JP2017169690A - Biological information measuring device and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、生体情報計測装置および電子機器に関する。 The present disclosure relates to a biological information measuring device and an electronic apparatus.
近年、ウェアラブルデバイスの進化や常時無線接続の普及とともに、脈拍センサを搭載した時計型もしくはリストバンド型のデバイスが上市されている。それらのデバイスにおける脈拍センサには、光電容積脈波方式(photoplethysmography;PPG)が広く採用されている。 In recent years, with the evolution of wearable devices and the spread of constant wireless connection, watch-type or wristband-type devices equipped with a pulse sensor are on the market. Photoplethysmography (PPG) is widely used for pulse sensors in these devices.
光電容積脈波方式では、様々なノイズによる信号変動が発生するので、より精度の高いノイズ除去が求められる。また、脈拍以外の生体情報において、光電容積脈波方式と同様の方式が用いられている場合にも、より精度の高いノイズ除去が求められる。より精度の高いノイズ除去を行うことの可能な生体情報計測装置および電子機器を提供することが望ましい。 In the photoelectric volumetric pulse wave method, signal fluctuations due to various noises occur, so noise removal with higher accuracy is required. Further, even when a method similar to the photoelectric volume pulse wave method is used for biological information other than the pulse, more accurate noise removal is required. It is desirable to provide a biological information measuring apparatus and electronic device that can perform noise removal with higher accuracy.
本開示の一実施の形態の第1の生体情報計測装置は、発光素子と、3つ以上の受光素子と、信号処理部とを備えている。発光素子は、配線基板上に配置されており、被検体に対して光を発する。3つ以上の受光素子は、配線基板上の、発光素子から所定の方向において、発光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも3か所に配置されている。各受光素子は、被検体からの光を受光する。信号処理部は、第1検出信号と、第2検出信号と、第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出する。ここで、第1検出信号は、3つ以上の受光素子のうち相対的に発光素子寄りの第1受光素子で検出された信号である。第2検出信号は、3つ以上の受光素子のうち相対的に発光素子から離れた第2受光素子で検出された信号である。第3検出信号は、3つ以上の受光素子のうち第1受光素子と第2受光素子との間にある第3受光素子で検出された信号である。信号処理部は、導出した第4検出信号に基づいて、第4検出信号と相関を有する被検体の生体情報を導出する。 A first biological information measuring device according to an embodiment of the present disclosure includes a light emitting element, three or more light receiving elements, and a signal processing unit. The light emitting element is disposed on the wiring board and emits light to the subject. The three or more light receiving elements are arranged on at least three places on the wiring board in different directions from the light emitting elements in a predetermined direction. Each light receiving element receives light from the subject. The signal processing unit derives a fourth detection signal in which the influence of the noise component is reduced by a calculation based on the first detection signal, the second detection signal, and the third detection signal. Here, the first detection signal is a signal detected by the first light receiving element relatively closer to the light emitting element among the three or more light receiving elements. The second detection signal is a signal detected by a second light receiving element that is relatively far from the light emitting element among the three or more light receiving elements. The third detection signal is a signal detected by the third light receiving element between the first light receiving element and the second light receiving element among the three or more light receiving elements. The signal processing unit derives biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal based on the derived fourth detection signal.
本開示の一実施の形態の第1の電子機器は、上記の第1の生体情報計測装置を備えている。 A first electronic device according to an embodiment of the present disclosure includes the first biological information measurement device described above.
本開示の一実施の形態の第1の生体情報計測装置および第1の電子機器では、発光素子からの距離が互いに異なる3つの受光素子が設けられている。これにより、例えば、第1受光素子において、被検体の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号が得られる。また、例えば、第2受光素子において、被検体の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号が得られる。また、例えば、第3受光素子において、被検体の生体情報に関する信号成分と、被検体の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号が得られる。従って、これら3つの検出信号に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号を導出することができる。 In the first biological information measuring device and the first electronic device according to the embodiment of the present disclosure, three light receiving elements having different distances from the light emitting elements are provided. Thereby, for example, in the first light receiving element, a detection signal containing a lot of noise generated on the skin of the subject is obtained. Further, for example, in the second light receiving element, a detection signal containing a lot of noise generated in the subcutaneous tissue of the subject can be obtained. In addition, for example, in the third light receiving element, a detection signal including a signal component related to biological information of the subject and noise generated in the epidermis and subcutaneous tissue of the subject is obtained. Therefore, a detection signal in which the influence of the noise component is reduced can be derived by performing an operation based on these three detection signals.
本開示の一実施の形態の第2の生体情報計測装置は、受光素子と、3つ以上の発光素子と、信号処理部とを備えている。受光素子は、配線基板上に配置されており、被検体からの光を受光する。3つ以上の発光素子は、配線基板上の、受光素子から所定の方向において、受光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも3か所に配置されている。3つ以上の発光素子は、被検体に対して光を発する。信号処理部は、各発光素子を順次発光させる。信号処理部は、第1検出信号と、第2検出信号と、第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出する。ここで、第1検出信号は、3つ以上の発光素子のうち相対的に前記受光素子寄りの第1発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された信号である。第2検出信号は、3つ以上の発光素子のうち相対的に受光素子から離れた第2発光素子が発光しているときに受光素子で検出された信号である。第3検出信号は、3つ以上の発光素子のうち第1発光素子と第2発光素子との間にある第3発光素子が発光しているときに受光素子で検出された信号である。信号処理部は、導出した第4検出信号に基づいて、第4検出信号と相関を有する被検体の生体情報を導出する。 The second biological information measurement device according to an embodiment of the present disclosure includes a light receiving element, three or more light emitting elements, and a signal processing unit. The light receiving element is disposed on the wiring board and receives light from the subject. The three or more light emitting elements are disposed on at least three places on the wiring board in different directions from the light receiving element in a predetermined direction. Three or more light emitting elements emit light to the subject. The signal processing unit sequentially causes each light emitting element to emit light. The signal processing unit derives a fourth detection signal in which the influence of the noise component is reduced by a calculation based on the first detection signal, the second detection signal, and the third detection signal. Here, the first detection signal is a signal detected by the light receiving element when the first light emitting element relatively closer to the light receiving element among the three or more light emitting elements emits light. The second detection signal is a signal detected by the light receiving element when the second light emitting element that is relatively far from the light receiving element among the three or more light emitting elements emits light. The third detection signal is a signal detected by the light receiving element when the third light emitting element between the first light emitting element and the second light emitting element among the three or more light emitting elements emits light. The signal processing unit derives biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal based on the derived fourth detection signal.
本開示の一実施の形態の第2の電子機器は、上記の第2の生体情報計測装置を備えている。 A second electronic device according to an embodiment of the present disclosure includes the second biological information measurement device.
本開示の一実施の形態の第2の生体情報計測装置および第2の電子機器では、受光素子からの距離が互いに異なる3つの発光素子が設けられている。これにより、例えば、相対的に受光素子寄りの第1発光素子が発光しているときに、被検体の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号が得られる。また、例えば、相対的に受光素子から離れた第2発光素子が発光しているときに、被検体の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号が得られる。また、例えば、第1発光素子と第2発光素子との間にある第3発光素子が発光しているときに、被検体の生体情報に関する信号成分と、被検体の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号が得られる。従って、これら3つの検出信号に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号を導出することができる。 In the second biological information measuring device and the second electronic device according to an embodiment of the present disclosure, three light emitting elements having different distances from the light receiving element are provided. Thereby, for example, when the first light emitting element relatively close to the light receiving element emits light, a detection signal containing a lot of noise generated on the skin of the subject is obtained. Further, for example, when the second light emitting element that is relatively distant from the light receiving element emits light, a detection signal including a lot of noise generated in the subcutaneous tissue of the subject is obtained. Further, for example, when the third light emitting element between the first light emitting element and the second light emitting element emits light, the signal component related to the biological information of the subject and the noise generated in the epidermis and subcutaneous tissue of the subject A detection signal including is obtained. Therefore, a detection signal in which the influence of the noise component is reduced can be derived by performing an operation based on these three detection signals.
本開示の一実施の形態の第3の生体情報計測装置は、受光素子、3つ以上の発光素子と、信号処理部とを備えている。受光素子は、配線基板上に配置されており、被検体からの光を受光する。3つ以上の発光素子は、配線基板上の、受光素子から所定の方向において、受光素子からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい少なくとも3か所に配置されている。3つ以上の発光素子は、各々の発光波長が互いに異なるとともに、被検体に対して光を発する。信号処理部は、各発光素子を順次発光させる。信号処理部は、第1検出信号と、第2検出信号と、第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出する。ここで、第1検出信号は、3つ以上の発光素子のうち相対的に受光素子寄りの第1発光素子が発光しているときに受光素子で検出された信号である。第2検出信号は、3つ以上の発光素子のうち相対的に受光素子から離れた第2発光素子が発光しているときに受光素子で検出された信号である。第3検出信号は、3つ以上の発光素子のうち第1発光素子と第2発光素子との間にある第3発光素子が発光しているときに受光素子で検出された信号である。信号処理部は、導出した第4検出信号に基づいて、第4検出信号と相関を有する被検体の生体情報を導出する。 A third biological information measuring device according to an embodiment of the present disclosure includes a light receiving element, three or more light emitting elements, and a signal processing unit. The light receiving element is disposed on the wiring board and receives light from the subject. The three or more light emitting elements are arranged on at least three places on the wiring board in a predetermined direction from the light receiving elements, or the distances from the light receiving elements are equal to each other or substantially equal to each other. The three or more light emitting elements have different emission wavelengths and emit light to the subject. The signal processing unit sequentially causes each light emitting element to emit light. The signal processing unit derives a fourth detection signal in which the influence of the noise component is reduced by a calculation based on the first detection signal, the second detection signal, and the third detection signal. Here, the first detection signal is a signal detected by the light receiving element when the first light emitting element relatively closer to the light receiving element among the three or more light emitting elements emits light. The second detection signal is a signal detected by the light receiving element when the second light emitting element that is relatively far from the light receiving element among the three or more light emitting elements emits light. The third detection signal is a signal detected by the light receiving element when the third light emitting element between the first light emitting element and the second light emitting element among the three or more light emitting elements emits light. The signal processing unit derives biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal based on the derived fourth detection signal.
本開示の一実施の形態の第3の電子機器は、上記の第3の生体情報計測装置を備えている。 A third electronic device according to an embodiment of the present disclosure includes the third biological information measuring device.
本開示の一実施の形態の第3の生体情報計測装置および第3の電子機器では、受光素子からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい箇所に、各々の発光波長が互いに異なる3つの発光素子が設けられている。これにより、例えば、相対的に発光波長の短い第1発光素子が発光しているときに、被検体の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号が得られる。また、例えば、相対的に発光波長の長い第2発光素子が発光しているときに、被検体の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号が得られる。また、例えば、第1発光素子の発光波長と第2発光素子の発光波長との間の発光波長の第3発光素子が発光しているときに、被検体の生体情報に関する信号成分と、被検体の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号が得られる。従って、これら3つの検出信号に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号を導出することができる。 In the third biological information measuring apparatus and the third electronic device according to an embodiment of the present disclosure, three light emission units having different emission wavelengths at locations where the distances from the light receiving elements are equal to or substantially equal to each other. An element is provided. Thereby, for example, when the first light-emitting element having a relatively short emission wavelength emits light, a detection signal containing a lot of noise generated on the skin of the subject is obtained. Further, for example, when the second light emitting element having a relatively long emission wavelength emits light, a detection signal containing a lot of noise generated in the subcutaneous tissue of the subject can be obtained. In addition, for example, when a third light emitting element having a light emission wavelength between the light emission wavelength of the first light emitting element and the light emission wavelength of the second light emitting element emits light, Detection signals including noise generated in the epidermis and subcutaneous tissue of the skin. Therefore, a detection signal in which the influence of the noise component is reduced can be derived by performing an operation based on these three detection signals.
本開示の一実施の形態の第1の生体情報計測装置および第1の電子機器によれば、発光素子からの距離が互いに異なる3つの受光素子を設けるようにしたので、これら3つの受光素子で検出された3つの検出信号に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号を導出することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。 According to the first biological information measuring device and the first electronic device of the embodiment of the present disclosure, the three light receiving elements having different distances from the light emitting elements are provided. By performing a calculation based on the three detected signals, a detection signal in which the influence of the noise component is reduced can be derived. Therefore, more accurate noise removal can be performed.
本開示の一実施の形態の第2の生体情報計測装置および第2の電子機器によれば、受光素子からの距離が互いに異なる3つの発光素子を設けるようにしたので、これら3つの発光が順次、発光しているときに検出された3つの検出信号に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号を導出することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。 According to the second biological information measuring device and the second electronic device according to the embodiment of the present disclosure, the three light emitting elements having different distances from the light receiving element are provided. By performing an operation based on the three detection signals detected when light is emitted, a detection signal with reduced influence of noise components can be derived. Therefore, more accurate noise removal can be performed.
本開示の一実施の形態の第3の生体情報計測装置および第3の電子機器によれば、受光素子からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい箇所に、各々の発光波長が互いに異なる3つの発光素子を設けるようにしたので、これら3つの発光が順次、発光しているときに検出された3つの検出信号に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号を導出することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。 According to the third biological information measuring device and the third electronic device of the embodiment of the present disclosure, the respective emission wavelengths are different from each other at locations where the distances from the light receiving elements are equal to or substantially equal to each other. Since the three light emitting elements are provided, a detection signal in which the influence of the noise component is reduced is derived by performing an operation based on the three detection signals detected when the three light emissions are sequentially emitted. can do. Therefore, more accurate noise removal can be performed.
なお、本開示の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。 In addition, the effect of this indication is not necessarily limited to the effect described here, Any effect described in this specification may be sufficient.
以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態(脈波計測装置)…図1〜図6
1つの発光素子と3つの受光素子を設けた例
2.第2の実施の形態(脈波計測装置)…図7〜図10
3つの発光素子と1つの受光素子を設けた例
3.第3の実施の形態(脈波計測装置)…図11,図12
1つの発光素子と1つのラインセンサを設けた例
4.第4の実施の形態(脈波計測装置)…図13,図14
1つの発光素子と1つのイメージセンサを設けた例
5.第5の実施の形態(脈波計測装置)…図15〜図17
波長の異なる3つの発光素子と1つの受光素子を設けた例
6.第1および第2の実施の形態の変形例(脈波計測装置)
変形例A:1つの発光素子と4つ以上の受光素子を設けた例…図18
変形例B:4つ以上の発光素子と1つの受光素子を設けた例…図19
7.適用例(電子機器)…図20
上記各実施の形態およびそれらの変形例の脈波計測装置を
腕時計などの電子機器に適用した例
Hereinafter, modes for carrying out the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The description will be given in the following order.
1. 1st Embodiment (pulse wave measuring device) ... FIGS. 1-6
1. Example in which one light emitting element and three light receiving elements are provided. Second Embodiment (Pulse Wave Measuring Device) ... FIGS. 7 to 10
2. Example in which three light emitting elements and one light receiving element are provided. Third Embodiment (Pulse Wave Measuring Device) ... FIG. 11 and FIG.
3. Example in which one light emitting element and one line sensor are provided Fourth Embodiment (Pulse Wave Measuring Device) ... FIGS. 13 and 14
4. Example in which one light emitting element and one image sensor are provided Fifth embodiment (pulse wave measuring device) ... FIGS. 15 to 17
5. Example in which three light emitting elements and one light receiving element having different wavelengths are provided. Modified example of first and second embodiments (pulse wave measuring device)
Modification A: Example in which one light emitting element and four or more light receiving elements are provided. FIG.
Modification B: Example in which four or more light emitting elements and one light receiving element are provided. FIG.
7). Application example (electronic equipment) ... FIG.
Examples in which the pulse wave measuring devices of the above embodiments and their modifications are applied to electronic devices such as watches
<1.第1の実施の形態>
[構成]
図1は、本開示の第1の実施の形態の脈波計測装置1(生体情報計測装置)の平面構成の一例を表したものである。図2は、図1の脈波計測装置1の、線分LNでの断面構成の一例を表したものである。図3は、図1の脈波計測装置1の使用例を表したものである。図4は、図1の脈波計測装置1の機能ブロックの一例を表したものである。
<1. First Embodiment>
[Constitution]
FIG. 1 illustrates an example of a planar configuration of a pulse wave measurement device 1 (biological information measurement device) according to the first embodiment of the present disclosure. FIG. 2 illustrates an example of a cross-sectional configuration along the line segment LN of the pulse
脈波計測装置1は、被検体100の生体情報の1つである脈波(脈拍)を検出する装置である。脈波計測装置1は、例えば、配線基板10と、配線基板10上に配置された1つの発光素子11および3つの受光素子12,13,14とを備えている。配線基板10は、1つの発光素子11および3つの受光素子12,13,14を支持するとともに、1つの発光素子11および3つの受光素子12,13,14と電気的に接続されている。
The pulse
配線基板10は、例えば、樹脂基板、樹脂フィルムもしくはガラス基板上に配線層が形成されたものである。発光素子11は、例えば、LED(light emitting diode;発光ダイオード)やLD(Laser Diode;半導体レーザ)などの半導体光源によって構成されている。発光素子11は、可視領域、近赤外領域または赤外領域の発光波長の光L1を発する。発光素子11は、配線基板10の法線方向に成分を有する光L1を発する。これにより、脈波計測装置1が図3に示したように被検体100の腕に取り付けられたときに、発光素子11は、被検体100の腕に向かって光L1を発する。各受光素子12,13,14は、例えば、PD(Photo Diode;フォトダイオード)によって構成されている。各受光素子12,13,14は、互いに等しい振幅および周波数の光が入力されたときに、互いに等しい検出信号を出力するように構成されていることが好ましい。各受光素子12,13,14は、例えば、互いに等しい材料、構造および大きさで構成されていることが好ましい。
For example, the
1つの発光素子11および3つの受光素子12,13,14は、配線基板10の一方の面上に配置(実装)されている。3つの受光素子12,13,14は、配線基板10上の発光素子11から所定の方向(例えば、図中の線分LNと平行な方向)において、発光素子11からの距離がそれぞれ異なる3か所に配置されている。脈波計測装置1が腕に取り付けられる際には、配線基板10、発光素子11および受光素子12,13,14等は、筐体20内に設けられ、筐体20にはベルト19が取り付けられる。脈波計測装置1が腕に取り付けられたとき、3つの受光素子12,13,14の配列方向(例えば、図中の線分LNと平行な方向)が腕の延在方向と平行もしくはほぼ平行となっていることが好ましい。このようにした場合には、腕を動かしたときに筐体20と腕との密着度の大きな変化が抑制され得る。
One
「所定の方向」とは、図中の線分LNに沿った方向を意味するだけでない。「所定の方向」とは、例えば、観察者が配線基板10の法線方向から発光素子11を眺めたときに、発光素子11の右側、発光素子11の左側、発光素子11の上側、または発光素子11の下側といった、大まかな方角を含む概念である。従って、3つの受光素子12,13,14は、例えば、図中の線分LN上に配置されていてもよいし、発光素子11から所定の方角と認識できる範囲内で図中の線分LNから外れた位置に配置されていてもよい。3つの受光素子12,13,14のより具体的な配置については、後に詳述する。
The “predetermined direction” does not only mean a direction along the line segment LN in the drawing. The “predetermined direction” means, for example, when the observer views the
受光素子12は、3つの受光素子12,13,14のうち相対的に発光素子11寄りに配置された受光素子(第1受光素子)である。受光素子12は、被検体100からの光(具体的には、発光素子11から発せられた光のうち、被検体100内で散乱された光)が入力されると、入力された光に応じた検出信号d1(第1検出信号)を出力する。受光素子14は、3つの受光素子12,13,14のうち相対的に発光素子11から離れて配置された受光素子(第2受光素子)である。受光素子14は、被検体100からの光(具体的には、発光素子11から発せられた光のうち、被検体100内で散乱された光)が入力されると、入力された光に応じた検出信号d3(第2検出信号)を出力する。受光素子13は、受光素子12と受光素子14との間にある受光素子(第3受光素子)である。受光素子13は、被検体100からの光(具体的には、発光素子11から発せられた光のうち、被検体100内で散乱された光)が入力されると、入力された光に応じた検出信号d2(第3検出信号)を出力する。
The
脈波計測装置1は、さらに、例えば、信号処理部15と、記憶部16と、通信部17と、表示部18とを備えている。通信部17および表示部18の少なくとも一方は、必要に応じて省略されていてもよい。信号処理部15、記憶部16および通信部17は、例えば、配線基板10の裏面(配線基板の、発光素子11側とは反対側の面)に配置(実装)されている。これにより、信号処理部15、記憶部16および通信部17が、配線基板10の上面(発光素子11側の面)に配置(実装)されている場合と比べて、脈波計測装置1の小型化が可能となる。表示部18は、例えば、配線基板10の裏面側の空間に配置されている。表示部18は、例えば、FPC(Flexible Printed Circuits)を介して信号処理部15と連結されている。
The pulse
通信部17は、例えば、ブルートゥース(Bluetooth(登録商標))等の近接無線通信などを用いて、スマートフォンなどの携帯型通信端末と通信を行う。通信部17は、スマートフォンなどの携帯型通信端末との通信によって、信号処理部15で導出された検出信号15A(第4検出信号)や、信号処理部15で導出された被検体100の生体情報15Bのやり取りを行う。表示部18は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display;液晶ディスプレイ)またはOELD(Organic Electroluminescence Display;有機ELディスプレイ)などからなる。表示部18は、信号処理部15から入力された検出信号15Aや被検体100の生体情報15Bなどを表示する。
The
記憶部16は、各種プログラムや各種データファイルを記憶可能となっている。記憶部16は、処理プログラム16Aおよび係数16Bを記憶している。記憶部16は、さらに、処理プログラム16Aが実行されることにより生成される各種データを記憶可能となっている。そのようなデータとしては、例えば、検出信号15Aや、被検体100の生体情報15Bなどが挙げられる。記憶部16は、例えば、不揮発性メモリによって構成されており、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、フラッシュメモリ、抵抗変化型メモリなどによって構成されている。
The
処理プログラム16Aは、被検体100の生体情報(具体的には、被検体100の脈波(脈拍))を導出するための一連の手順をプロセッサ(信号処理部15)に実行させるためのものである。処理プログラム16Aは、3つの受光素子12,13,14で検出された3つの検出信号に基づく演算の手順を含んでいる。係数16Bは、例えば、検出信号d1にかける係数a,b,cと、検出信号d2にかける係数d,e,fと、検出信号d3にかける係数g,h,iとを含んでいる。係数a,b,cは、検出信号d1の振幅を補正するものである。係数d,e,fは、検出信号d2の振幅を補正するものである。係数g,h,iは、検出信号d3の振幅を補正するものである。係数a,b,c,d,e,f,g,h,iは、脈波計測装置1の工場出荷の際の校正で得られた値であってもよいし、脈波計測装置1の工場出荷後にユーザによって校正が実施されることにより得られた値であってもよい。
The
信号処理部15は、例えば、ユーザからの指示に基づいて、処理プログラム16Aを記憶部16から読み出し、読み出した内容を実行する。信号処理部15は、被検体100の生体情報15B(具体的には、被検体100の脈波(脈拍)に関する情報)を導出するための一連の手順を実行する。
For example, the
信号処理部15は、3つの受光素子12,13,14で検出された3つの検出信号d1,d2,d3に基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された検出信号15Aを導出する。信号処理部15は、さらに、導出した検出信号15Aに基づいて、検出信号15Aと相関を有する被検体100の生体情報15Bを導出する。信号処理部15は、検出信号d1および検出信号d3に基づいて、検出信号d2からノイズ成分を減じることにより、検出信号15Aを導出する。以下では、最初に、脈波計測装置1の検出原理を説明し、その後、信号処理部15での信号処理方法について説明する。
The
(検出原理)
図5は、脈波計測装置1の検出原理の一例を表したものである。図5に示したように、被検体100の内部は、生体表面から、表皮、真皮、皮下組織の順に並んで構成されている。発光素子11から発せられた光L1は、生体表面から被検体100の内部に入射し、表皮、真皮、皮下組織の各層で散乱され、その散乱光が3つの受光素子12,13,14で受光される。
(Detection principle)
FIG. 5 shows an example of the detection principle of the pulse
受光素子13は、脈拍変動に影響を及ぼす毛細血管が多く存在する真皮で散乱された光が支配的に受光される位置であって、かつ信号品質が最も良好となるような位置に配置される。ここで、信号品質は、例えば、脈拍の変動成分の品質を表すパラメータであるAC/DCで評価される。図6は、発光素子11からの距離と、検出信号のAC/DCとの関係の一例を表したものである。図6から、発光素子11と受光素子13との最適な距離は、3.5mmから4.5mmの間にあることがわかる。
The
受光素子12は、表皮のみを通った光や表面反射した光が支配的に受光される位置であって、かつ皮下組織など生体内部に到達した光が受光されにくい位置(発光素子11に近い位置)に配置される。発光素子11と受光素子12との最適な距離は、3.5mm以下である。受光素子12が発光素子11に近い位置に配置された場合には、受光素子12では、脈波計測装置1の筐体と被検体100とが位置ずれを起こした場合に発生する体表ノイズ(生体表面部分で生じるノイズ)が支配的に受光される。
The
受光素子14は、表皮のみを通った光や表面反射した光が受光されにくい位置であって、かつ皮下組織など生体内部に到達した光が支配的に受光される位置(発光素子11から遠い位置)に配置される。発光素子11と受光素子14との最適な距離は、4.5mm以上である。受光素子14が発光素子11から遠い位置に配置された場合には、受光素子14では、生体内部が動いたときに発生する体内ノイズ(生体内部で生じるノイズ)が支配的に受光される。
The
受光素子13は、信号品質(AC/DC)が最も良好となるような最適な位置に配置される。しかし、受光素子13がそのような位置に配置された場合には、受光素子13では、体表ノイズおよび体内ノイズも同時に受光される。そのため、筐体と生体の位置ずれや生体内部の動きに伴ったノイズが発生した時に信号が劣化してしまう。そこで、受光素子12,14で取得した体表ノイズ成分と体内ノイズ成分を用いて受光素子13で取得した検出信号からノイズ成分を除去することによってノイズによる信号の劣化を低減する。各受光素子12,13,14で受光される成分は以下の通りである。
式(1),(2),(3)において、N1は体表ノイズ成分を、N2は体内ノイズ成分を、Sは脈拍変動成分を表す。係数a,b,c,d,e,f,g,h,iは各成分の振幅を表す。各受光素子12,13,14の、発光素子11に対する位置関係を考慮すると、式(1)においては、体表ノイズ成分が支配的であるため、b,cは非常に小さい値となる。式(3)においては、体内ノイズ成分が支配的であるため、g,hは非常に小さい値となる。式(2)においては、どの成分も相当量存在する。ここで、式(1),(2),(3)を行列式で表すと以下の式(4)のようになる。
式(4)の左辺、右辺の各部分をそれぞれ以下の式(5)〜(7)のように表す。
よって、式(4)は、式(5),(6),(7)により以下の式(8)のように表される。
式(8)において、[PD]は受光素子によって得られる信号である。また、[M]は係数である。また、[V]は求めたい体表ノイズ成分N1、体内ノイズ成分N2、脈拍変動成分Sである。よって、信号処理部15は、以下の式(9)に示した行列演算を行うことにより、ノイズを低減した脈拍変動成分S、つまりは検出信号15Aを導出する。式(9)において、[M]-1は係数であり、製品出荷時に固定であっても良いし、出荷後個人ごとに学習等を経て更新されてもよい。
[効果]
次に、脈波計測装置1の効果について説明する。近年、ウェアラブルデバイスの進化や常時無線接続の普及とともに、脈拍センサを搭載した時計型もしくはリストバンド型のデバイスが上市されている。それらのデバイスにおける脈拍センサには、光電容積脈波方式(photoplethysmography;PPG)が広く採用されている。光電容積脈波方式では、様々なノイズによる信号変動が発生するので、より精度の高いノイズ除去が求められる。また、脈拍以外の生体情報において、光電容積脈波方式と同様の方式が用いられている場合にも、より精度の高いノイズ除去が求められる。しかし、従来の方法では、ノイズの除去について改善の余地があった。
[effect]
Next, the effect of the pulse
一方、本実施の形態の脈波計測装置1では、発光素子11からの距離が互いに異なる3つの受光素子12,13,14が設けられている。これにより、例えば、受光素子12において、被検体100の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号d1が得られる。また、例えば、受光素子14において、被検体100の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号d3が得られる。また、例えば、受光素子13において、被検体100の生体情報15Bに関する信号成分と、被検体100の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号d2が得られる。従って、これら3つの検出信号d1,d2,d3に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号15Aを導出することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
On the other hand, in the pulse
また、本実施の形態の脈波計測装置1では、検出信号d1および検出信号d3に基づいて、検出信号d2からノイズ成分を減じることにより、検出信号15Aが導出される。これにより、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
In the pulse
また、本実施の形態の脈波計測装置1では、受光素子12,13,14として、フォトダイオードが用いられている。従って、簡易な構成で、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
In the pulse
<2.第2の実施の形態>
次に、本開示の第2の実施の形態に係る脈波計測装置2(生体情報計測装置)について説明する。図7は、本実施の形態の脈波計測装置2の平面構成の一例を表したものである。図8は、図7の脈波計測装置2の機能ブロックの一例を表したものである。
<2. Second Embodiment>
Next, the pulse wave measurement device 2 (biological information measurement device) according to the second embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 7 illustrates an example of a planar configuration of the pulse
本実施の形態では、上記実施の形態において、受光素子12の位置に発光素子21が配置され、受光素子13の位置に発光素子22が配置され、受光素子14の位置に発光素子23が配置され、発光素子11の位置に受光素子24が配置されている。
In the present embodiment, in the above embodiment, the
脈波計測装置2は、被検体100の生体情報の1つである脈波(脈拍)を検出する装置である。脈波計測装置2は、例えば、配線基板10と、配線基板10上に配置された3つの発光素子21,22,23および1つの受光素子24とを備えている。配線基板10は、3つの発光素子21,22,23および1つの受光素子24を支持するとともに、3つの発光素子21,22,23および1つの受光素子24と電気的に接続されている。
The pulse
発光素子21,22,23は、例えば、LEDやLDなどの半導体光源によって構成されている。各発光素子21,22,23は、可視領域、近赤外領域または赤外領域の発光波長の光L1を発する。各発光素子21,22,23は、互いに等しい振幅および周波数の光を発するように構成されていることが好ましい。各発光素子21,22,23は、例えば、互いに等しい材料、構造および大きさで構成されていることが好ましい。各発光素子21,22,23は、配線基板10の法線方向に成分を有する光L2,L3,L4を発する。これにより、脈波計測装置2が図3に示したように被検体100の腕に取り付けられたときに、各発光素子21,22,23は、被検体100の腕に向かって光L2,L3,L4を発する。受光素子24は、例えば、PD(Photo Diode;フォトダイオード)によって構成されている。
The
3つの発光素子21,22,23および1つの受光素子24は、配線基板10の一方の面上に配置(実装)されている。3つの発光素子21,22,23は、配線基板10上の受光素子24から所定の方向(例えば、図中の線分LNと平行な方向)において、受光素子24からの距離がそれぞれ異なる3か所に配置されている。脈波計測装置2が腕に取り付けられる際には、配線基板10、発光素子21,22,23および受光素子2等は、筐体20内に設けられ、筐体20にはベルト19が取り付けられる。脈波計測装置2が腕に取り付けられたとき、3つの発光素子21,22,23の配列方向(例えば、図中の線分LNと平行な方向)が腕の延在方向と平行もしくはほぼ平行となっていることが好ましい。このようにした場合には、腕を動かしたときに筐体20と腕との密着度の大きな変化が抑制され得る。
The three
「所定の方向」とは、図中の線分LNに沿った方向を意味するだけでない。「所定の方向」とは、例えば、観察者が配線基板10の法線方向から受光素子24を眺めたときに、受光素子24の右側、受光素子24の左側、受光素子24の上側、または受光素子24の下側といった、大まかな方角を含む概念である。従って、3つの発光素子21,22,23は、例えば、図中の線分LN上に配置されていてもよいし、受光素子24から所定の方角と認識できる範囲内で図中の線分LNから外れた位置に配置されていてもよい。3つの発光素子21,22,23のより具体的な配置については、後に詳述する。
The “predetermined direction” does not only mean a direction along the line segment LN in the drawing. The “predetermined direction” means, for example, when the observer views the
発光素子21は、3つの発光素子21,22,23のうち相対的に受光素子24寄りに配置された発光素子(第1発光素子)である。受光素子24は、被検体100からの光(具体的には、発光素子21から発せられた光のうち、被検体100内で散乱された光)が入力されると、入力された光に応じた検出信号d4(t1)(第1検出信号)を出力する。発光素子23は、3つの発光素子21,22,23のうち相対的に受光素子24から離れて配置された発光素子(第2発光素子)である。受光素子24は、被検体100からの光(具体的には、発光素子23から発せられた光のうち、被検体100内で散乱された光)が入力されると、入力された光に応じた検出信号d4(t3)(第2検出信号)を出力する。発光素子22は、発光素子21と発光素子23との間にある発光素子(第3発光素子)である。受光素子24は、被検体100からの光(具体的には、発光素子22から発せられた光のうち、被検体100内で散乱された光)が入力されると、入力された光に応じた検出信号d4(t2)(第3検出信号)を出力する。
The light-emitting
処理プログラム16Aは、被検体100の生体情報(具体的には、被検体100の脈波(脈拍))を導出するための一連の手順をプロセッサ(信号処理部15)に実行させるためのものである。処理プログラム16Aは、受光素子24で時間的に順次、検出された3つの検出信号d4(t1),d4(t2),d4(t3)に基づく演算の手順を含んでいる。係数16Bは、例えば、検出信号d4(t1)にかける係数a,b,cと、検出信号d4(t2)にかける係数d,e,fと、検出信号d4(t3)にかける係数g,h,iとを含んでいる。係数a,b,cは、検出信号d4(t1)の振幅を補正するものである。係数d,e,fは、検出信号d4(t2)の振幅を補正するものである。係数g,h,iは、検出信号d4(t3)の振幅を補正するものである。係数a,b,c,d,e,f,g,h,iは、脈波計測装置2の工場出荷の際の校正で得られた値であってもよいし、脈波計測装置2の工場出荷後にユーザによって校正が実施されることにより得られた値であってもよい。
The
信号処理部15は、例えば、ユーザからの指示に基づいて、処理プログラム16Aを記憶部16から読み出し、読み出した内容を実行する。信号処理部15は、被検体100の生体情報15B(具体的には、被検体100の脈波(脈拍)に関する情報)を導出するための一連の手順を実行する。
For example, the
信号処理部15は、各発光素子21,22,23を順次発光させるとともに、受光素子24で時間的に順次、検出された3つの検出信号d4(t1),d4(t2),d4(t3)に基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された検出信号15Aを導出する。各発光素子21,22,23を発光させる順番には、特に限定はないが、図9には、各発光素子21,22,23を受光素子24から近い順に発光させたときの発光タイミングが例示されている。信号処理部15は、さらに、導出した検出信号15Aに基づいて、検出信号15Aと相関を有する被検体100の生体情報15Bを導出する。信号処理部15は、検出信号d4(t1)および検出信号d4(t3)に基づいて、検出信号d4(t2)からノイズ成分を減じることにより、検出信号15Aを導出する。
The
発光素子22は、脈拍変動に影響を及ぼす毛細血管が多く存在する真皮で散乱された光を受光素子24に支配的に受光させる位置であって、かつ信号品質が最も良好となるような位置に配置される。発光素子22と受光素子24との最適な距離は、例えば、3.5mmから4.5mmの間にある。
The
発光素子21は、表皮のみを通った光や表面反射した光を受光素子24に支配的に受光させる位置であって、かつ皮下組織など生体内部に到達した光を受光させにくい位置(受光素子24に近い位置)に配置される。発光素子21と受光素子24との最適な距離は、例えば、3.5mm以下である。発光素子21が受光素子24に近い位置に配置された場合には、発光素子21が発光しているときに、脈波計測装置2の筐体と被検体100とが位置ずれを起こした場合に発生する体表ノイズ(生体表面部分で生じるノイズ)が支配的に受光される。
The
発光素子23は、表皮のみを通った光や表面反射した光を受光させにくい位置であって、かつ皮下組織など生体内部に到達した光を支配的に受光させる位置(受光素子24から遠い位置)に配置される。発光素子23と受光素子24との最適な距離は、例えば、4.5mm以上である。発光素子23が受光素子24から遠い位置に配置された場合には、発光素子23が発光しているときに、生体内部が動いたときに発生する体内ノイズ(生体内部で生じるノイズ)が支配的に受光される。
The
発光素子22は、信号品質(AC/DC)が最も良好となるような最適な位置に配置される。しかし、発光素子22がそのような位置に配置された場合には、受光素子24では、体表ノイズおよび体内ノイズも同時に受光される。そのため、筐体と生体の位置ずれや生体内部の動きに伴ったノイズが発生した時に信号が劣化してしまう。そこで、発光素子21または発光素子23が発光しているときに受光素子24で取得した体表ノイズ成分と体内ノイズ成分を用いて、発光素子22が発光しているときに受光素子24で取得した検出信号からノイズ成分を除去することによってノイズによる信号の劣化を低減する。受光素子24で受光される成分は以下の通りである。
式(10)においては、体表ノイズ成分が支配的であるため、b,cは非常に小さい値となる。式(12)においては、体内ノイズ成分が支配的であるため、g,hは非常に小さい値となる。式(11)においては、どの成分も相当量存在する。ここで、式(10),(11),(12)を行列式で表すと以下の式(13)のようになる。
式(13)の左辺、右辺の各部分をそれぞれ式(14),(6),(7)のように表すと、式(13)は、式(14),(6),(7)により式(8)のように表される。よって、信号処理部15は、式(9)に示した行列演算を行うことにより、ノイズを低減した脈拍変動成分S、つまりは検出信号15Aを導出する。式(9)において、[M]-1は製品出荷時に固定であっても良いし、出荷後個人ごとに学習等を経て更新されてもよい。
[効果]
次に、脈波計測装置2の効果について説明する。本実施の形態の脈波計測装置2では、受光素子24からの距離が互いに異なる3つの発光素子21,22,23が設けられている。これにより、例えば、発光素子21が発光しているときに被検体100の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号d4(t1)が得られる。また、例えば、発光素子23が発光しているときに被検体100の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号d4(t3)が得られる。また、例えば、発光素子22が発光しているときに被検体100の生体情報15Bに関する信号成分と、被検体100の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号d4(t2)が得られる。従って、これら3つの検出信号d4(t1),d4(t2),d4(t3)に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号15Aを導出することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
[effect]
Next, the effect of the pulse
また、本実施の形態の脈波計測装置2では、検出信号d4(t1)および検出信号d4(t3)に基づいて、検出信号d4(t2)からノイズ成分を減じることにより、検出信号15Aが導出される。これにより、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
Further, in the pulse
また、本実施の形態の脈波計測装置2では、受光素子24として、フォトダイオードが用いられている。従って、簡易な構成で、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
In the pulse
<3.第3の実施の形態>
次に、本開示の第3の実施の形態に係る脈波計測装置3(生体情報計測装置)について説明する。図11は、本実施の形態の脈波計測装置3の平面構成の一例を表したものである。図12は、図11の脈波計測装置3の機能ブロックの一例を表したものである。
<3. Third Embodiment>
Next, a pulse wave measurement device 3 (biological information measurement device) according to a third embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 11 illustrates an example of a planar configuration of the pulse
本実施の形態では、上記第1の実施の形態において、受光素子12の位置に受光部31Aが配置され、受光素子13の位置に受光部31Bが配置され、受光素子14の位置に受光部31Cが配置されている。さらに、受光部31A、受光部31Bおよび受光部31Cは、それぞれ、一列に並んだ複数の受光部によって構成された共通のラインセンサ31における一部の受光部(1または複数の受光部)によって構成されている。
In the present embodiment, in the first embodiment, the
本実施の形態の脈波計測装置3では、第1の実施の形態と同様、発光素子11からの距離が互いに異なる3つの受光部31A,31B,31Cが設けられている。これにより、例えば、受光部31Aにおいて、被検体100の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号d5(x1)が得られる。また、例えば、受光部31Cにおいて、被検体100の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号d5(x3)が得られる。また、例えば、受光部31Bにおいて、被検体100の生体情報15Bに関する信号成分と、被検体100の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号d5(x2)が得られる。従って、これら3つの検出信号d5(x1),d5(x2),d5(x3)に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号15Aを導出することができる。例えば、上述の式(9)を用いた演算が行われる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
In the pulse
本実施の形態の脈波計測装置3において、信号処理部15は、ラインセンサ31に含まれる複数の受光部のうち、ラインセンサ31で得られた1ライン分の検出信号d5(x)における信号ピーク値に対応する第1受光部、または、第1受光部を含む複数の受光部を、受光部31Bとして割り当ててもよい。このようにした場合には、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
In the pulse
<4.第4の実施の形態>
次に、本開示の第4の実施の形態に係る脈波計測装置4(生体情報計測装置)について説明する。図13は、本実施の形態の脈波計測装置4の平面構成の一例を表したものである。図14は、図13の脈波計測装置4の機能ブロックの一例を表したものである。
<4. Fourth Embodiment>
Next, a pulse wave measurement device 4 (biological information measurement device) according to a fourth embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 13 illustrates an example of a planar configuration of the pulse
本実施の形態では、上記第1の実施の形態において、受光素子12の位置に受光部41Aが配置され、受光素子13の位置に受光部41Bが配置され、受光素子14の位置に受光部41Cが配置されている。さらに、受光部41A、受光部41Bおよび受光部41Cは、それぞれ、行列状に並んだ複数の受光部によって構成された共通のイメージセンサ41における一部の受光部(1または複数の受光部)によって構成されている。イメージセンサ41は、例えば、CCD(charge Coupled Device)イメージセンサや、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサである。
In the present embodiment, in the first embodiment, the light receiving unit 41A is disposed at the position of the
本実施の形態の脈波計測装置4では、第1の実施の形態と同様、発光素子11からの距離が互いに異なる3つの受光部41A,41B,41Cが設けられている。これにより、例えば、受光部41Aにおいて、被検体100の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号d6(x1,y1)が得られる。また、例えば、受光部41Cにおいて、被検体100の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号d6(x3,y3)が得られる。また、例えば、受光部41Bにおいて、被検体100の生体情報15Bに関する信号成分と、被検体100の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号d6(x2、y2)が得られる。従って、これら3つの検出信号d6(x1,y1),d6(x2、y2),d6(x3,y3)に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号15Aを導出することができる。
In the pulse
例えば、各受光素子41A,41B,41Cで受光される成分は以下の式(15),(16),(17)となる。ここで、式(15),(16),(17)を行列式で表すと式(18)のようになる。式(18)の左辺、右辺の各部分をそれぞれ式(19),(6),(7)のように表すと、式(18)は、式(19),(6),(7)により式(8)のように表される。よって、信号処理部15は、式(9)に示した行列演算を行うことにより、ノイズを低減した脈拍変動成分S、つまりは検出信号15Aを導出する。従って、本実施の形態においても、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
本実施の形態の脈波計測装置4において、信号処理部15は、イメージセンサ41に含まれる複数の受光部のうち、イメージセンサ41で得られた1枚分の検出信号d6(x,y)における信号ピーク値に対応する第1受光部、または、第1受光部を含む複数の受光部を、受光部41Bとして割り当ててもよい。このようにした場合には、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
In the pulse
<5.第5の実施の形態>
次に、本開示の第5の実施の形態に係る脈波計測装置5(生体情報計測装置)について説明する。図15は、本実施の形態の脈波計測装置5の平面構成の一例を表したものである。図16は、図15の脈波計測装置5の機能ブロックの一例を表したものである。
<5. Fifth embodiment>
Next, a pulse wave measurement device 5 (biological information measurement device) according to a fifth embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 15 illustrates an example of a planar configuration of the pulse
本実施の形態では、上記第2の実施の形態において、発光素子21,22,23の代わりに、各々の発光波長の互いに異なる発光素子51,52,53が受光素子24からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい3か所に配置されている。
In the present embodiment, instead of the
脈波計測装置5は、被検体100の生体情報の1つである脈波(脈拍)を検出する装置である。脈波計測装置5は、例えば、配線基板10と、配線基板10上に配置された3つの発光素子51,52,53および1つの受光素子24とを備えている。配線基板10は、3つの発光素子51,52,53および1つの受光素子24を支持するとともに、3つの発光素子51,52,53および1つの受光素子24と電気的に接続されている。
The pulse
3つの発光素子51,52,53は、例えば、LEDやLDなどの半導体光源によって構成されている。3つの発光素子51,52,53は、それぞれ、可視領域から赤外領域における所定の発光波長の光L5,L6,L7を発する。3つの発光素子51,52,53は、配線基板10の法線方向に成分を有する光L5,L6,L7を発する。これにより、脈波計測装置5が図3に示したように被検体100の腕に取り付けられたときに、3つの発光素子51,52,53は、被検体100の腕に向かって光L5,L6,L7を発する。
The three
3つの発光素子51,52,53および1つの受光素子24は、配線基板10の一方の面上に配置(実装)されている。3つの発光素子51,52,53は、配線基板10上の受光素子24から所定の方向(例えば、図中の線分LNと平行な方向)において、受光素子24からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい3か所に配置されている。脈波計測装置5が腕に取り付けられる際には、配線基板10、発光素子51,52,53および受光素子24等は、筐体20内に設けられ、筐体20にはベルト19が取り付けられる。脈波計測装置5が腕に取り付けられたとき、3つの発光素子51,52,53と、受光素子24とが互いに対向する方向(例えば、図中の線分LNと平行な方向)が腕の延在方向と平行もしくはほぼ平行となっていることが好ましい。このようにした場合には、腕を動かしたときに筐体20と腕との密着度の大きな変化が抑制され得る。
Three
「所定の方向」とは、図中の線分LNに沿った方向を意味するだけでない。「所定の方向」とは、例えば、観察者が配線基板10の法線方向から受光素子24を眺めたときに、受光素子24の右側、受光素子24の左側、受光素子24の上側、または受光素子24の下側といった、大まかな方角を含む概念である。従って、3つの発光素子51,52,53は、例えば、図中の線分LNと直交する線分上に配置されていてもよいし、受光素子24から所定の方角と認識できる範囲内で図中の線分LNから外れた位置に配置されていてもよい。
The “predetermined direction” does not only mean a direction along the line segment LN in the drawing. The “predetermined direction” means, for example, when the observer views the
発光素子51は、3つの発光素子51,52,53のうち相対的に発光波長の短い発光素子(第1発光素子)である。受光素子24は、被検体100からの光(具体的には、発光素子51から発せられた光のうち、被検体100内で散乱された光)が入力されると、入力された光に応じた検出信号d7(t1)(第1検出信号)を出力する。発光素子53は、3つの発光素子51,52,53のうち相対的に発光波長の長い発光素子(第2発光素子)である。受光素子24は、被検体100からの光(具体的には、発光素子53から発せられた光のうち、被検体100内で散乱された光)が入力されると、入力された光に応じた検出信号d7(t3)(第2検出信号)を出力する。発光素子52は、発光素子51の発光波長と発光素子53の発光波長との間の発光波長の発光素子(第3発光素子)である。受光素子24は、被検体100からの光(具体的には、発光素子52から発せられた光のうち、被検体100内で散乱された光)が入力されると、入力された光に応じた検出信号d7(t2)(第3検出信号)を出力する。
The
処理プログラム16Aは、被検体100の生体情報(具体的には、被検体100の脈波(脈拍))を導出するための一連の手順をプロセッサ(信号処理部15)に実行させるためのものである。処理プログラム16Aは、受光素子24で時間的に順次、検出された3つの検出信号d7(t1),d7(t2),d7(t3)に基づく演算の手順を含んでいる。係数16Bは、例えば、検出信号d7(t1)にかける係数a,b,cと、検出信号d7(t2)にかける係数d,e,fと、検出信号d7(t3)にかける係数g,h,iとを含んでいる。係数a,b,cは、検出信号d7(t1)の振幅を補正するものである。係数d,e,fは、検出信号d7(t2)の振幅を補正するものである。係数g,h,iは、検出信号d7(t3)の振幅を補正するものである。係数a,b,c,d,e,f,g,h,iは、脈波計測装置5の工場出荷の際の校正で得られた値であってもよいし、脈波計測装置5の工場出荷後にユーザによって校正が実施されることにより得られた値であってもよい。
The
信号処理部15は、例えば、ユーザからの指示に基づいて、処理プログラム16Aを記憶部16から読み出し、読み出した内容を実行する。信号処理部15は、被検体100の生体情報15B(具体的には、被検体100の脈波(脈拍)に関する情報)を導出するための一連の手順を実行する。
For example, the
信号処理部15は、各発光素子51,52,53を順次発光させるとともに、受光素子24で時間的に順次、検出された3つの検出信号d7(t1),d7(t2),d7(t3)に基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された検出信号15Aを導出する。各発光素子51,52,53を発光させる順番には、特に限定はないが、図17には、各発光素子51,52,53を発光波長の短い順に発光させたときの発光タイミングが例示されている。信号処理部15は、さらに、導出した検出信号15Aに基づいて、検出信号15Aと相関を有する被検体100の生体情報15Bを導出する。信号処理部15は、検出信号d7(t1)および検出信号d7(t3)に基づいて、検出信号d7(t2)からノイズ成分を減じることにより、検出信号15Aを導出する。
The
発光素子52は、脈拍変動に影響を及ぼす毛細血管が多く存在する真皮で散乱された光を受光素子24に支配的に受光させる発光波長であって、かつ信号品質が最も良好となるような発光波長に設定される。発光素子52の発光波長は、例えば、530nmである。
The
発光素子51は、表皮のみを通った光や表面反射した光を受光素子24に支配的に受光させる発光波長であって、かつ皮下組織など生体内部に到達した光を受光させにくい発光波長(短い発光波長)に設定される。発光素子51の発光波長は、例えば、430nmである。発光素子51の発光波長が短い発光波長に設定された場合には、受光素子24では、脈波計測装置5の筐体と被検体100とが位置ずれを起こした場合に発生する体表ノイズ(生体表面部分で生じるノイズ)が支配的に受光される。
The
発光素子53は、表皮のみを通った光や表面反射した光を受光させにくい発光波長であって、かつ皮下組織など生体内部に到達した光を支配的に受光させる発光波長(長い発光波長)に設定される。発光素子53の発光波長は、例えば、630nmである。発光素子53の発光波長が長い発光波長に設定された場合には、受光素子24では、生体内部が動いたときに発生する体内ノイズ(生体内部で生じるノイズ)が支配的に受光される。
The light emitting element 53 has a light emission wavelength that makes it difficult to receive light that has passed through only the epidermis or light that has been reflected from the surface, and has a light emission wavelength (long light emission wavelength) that predominantly receives light that has reached the inside of the living body, such as subcutaneous tissue. Is set. The emission wavelength of the light emitting element 53 is, for example, 630 nm. When the light emitting wavelength of the light emitting element 53 is set to a long light emitting wavelength, the
発光素子52の発光波長は、信号品質(AC/DC)が最も良好となるような最適な値に設定される。しかし、発光素子52の発光波長がそのような値に設定された場合には、受光素子24では、体表ノイズおよび体内ノイズも同時に受光される。そのため、筐体と生体の位置ずれや生体内部の動きに伴ったノイズが発生した時に信号が劣化してしまう。そこで、発光素子51または発光素子53が発光しているときに受光素子24で取得した体表ノイズ成分と体内ノイズ成分を用いて、発光素子52が発光しているときに受光素子24で取得した検出信号からノイズ成分を除去することによってノイズによる信号の劣化を低減する。受光素子24で受光される成分は以下の通りである。
式(20)においては、体表ノイズ成分が支配的であるため、b,cは非常に小さい値となる。式(22)においては、体内ノイズ成分が支配的であるため、g,hは非常に小さい値となる。式(21)においては、どの成分も相当量存在する。ここで、式(20),(21),(22)を行列式で表すと以下の式(23)のようになる。
式(23)の左辺、右辺の各部分をそれぞれ式(24),(6),(7)のように表すと、式(23)は、式(24),(6),(7)により式(8)のように表される。よって、信号処理部15は、式(9)に示した行列演算を行うことにより、ノイズを低減した脈拍変動成分S、つまりは検出信号15Aを導出する。式(9)において、[M]-1は製品出荷時に固定であっても良いし、出荷後個人ごとに学習等を経て更新されてもよい。
[効果]
次に、脈波計測装置5の効果について説明する。本実施の形態の脈波計測装置5では、各々の発光波長の互いに異なる発光素子51,52,53が設けられている。これにより、例えば、発光素子51が発光しているときに被検体100の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号d7(t1)が得られる。また、例えば、発光素子53が発光しているときに被検体100の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号d7(t3)が得られる。また、例えば、発光素子52が発光しているときに被検体100の生体情報15Bに関する信号成分と、被検体100の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号d7(t2)が得られる。従って、これら3つの検出信号d7(t1),d7(t2),d7(t3)に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号15Aを導出することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
[effect]
Next, the effect of the pulse
<6.第1および第2の実施の形態の変形例>
次に、第1および第2の実施の形態の変形例について説明する。図18は、図1の脈波計測装置1の平面構成の一変形例を表したものである。図19は、図7の脈波計測装置2の平面構成の一変形例を表したものである。
<6. Modified example of first and second embodiments>
Next, modifications of the first and second embodiments will be described. FIG. 18 shows a modification of the planar configuration of the pulse
図18の脈波計測装置1は、4つ以上の(6つの)受光素子12,12,13,13,14,14を備えている。図18の脈波計測装置1では、信号処理装置15は、4つ以上の(6つの)受光素子12,12,13,13,14,14の中から選択した、一組の(3つの)受光素子12,13,14で得られた検出信号d1,d2,d3に基づいて、生体情報15Bを導出するようにしてもよい。
The pulse
図19の脈波計測装置2は、4つ以上の(6つの)発光素子21,21,22,22,23,23を備えている。図19の脈波計測装置2では、信号処理装置15は、4つ以上の(6つの)発光素子21,21,22,22,23,23の中から選択した、一組の(3つの)発光素子21,22,23で得られた検出信号d4(t1),d4(t2),d4(t3)に基づいて、生体情報15Bを導出するようにしてもよい。
The pulse
図18の脈波計測装置1では、4つ以上の(6つの)受光素子12,12,13,13,14,14の中から選択した、一組の(3つの)受光素子12,13,14で得られた検出信号d1,d2,d3に基づいて、生体情報15Bが導出される。これにより、図18の脈波計測装置1では、信号処理装置15は、例えば、感度のより優れている方の組みから得られた生体情報15Bを出力することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
In the pulse
図19の脈波計測装置2では、4つ以上の(6つの)発光素子21,21,22,22,23,23の中から選択した、一組の(3つの)発光素子21,22,23で得られた検出信号d4(t1),d4(t2),d4(t3)に基づいて、生体情報15Bが導出される。これにより、図19の脈波計測装置1では、信号処理装置15は、例えば、感度のより優れている方の組みから得られた生体情報15Bを出力することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
In the pulse
<7.適用例>
次に、上記各実施の形態およびそれらの変形例の脈波計測装置1,2,3,4,5を腕時計などの電子機器に適用した例について説明する。図20は、上記各実施の形態およびそれらの変形例の脈波計測装置1,2,3,4,5を腕時計などの電子機器6に適用した例を表したものである。
<7. Application example>
Next, an example will be described in which the pulse
電子機器6は、例えば、腕時計の筐体61の背面(人体に触れる側の面)に、上記各実施の形態およびそれらの変形例の脈波計測装置1,2,3,4又は5を備えている。筐体61にはベルト62が取り付けられている。このとき、3つの受光素子12,13,14の配列方向、3つの発光素子21,22,23の配列方向、およびラインセンサ31の延在方向(例えば、図中の線分LNと平行な方向)が腕の延在方向と平行もしくはほぼ平行となっていることが好ましい。このようにした場合には、腕を動かしたときに、脈波計測装置1,2,3,4,5と腕との密着度の大きな変化が抑制される。その結果、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
The
また、電子機器6では、上記各実施の形態およびそれらの変形例の脈波計測装置1,2,3,4,5が設けられているので、より精度の高いノイズ除去がなされた生体情報15Bを利用することができる。
Moreover, since the
なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。 In addition, the effect described in this specification is an illustration to the last. The effects of the present disclosure are not limited to the effects described in this specification. The present disclosure may have effects other than those described in this specification.
また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
(1)
配線基板上に配置され、被検体に対して光を発する発光素子と、
前記配線基板上の、前記発光素子から所定の方向において、前記発光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも3か所に配置され、前記被検体からの光を受光する3つ以上の受光素子と、
3つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子寄りの第1受光素子で検出された第1検出信号と、3つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子から離れた第2受光素子で検出された第2検出信号と、3つ以上の前記受光素子のうち前記第1受光素子と前記第2受光素子との間にある第3受光素子で検出された第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出したのち、前記第4検出信号に基づいて、前記第4検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を備えた
生体情報計測装置。
(2)
前記信号処理部は、前記第1検出信号および前記第2検出信号に基づいて、前記第3検出信号から前記ノイズ成分を減じることにより、前記第4検出信号を導出する
(1)に記載の生体情報計測装置。
(3)
前記生体情報は、前記被検体の脈拍に関する情報である
(1)に記載の生体情報計測装置。
(4)
各前記受光素子は、フォトダイオードである
(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の生体情報計測装置。
(5)
前記第1受光素子、前記第2受光素子および前記第3受光素子は、それぞれ、一列に並んだ複数の受光部によって構成された共通のラインセンサにおける一部の前記受光部によって構成されている
(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の生体情報計測装置。
(6)
前記信号処理部は、前記ラインセンサに含まれる複数の前記受光部のうち、前記ラインセンサで得られた1ライン分の検出信号における信号ピーク値に対応する第1受光部、または、前記第1受光部を含む複数の前記受光部を、前記第2受光素子として割り当てる
(5)に記載の生体情報計測装置。
(7)
前記第1受光素子、前記第2受光素子および前記第3受光素子は、それぞれ、行列状に並んだ複数の受光部によって構成された共通のイメージセンサにおける一部の前記受光部によって構成されている
(5)ないし(3)のいずれか1つに記載の生体情報計測装置。
(8)
前記信号処理部は、前記イメージセンサに含まれる複数の前記受光部のうち、前記イメージセンサで得られた1枚分の検出信号における信号ピーク値に対応する第1受光部、または、前記第1受光部を含む複数の前記受光部を、前記第2受光素子として割り当てる
(7)に記載の生体情報計測装置。
(9)
配線基板上に配置され、被検体からの光を受光する受光素子と、
前記配線基板上の、前記受光素子から所定の方向において、前記受光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも3か所に配置され、被検体に対して光を発する3つ以上の発光素子と、
各前記発光素子を順次発光させるとともに、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に前記受光素子寄りの第1発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第1検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に前記受光素子から離れた第2発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第2検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち前記第1発光素子と前記第2発光素子との間にある第3発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出したのち、前記第4検出信号に基づいて、前記第4検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を備えた
生体情報計測装置。
(10)
前記信号処理部は、前記第1検出信号および前記第2検出信号に基づいて、前記第3検出信号から前記ノイズ成分を減じることにより、前記第4検出信号を導出する
(9)に記載の生体情報計測装置。
(11)
前記生体情報は、前記被検体の脈拍に関する情報である
(10)に記載の生体情報計測装置。
(12)
配線基板上に配置され、被検体からの光を受光する受光素子と、
前記配線基板上の、前記受光素子から所定の方向において、前記受光素子からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい少なくとも3か所に配置され、各々の発光波長が互いに異なるとともに、被検体に対して光を発する3つ以上の発光素子と、
各前記発光素子を順次発光させるとともに、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に発光波長の短い第1発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第1検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に発光波長の長い第2発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第2検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち前記第1発光素子の発光波長と前記第2発光素子の発光波長との間の発光波長の第3発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出したのち、前記第4検出信号に基づいて、前記第4検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を備えた
生体情報計測装置。
(13)
前記信号処理部は、前記第1検出信号および前記第2検出信号に基づいて、前記第3検出信号から前記ノイズ成分を減じることにより、前記第4検出信号を導出する
(12)に記載の生体情報計測装置。
(14)
前記生体情報は、前記被検体の脈拍に関する情報である
(12)に記載の生体情報計測装置。
(15)
生体情報計測装置を備え、
前記生体情報計測装置は、
配線基板上に配置され、被検体に対して光を発する発光素子と、
前記配線基板上の、前記発光素子から所定の方向において、前記発光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも3か所に配置され、前記被検体からの光を受光する3つ以上の受光素子と、
3つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子寄りの第1受光素子で検出された第1検出信号と、3つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子から離れた第2受光素子で検出された第2検出信号と、3つ以上の前記受光素子のうち前記第1受光素子と前記第2受光素子との間にある第3受光素子で検出された第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出したのち、前記第4検出信号に基づいて、前記第4検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を有する
電子機器。
(16)
生体情報計測装置を備え、
前記生体情報計測装置は、
配線基板上に配置され、被検体からの光を受光する受光素子と、
前記配線基板上の、前記受光素子から所定の方向において、前記受光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも3か所に配置され、被検体に対して光を発する3つ以上の発光素子と、
各前記発光素子を順次発光させるとともに、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に前記受光素子寄りの第1発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第1検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に前記受光素子から離れた第2発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第2検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち前記第1発光素子と前記第2発光素子との間にある第3発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出したのち、前記第4検出信号に基づいて、前記第4検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を有する
電子機器。
(17)
生体情報計測装置を備え、
前記生体情報計測装置は、
配線基板上に配置され、被検体からの光を受光する受光素子と、
前記配線基板上の、前記受光素子から所定の方向において、前記受光素子からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい少なくとも3か所に配置され、各々の発光波長が互いに異なるとともに、被検体に対して光を発する3つ以上の発光素子と、
各前記発光素子を順次発光させるとともに、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に発光波長の短い第1発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第1検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に発光波長の長い第2発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第2検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち前記第1発光素子の発光波長と前記第2発光素子の発光波長との間の発光波長の第3発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出したのち、前記第4検出信号に基づいて、前記第4検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を有する
電子機器。
For example, this indication can take the following composition.
(1)
A light emitting element disposed on the wiring substrate and emitting light to the subject;
Three or more light receiving elements that receive light from the subject, disposed in at least three different distances from the light emitting elements in a predetermined direction from the light emitting elements on the wiring board;
The first detection signal detected by the first light receiving element relatively closer to the light emitting element among the three or more light receiving elements, and the first detection signal relatively separated from the light emitting element among the three or more light receiving elements. A second detection signal detected by two light receiving elements, and a third detection signal detected by a third light receiving element between the first light receiving element and the second light receiving element among the three or more light receiving elements. The fourth detection signal in which the influence of the noise component is reduced is derived by the calculation based on the above, and then the biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal is derived based on the fourth detection signal. A biological information measuring device comprising: a signal processing unit.
(2)
The biological signal according to (1), wherein the signal processing unit derives the fourth detection signal by subtracting the noise component from the third detection signal based on the first detection signal and the second detection signal. Information measuring device.
(3)
The biological information measuring device according to (1), wherein the biological information is information related to a pulse of the subject.
(4)
Each of the light receiving elements is a photodiode. (1) The biological information measuring device according to any one of (3).
(5)
Each of the first light receiving element, the second light receiving element, and the third light receiving element is constituted by a part of the light receiving parts in a common line sensor constituted by a plurality of light receiving parts arranged in a line. The biological information measuring device according to any one of 1) to (3).
(6)
The signal processing unit is a first light receiving unit corresponding to a signal peak value in a detection signal for one line obtained by the line sensor among the plurality of light receiving units included in the line sensor, or the first The biological information measuring device according to (5), wherein a plurality of the light receiving units including a light receiving unit are assigned as the second light receiving elements.
(7)
Each of the first light receiving element, the second light receiving element, and the third light receiving element is constituted by a part of the light receiving parts in a common image sensor constituted by a plurality of light receiving parts arranged in a matrix. (5) The biological information measuring device according to any one of (3).
(8)
The signal processing unit includes: a first light receiving unit corresponding to a signal peak value in a detection signal for one sheet obtained by the image sensor among the plurality of light receiving units included in the image sensor; The biological information measuring device according to (7), wherein a plurality of the light receiving units including a light receiving unit are assigned as the second light receiving elements.
(9)
A light receiving element disposed on the wiring board for receiving light from the subject;
Three or more light-emitting elements that emit light to a subject and are arranged at at least three different distances from the light-receiving element in a predetermined direction from the light-receiving element on the wiring board;
Each of the light emitting elements is caused to emit light sequentially, and a first detection signal detected by the light receiving element when the first light emitting element relatively closer to the light receiving element among the three or more light emitting elements emits light; A second detection signal detected by the light receiving element when the second light emitting element relatively distant from the light receiving element among the three or more light emitting elements emits light, and the three or more light emitting elements Of the noise component by calculation based on the third detection signal detected by the light receiving element when the third light emitting element between the first light emitting element and the second light emitting element emits light. A signal processing unit for deriving the biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal based on the fourth detection signal after deriving the fourth detection signal with reduced apparatus.
(10)
The biological signal according to (9), wherein the signal processing unit derives the fourth detection signal by subtracting the noise component from the third detection signal based on the first detection signal and the second detection signal. Information measuring device.
(11)
The biological information measuring device according to (10), wherein the biological information is information related to a pulse of the subject.
(12)
A light receiving element disposed on the wiring board for receiving light from the subject;
On the wiring board, in a predetermined direction from the light receiving element, the distance from the light receiving element is arranged at at least three places that are equal to each other or substantially equal to each other. Three or more light emitting elements that emit light to the light;
A first detection signal detected by the light receiving element when the first light emitting element having a relatively short emission wavelength among the three or more light emitting elements emits light; The second detection signal detected by the light receiving element when the second light emitting element having a relatively long emission wavelength is emitting light among the three or more light emitting elements, and the third detection signal among the three or more light emitting elements. By calculation based on a third detection signal detected by the light receiving element when a third light emitting element having an emission wavelength between the emission wavelength of the first light emitting element and the emission wavelength of the second light emitting element emits light. A signal processing unit that derives the biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal based on the fourth detection signal after deriving the fourth detection signal in which the influence of the noise component is reduced. Biological information measuring device provided.
(13)
The biological signal according to (12), wherein the signal processing unit derives the fourth detection signal by subtracting the noise component from the third detection signal based on the first detection signal and the second detection signal. Information measuring device.
(14)
The biological information measuring device according to (12), wherein the biological information is information related to a pulse of the subject.
(15)
Equipped with a biological information measuring device,
The biological information measuring device is
A light emitting element disposed on the wiring substrate and emitting light to the subject;
Three or more light receiving elements that receive light from the subject, disposed in at least three different distances from the light emitting elements in a predetermined direction from the light emitting elements on the wiring board;
The first detection signal detected by the first light receiving element relatively closer to the light emitting element among the three or more light receiving elements, and the first detection signal relatively separated from the light emitting element among the three or more light receiving elements. A second detection signal detected by two light receiving elements, and a third detection signal detected by a third light receiving element between the first light receiving element and the second light receiving element among the three or more light receiving elements. The fourth detection signal in which the influence of the noise component is reduced is derived by the calculation based on the above, and then the biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal is derived based on the fourth detection signal. An electronic device having a signal processing unit.
(16)
Equipped with a biological information measuring device,
The biological information measuring device is
A light receiving element disposed on the wiring board for receiving light from the subject;
Three or more light-emitting elements that emit light to a subject and are arranged at at least three different distances from the light-receiving element in a predetermined direction from the light-receiving element on the wiring board;
Each of the light emitting elements is caused to emit light sequentially, and a first detection signal detected by the light receiving element when the first light emitting element relatively closer to the light receiving element among the three or more light emitting elements emits light; A second detection signal detected by the light receiving element when the second light emitting element relatively distant from the light receiving element among the three or more light emitting elements emits light, and the three or more light emitting elements Of the noise component by calculation based on the third detection signal detected by the light receiving element when the third light emitting element between the first light emitting element and the second light emitting element emits light. An electronic apparatus comprising: a signal processing unit that derives the biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal based on the fourth detection signal after deriving the fourth detection signal with reduced noise.
(17)
Equipped with a biological information measuring device,
The biological information measuring device is
A light receiving element disposed on the wiring board for receiving light from the subject;
On the wiring board, in a predetermined direction from the light receiving element, the distance from the light receiving element is arranged at at least three places that are equal to each other or substantially equal to each other. Three or more light emitting elements that emit light to the light;
A first detection signal detected by the light receiving element when the first light emitting element having a relatively short emission wavelength among the three or more light emitting elements emits light; The second detection signal detected by the light receiving element when the second light emitting element having a relatively long emission wavelength is emitting light among the three or more light emitting elements, and the third detection signal among the three or more light emitting elements. By calculation based on a third detection signal detected by the light receiving element when a third light emitting element having an emission wavelength between the emission wavelength of the first light emitting element and the emission wavelength of the second light emitting element emits light. A signal processing unit that derives the biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal based on the fourth detection signal after deriving the fourth detection signal in which the influence of the noise component is reduced. Having electronic equipment.
1,2,3,4,5…生体情報計測装置、6…電子機器、10…配線基板、11…発光素子、12,13,14…受光素子、15…信号処理回路、16…記憶部、16A…処理プログラム、16B…係数、17…通信部、18…表示部、19…ベルト、20…筐体、21,22,23…発光素子、24…受光素子、31…ラインセンサ、31A,31B,31C,41A,41B,41C…受光部、41…イメージセンサ、51,52,53…発光素子、54…受光素子、61…筐体、62…ベルト、100…被検体、LN…線分。
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記配線基板上の、前記発光素子から所定の方向において、前記発光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも3か所に配置され、前記被検体からの光を受光する3つ以上の受光素子と、
3つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子寄りの第1受光素子で検出された第1検出信号と、3つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子から離れた第2受光素子で検出された第2検出信号と、3つ以上の前記受光素子のうち前記第1受光素子と前記第2受光素子との間にある第3受光素子で検出された第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出したのち、前記第4検出信号に基づいて、前記第4検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を備えた
生体情報計測装置。 A light emitting element disposed on the wiring substrate and emitting light to the subject;
Three or more light receiving elements that receive light from the subject, disposed in at least three different distances from the light emitting elements in a predetermined direction from the light emitting elements on the wiring board;
The first detection signal detected by the first light receiving element relatively closer to the light emitting element among the three or more light receiving elements, and the first detection signal relatively separated from the light emitting element among the three or more light receiving elements. A second detection signal detected by two light receiving elements, and a third detection signal detected by a third light receiving element between the first light receiving element and the second light receiving element among the three or more light receiving elements. The fourth detection signal in which the influence of the noise component is reduced is derived by the calculation based on the above, and then the biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal is derived based on the fourth detection signal. A biological information measuring device comprising: a signal processing unit.
請求項1に記載の生体情報計測装置。 The living body according to claim 1, wherein the signal processing unit derives the fourth detection signal by subtracting the noise component from the third detection signal based on the first detection signal and the second detection signal. Information measuring device.
請求項1に記載の生体情報計測装置。 The biological information measuring device according to claim 1, wherein the biological information is information related to a pulse of the subject.
請求項1に記載の生体情報計測装置。 The biological information measuring device according to claim 1, wherein each of the light receiving elements is a photodiode.
請求項1に記載の生体情報計測装置。 The first light receiving element, the second light receiving element, and the third light receiving element are each configured by a part of the light receiving units in a common line sensor configured by a plurality of light receiving units arranged in a line. Item 2. The biological information measuring device according to Item 1.
請求項5に記載の生体情報計測装置。 The signal processing unit is a first light receiving unit corresponding to a signal peak value in a detection signal for one line obtained by the line sensor among the plurality of light receiving units included in the line sensor, or the first The biological information measuring device according to claim 5, wherein a plurality of the light receiving units including a light receiving unit are allocated as the second light receiving elements.
請求項1に記載の生体情報計測装置。 Each of the first light receiving element, the second light receiving element, and the third light receiving element is constituted by a part of the light receiving parts in a common image sensor constituted by a plurality of light receiving parts arranged in a matrix. The biological information measuring device according to claim 1.
請求項7に記載の生体情報計測装置。 The signal processing unit includes: a first light receiving unit corresponding to a signal peak value in a detection signal for one sheet obtained by the image sensor among the plurality of light receiving units included in the image sensor; The biological information measuring device according to claim 7, wherein a plurality of the light receiving units including a light receiving unit are allocated as the second light receiving elements.
前記配線基板上の、前記受光素子から所定の方向において、前記受光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも3か所に配置され、被検体に対して光を発する3つ以上の発光素子と、
各前記発光素子を順次発光させるとともに、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に前記受光素子寄りの第1発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第1検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に前記受光素子から離れた第2発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第2検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち前記第1発光素子と前記第2発光素子との間にある第3発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出したのち、前記第4検出信号に基づいて、前記第4検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を備えた
生体情報計測装置。 A light receiving element disposed on the wiring board for receiving light from the subject;
Three or more light-emitting elements that emit light to a subject and are arranged at at least three different distances from the light-receiving element in a predetermined direction from the light-receiving element on the wiring board;
Each of the light emitting elements is caused to emit light sequentially, and a first detection signal detected by the light receiving element when the first light emitting element relatively closer to the light receiving element among the three or more light emitting elements emits light; A second detection signal detected by the light receiving element when the second light emitting element relatively distant from the light receiving element among the three or more light emitting elements emits light, and the three or more light emitting elements Of the noise component by calculation based on the third detection signal detected by the light receiving element when the third light emitting element between the first light emitting element and the second light emitting element emits light. A signal processing unit for deriving the biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal based on the fourth detection signal after deriving the fourth detection signal with reduced apparatus.
請求項9に記載の生体情報計測装置。 The biological signal according to claim 9, wherein the signal processing unit derives the fourth detection signal by subtracting the noise component from the third detection signal based on the first detection signal and the second detection signal. Information measuring device.
請求項10に記載の生体情報計測装置。 The biological information measuring device according to claim 10, wherein the biological information is information related to a pulse of the subject.
前記配線基板上の、前記受光素子から所定の方向において、前記受光素子からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい少なくとも3か所に配置され、各々の発光波長が互いに異なるとともに、被検体に対して光を発する3つ以上の発光素子と、
各前記発光素子を順次発光させるとともに、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に発光波長の短い第1発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第1検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に発光波長の長い第2発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第2検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち前記第1発光素子の発光波長と前記第2発光素子の発光波長との間の発光波長の第3発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出したのち、前記第4検出信号に基づいて、前記第4検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を備えた
生体情報計測装置。 A light receiving element disposed on the wiring board for receiving light from the subject;
On the wiring board, in a predetermined direction from the light receiving element, the distance from the light receiving element is arranged at at least three places that are equal to each other or substantially equal to each other. Three or more light emitting elements that emit light to the light;
A first detection signal detected by the light receiving element when the first light emitting element having a relatively short emission wavelength among the three or more light emitting elements emits light; The second detection signal detected by the light receiving element when the second light emitting element having a relatively long emission wavelength is emitting light among the three or more light emitting elements, and the third detection signal among the three or more light emitting elements. By calculation based on a third detection signal detected by the light receiving element when a third light emitting element having an emission wavelength between the emission wavelength of the first light emitting element and the emission wavelength of the second light emitting element emits light. A signal processing unit that derives the biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal based on the fourth detection signal after deriving the fourth detection signal in which the influence of the noise component is reduced. Biological information measuring device provided.
請求項12に記載の生体情報計測装置。 The living body according to claim 12, wherein the signal processing unit derives the fourth detection signal by subtracting the noise component from the third detection signal based on the first detection signal and the second detection signal. Information measuring device.
請求項12に記載の生体情報計測装置。 The biological information measuring device according to claim 12, wherein the biological information is information related to a pulse of the subject.
前記生体情報計測装置は、
配線基板上に配置され、被検体に対して光を発する発光素子と、
前記配線基板上の、前記発光素子から所定の方向において、前記発光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも3か所に配置され、前記被検体からの光を受光する3つ以上の受光素子と、
3つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子寄りの第1受光素子で検出された第1検出信号と、3つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子から離れた第2受光素子で検出された第2検出信号と、3つ以上の前記受光素子のうち前記第1受光素子と前記第2受光素子との間にある第3受光素子で検出された第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出したのち、前記第4検出信号に基づいて、前記第4検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を有する
電子機器。 Equipped with a biological information measuring device,
The biological information measuring device is
A light emitting element disposed on the wiring substrate and emitting light to the subject;
Three or more light receiving elements that receive light from the subject, disposed in at least three different distances from the light emitting elements in a predetermined direction from the light emitting elements on the wiring board;
The first detection signal detected by the first light receiving element relatively closer to the light emitting element among the three or more light receiving elements, and the first detection signal relatively separated from the light emitting element among the three or more light receiving elements. A second detection signal detected by two light receiving elements, and a third detection signal detected by a third light receiving element between the first light receiving element and the second light receiving element among the three or more light receiving elements. The fourth detection signal in which the influence of the noise component is reduced is derived by the calculation based on the above, and then the biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal is derived based on the fourth detection signal. An electronic device having a signal processing unit.
前記生体情報計測装置は、
配線基板上に配置され、被検体からの光を受光する受光素子と、
前記配線基板上の、前記受光素子から所定の方向において、前記受光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも3か所に配置され、被検体に対して光を発する3つ以上の発光素子と、
各前記発光素子を順次発光させるとともに、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に前記受光素子寄りの第1発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第1検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に前記受光素子から離れた第2発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第2検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち前記第1発光素子と前記第2発光素子との間にある第3発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出したのち、前記第4検出信号に基づいて、前記第4検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を有する
電子機器。 Equipped with a biological information measuring device,
The biological information measuring device is
A light receiving element disposed on the wiring board for receiving light from the subject;
Three or more light-emitting elements that emit light to a subject and are arranged at at least three different distances from the light-receiving element in a predetermined direction from the light-receiving element on the wiring board;
Each of the light emitting elements is caused to emit light sequentially, and a first detection signal detected by the light receiving element when the first light emitting element relatively closer to the light receiving element among the three or more light emitting elements emits light; A second detection signal detected by the light receiving element when the second light emitting element relatively distant from the light receiving element among the three or more light emitting elements emits light, and the three or more light emitting elements Of the noise component by calculation based on the third detection signal detected by the light receiving element when the third light emitting element between the first light emitting element and the second light emitting element emits light. An electronic apparatus comprising: a signal processing unit that derives the biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal based on the fourth detection signal after deriving the fourth detection signal with reduced noise.
前記生体情報計測装置は、
配線基板上に配置され、被検体からの光を受光する受光素子と、
前記配線基板上の、前記受光素子から所定の方向において、前記受光素子からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい少なくとも3か所に配置され、各々の発光波長が互いに異なるとともに、被検体に対して光を発する3つ以上の発光素子と、
各前記発光素子を順次発光させるとともに、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に発光波長の短い第1発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第1検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち相対的に発光波長の長い第2発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第2検出信号と、3つ以上の前記発光素子のうち前記第1発光素子の発光波長と前記第2発光素子の発光波長との間の発光波長の第3発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第3検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第4検出信号を導出したのち、前記第4検出信号に基づいて、前記第4検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を有する
電子機器。 Equipped with a biological information measuring device,
The biological information measuring device is
A light receiving element disposed on the wiring board for receiving light from the subject;
On the wiring board, in a predetermined direction from the light receiving element, the distance from the light receiving element is arranged at at least three places that are equal to each other or substantially equal to each other. Three or more light emitting elements that emit light to the light;
A first detection signal detected by the light receiving element when the first light emitting element having a relatively short emission wavelength among the three or more light emitting elements emits light; The second detection signal detected by the light receiving element when the second light emitting element having a relatively long emission wavelength is emitting light among the three or more light emitting elements, and the third detection signal among the three or more light emitting elements. By calculation based on a third detection signal detected by the light receiving element when a third light emitting element having an emission wavelength between the emission wavelength of the first light emitting element and the emission wavelength of the second light emitting element emits light. A signal processing unit that derives the biological information of the subject having a correlation with the fourth detection signal based on the fourth detection signal after deriving the fourth detection signal in which the influence of the noise component is reduced. Having electronic equipment.
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