JP2005279278A - 生体信号同時測定装置、方法及びコンピュータ可読記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の生体信号同時測定装置は、刺激信号に対する反応で発生する第1生体信号と自然的に発生する第2生体信号とを同時に測定するための装置であって、刺激信号発生部120と、センシング部140と、信号獲得部160とを含む。刺激信号発生部120は、生体に印加するための刺激信号を発生させる。センシング部140は、生体に付着され、刺激信号が印加されつつ、第1及び第2生体信号を含む少なくとも1つの中間信号が検出される複数個の電極よりなり、複数個の電極のうち、少なくとも1つの電極を共有して刺激信号を印加するか、中間信号を検出する。信号獲得部160は、センシング部140から検出される中間信号から第1及び第2生体信号を分離して獲得する。
【選択図】図1
Description
例えば、各測定項目に該当する多様なセンサーを集積化させて測定の便利性を図る。これにより、心電図(ECG)、SpO2、血圧のように各生体信号を検出するための項目別に別途のセンサーを備え、これらセンサーを1つのセンサーモジュールに集積化させる(例えば、特許文献1参照。)。しかし、このような構造は一回の測定動作で多様な生体信号を測定できる測定の便利性は向上するが、測定項目別に各センサーが別途に存在せねばならないので、費用上昇の問題が相変らず存在し、センサーモジュールの空間的な制約によって測定項目の種類に制限がある。
第1に、心電図、体温、呼吸または脈拍のように生体内で自然的に発生する生体信号は、電極を用いて即座で測定できる。心電図の場合、生体で相異なる位置、例えば、心臓を中心に左側及び右側の両端に設けられた二電極間の電位差を用いて測定しうる。
まず、刺激信号に対する反応で発生する信号を第1生体信号、自然的に発生する信号を第2生体信号という。本発明によれば、生体に付着されるセンシング部(図1の140)は、刺激信号が印加されつつ、第1及び第2生体信号を含む中間信号が検出される複数個の電極よりなる。特に、複数個の電極のうち、少なくとも1つの電極を共有して各中間信号を検出する。また、信号獲得部(図1の160)は、センシング部140から検出される各中間信号から時間的分離及び電気的分離のうち、少なくとも1つを用いて第1及び第2生体信号を分離獲得する。時間的分離は、信号を時間的に分離させることによって、測定しようとする第1及び第2生体信号が存在する周波数帯域に関係なく使われうる。しかし、時間的分離の性能は、制御部(図1の110)のプロセッシング速度と密接な関係があるので、測定項目が多くなれば、低級の制御部では、その性能を保証し難い。一方、電気的分離は、センシング部から検出される中間信号から所望の周波数帯域の信号を得るためのフィルターと絶縁部との簡単な組合わせで信号を分離しうる。しかし、電気的分離は、測定しようとする信号の周波数帯域が相互離れている場合にのみ適用しうる。
生体信号同時測定装置は、項目選択部100、制御部110、刺激信号発生部120、第1時間的分離部130、センシング部140、第2時間的分離部150、信号獲得部160、信号分析部170、保存部180及び表示部190よりなる。ここで、項目選択部100は、オプションとして備えられうる構成要素である。
図2によれば、刺激信号発生部220は、電流発生部221よりなり、第1時間的分離部230は第1スイッチ231よりなる。センシング部240は、第1及び第3電極E1、E3で構成される第1電極群241と、第2及び第4電極E2、E4で構成される第2電極群243よりなる。第2時間的分離部250は、第2スイッチ251と第3スイッチ253とよりなる。信号獲得部260は、第1獲得部261及び第2獲得部264よりなる。第1獲得部261は、第1増幅部262と第1フィルタリング部263よりなり、第2獲得部264は、第2増幅部265及び第2フィルタリング部266よりなる。
図2を参照すれば、電流発生部221は、それぞれの第1生体信号に対応する周波数を有する交流電流を発生させる。すなわち、第1生体信号が体脂肪である場合、50KHzの周波数を有する交流電流(図5のIf2)を発生させる。
図3は、図1に示された生体信号同時測定装置の他の側面に係る細部的な構成を示すブロック図である。
生体信号同時測定装置は項目選択部600、刺激信号発生部620、センシング部640、信号獲得部660、及び信号分析部670よりなる。ここで、項目選択部600は、オプションとして備えられうる構成要素である。
図7は、本発明の第3実施形態例に係る生体信号同時測定装置の構成を示すブロック図であって、時間的分離及び電気的分離により第1及び第2生体信号を測定する。
生体信号同時測定装置は、項目選択部800、制御部810、刺激信号発生部820、第1時間的分離部830、センシング部840、第2時間的分離部850、信号獲得部860及び信号分析部870よりなる。ここで、項目選択部800は、オプションとして備えられうる構成要素である。
信号獲得部860において、第1増幅部861はTa区間でセンシング部840の第1及び第3電極E1、E3から検出される交流電圧、すなわち、第1中間信号を増幅させて第1フィルタリング部862に提供する。第1フィルタリング部862は第1増幅部861から提供される信号からノイズ成分を除去して皮膚抵抗信号として信号分析部870に提供する。
図9を参照すれば、910段階では、ユーザが測定装置に含まれたセンシング部140を生体の特定部位に付着すれば、刺激信号、例えば、所定周波数の交流電流をセンシング部140に印加する。
一方、前記実施形態例の生体信号同時測定装置では刺激信号として特定波長の光を印加して血糖のような第3生体信号を測定する構成要素(図示せず)をさらに付加しうる。
110 制御部
120 刺激信号発生部
130 第1時間的分離部
140 センシング部
150 第2時間的分離部
160 信号獲得部
170 信号分析部
180 保存部
190 表示部
Claims (36)
- 刺激信号に対する反応で発生する第1生体信号と自然的に発生する第2生体信号とを同時に測定するための装置であって、
生体に印加するための前記刺激信号を発生させる刺激信号発生部と、
前記生体に付着され、前記刺激信号が印加されつつ、前記第1及び第2生体信号を含む少なくとも1つの中間信号が検出される複数個の電極よりなり、前記複数個の電極のうち、少なくとも1つの電極を共有して前記刺激信号を印加するか、前記中間信号を検出するセンシング部と、
前記センシング部から検出される前記中間信号から前記第1及び第2生体信号を分離して獲得する信号獲得部と、
を含むことを特徴とする生体信号同時測定装置。 - 前記信号獲得部は、前記中間信号に対して時間的分離プロセッシング及び電気的分離プロセッシングのうち、少なくとも1つのプロセッシングを適用することを特徴とする、
請求項1に記載の生体信号同時測定装置。 - 制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第1区間で前記刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する第1時間的分離部と、
前記制御信号によって動作し、前記第1区間で前記センシング部から検出される第1中間信号を、前記サンプリング周期の第2区間で前記センシング部から検出される第2中間信号を前記信号獲得部に提供する第2時間的分離部と、
前記制御信号を発生させる制御部と、をさらに備えることを特徴とする、
請求項1に記載の生体信号同時測定装置。 - 1つの前記サンプリング周期は、前記第1区間と前記第2区間との間に放電のための第3区間をさらに備えることを特徴とする、
請求項3に記載の生体信号同時測定装置。 - 前記第3区間で前記センシング部に残留する刺激信号を放電させる抵抗素子をさらに備えることを特徴とする、
請求項4に記載の生体信号同時測定装置。 - 前記信号獲得部は、
前記第1区間において、前記センシング部から検出される前記第1中間信号から前記第1生体信号を獲得する第1獲得部と、
前記第2区間において、前記センシング部から検出される前記第2中間信号から前記第2生体信号を獲得する第2獲得部と、を備えることを特徴とする、
請求項3に記載の生体信号同時測定装置。 - 前記信号獲得部は、
前記センシング部から検出される第1中間信号から前記第1生体信号を獲得する第1獲得部と、
前記センシング部から検出される第2中間信号から前記第2生体信号を電気的絶縁させて獲得する第2獲得部と、を備えることを特徴とする、
請求項1に記載の生体信号同時測定装置。 - 前記第2獲得部は、
前記第2中間信号から前記第2生体信号が存在する周波数帯域をフィルタリングするフィルタリング部と、
前記フィルタリングされた第2中間信号に含まれた前記刺激信号を遮断する絶縁部と、を備えることを特徴とする、
請求項7に記載の生体信号同時測定装置。 - 前記絶縁部は、バッファ、フォトカプラ及びトランスフォーマのうち、何れか1つよりなることを特徴とする、
請求項8に記載の生体信号同時測定装置。 - 制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第1区間で第1刺激信号を、前記サンプリング周期の第2区間で第2刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する第1時間的分離部と、
前記制御信号によって動作し、前記第1区間で前記センシング部から検出される第1中間信号を、前記第2区間で前記センシング部から検出される第2中間信号を前記信号獲得部に提供する第2時間的分離部と、
前記制御信号を発生させる制御部と、
をさらに備え、
前記信号獲得部は、前記第1及び第2中間信号から各々前記第1生体信号を獲得し、前記第2中間信号を電気的絶縁させて前記第2生体信号を獲得することを特徴とする、請求項1に記載の生体信号同時測定装置。 - 前記信号獲得部は、前記第2中間信号から前記第2生体信号を獲得するために、
前記第2中間信号から前記第2生体信号が存在する周波数帯域をフィルタリングするフィルタリング部と、
前記フィルタリングされた第2中間信号に含まれた前記刺激信号を遮断する絶縁部と、を備えることを特徴とする、
請求項10に記載の生体信号同時測定装置。 - 前記絶縁部は、バッファ、フォトカプラ及びトランスフォーマのうち、何れか1つよりなることを特徴とする、
請求項11に記載の生体信号同時測定装置。 - 制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第1区間で第1刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する第1時間的分離部と、
前記制御信号によって動作し、前記第1区間で前記センシング部から検出される第1中間信号を、前記第2区間で前記センシング部から検出される第2中間信号を、前記信号獲得部に提供する第2時間的分離部と、
前記制御信号を発生させる制御部と、
をさらに備え、
前記第1及び第2区間で第2刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加して第3中間信号を検出し、
前記信号獲得部は、前記第1及び第3中間信号から各々前記第1生体信号を獲得し、前記第2中間信号を電気的絶縁させて前記第2生体信号を獲得することを特徴とする、
請求項1に記載の生体信号同時測定装置。 - 前記信号獲得部は、前記第2中間信号から前記第2生体信号を獲得するために、
前記第2中間信号から前記第2生体信号が存在する周波数帯域をフィルタリングするフィルタリング部と、
前記フィルタリングされた第2中間信号に含まれた前記第2刺激信号を遮断する絶縁部と、を備えることを特徴とする、
請求項13に記載の生体信号同時測定装置。 - 前記絶縁部は、バッファ、フォトカプラ及びトランスフォーマのうち、何れか1つよりなることを特徴とする、
請求項14に記載の生体信号同時測定装置。 - 制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第1区間で第1及び第2刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する第1時間的分離部と、
前記制御信号によって動作し、前記第1区間で前記センシング部から検出される第1中間信号を、前記サンプリング周期の第2区間で前記センシング部から検出される第2中間信号を、前記信号獲得部に提供する第2時間的分離部と、
前記制御信号を発生させる制御部と、
をさらに備え、
前記信号獲得部は、前記第1中間信号から第1及び第2周波数を用いて2つの第1生体信号を獲得し、前記第2中間信号から前記第2生体信号を獲得することを特徴とする、
請求項1に記載の生体信号同時測定装置。 - 前記刺激信号発生部は、
前記第1刺激信号として使われるように前記第1周波数の電流を発生させる第1電流発生部と、
前記第2刺激信号として使われるように前記第2周波数の電流を発生させる第2電流発生部と、
前記第1及び第2刺激信号を合成する合成部と、を備えることを特徴とする、
請求項16に記載の生体信号同時測定装置。 - 1つの前記サンプリング周期は、前記第1区間と前記第2区間との間に放電のための第3区間をさらに備えることを特徴とする、
請求項16に記載の生体信号同時測定装置。 - 前記第3区間で前記センシング部に残留する刺激信号を放電させる抵抗素子をさらに備えることを特徴とする、
請求項18に記載の生体信号同時測定装置。 - 刺激信号に対する反応で発生する第1生体信号と自然的に発生する第2生体信号とを同時に測定するための方法であって、
生体に付着され、前記刺激信号が印加されつつ、前記第1及び第2生体信号を含む少なくとも1つの中間信号が検出される複数個の電極よりなり、前記複数個の電極のうち、少なくとも1つの電極を共有して前記刺激信号を印加するか、前記中間信号を検出するセンシング部を提供する段階と、
前記生体に印加するための前記刺激信号を発生させる段階と、
前記センシング部から検出される前記中間信号から前記第1及び第2生体信号を分離して獲得する段階と、を含むことを特徴とする、
生体信号同時測定方法。 - 前記信号獲得段階は、前記中間信号に対して時間的分離プロセッシング及び電気的分離プロセッシングのうち、少なくとも1つのプロセッシングを適用することを特徴とする、
請求項20に記載の生体信号同時測定方法。 - 制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第1区間で前記刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第1区間で前記センシング部から検出される第1中間信号を、前記サンプリング周期の第2区間で前記センシング部から検出される第2中間信号を、生成する段階と、をさらに備えることを特徴とする、
請求項20に記載の生体信号同時測定方法。 - 1つの前記サンプリング周期は、前記第1区間と前記第2区間との間に放電のための第3区間をさらに備えることを特徴とする、
請求項22に記載の生体信号同時測定方法。 - 前記信号獲得段階は、
前記第1区間で前記センシング部から検出される前記第1中間信号から前記第1生体信号を獲得する段階と、
前記第2区間で前記センシング部から検出される前記第2中間信号から前記第2生体信号を獲得する段階と、を備えることを特徴とする、
請求項22に記載の生体信号同時測定方法。 - 前記信号獲得段階は、
前記センシング部から検出される第1中間信号から前記第1生体信号を獲得する段階と、
前記センシング部から検出される第2中間信号から前記第2生体信号を電気的絶縁させて獲得する段階と、を備えることを特徴とする、
請求項20に記載の生体信号同時測定方法。 - 制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第1区間で第1刺激信号を、前記サンプリング周期の第2区間で第2刺激信号を、前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第1区間で前記センシング部から検出される第1中間信号を、前記第2区間で前記センシング部から検出される第2中間信号を、生成する段階と、
をさらに備え、
前記第1及び第2中間信号から各々前記第1生体信号を獲得し、前記第2中間信号を電気的絶縁させて前記第2生体信号を獲得することを特徴とする、
請求項20に記載の生体信号同時測定方法。 - 制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第1区間で第1刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第1区間で前記センシング部から検出される第1中間信号を、前記第2区間で前記センシング部から検出される第2中間信号を、生成する段階と、
をさらに備え、
前記第1及び第2区間で第2刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加して第3中間信号を検出し、前記第1及び第3中間信号から各々前記第1生体信号を獲得し、前記第2中間信号を電気的絶縁させて前記第2生体信号を獲得することを特徴とする、
請求項20に記載の生体信号同時測定方法。 - 制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第1区間で第1及び第2刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第1区間で前記センシング部から検出される第1中間信号を、前記サンプリング周期の第2区間で前記センシング部から検出される第2中間信号を、生成する段階と、
をさらに備え、
前記第1中間信号から第1及び第2周波数を用いて2つの第1生体信号を獲得し、前記第2中間信号から前記第2生体信号を獲得することを特徴とする、
請求項20に記載の生体信号同時測定方法。 - 1つの前記サンプリング周期は、前記第1区間と前記第2区間との間に放電のための第3区間をさらに備えることを特徴とする、
請求項28に記載の生体信号同時測定方法。 - 刺激信号に対する反応で発生する第1生体信号と自然的に発生する第2生体信号とを同時に測定するためのプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体であって、
生体に付着され、前記刺激信号が印加されつつ、前記第1及び第2生体信号を含む少なくとも1つの中間信号が検出される複数個の電極よりなり、前記複数個の電極のうち、少なくとも1つの電極を共有して前記刺激信号を印加するか、前記中間信号を検出するセンシング部を提供する段階と、
前記生体に印加するための前記刺激信号を発生させる段階と、
前記センシング部から検出される前記中間信号から前記第1及び第2生体信号を分離して獲得する段階と、
を含む生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。 - 前記信号獲得段階は、前記中間信号に対して時間的分離プロセッシング及び電気的分離プロセッシングのうち、少なくとも1つのプロセッシングを適用する、
請求項30に記載の生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。 - 制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第1区間で前記刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第1区間で前記センシング部から検出される第1中間信号を、前記サンプリング周期の第2区間で前記センシング部から検出される第2中間信号を生成する段階をさらに備える、
請求項30に記載の生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。 - 前記信号獲得段階は、
前記センシング部から検出される第1中間信号から前記第1生体信号を獲得する段階と、
前記センシング部から検出される第2中間信号から前記第2生体信号を電気的絶縁させて獲得する段階と、を備える、
請求項30に記載の生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。 - 制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第1区間で第1刺激信号を、前記サンプリング周期の第2区間で第2刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第1区間で前記センシング部から検出される第1中間信号を、前記第2区間で前記センシング部から検出される第2中間信号を、生成する段階と、
をさらに備え、
前記第1及び第2中間信号から各々前記第1生体信号を獲得し、前記第2中間信号を電気的絶縁させて前記第2生体信号を獲得する、
請求項30に記載の生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。 - 制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第1区間で第1刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第1区間で前記センシング部から検出される第1中間信号を、前記第2区間で前記センシング部から検出される第2中間信号を生成する段階と、
をさらに備え、
前記第1及び第2区間で第2刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加して第3中間信号を検出し、前記第1及び第3中間信号から各々前記第1生体信号を獲得し、前記第2中間信号を電気的絶縁させて前記第2生体信号を獲得する、
請求項30に記載の生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。 - 制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第1区間で第1及び第2刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第1区間で前記センシング部から検出される第1中間信号を、前記サンプリング周期の第2区間で前記センシング部から検出される第2中間信号を、生成する段階と、
をさらに備え、
前記第1中間信号から第1及び第2周波数を用いて2つの第1生体信号を獲得し、前記第2中間信号から前記第2生体信号を獲得する、
請求項30に記載の生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。
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