除外する。
請求項１４によれば、光学検出方法はさらに、光源として決定された発光素子が駆動されたとき、受光素子からの検出信号に基づき反射光の光量が基準値を満たしているか否かを判定するステップを含む。
請求項１５によれば、前記光学検出方法はさらに、光学測定された数値結果に基づいた情報に変換して表示手段に表示するステップを含む。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１によれば、発光素子と受光素子とを一対一の対応関係で使用する従来と比較して、外部検出体に対する位置決めが容易となる。
請求項２によれば、発光素子と受光素子とを一対一の対応関係で使用する従来と比較して、精度の高い測定を行うことができる。
請求項３によれば、より最適な発光素子を光源に決定することができる。
請求項４によれば、発光素子に起因した測定エラーを検出することができる。
請求項５によれば、外部検出体の測定を精度良く行うことができる。
請求項６によれば、外部検出体の測定結果を認識することができる。
請求項７によれば、光学検出装置の外部検出体への位置決めを容易にすることができる。
請求項８によれば、より最適な発光素子を光源に決定することができる。
請求項９によれば、凹凸を有する外部検出体であっても適切に光学検出装置を接触させることができる。
請求項１０によれば、２次元状の発光素子の製造を容易にすることができる。
請求項１１によれば、発光素子と受光素子とを一対一の対応関係で使用する従来と比較して、位置合わせが容易であり、測定精度の高い光学式血流計を得ることができる。
請求項１２によれば、発光素子と受光素子とを一対一の対応関係で使用する従来と比較して、外部検出体に対する位置決めが容易となる。
請求項１３によれば、より最適な発光素子を光源に決定することができる。
請求項１４によれば、発光素子に起因した測定エラーを検出することができる。
請求項１５によれば、外部検出体の測定結果を容易に認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の光学検出装置の最良の形態として、レーザ血流計（血流センサ）を図面を参照して説明する。
【実施例】
【００１４】
図1は、本発明の実施例にレーザ血流計の好ましい構成を示すブロック図である。同図に示すように、血流計１０は、複数の発光素子２０、複数の発光素子２０を独立して駆動可能な駆動回路２２、発光素子２０によって照射された生体組織からの反射光を受光する受光素子２４、受光素子２４から出力された電気信号をアナログ・ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器２６、表示部２８、メモリ３０、各部への電力を供給するバッテリー３２、および各部を制御するコントローラ３４を備えている。
【００１５】
図２は、発光素子および受光素子のレイアウトの一例を示す図である。同図に示すように、矩形状の基板５０の対角線上に、４つの発光素子２０−１、２０−２、２０−３、２−４が形成される。発光素子２０−１〜２０−４は、例えば、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）により構成される。発光素子および受光素子は、同一の基板上にモノリシックに形成することができるが、これに限らず、例えば、発光素子および受光素子を基板上に表面実装するハイブリッド型であってもよい。
【００１６】
発光素子（ＶＣＳＥＬ）と受光素子をモノリシックに形成する場合、例えば、ＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓの半導体層を積層し、半導体層をエッチングすることで、基板上に発光点となる４つの円筒状のメサまたはポストを形成し、かつ、それらの中央に受光素子となる１つの円筒状のメサまたはポストを形成する。発光点のメサまたはポストの頂部からは、基板とほぼ垂直方向にレーザ光が出射される。ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓのレーザ光の波長は、例えば、７８０ｎｍである。一方、受光素子２４は、発光素子と共通の半導体層を利用したフォトダイオードであり、メサまたはポストの頂部から受光した反射光を電気信号に変換する。好ましくは、受光素子２４の中心からそれぞれの発光素子２０−１〜２０−４までの距離は、ほぼ等しい。
【００１７】
ハイブリッド型の場合には、例えば、シリコン基板上に電極配線を形成し、この電極配線上に発光素子および受光素子を表面実装する。シリコン基板内には、必要な電子回路を集積し、受光素子からの検出信号を処理したり、発光素子の駆動信号を生成することが可能である。さらに、発光素子および受光素子は、可撓性（フレキシブル）基板上に形成することも可能である。発光素子および受光素子は、人体の皮膚等に直面するため、フレキシブル基板であれば、人体の凹凸または曲線に追従させることが容易となり、血流計の装着性が良くなるとともに、測定精度の低下を防ぐことができる。
【００１８】
発光素子の光により生体組織が照射されると、生体組織内で散乱されまたは反射された反射光が受光素子２４により検出される。受光素子２４は、検出した光を電気信号に変換し、これを検出信号としてＡ／Ｄ変換器２６へ出力する。
【００１９】
駆動回路２２は、コントローラ３４により制御され、発光素子２０−１〜２０−４の各々を独立して駆動することができる。後述するように、コントローラ３４は、血流の測定を開始する前に、発光素子２０−１〜２０−４の各々を独立に駆動し、受光素子から得られた検出信号に基づき発光素子のいずれかを光源に決定する。光源を決定し、測定を開始すると、コントローラ３４は、受光素子からの検出信号を監視し、光源である発光素子の出力が一定となるようなフィードバック制御により発光素子を駆動することができる。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換器２６は、受光素子２４からの検出信号を受け取り、これを増幅した後、ディジタル信号に変換する。ディジタル変換された検出信号は、コントローラ３４へ出力される。
【００２１】
表示部２８は、例えば液晶等のディスプレイを含み、コントローラ３４によって行われた動作結果等を表示する。血流計１０が、例えば携帯型の腕時計のように構成されるとき、表示部２８は、腕時計の表面のディスプレイを構成する。
【００２２】
メモリ３０は、データを書き換え可能な記憶媒体であり、例えば、半導体メモリから構成される。半導体メモリは、好ましくは、フラッシュメモリのような不揮発性メモリが用いられるが、それ以外のＤＲＡＭ等の揮発性メモリであってもよい。メモリ３０は、受光素子２４から得られた検出信号やその他の測定に必要なデータを記憶する。
【００２３】
バッテリー３２は、血流計の各部に電力を供給する。バッテリー３２は、リチウムイオン等の充電可能な二次電池であることが望ましい。例えば、血流計の電源スイッチがオンされたとき、各部に必要な電力を供給する。
【００２４】
コントローラ３４は、例えば、マイクロコントローラから構成され、各部の動作を制御したり、血流計の測定に必要な演算を実行させるためのプログラムをＲＯＭまたはＲＡＭに保持している。
【００２５】
次に、本実施例の血流計の動作について説明する。本実施例の血流計は、上記したように複数の発光素子を備えており、血流計としての測定を開始する前に、最適な発光素子を光源に決定する。その決定フローを図３に示す。
【００２６】
血流計１０が人体に装着されて、血流を測定することができる状態となると、コントローラ３４は、駆動回路２２を介してＮ個の発光素子の中から１つの発光素子を駆動する（ステップＳ１０１）。ここでは、発光素子２０−１が駆動されるものとする。なお、このシーケンスは、例えば、血流計に設けられた開始ボタン等のスイッチが押下されたときに開始することができる。
【００２７】
発光素子２０−１が駆動されると、発光素子の光で生体組織が照射され、その反射光が受光素子２４に受光される（ステップＳ１０２）。受光素子２４は、光電変換を行い、検出信号をＡ／Ｄ変換器２６へ出力する。検出信号は、Ａ／Ｄ変換器２６によりディジタル信号に変換され、コントローラ３４へ出力される。
【００２８】
コントローラ３４は、検出信号を受け取ると、これを発光素子２０−１と関連付けてメモリ３０に記憶する（ステップＳ１０３）。コントローラ３４は、発光素子２０−１についての検出信号を記憶すると、発光素子２０−１についての駆動を停止させ、次に発光素子２０−２を駆動させ、同様にして受光素子２４から得られた検出信号を発光素子２０−２に関連付けてメモリ３０に記憶する。このようなステップＳ１０１〜ステップＳ１０３は、すべての発光素子が駆動されるまで繰り返される（ステップＳ１０４）。
【００２９】
すべての発光素子の駆動が終了すると、コントローラ３４は、発光素子についての感度を判定する（ステップＳ１０５）。コントローラ３４は、発光素子の各々に対応して得られた検出信号をメモリ３０から読み出し、すべての検出信号の検出レベルを比較する。そして、最も検出レベルが高い検出信号を抽出する。受光素子２４は、受光した反射光の光量に比例した検出レベルの検出信号を生成する。このため、最も検出レベルが大きい検出信号は、ＳＮ比が最も大きな信号であり、これは、最も感度の良い検出信号である。
【００３０】
コントローラ３４は、最も感度の良い検出信号に対応する発光素子を光源に決定する（ステップＳ１０６）。光源に決定された発光素子は、他のいずれの発光素子よりも感度の高い検出信号を生成させ、言い換えれば、生体に装着された複数の発光素子の中で最も測定に適した位置にある発光素子である。
【００３１】
コントローラ３４は、光源を決定すると、駆動回路２２を介して、光源に決定された発光素子を駆動し、受光素子２４から得られた検出信号に基づき所定の演算を行い、血流量、血流速度、または脈拍等を測定する。測定された結果は、表示部２８のディスプレイに表示される。
【００３２】
図４は、本実施例の血流計の測定例を模式的に示す図である。同図に示すように、発光素子２０から周波数ωのレーザ光が発せられ、レーザ光によって皮膚表面が照射される。レーザ光は、表皮の角質層を透過し、皮下組織内で散乱される。皮下組織内の毛細血管を流れる赤血球により散乱された光は、ドップラーシフトして波長がω+Δωにシフトするが、静止した組織で散乱した光はドップラーシフトしない。これらの両者の光の干渉が受光素子２４によって受光され、電気信号に変換される。コントローラ３４は、検出信号のパワースペクトルの１次モーメントが、ドップラーシフトした赤血球の濃度×平均速度に比例するというアルゴリズムを用いて演算を行い、血流量を測定する。
【００３３】
このように本実施例の血流計は、複数個の発光素子を備え、最も感度の高い発光素子を自動的に光源に決定してから測定するため、検出部位によらず常に高い測定精度を維持できる。また、従来の生体情報測定装置にあるような単一の発光素子では、検出時に測定部位の位置ずれを生じることが発生することが多いが、本実施例のように、発光素子を複数個設けることで、このような問題を起こすことなく、高い測定精度を保つことが可能となる。さらに、検出範囲を広くカバーすることができ、血流計の移動の手間などを解消し、装着性を改善することができる。
【００３４】
図５は、発光素子およぶ受光素子の他のレイアウト例を示す図である。図５Ａに示すレイアウトは、基板５０の中央に受光素子２４が形成され、受光素子２４を取り囲むように行および列方向に８つの発光素子２０−１〜２０−６が形成されている。図５Ｂのレイアウトは、受光素子２４の円周上に８つの発光素子２０−１〜２０−８が形成されている。図５Ｃのレイアウトは、中央の受光素子２４の周囲に複数の行および列方向に２４個の発光素子が形成されている。図５Ｄのレイアウトは、基板上に４つの受光素子（ハッチングで表示）２４−１、２４−２、２４−３、２４−４が形成され、これらの受光素子の間に４つの発光素子２０−１、２０−２、２０−３、２０−４が形成されている。光源を決定する場合には、４つの受光素子２４−１〜２４−４から得られた検出信号を加算したものの感度を判定する。これらのレイアウトは例示であり、勿論、他のレイアウトであってもよい。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例の血流計は、図６に示すように、受光素子２４からの検出信号に受け取り発光素子のフィードバック制御を行うフィードバック制御回路３６と、フィードバック制御回路３６からの制御により発光素子を駆動する駆動回路２２とを備えている。
【００３６】
血流計を人体に装着すると、人体からの体温の熱伝導によって血流計の温度が上昇する。特に、ＶＣＳＥＬ等の発光素子は、温度依存性があり、温度が上昇するとレーザ光の出力が低下する。フィードバック制御回路３６は、光源に決定された発光素子が駆動されたとき、その検出信号を監視し、検出信号のレベルが所定の値を超えて低下したとき、あるいは一定の範囲を逸脱したとき、駆動電流をフィードバック制御し、発光素子の出力を増加させる。これにより、血流の測定精度を維持することができる。なお、フィードバック制御回路３６は、図１に示すコントローラ３４によって実行するようにしてもよい。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。第３の実施例は、血流の測定前に発光素子に異常があるか否かをチェックし、異常がある発光素子を光源から除外する。図７にその動作フローを示す。
【００３８】
コントローラ３４は、例えば、血流計に電源が投入されたとき、またはユーザからの指示があったとき、血流計の初期設定を行う。コントローラ３４は、先ず、メモリ３０の内容をクリアし（ステップＳ２０１）、次いで、Ｎ個の発光素子の中から１つの発光素子を選択しその駆動を行う（ステップＳ２０２）。コントローラ３４は、受光素子２４から得られた検出信号が一定のレベルとなるように発光素子の駆動を制御し（ステップＳ２０３）、そのときの駆動電流を発光素子と関連付けしてメモリ３０に記憶する（ステップＳ２０４）。１つの発光素子についての駆動電流の記憶が終了すると、次に、他の発光素子についても同様の処理を行い、Ｎ個の発光素子についての駆動電流をメモリ３０に記憶する（ステップＳ２０５）。
【００３９】
次に、コントローラ３４は、Ｎ個の発光素子について異常があるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。コントローラ３４は、メモリ３０から駆動電流を読み出し、例えば、駆動電流が所定の値よりも大きい場合には、その発光素子に異常があると判定する。この判定により、発光素子の製造不良のみならず、製造後の使用中における何らかの原因による故障や経年変化による故障を検出することができる。コントローラ３４は、異常と判定された発光素子があったとき（ステップＳ２０７）、どの発光素子が異常であるかを示す識別情報をメモリ３０に記憶する（ステップＳ２０８）。
【００４０】
コントローラ３４は、血流計による測定開始時の光源の決定フローにおいて（図３を参照）、異常と判定された発光素子の駆動を行なわないようにし、異常のある発光素子が光源に選択されないようにする。
【００４１】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。第４の実施例は、血流計の測定中における発光素子の動作をモニターする。図８のフローに示すように、コントローラ３４は、光源に決定された発光素子を駆動し、測定を開始する（ステップＳ３０１）。コントローラ３４は、受光素子２４の反射光の光量が基準を満たしているか否かの判定を行うため、検出信号レベルと基準値とを比較する（ステップＳ３０２）。
【００４２】
コントローラ３４は、検出信号レベルが基準値よりも小さい場合には（ステップＳ３０３）、反射光の光量が基準を満足していないと判定し、光源に決定された発光素子に測定エラーがあることをメモリ３０に記憶し（ステップＳ３０４）、表示部２８のディスプレイにその旨を表示させる（ステップＳ３０５）。
【００４３】
携帯型の血流計を人体に常時装着していると、時間の経過とともに血流計の位置がずれることがある。このため、当初は最適な位置にあったと判定された発光素子が、測定に適さない位置となり、測定エラーを生じさせてしまうことがある。第４の実施例では、測定エラーであることをメモリ３０に記憶させ、コントローラ３４に光源の再決定を行わせることができる。つまり、コントローラ３４は、測定エラーが生じたことに応答して自動的に光源の再決定を行う。但し、これ以外にも、ディスプレイに測定エラーが表示されるので、ユーザが何らかの指示を与えたことに応答して光源の再決定を行うようにしてもよい。コントローラ３４は、光源の再決定を行う際に、メモリに記憶された測定エラーの対象となった発光素子を光源の決定フローから除外するようにしてもよい。
【００４４】
次に、発光素子にＶＣＳＥＬを用いたときのＶＣＳＥＬアレイの構成例を図９に示す。同図において、ＶＣＳＥＬアレイ１００は、半絶縁性のＧａＡｓ基板１０２上に、ｎ型のＡｌＧａＡｓの半導体多層膜からなる半導体ミラーを構成する下部ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector:分布ブラッグ型反射鏡）１０４、活性領域１０６、ｐ型のＡｌＧａＡｓの半導体多層膜からなる半導体ミラーを構成する上部ＤＢＲ１０８が積層されている。上部ＤＢＲの最下層は、ｐ型のＡｌＡｓからなる電流狭窄層１１０であり、最上層は、ｐ型のＧａＡｓコンタクト層１１２である。
【００４５】
基板１０２には、半導体層をエッチングして形成されたリング状の複数の溝１１４が形成され、溝１１４は、コンタクト層１１２から基板１０２に到達する深さを有している。これらの溝１１４により、レーザ光の発光部である円筒状のポストＰ１、Ｐ２が形成されている。図示する例では、２つの発光部２０−１、２０−２が形成されている。さらに、溝１１４により、発光部２０−１、２０−２の間に、円筒状のポストＰ３からなる受光素子２４が形成されている。
【００４６】
ポストＰ１、Ｐ２、Ｐ３の底部、側部および頂部の一部を覆うように層間絶縁膜１２０が形成されている。ポストＰ１、Ｐ２、Ｐ３には、ｐ側の上部電極１３０が形成され、上部電極１３０は、層間絶縁膜１２０のコンタクトホールを介してコンタクト層１１２に電気的に接続されている。ポストＰ１、Ｐ２の上部電極１３０の中央には、円形状の開口１３２が形成され、開口１３２は、レーザ光の出射領域を規定する。また、ポストＰ３の上部電極１３０には、開口１３４が形成され、開口１３４は、反射光の受光領域を規定する。また、ポストＰ１、Ｐ２の電流狭窄層１１０には、ポストＰ１、Ｐ２の側面から酸化された酸化領域が形成され、酸化領域によって包囲された導電領域内に電流および光が閉じ込められる。さらに、発光素子２０−１、２０−２および受光素子２４のｎ側電極が図示しない領域でｎ型の下部ＤＢＲ１０４に電気的に接続されている。
【００４７】
発光素子２０−１、２０−２は、それぞれ独立して駆動が可能であり、駆動時には、順方向のバイアスが印加され、受光素子２４には、逆方向のバイアスが印加される。好ましくは、発光素子２０−１、２０−２からの迷光を遮断するために、溝１１４内に非透過性の物質を充填するようにしてもよい。
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る光学検出装置、光学式血流計および光学検出方法は、生体情報を測定するための医療センサや医療システムに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施例に係る血流計の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す発光素子および受光素子のレイアウトを示す図である。
【図３】複数の発光素子から最適な発光素子を光源に決定するフローを示す図である。
【図４】本実施例の血流計の使用例を示す図である。
【図５】発光素子および受光素子の他のレイアウトを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る血流計の特徴を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る血流計のフローを示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例に係る血流計のフローを示す図である。
【図９】発光素子にＶＣＳＥＬを用いたときの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０：レーザ血流計
２０、２０−１〜２０−８：発光素子
２２：駆動回路
２４、２４−１〜２４−４：受光素子
２６：Ａ／Ｄ変換器
２８：表示部
３０：メモリ
３２：バッテリィ
３４：コントローラ
３６：フィードバック制御回路
５０：基板
【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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