JP2009005721A - Pulse wave measuring method and pulse wave measuring apparatus used for it - Google Patents
Pulse wave measuring method and pulse wave measuring apparatus used for it Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009005721A JP2009005721A JP2007167134A JP2007167134A JP2009005721A JP 2009005721 A JP2009005721 A JP 2009005721A JP 2007167134 A JP2007167134 A JP 2007167134A JP 2007167134 A JP2007167134 A JP 2007167134A JP 2009005721 A JP2009005721 A JP 2009005721A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse wave
- signal
- output signal
- pass filter
- component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
Description
本発明は、生体へ光を照射し、生体で反射された反射光を検出することにより生体の脈波を計測する方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for measuring a pulse wave of a living body by irradiating the living body with light and detecting reflected light reflected by the living body.
脈波計測装置の原理は、生体への照射光の一部が血液中のヘモグロビンに吸収されること利用している。即ち、ヘモグロビンが吸収する波長の光を生体に照射し、生体からの反射光を光センサで検出し、電気信号に変換する。この電気信号は、血管中の赤血球量に応じた信号を含んでおり、脈動に同期して信号強度が変化する。光センサから出力される電気信号のうち、脈動に同期して変化する成分が脈波信号である。ただし、生体からの反射光には、皮膚表面や表面近傍の生体組織で反射された光も含んでおり、これらの光には、脈波信号は含まれていない。なお、照射光の波長が400〜1000nmであれば、ヘモグロビンに吸収されやすく、かつ皮膚表面での吸収が比較的小さいため、脈波計測に好適であることが知られている。 The principle of the pulse wave measuring device uses that part of the light irradiated to the living body is absorbed by hemoglobin in the blood. That is, the living body is irradiated with light having a wavelength that is absorbed by hemoglobin, and the reflected light from the living body is detected by an optical sensor and converted into an electrical signal. This electric signal includes a signal corresponding to the amount of red blood cells in the blood vessel, and the signal intensity changes in synchronization with the pulsation. Of the electrical signal output from the optical sensor, the component that changes in synchronization with the pulsation is the pulse wave signal. However, the reflected light from the living body includes light reflected by the skin surface and living tissue in the vicinity of the surface, and these light does not include a pulse wave signal. In addition, if the wavelength of irradiated light is 400-1000 nm, since it is easy to be absorbed by hemoglobin and absorption on the skin surface is comparatively small, it is known that it is suitable for pulse wave measurement.
計測中に生体が動いた場合には、照射用の光源や光センサと生体との相対位置が変化したりすることにより反射光強度が変化する。光センサから出力される電気信号のうち、生体の動き(体動)により変化する成分が体動信号である。このように計測中に生体が動いた場合には、光センサから出力される電気信号には脈波信号だけでなく体動信号も含まれるため、脈波信号を正確に計測することができなくなる。 When the living body moves during the measurement, the reflected light intensity is changed by changing the relative position between the light source for irradiation and the optical sensor and the living body. Of the electric signal output from the optical sensor, the component that changes due to the movement (body movement) of the living body is the body movement signal. When the living body moves during measurement in this way, the electrical signal output from the optical sensor includes not only the pulse wave signal but also the body motion signal, so that the pulse wave signal cannot be accurately measured. .
この体動による影響を低減するために、生体に異なる波長の複数の照射光を照射し、これらの反射光を波長毎に分離して光センサで検出し、光センサからの出力信号の差分を検出することで、脈波信号を抽出する技術が開示されている(例えば、特許文献1,2参照)。しかし、特許文献1及び2に記載の方法では、異なる波長の複数の照射光を用いるために光源や光センサが複数必要になり、装置構成が複雑になるという問題点があった。
In order to reduce the influence of this body movement, the living body is irradiated with a plurality of irradiation lights having different wavelengths, the reflected light is separated for each wavelength and detected by an optical sensor, and the difference between output signals from the optical sensor is calculated. A technique for extracting a pulse wave signal by detection is disclosed (for example, see
そこで、構成の簡易な装置により体動による影響を低減する方法として、生体に偏光を照射し、生体からの反射光を、電気ベクトルの振動方向が上記偏光と同じ方向である第1の偏光と電気ベクトルの振動方向が上記偏光と垂直な方向である第2の偏光とに分離して検出する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。特許文献3には、光センサにより検出された第1の偏光及び第2の偏光各々の出力信号における体動信号の差が小さくなるように第1の偏光及び第2の偏光の少なくとも一方の出力信号を処理し、第1の偏光及び第2の偏光各々の出力信号に対応するデータの差または商を演算して生体の心拍情報を求める技術が開示されている。
特許文献3には、光センサにより検出された第1の偏光及び第2の偏光各々の出力信号における体動信号の差が小さくなるように第1の偏光及び第2の偏光の少なくとも一方の出力信号を処理する方法の例として、第1の偏光の出力信号における体動信号と第2の偏光の出力信号における体動信号との比Kを求めて、第2の偏光の出力信号における体動信号をK倍することが開示されている。
In
しかしながら、特許文献3には、光センサから出力された電気信号の中から、どのようにして第1の偏光の出力信号における体動信号と第2の偏光の出力信号における体動信号とを抽出するのかは開示されていない。
However, in
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、簡易な構成の装置により確実に体動の影響を低減して、高精度に脈波を計測することができる脈波計測方法及び脈波計測装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, the present invention provides a pulse wave measuring method and a pulse wave measuring apparatus capable of measuring a pulse wave with high accuracy by reliably reducing the influence of body movement with an apparatus having a simple configuration. The purpose is to provide.
上記従来の課題を解決するために、本発明の脈波計測方法は、(A)測定対象である生体の測定部位に動きがない状態で、前記測定部位に偏光である照射光を照射する工程、
(B)前記測定部位に動きがない状態で、前記工程Aにおける前記照射光の照射に伴い前記測定部位において反射された反射光のうち、前記照射光と同一の偏光方向及び直交する偏光方向のうちいずれか一方の偏光方向である第1の偏光成分と、前記第1の偏光成分と直交する偏光方向である第2の偏光成分とを分離して検出する工程、
(C)前記工程Bにおいて検出された前記第1の偏光成分に対応する第1の信号及び前記第2の偏光成分に対応する第2の信号各々について、脈波信号と前記脈波信号を除く信号である非脈波信号とに分離する工程、
(D)前記第1の信号の脈波信号と前記第2の信号の脈波信号との比に関する脈波信号情報と、前記第1の信号の非脈波信号と前記第2の信号の非脈波信号との比に関する非脈波信号情報とを取得する工程、
(E)前記生体の前記測定部位に動きがあり得る状態で、前記測定部位に前記照射光を照射する工程、
(F)前記測定部位に動きがあり得る状態で、前記工程Eにおける前記照射光の照射に伴い前記測定部位において反射された反射光のうち、前記照射光と同一の偏光方向及び直交する偏光方向のうちいずれか一方の偏光方向である第3の偏光成分と、前記第3の偏光成分と直交する偏光方向である第4の偏光成分とを分離して検出する工程、並びに
(G)前記工程Dにおいて取得された前記脈波信号情報及び前記非脈波信号情報を用いて、前記工程Fにおいて検出された前記第3の偏光成分に対応する第3の信号と前記第4の偏光成分に対応する第4の信号とを演算することにより、前記測定部位に動きがあり得る状態における前記生体の脈波信号を抽出する工程を含む。
In order to solve the above-described conventional problems, the pulse wave measuring method of the present invention includes (A) a step of irradiating the measurement site with irradiation light that is polarized light while the measurement site of the living body that is the measurement target is not moving. ,
(B) Of the reflected light reflected at the measurement site with the irradiation of the irradiation light in the step A with no movement at the measurement site, the polarization direction is the same as that of the irradiation light and the orthogonal polarization direction. A step of separating and detecting a first polarization component that is one of the polarization directions and a second polarization component that is a polarization direction orthogonal to the first polarization component;
(C) For each of the first signal corresponding to the first polarization component and the second signal corresponding to the second polarization component detected in the step B, the pulse wave signal and the pulse wave signal are excluded. Separating the signal into a non-pulse wave signal,
(D) Pulse wave signal information related to a ratio between the pulse wave signal of the first signal and the pulse wave signal of the second signal, and non-pulse wave signals of the first signal and non-pulse signals of the second signal Obtaining non-pulse wave signal information relating to a ratio with a pulse wave signal;
(E) a step of irradiating the measurement site with the irradiation light in a state where the measurement site of the living body can be moved;
(F) Of the reflected light reflected at the measurement site in accordance with the irradiation of the irradiation light in the step E in a state where the measurement site can move, the same polarization direction as the irradiation light and a polarization direction orthogonal to the irradiation light A step of separating and detecting a third polarization component having one of the polarization directions and a fourth polarization component having a polarization direction orthogonal to the third polarization component; and (G) the step Using the pulse wave signal information and the non-pulse wave signal information acquired in D, corresponding to the third signal and the fourth polarization component corresponding to the third polarization component detected in the step F A step of extracting a pulse wave signal of the living body in a state in which there is a movement in the measurement site by calculating the fourth signal.
また、本発明の脈波計測装置は、上記脈波計測方法に用いる装置であって、
前記測定部位に照射する前記照射光を発する光源、
前記照射光の偏光方向を制限する偏光子、
前記測定部位において反射された前記反射光のうち、前記照射光と同一の偏光方向の成分と前記照射光と直交する偏光方向の成分とを分離する偏光ビームスプリッタ、
前記照射光と同一の偏光方向の成分及び直交する偏光方向成分のうちいずれか一方の偏光成分を検出する第1の光センサ、
前記第1の光センサが検出する偏光方向と直交する偏光方向の成分を検出する第2の光センサ、
前記第1の光センサの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分のみを透過する第1のローパスフィルタ、
前記第2の光センサの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分のみを透過する第2のローパスフィルタ、
前記第1の光センサの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分を遮断する第1のハイパスフィルタ、
前記第2の光センサの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分を遮断する第2のハイパスフィルタ、
前記第2のローパスフィルタの出力信号を前記第1のローパスフィルタの出力信号で割る第1の割算器、
前記第2のハイパスフィルタの出力信号を前記第1のハイパスフィルタの出力信号で割る第2の割算器、
前記第1の光センサ及び前記第2の光センサのうちいずれか一方の出力信号を増幅する可変利得増幅器、
前記第1の光センサ及び前記第2の光センサのうち他方の出力信号と前記可変利得増幅器の出力信号との差を増幅する差動増幅器、並びに
前記第1の割算器の出力信号に基づき前記可変利得増幅器の増幅率を制御する増幅率制御部を備える。
The pulse wave measuring device of the present invention is a device used for the pulse wave measuring method,
A light source that emits the irradiation light that irradiates the measurement site;
A polarizer for limiting the polarization direction of the irradiation light;
Of the reflected light reflected at the measurement site, a polarization beam splitter that separates a component in the same polarization direction as the irradiation light and a component in the polarization direction orthogonal to the irradiation light,
A first optical sensor that detects any one polarization component of the same polarization direction component and the orthogonal polarization direction component of the irradiation light;
A second optical sensor for detecting a component in the polarization direction orthogonal to the polarization direction detected by the first optical sensor;
A first low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the first photosensor;
A second low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the second photosensor;
A first high-pass filter that transmits a frequency component included in a frequency band of the pulse wave signal and blocks a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the first photosensor;
A second high-pass filter that transmits a frequency component included in the frequency band of the pulse wave signal and blocks a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the second photosensor;
A first divider for dividing the output signal of the second low-pass filter by the output signal of the first low-pass filter;
A second divider for dividing the output signal of the second high-pass filter by the output signal of the first high-pass filter;
A variable gain amplifier that amplifies an output signal of one of the first photosensor and the second photosensor;
A differential amplifier for amplifying a difference between an output signal of the other of the first optical sensor and the second optical sensor and an output signal of the variable gain amplifier; and an output signal of the first divider. An amplification factor controller for controlling the amplification factor of the variable gain amplifier is provided.
また、本発明の他の脈波計測装置は、上記脈波計測方法に用いる装置であって、
前記測定部位に照射する前記照射光を発する光源、
前記照射光の偏光方向を制限する第1の偏光子、
前記第1の偏光子を透過した前記照射光の偏光方向を変調する光変調器、
前記照射光の偏光方向が互いに直交する2方向に交互に切り替わるように前記光変調器を動作させる変調信号であって、前記脈波信号の周波数帯域よりも高い周波数の変調信号を前記光変調器に対して供給する信号発生器、
前記測定部位において反射された前記反射光の偏光方向を制限する第2の偏光子、
前記第2の偏光子を透過した前記反射光を検出する光センサ、
前記光センサの出力信号を、前記変調信号と同相成分と逆相成分とに分離するデマルチプレクサ、
前記デマルチプレクサから出力された前記同相成分及び前記逆相成分のうちいずれか一方の成分に対応する信号から、前記変調信号よりも低い周波数成分のみを透過する第3のローパスフィルタ、
前記デマルチプレクサから出力された前記同相成分及び前記逆相成分のうち他方の成分に対応する信号から、前記変調信号よりも低い周波数成分のみを透過する第4のローパスフィルタ、
前記第3のローパスフィルタの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分のみを透過する第1のローパスフィルタ、
前記第4のローパスフィルタの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分のみを透過する第2のローパスフィルタ、
前記第3のローパスフィルタの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分を遮断する第1のハイパスフィルタ、
前記第4のローパスフィルタの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分を遮断する第2のハイパスフィルタ、
前記第2のローパスフィルタの出力信号を前記第1のローパスフィルタの出力信号で割る第1の割算器、
前記第2のハイパスフィルタの出力信号を前記第1のハイパスフィルタの出力信号で割る第2の割算器、
前記第3のローパスフィルタ及び前記第4のローパスフィルタのうちいずれか一方の出力信号を増幅する可変利得増幅器、
前記第3のローパスフィルタ及び前記第4のローパスフィルタのうち他方の出力信号と前記可変利得増幅器の出力信号との差を増幅する差動増幅器、並びに
前記第1の割算器の出力信号に基づき前記可変利得増幅器の増幅率を制御する増幅率制御部を備える。
Another pulse wave measuring device of the present invention is a device used for the pulse wave measuring method.
A light source that emits the irradiation light that irradiates the measurement site;
A first polarizer for limiting a polarization direction of the irradiation light;
An optical modulator that modulates a polarization direction of the irradiation light transmitted through the first polarizer;
A modulation signal for operating the optical modulator such that the polarization direction of the irradiation light is alternately switched in two directions orthogonal to each other, and a modulation signal having a frequency higher than the frequency band of the pulse wave signal is transmitted to the optical modulator. A signal generator,
A second polarizer that limits the polarization direction of the reflected light reflected at the measurement site;
An optical sensor for detecting the reflected light transmitted through the second polarizer;
A demultiplexer that separates an output signal of the optical sensor into an in-phase component and an anti-phase component of the modulation signal;
A third low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the modulation signal from a signal corresponding to one of the in-phase component and the anti-phase component output from the demultiplexer;
A fourth low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the modulation signal from a signal corresponding to the other component of the in-phase component and the anti-phase component output from the demultiplexer;
A first low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the third low-pass filter;
A second low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the fourth low-pass filter;
A first high-pass filter that transmits a frequency component included in a frequency band of the pulse wave signal and blocks a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from an output signal of the third low-pass filter;
A second high-pass filter that transmits a frequency component included in the frequency band of the pulse wave signal and blocks a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the fourth low-pass filter;
A first divider for dividing the output signal of the second low-pass filter by the output signal of the first low-pass filter;
A second divider for dividing the output signal of the second high-pass filter by the output signal of the first high-pass filter;
A variable gain amplifier that amplifies an output signal of any one of the third low-pass filter and the fourth low-pass filter;
A differential amplifier that amplifies a difference between the output signal of the other of the third low-pass filter and the fourth low-pass filter and the output signal of the variable gain amplifier; and an output signal of the first divider An amplification factor controller for controlling the amplification factor of the variable gain amplifier is provided.
本発明によれば、簡易な構成の装置により確実に体動の影響を低減して、高精度に脈波を計測することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the influence of a body motion can be reliably reduced with the apparatus of simple structure, and a pulse wave can be measured with high precision.
本発明の脈波計測方法は、(A)測定対象である生体の測定部位に動きがない状態で、前記測定部位に偏光である照射光を照射する工程、
(B)前記測定部位に動きがない状態で、前記工程Aにおける前記照射光の照射に伴い前記測定部位において反射された反射光のうち、前記照射光と同一の偏光方向及び直交する偏光方向のうちいずれか一方の偏光方向である第1の偏光成分と、前記第1の偏光成分と直交する偏光方向である第2の偏光成分とを分離して検出する工程、
(C)前記工程Bにおいて検出された前記第1の偏光成分に対応する第1の信号及び前記第2の偏光成分に対応する第2の信号各々について、脈波信号と前記脈波信号を除く信号である非脈波信号とに分離する工程、
(D)前記第1の信号の脈波信号と前記第2の信号の脈波信号との比に関する脈波信号情報と、前記第1の信号の非脈波信号と前記第2の信号の非脈波信号との比に関する非脈波信号情報とを取得する工程、
(E)前記生体の前記測定部位に動きがあり得る状態で、前記測定部位に前記照射光を照射する工程、
(F)前記測定部位に動きがあり得る状態で、前記工程Eにおける前記照射光の照射に伴い前記測定部位において反射された反射光のうち、前記照射光と同一の偏光方向及び直交する偏光方向のうちいずれか一方の偏光方向である第3の偏光成分と、前記第3の偏光成分と直交する偏光方向である第4の偏光成分とを分離して検出する工程、並びに
(G)前記工程Dにおいて取得された前記脈波信号情報及び前記非脈波信号情報を用いて、前記工程Fにおいて検出された前記第3の偏光成分に対応する第3の信号と前記第4の偏光成分に対応する第4の信号とを演算することにより、前記測定部位に動きがあり得る状態における前記生体の脈波信号を抽出する工程を含む。
The pulse wave measuring method according to the present invention includes (A) a step of irradiating the measurement site with irradiation light that is polarized light in a state where there is no movement in the measurement site of the living body to be measured,
(B) Of the reflected light reflected at the measurement site with the irradiation of the irradiation light in the step A with no movement at the measurement site, the polarization direction is the same as that of the irradiation light and the orthogonal polarization direction. A step of separating and detecting a first polarization component that is one of the polarization directions and a second polarization component that is a polarization direction orthogonal to the first polarization component;
(C) For each of the first signal corresponding to the first polarization component and the second signal corresponding to the second polarization component detected in the step B, the pulse wave signal and the pulse wave signal are excluded. Separating the signal into a non-pulse wave signal,
(D) Pulse wave signal information related to a ratio between the pulse wave signal of the first signal and the pulse wave signal of the second signal, and non-pulse wave signals of the first signal and non-pulse signals of the second signal Obtaining non-pulse wave signal information relating to a ratio with a pulse wave signal;
(E) a step of irradiating the measurement site with the irradiation light in a state where the measurement site of the living body can be moved;
(F) Of the reflected light reflected at the measurement site in accordance with the irradiation of the irradiation light in the step E in a state where the measurement site can move, the same polarization direction as the irradiation light and a polarization direction orthogonal to the irradiation light A step of separating and detecting a third polarization component having one of the polarization directions and a fourth polarization component having a polarization direction orthogonal to the third polarization component; and (G) the step Using the pulse wave signal information and the non-pulse wave signal information acquired in D, corresponding to the third signal and the fourth polarization component corresponding to the third polarization component detected in the step F A step of extracting a pulse wave signal of the living body in a state in which there is a movement in the measurement site by calculating the fourth signal.
上記本発明の脈波計測方法によれば、1種類の照明光を用い、体動信号を含む非脈波信号を低減して、高精度に脈波信号を抽出することができる。 According to the pulse wave measurement method of the present invention, a pulse wave signal can be extracted with high accuracy by using one kind of illumination light and reducing non-pulse wave signals including body motion signals.
照射光の波長が400〜1000nmの波長域に含まれる波長であることが好ましい。このようにすると、ヘモグロビンに吸収されやすく、かつ皮膚表面での吸収が比較的小さいため、脈波計測に好適である。 It is preferable that the wavelength of irradiation light is a wavelength included in a wavelength range of 400 to 1000 nm. If it does in this way, since it is easy to be absorbed by hemoglobin and absorption on the skin surface is comparatively small, it is suitable for pulse wave measurement.
生体の測定部位において反射された反射光には、生体の表面から拡散せずに反射する表面反射光と、生体の表面から拡散反射する表面拡散反射光と、生体内(層内)に入射し層内で拡散反射した後入射位置から離れた位置において生体外に出射する層内拡散反射光とがある。表面反射光には脈波信号は含まれず体動信号のみが含まれ、表面拡散反射光及び層内拡散反射光には脈波信号及び体動信号が含まれることが知られている。そのため、本発明の脈波計測方法において、前記工程B及びFにおいて、前記測定部位において反射された前記反射光のうち、前記測定部位における前記照射光の照射位置から前記生体内に入射し、前記照射位置から離れた位置において前記生体外に出射した反射光のみ、すなわち層内拡散反射光のみを検出することが好ましい。このようにすると、検出される信号に含まれるノイズ成分である体動信号の割合が低減されるため、信号対雑音比(以下、SN比と略称する)を向上させることができる。 The reflected light reflected at the measurement site of the living body is incident on the surface of the living body (inside the layer) and the surface reflected light that is reflected without being diffused from the surface of the living body, the surface diffuse reflected light that is diffusely reflected from the surface of the living body There is in-layer diffuse reflection light that is diffused and reflected within the layer and then exits the living body at a position away from the incident position. It is known that the surface reflected light does not include a pulse wave signal but includes only a body motion signal, and the surface diffuse reflection light and the in-layer diffuse reflection light include a pulse wave signal and a body motion signal. Therefore, in the pulse wave measurement method of the present invention, in the steps B and F, out of the reflected light reflected at the measurement site, it enters the living body from the irradiation position of the irradiation light at the measurement site, and It is preferable to detect only reflected light emitted outside the living body at a position away from the irradiation position, that is, only diffuse reflection light within the layer. In this way, the ratio of the body motion signal that is a noise component included in the detected signal is reduced, so that the signal-to-noise ratio (hereinafter abbreviated as SN ratio) can be improved.
照射光の照射位置と反射光が生体外に出射する位置との間隔は、6〜12mmであることが好ましい。 The interval between the irradiation position of the irradiation light and the position where the reflected light is emitted outside the living body is preferably 6 to 12 mm.
本発明の脈波計測方法において、例えば、前記工程Dにおいて、前記脈波信号情報として前記第1の信号の脈波信号と前記第2の信号の脈波信号との比の値nと、前記非脈波信号情報として前記第1の信号の非脈波信号と前記第2の信号の非脈波信号との比の値mとを取得し、前記工程Gにおいて、前記第3の信号から前記第4の信号を1/m倍した信号を差し引くことにより前記生体の脈波信号を抽出することができる。また、前記工程Gにおいて、前記第3の信号をm倍した信号から前記第4の信号を差し引いてもよい。 In the pulse wave measurement method of the present invention, for example, in the step D, the value n of the ratio of the pulse wave signal of the first signal and the pulse wave signal of the second signal as the pulse wave signal information, As the non-pulse wave signal information, a value m of the ratio of the non-pulse wave signal of the first signal and the non-pulse wave signal of the second signal is acquired, and in the step G, the third signal is The pulse wave signal of the living body can be extracted by subtracting a signal obtained by multiplying the fourth signal by 1 / m. In the step G, the fourth signal may be subtracted from a signal obtained by multiplying the third signal by m.
本発明の脈波計測方法は、(H)偏光方向が互いに異なる複数の前記照射光を用いて前記工程AからDを行い、各々の前記照射光について前記nと前記mとの比の値n/mを演算する工程、及び(I)工程Hにおける演算の結果を用いて、複数の前記照射光の中から、前記n/mが最小値を示す前記照射光を抽出する工程をさらに含み、前記工程Iにより抽出された前記照射光を用いて、前記工程EからGを行うことが好ましい。このようにすると、検出される信号の強度が増加するため、SN比をさらに向上させることができる。 In the pulse wave measuring method of the present invention, (H) Steps A to D are performed using a plurality of the irradiation lights having different polarization directions, and a value n of the ratio of n to m for each of the irradiation lights. A step of calculating / m, and (I) using the result of the calculation in step H, further extracting the irradiation light having the minimum value of n / m from the plurality of irradiation lights, The steps E to G are preferably performed using the irradiation light extracted in the step I. In this way, since the intensity of the detected signal increases, the SN ratio can be further improved.
また、本発明の脈波計測装置は、上記の脈波計測方法に用いる脈波計測装置であって、
前記測定部位に照射する前記照射光を発する光源、
前記照射光の偏光方向を制限する偏光子、
前記測定部位において反射された前記反射光のうち、前記照射光と同一の偏光方向成分と前記照射光と直交する偏光成分とを分離する偏光ビームスプリッタ、
前記照射光と同一の偏光方向の成分及び直交する偏光方向の成分のうちいずれか一方の偏光方向の成分を検出する第1の光センサ、
前記第1の光センサが検出する偏光方向の成分と直交する偏光方向の成分を検出する第2の光センサ、
前記第1の光センサの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分のみを透過する第1のローパスフィルタ、
前記第2の光センサの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分のみを透過する第2のローパスフィルタ、
前記第1の光センサの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分を遮断する第1のハイパスフィルタ、
前記第2の光センサの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分を遮断する第2のハイパスフィルタ、
前記第2のローパスフィルタの出力信号を前記第1のローパスフィルタの出力信号で割る第1の割算器、
前記第2のハイパスフィルタの出力信号を前記第1のハイパスフィルタの出力信号で割る第2の割算器、
前記第1の光センサ及び前記第2の光センサのうちいずれか一方の出力信号を増幅する可変利得増幅器、
前記第1の光センサ及び前記第2の光センサのうち他方の出力信号と前記可変利得増幅器の出力信号との差を増幅する差動増幅器、並びに
前記第1の割算器の出力信号に基づき前記可変利得増幅器の増幅率を制御する増幅率制御部を備える。
The pulse wave measuring device of the present invention is a pulse wave measuring device used for the above-described pulse wave measuring method,
A light source that emits the irradiation light that irradiates the measurement site;
A polarizer for limiting the polarization direction of the irradiation light;
Of the reflected light reflected at the measurement site, a polarization beam splitter that separates the same polarization direction component as the irradiation light and the polarization component orthogonal to the irradiation light,
A first optical sensor for detecting a component in one polarization direction among a component in the same polarization direction as the irradiation light and a component in a polarization direction orthogonal to the irradiation light;
A second optical sensor for detecting a component in the polarization direction orthogonal to the component in the polarization direction detected by the first optical sensor;
A first low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the first photosensor;
A second low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the second photosensor;
A first high-pass filter that transmits a frequency component included in a frequency band of the pulse wave signal and blocks a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the first photosensor;
A second high-pass filter that transmits a frequency component included in the frequency band of the pulse wave signal and blocks a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the second photosensor;
A first divider for dividing the output signal of the second low-pass filter by the output signal of the first low-pass filter;
A second divider for dividing the output signal of the second high-pass filter by the output signal of the first high-pass filter;
A variable gain amplifier that amplifies an output signal of one of the first photosensor and the second photosensor;
A differential amplifier for amplifying a difference between an output signal of the other of the first optical sensor and the second optical sensor and an output signal of the variable gain amplifier; and an output signal of the first divider An amplification factor controller for controlling the amplification factor of the variable gain amplifier is provided.
本発明の脈波計測装置によると、増幅率制御部が第1の割算器の出力信号に基づき前記可変利得増幅器の増幅率を制御することにより、差動増幅器において非脈波信号が低減され、差動増幅器の出力信号から脈波信号を計測することができる。 According to the pulse wave measuring apparatus of the present invention, the amplification factor control unit controls the amplification factor of the variable gain amplifier based on the output signal of the first divider, thereby reducing the non-pulse wave signal in the differential amplifier. The pulse wave signal can be measured from the output signal of the differential amplifier.
本発明の脈波計測装置は、前記偏光子を回転させる偏光子駆動部、前記第2の割算器の出力信号と前記第1の割算器の出力信号との比の値を演算する演算部、及び前記値が最小となるように前記偏光子駆動部を制御する駆動制御部をさらに備えることが好ましい。このような構成にすると、差動増幅器の出力信号が増加するため、SN比を向上させることができる。 The pulse wave measuring apparatus according to the present invention includes a polarizer driving unit that rotates the polarizer, and an arithmetic operation that calculates a value of a ratio between the output signal of the second divider and the output signal of the first divider. And a drive control unit for controlling the polarizer driving unit so that the value is minimized. With such a configuration, since the output signal of the differential amplifier increases, the SN ratio can be improved.
また、本発明の脈波計測装置は、上記の脈波計測方法に用いる脈波計測装置であって、
前記測定部位に照射する前記照射光を発する光源、
前記照射光の偏光方向を制限する第1の偏光子、
前記第1の偏光子を透過した前記照射光の偏光方向を変調する光変調器、
前記照射光の偏光方向が互いに直交する2方向に交互に切り替わるように前記光変調器を動作させる変調信号であって、前記脈波信号の周波数帯域よりも高い周波数の変調信号を前記光変調器に対して供給する信号発生器、
前記測定部位において反射された前記反射光の偏光方向を制限する第2の偏光子、
前記第2の偏光子を透過した前記反射光を検出する光センサ、
前記光センサの出力信号を、前記変調信号と同相成分と逆相成分とに分離するデマルチプレクサ、
前記デマルチプレクサから出力された前記同相成分及び前記逆相成分のうちいずれか一方の成分に対応する信号から、前記変調信号よりも低い周波数成分のみを透過し、かつ脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過する第3のローパスフィルタ、
前記デマルチプレクサから出力された前記同相成分及び前記逆相成分のうち他方の成分に対応する信号から、前記変調信号よりも低い周波数成分のみを透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過する第4のローパスフィルタ、
前記第3のローパスフィルタの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分のみを透過する第1のローパスフィルタ、
前記第4のローパスフィルタの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分のみを透過する第2のローパスフィルタ、
前記第3のローパスフィルタの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分を遮断する第1のハイパスフィルタ、
前記第4のローパスフィルタの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分を遮断する第2のハイパスフィルタ、
前記第2のローパスフィルタの出力信号を前記第1のローパスフィルタの出力信号で割る第1の割算器、
前記第2のハイパスフィルタの出力信号を前記第1のハイパスフィルタの出力信号で割る第2の割算器、
前記第3のローパスフィルタ及び前記第4のローパスフィルタのうちいずれか一方の出力信号を増幅する可変利得増幅器、
前記第3のローパスフィルタ及び前記第4のローパスフィルタのうち他方の出力信号と前記可変利得増幅器の出力信号との差を増幅する差動増幅器、並びに
前記第1の割算器の出力信号に基づき前記可変利得増幅器の増幅率を制御する増幅率制御部を備えていてもよい。
The pulse wave measuring device of the present invention is a pulse wave measuring device used for the above-described pulse wave measuring method,
A light source that emits the irradiation light that irradiates the measurement site;
A first polarizer for limiting a polarization direction of the irradiation light;
An optical modulator that modulates a polarization direction of the irradiation light transmitted through the first polarizer;
A modulation signal for operating the optical modulator such that the polarization direction of the irradiation light is alternately switched in two directions orthogonal to each other, and a modulation signal having a frequency higher than the frequency band of the pulse wave signal is transmitted to the optical modulator. A signal generator,
A second polarizer that limits the polarization direction of the reflected light reflected at the measurement site;
An optical sensor for detecting the reflected light transmitted through the second polarizer;
A demultiplexer that separates an output signal of the optical sensor into an in-phase component and an anti-phase component of the modulation signal;
From the signal corresponding to one of the in-phase component and the anti-phase component output from the demultiplexer, only the frequency component lower than the modulation signal is transmitted and included in the frequency band of the pulse wave signal A third low-pass filter that transmits the transmitted frequency component,
From the signal corresponding to the other of the in-phase component and the anti-phase component output from the demultiplexer, only the frequency component lower than the modulation signal is transmitted and included in the frequency band of the pulse wave signal A fourth low-pass filter that transmits the frequency component;
A first low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the third low-pass filter;
A second low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the fourth low-pass filter;
A first high-pass filter that transmits a frequency component included in a frequency band of the pulse wave signal and blocks a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from an output signal of the third low-pass filter;
A second high-pass filter that transmits a frequency component included in the frequency band of the pulse wave signal and blocks a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the fourth low-pass filter;
A first divider for dividing the output signal of the second low-pass filter by the output signal of the first low-pass filter;
A second divider for dividing the output signal of the second high-pass filter by the output signal of the first high-pass filter;
A variable gain amplifier that amplifies an output signal of any one of the third low-pass filter and the fourth low-pass filter;
A differential amplifier that amplifies a difference between the output signal of the other of the third low-pass filter and the fourth low-pass filter and the output signal of the variable gain amplifier; and an output signal of the first divider An amplification factor controller that controls the amplification factor of the variable gain amplifier may be provided.
このような構成によっても、増幅率制御部が第1の割算器の出力信号に基づき前記可変利得増幅器の増幅率を制御することにより、差動増幅器において非脈波信号が低減され、差動増幅器の出力信号から脈波信号を計測することができる。 Even with such a configuration, the amplification factor control unit controls the amplification factor of the variable gain amplifier based on the output signal of the first divider, thereby reducing the non-pulse wave signal in the differential amplifier. A pulse wave signal can be measured from the output signal of the amplifier.
ここで、前記第2の割算器の出力信号と前記第1の割算器の出力信号との比の値を演算する演算部、及び前記値が最小となるように前記信号発生器を制御する信号発生器制御部をさらに備えることが好ましい。このような構成にすると、差動増幅器の出力信号が増加するため、SN比を向上させることができる。また、偏光子を機械的に駆動させる必要がないため、計測時間を短縮することができる。 Here, an arithmetic unit that calculates a value of a ratio between the output signal of the second divider and the output signal of the first divider, and the signal generator is controlled so that the value is minimized. It is preferable to further include a signal generator control unit. With such a configuration, since the output signal of the differential amplifier increases, the SN ratio can be improved. Moreover, since it is not necessary to mechanically drive the polarizer, the measurement time can be shortened.
また、本発明の脈波計測装置は、前記第2の割算器の出力信号と前記第1の割算器の出力信号との比の値を演算する演算部、及び前記値が閾値を超える場合に警告を出力する警告出力部をさらに備えることが好ましい。第2の割算器の出力信号と第1の割算器の出力信号との比の値が大きいほど差動増幅器の出力信号が小さくなるため、SN比が低くなる。警告出力部を設けることにより、脈波計測装置の使用者が、第2の割算器の出力信号と第1の割算器の出力信号との比の値が閾値を超えており、測定部位が不適切であるため測定部位の変更が必要であることを知ることができる。 Further, the pulse wave measuring device of the present invention is configured to calculate a value of a ratio between the output signal of the second divider and the output signal of the first divider, and the value exceeds a threshold value. It is preferable to further include a warning output unit that outputs a warning in such a case. The larger the value of the ratio between the output signal of the second divider and the output signal of the first divider, the smaller the output signal of the differential amplifier, so the SN ratio becomes lower. By providing the warning output unit, the user of the pulse wave measurement device has a ratio value between the output signal of the second divider and the output signal of the first divider exceeding the threshold value, and the measurement site It is possible to know that the measurement site needs to be changed because of the inappropriateness.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る脈波計測装置の構成について、図1及び2を用いて説明する。図1は本実施の形態に係る脈波計測装置100の側面図、図2は脈波計測装置100の正面図である。
(Embodiment 1)
The configuration of the pulse wave measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a side view of a pulse
本実施の形態に係る脈波計測装置100は、光学系及び電気系部材を格納する装置本体102と、装着リング104とを備えている。装着リング104は中空の円筒形状を有しており、図1に示すように、測定時にはその中空部に測定部位となる人の指158を差し込む。
The pulse
装置本体102には測定開始スイッチ106及び表示部であるディスプレイ146が設けられており、装着リング104には測定準備完了表示ランプ108が設けられている。
The apparatus
次に、脈波計測装置100の装置本体102内部の構成について、図3を用いて説明する。図3は、脈波計測装置100の装置本体102内部の構成を示すブロック図である。
Next, the internal structure of the apparatus
図3に示すように、装置本体102内部には、光源112、偏光子114、偏光ビームスプリッタ118、第1の光センサ120、第2の光センサ122、第1のローパスフィルタ124、第2のローパスフィルタ126、第1のハイパスフィルタ128、第2のハイパスフィルタ130、第1の割算器132、第2の割算器134、可変利得増幅器136、差動増幅器138、コンピュータ140、照射光出射孔142、及び反射光入射孔144を備えている。ここで、コンピュータ140は、本発明における増幅率制御部に相当する。
As shown in FIG. 3, the apparatus
光源112は、半導体レーザと半導体レーザが発した光を略平行光にして出射する光学系とを備えており、ビーム直径が1.2mm、波長が780nmの照射光150を生体152に向けて照射する。偏光子114は、円板形状を有しており、光源112から出射された照射光150の偏光方向を一方向に揃える機能を備える。本実施の形態において偏光子114は、照射光150の偏光方向を図3におけるy方向に揃えるように配置されていいる。光源112から出射され偏光子114を透過した照射光150は、照射光出射孔142を通って生体152の測定部位に照射される。
The
生体152に照射された照射光150は、生体152に到達すると一部は皮膚表面で反射されるが、残りが生体組織中を拡散しながら伝搬し、生体152から反射光となって出射する。ここで、照射光150の照射位置から出射する反射光は、脈波信号を含まない皮膚表面で反射された成分である表面反射光が大部分で、脈波信号を含む生体内部において拡散反射した成分である表面拡散反射光の比率は1/1000程度と小さい。一方、照射光150の照射位置から6〜12mm離れた位置から出射した反射光には、生体組織中を拡散しながら伝搬した光である層内拡散反射光のみが含まれる。層内拡散反射光における脈波信号の比率は1/100〜1/10程度と大きい。
When the
反射光入射孔144により偏光ビームスプリッタ118の受光角が制限されることにより、照射光150の照射位置から6〜12mm離れた位置から出射した反射光のみが反射光入射孔144を通って偏光ビームスプリッタ118に入射する。
By limiting the light receiving angle of the
偏光ビームスプリッタ118は、x方向に偏光した光を反射し、y方向に偏光した光を透過する。従って、生体152からの反射光の内、x方向に偏光した成分である第1の反射光154は第1の光センサ120に入射し電気信号に変換され、y方向に偏光した成分である第2の反射光156は第2の光センサ122に入射し電気信号に変換される。すなわち、第1の反射光154は照射光150と直交する偏光方向を有し、第2の反射光156は照射光150と同一の偏光方向を有する。
The
第2の光センサ122の出力信号は可変利得増幅器136に入力され、コンピュータ140により予め設定された増幅率に増幅される。第1の光センサ120の出力信号及び可変利得増幅器136の出力信号は、差動増幅器138に入力される。差動増幅器138は、第1の光センサ120の出力信号と可変利得増幅器136の出力信号との差を脈波信号として出力する。差動増幅器138から出力された脈波信号は、ディスプレイ146に表示される。
The output signal of the
次に、可変利得増幅器136の増幅率の設定方法について図4を用いて説明する。図4は、第1の光センサ120、第2の光センサ122、及び差動増幅器138の出力信号の例を模式的に示すグラフである。図4において、それぞれのグラフの縦軸は上から順に、第1の光センサ120の出力信号So(t)、第2の光センサ122の出力信号Sp(t)、差動増幅器138の出力信号S(t)を示し、横軸は時間tを示す。
Next, a method for setting the gain of the
Po(t)は第1の光センサ120の出力信号中の脈波信号の成分で、脈動に応じて変化している。Ro(t)は第1の光センサ120の出力信号中の脈波信号以外の成分(非脈波信号)で、体動がない時は一定であるが、体動に応じて変化する体動信号を含む。Pp(t)は第2の光センサ122の出力信号中の脈波信号の成分で、脈動に応じて変化している。Rp(t)は第2の光センサ122の出力信号中の脈波信号以外の成分(非脈波信号)で、体動がない時は一定であるが、体動に応じて変化する体動信号を含む。
Po (t) is a component of the pulse wave signal in the output signal of the first
第1の光センサ120の出力信号So(t)及び第2の光センサ122の出力信号Sp(t)は、それぞれ以下の(数1)及び(数2)で表される。
The output signal So (t) of the first
また、脈波信号であるPo(t)とPp(t)との関係は、以下の(数3)で表される。 The relationship between the pulse wave signal Po (t) and Pp (t) is expressed by the following (Equation 3).
ここで、nは定数である。 Here, n is a constant.
さらに、非脈波信号であるRo(t)とRp(t)との関係は、以下の(数4)で表される。 Furthermore, the relationship between Ro (t) and Rp (t), which are non-pulse wave signals, is expressed by the following (Equation 4).
ここで、mは定数である。 Here, m is a constant.
生体の測定部位に体動がない状態では体動信号がないため、非脈波信号であるRo(t)及びRp(t)はいずれも体動信号を含まず、それぞれ定数であるRoとRpとで表すことができる。したがって、生体の測定部位に体動がない状態における第1の光センサ120の出力信号So(t)、第2の光センサ122の出力信号Sp(t)及び非脈波信号であるRo(t)とRp(t)との関係は、以下の(数5)、(数6)及び(数7)のように表される。
Since there is no body motion signal in the state where there is no body motion at the measurement site of the living body, Ro (t) and Rp (t) which are non-pulse wave signals do not include any body motion signal, and Ro and Rp are constants, respectively. And can be expressed as Therefore, the output signal So (t) of the first
図3に示す第1のローパスフィルタ124及び第2のローパスフィルタ126は、ともに0.03Hz以下の周波数成分のみを透過する機能を有する。そのため、第1のローパスフィルタ124及び第2のローパスフィルタ126は、それぞれ第1の光センサ120の出力信号So(t)、第2の光センサ122の出力信号Sp(t)から、実質的に直流成分のみを透過する。上述のように、生体の測定部位に体動がない状態では非脈波信号であるRo(t)及びRp(t)はいずれも体動信号を含まず、それぞれ定数であるRoとRpとで表すことができるため、第1のローパスフィルタ124及び第2のローパスフィルタ126により、第1の光センサ120の出力信号So(t)及び第2の光センサ122の出力信号Sp(t)から脈波信号Po(t)及びPp(t)を取り除き、非脈波信号Ro及びRpのみを分離して検出することができる。
Both the first low-
なお、生体の測定部位に体動が存在する時は、非脈波信号であるRo(t)とRp(t)とが体動に応じて変化するので、第1の光センサ120の出力信号So(t)及び第2の光センサ122の出力信号Sp(t)には、0.1〜100Hzの様々な周波数の信号が含まれる。このとき、第1の光センサ120の出力信号So(t)及び第2の光センサ122の出力信号Sp(t)の周波数域は、脈波信号Po(t)及びPp(t)の周波数域(0.3〜3Hz)と重なるため、ローパスフィルタでは非脈波信号のみを分離して抽出することができない。
Note that when there is a body motion at the measurement site of the living body, the non-pulse wave signals Ro (t) and Rp (t) change according to the body motion, so the output signal of the first
このように、生体の測定部位に体動がない状態において、第1のローパスフィルタ124の出力信号はRoに相当し、第2のローパスフィルタ126の出力信号はRpに相当する。第1の割算器132は第2のローパスフィルタ126の出力信号を第1のローパスフィルタ124の出力信号で割る機能を有する。そこで、生体の測定部位に体動がない状態では、第1の割算器132の出力信号が定数mに相当する。
Thus, in a state where there is no body movement in the measurement site of the living body, the output signal of the first low-
図1に示す第1のハイパスフィルタ128及び第2のハイパスフィルタ130は、ともに0.3Hz以上の周波数成分のみを透過する機能を有する。上述のように、生体の測定部位に体動がない状態では非脈波信号であるRo(t)及びRp(t)はいずれも体動信号を含まず、それぞれ定数であるRoとRpとで表すことができるため、第1のハイパスフィルタ128及び第2のハイパスフィルタ130により、第1の光センサ120の出力信号So(t)及び第2の光センサ122の出力信号Sp(t)から直流成分である非脈波信号Ro及びRpを取り除き、脈波信号Po(t)及びPp(t)のみを分離して検出することができる。
Both the first high-
なお、生体の測定部位に体動が存在する時は、上記の理由により第1の光センサ120の出力信号So(t)及び第2の光センサ122の出力信号Sp(t)の周波数域は脈波信号Po(t)及びPp(t)の周波数域(0.3〜3Hz)と重なるため、ハイパスフィルタでは脈波信号のみを分離して抽出することができない。
When body movement is present at the measurement site of the living body, the frequency ranges of the output signal So (t) of the
このように、生体の測定部位に体動がない状態において、第1のハイパスフィルタ128の出力信号はPo(t)に相当し、第2のハイパスフィルタ130の出力信号はPp(t)に相当する。第2の割算器134は第2のハイパスフィルタ130の出力信号を第1のハイパスフィルタ128の出力信号で割る機能を有する。そこで、生体の測定部位に体動がない状態では、第2の割算器134の出力信号が定数nに相当する。
Thus, in a state where there is no body movement in the measurement site of the living body, the output signal of the first high-
コンピュータ140は、第1の割算器132の出力信号に基づき、可変利得増幅器136の増幅率を1/mに設定する。このとき、差動増幅器138の出力信号S(t)は(数8)のように示される。
The
(数8)に(数1)〜(数4)を代入すると(数9)のように示される。 Substituting (Equation 1) to (Equation 4) into (Equation 8) gives the result as (Equation 9).
(数9)に示したように、差動増幅器138の出力信号S(t)には脈波信号のみが含まれることがわかる。
As shown in (Equation 9), it can be seen that the output signal S (t) of the
次に、本実施の形態に係る脈波計測装置100を用いた脈波計測手順について説明する。まず、被検者が測定部位となる指158を脈波計測装置100の装着リング104に挿入する。
Next, a pulse wave measurement procedure using the pulse
次に、被検者が測定部位となる指158を動かさないで保持した状態で、測定開始スイッチ106を押す。測定開始スイッチ106が押されると、上記の動作が行われることにより、コンピュータ140は第1の割算器132の出力信号に基づき、可変利得増幅器136の増幅率を1/mに設定する。
Next, the
可変利得増幅器136の増幅率の設定が完了すると、測定準備完了表示ランプ108が点灯する。これにより、被検者は測定準備か完了したことを知ることができる。測定準備完了表示ランプ108の点灯後、被検者は測定部位の動きがあり得る通常の活動に戻り、脈波計測装置100による脈波計測が行われる。計測結果は、ディスプレイ146に表示される。
When the setting of the gain of the
(数9)からわかるように、m=nの場合以外は、本発明に係る脈波計測装置及び脈波計測方法を用いて脈波信号を測定することができる。ここで、図1〜3に示す脈波計測装置100のうち、装着リング104及び測定準備完了表示ランプ108以外の構成を備え、照射光出射孔142と反射光入射孔144との間隔が9mmに設定された脈波計測装置を試作した。試作した脈波計測装置の照射光出射孔142と反射光入射孔144とを人の左手の人差し指の第1関節と第2関節との間に押し当て、指の動きのない状態で上記の方法により定数m及びnを測定したところ、m=3.3、n=2.4であった。
As can be seen from (Equation 9), except for the case of m = n, the pulse wave signal can be measured using the pulse wave measuring device and the pulse wave measuring method according to the present invention. Here, the pulse
生体は光学的に等方ではなく偏光二色性を示す。即ち、偏光方向によって、屈折率や吸収率が異なる。この結果、照射光の偏光方向によって、反射光の強度や偏光方向が変化する。生体の偏光二色性は一様ではなく、部位によっても異なる。また、生体に加えられる圧力によっても異なる。そのため、照射光の照射位置の変化や装着リングと測定部位との接触度合いによって反射光の偏光特性が変化するので、脈波信号を抽出するための定数m及びnが変化する。従って、脈波計測装置100の装置リング104を装着する毎に定数m及びnを再設定することが好ましい。
A living body is not optically isotropic and exhibits dichroism. That is, the refractive index and the absorptance differ depending on the polarization direction. As a result, the intensity of the reflected light and the polarization direction change depending on the polarization direction of the irradiation light. Bipolar dichroism of a living body is not uniform and varies depending on the part. It also varies depending on the pressure applied to the living body. Therefore, since the polarization characteristics of the reflected light change depending on the change in the irradiation position of the irradiation light and the degree of contact between the mounting ring and the measurement site, the constants m and n for extracting the pulse wave signal change. Therefore, it is preferable to reset the constants m and n every time the
以上のように本実施の形態に係る脈波計測装置100によると、1つの光源112のみを用い、コンピュータ140が第1の割算器132の出力信号に基づき可変利得増幅器136の増幅率を制御することにより、差動増幅器138において非脈波信号が低減され、差動増幅器138の出力信号から脈波信号を高精度に計測することができる。
As described above, according to the pulse
また、本実施の形態に係る脈波計測装置100によると、反射光入射孔144により偏光ビームスプリッタ118の受光角が制限され層内拡散反射光のみを検出しているため、検出される信号に含まれる体動信号の割合が低減されてSN比を向上させることができる。
Further, according to the pulse
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る脈波計測装置について、図5を用いて説明する。図5は、本実施の形態に係る脈波計測装置500における装置本体502内部の構成を示すブロック図である。
(Embodiment 2)
Next, a pulse wave measuring apparatus according to
本実施の形態に係る脈波計測装置500は、装置本体502内部に偏光子駆動部516を備えている点で、実施の形態1に係る脈波計測装置100と異なる。その他の構成については実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
The pulse
偏光子駆動部516は、コンピュータ540からの制御信号に基づき、照射光の光軸(図5におけるz方向)に垂直な面内において、偏光子114及び光源112を右または左に回転させることにより偏光子114及び光源112の回転角度Θを設定する機能を有する。ここで、コンピュータ540は、本発明における増幅率制御部、演算部及び駆動制御部に相当する。
Based on a control signal from the
次に、偏光子駆動部516による偏光子114及び光源112の回転角度Θの設定動作について、図6を用いて説明する。図6は、偏光子114及び光源112の回転角度Θと、定数nとmとの比n/mの値との関係を示すグラフである。図6において、横軸は偏光子114及び光源112の回転角度Θを示し、縦軸は定数nとmとの比n/mの値を示す。Θ=0°の時に、照射光550の偏光方向がy方向となる。
Next, the setting operation of the rotation angle Θ of the
生体は光学的に等方ではなく偏光二色性を示す。即ち、偏光方向によって、屈折率や吸収率が異なる。この結果、照射光の偏光方向によって、反射光の強度や偏光方向が変化する。生体の偏光二色性は一様ではなく、部位によっても異なる。また、生体に加えられる圧力によっても変化する。指に対する装着リングの装着位置や装着方向により照射光の照射位置及び装着リングと測定部位との接触度合いが変化することに伴い反射光の偏光特性が変化するので、脈波信号を抽出するための定数m及びnが変化する。 A living body is not optically isotropic and exhibits dichroism. That is, the refractive index and the absorptance differ depending on the polarization direction. As a result, the intensity of the reflected light and the polarization direction change depending on the polarization direction of the irradiation light. Bipolar dichroism of a living body is not uniform and varies depending on the part. It also changes depending on the pressure applied to the living body. The polarization characteristics of the reflected light change as the irradiation position of the mounting ring and the contact position between the mounting ring and the measurement site change depending on the mounting position and mounting direction of the mounting ring with respect to the finger. The constants m and n change.
図6に示すように、指に対する装着リングの装着位置が図2おける第1の位置160であるとき、偏光子114及び光源112の回転角度Θを掃引すると定数nとmとの比n/mの値は実線に示すように正弦波の二乗の形状で変化し、黒丸の点において最小値を示す。同様に、指に対する装着リングの装着位置が図2おける第2の位置162であるときは、偏光子114及び光源112の回転角度Θを掃引することにより定数nとmとの比n/mの値は一点鎖線に沿って変化し、黒四角の点において最小値を示す。また、指に対する装着リングの装着位置が図2おける第3の位置164であるときは、偏光子114及び光源112の回転角度Θを掃引することにより定数nとmとの比n/mの値は破線に沿って変化し、黒三角の点において最小値を示す。
As shown in FIG. 6, when the mounting position of the mounting ring with respect to the finger is the
(数8)が示すように、定数nとmとの比n/mの値が小さい程、差動増幅器138の出力信号S(t)中の脈波信号が大きくなるのでSN比が向上する。従って、定数nとmとの比n/mの値が最小値を示す位置に、コンピュータ540からの制御信号に基づき偏光子駆動部516が偏光子114及び光源112の回転角度Θを設定することにより、SN比を向上させることができる。
As shown in (Expression 8), the smaller the value of the ratio n / m between the constants n and m, the larger the pulse wave signal in the output signal S (t) of the
次に、本実施の形態に係る脈波計測装置500を用いた脈波計測手順について説明する。まず、被検者が測定部位となる指を脈波計測装置500の装着リング104に挿入する。
Next, a pulse wave measurement procedure using pulse
次に、被検者が測定部位となる指を動かさないように保持した状態で、測定開始スイッチ106を押す。測定開始スイッチ106が押されると、コンピュータ540が偏光子駆動部516を制御することにより偏光子114及び光源112の回転角度Θを掃引させる。同時に、コンピュータ540は、第2の割算器134の出力信号と第1の割算器132の出力信号とに基づいて定数nとmとの比n/mの値を算出し、n/mが最小値を示すときの回転角度Θminを見出す。
Next, the
次に、コンピュータ540は、偏光子駆動部516を制御して偏光子114及び光源112の回転角度をΘminに設定すると伴に、可変利得増幅器136の増幅率を1/mに設定する。偏光子114及び光源112の回転角度並びに可変利得増幅器136の増幅率の設定が完了すると、測定準備完了表示ランプ108が点灯する。これにより、被検者は測定準備か完了したことを知ることができる。
Next, the
測定準備完了表示ランプ108の点灯後、被検者は測定部位の動きがあり得る通常の活動に戻り、脈波計測装置500による脈波計測が行われる。計測結果は、ディスプレイ146に表示される。
After the measurement preparation
図5に示すように、定数m及びn、並びに定数nとmとの比n/mの値が最小値を示すときの偏光子114及び光源112の回転角度Θminは、装置リング104の装着位置によって異なるので、装置リング104を装着する毎に偏光子114及び光源112の回転角度並びに可変利得増幅器136の増幅率を設定することが好ましい。
As shown in FIG. 5, the rotation angle Θmin of the
以上のように本実施の形態に係る脈波計測装置500によると、実施の形態1に係る脈波計測装置100と同様の効果が得られる。また、定数nとmとの比n/mの値が最小値を示す位置に、コンピュータ540からの制御信号に基づき偏光子駆動部516が偏光子114及び光源112の回転角度Θを設定することにより、SN比を向上させることができる。
As described above, according to pulse
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3に係る脈波計測装置について、図7及び8を用いて説明する。図7は本実施の形態に係る脈波計測装置700の側面図、図8は脈波計測装置700の正面図である。
(Embodiment 3)
Next, a pulse wave measuring apparatus according to
本実施の形態に係る脈波計測装置700は、装着リング104に警告ランプ710を備えている点で、実施の形態2に係る脈波計測装置500と異なる。その他の構成については実施の形態2と同様であるので説明を省略する。ここで、警告ランプ710は本発明における警告出力部に相当する。
The pulse
本実施の形態に係る脈波計測装置700のコンピュータ540は、内部のメモリに定数nとmとの比n/mの値についての閾値を記憶している。コンピュータ540が偏光子114及び光源112の回転角度Θを掃引しながら定数nとmとの比n/mの値を算出し、n/mが最小値を示すときの回転角度Θminを検出した後、コンピュータ540はメモリに記憶された閾値を読み出し、閾値とn/mの最小値とを比較する。比較の結果、n/mの最小値が閾値を超えている場合には、コンピュータ540は警告ランプ710に指令を送り警告ランプ710を点灯させる。ここで閾値は、0.8以下に設定されていることが好ましい。
The
第2の割算器の出力信号と第1の割算器の出力信号との比の値が大きいほど差動増幅器の出力信号が小さくなるため、SN比が低くなる。警告ランプ710の点灯により、被検者は、第2の割算器の出力信号と第1の割算器の出力信号との比の値が閾値を超えており、測定部位が不適切であるため測定部位の変更が必要であることを知ることができる。
The larger the value of the ratio between the output signal of the second divider and the output signal of the first divider, the smaller the output signal of the differential amplifier, so the SN ratio becomes lower. As the
警告ランプ710が点灯すると、被検者は、指に対する装着リング104の位置を変更した後、再度測定開始スイッチ106を押す。コンピュータ540が、n/mの最小値が閾値以下であると判断すると、測定準備完了表示ランプ108が点灯する。これにより、被検者は測定準備が完了したことを知ることができる。
When the
以上のように本実施の形態に係る脈波計測装置700によると、実施の形態1及び2に係る脈波計測装置100、500と同様の効果が得られる。また、被検者は測定部位が不適切であることを知ることができるので、SN比の低下を防止することができる。
As described above, according to pulse
なお、実施の形態1〜3においては、第2の光センサ122と差動増幅器138との間に可変利得増幅器136を配置する例について示したが、本発明はこれに限定されない。可変利得増幅器を、第2の光センサ122と差動増幅器138との間ではなく、第1の光センサ120と差動増幅器138との間に配置してもよい。この場合、コンピュータ140、540は、第1の割算器132の出力信号に基づき、可変利得増幅器の増幅率をmに設定すればよい。このとき、差動増幅器138の出力信号S’(t)は(数10)のように示される。
In the first to third embodiments, the example in which the
(数10)に(数1)〜(数4)を代入すると(数11)のように示される。 Substituting (Equation 1) to (Equation 4) into (Equation 10) gives the result as (Equation 11).
(数11)に示したように、差動増幅器138の出力信号S’(t)には脈波信号のみが含まれることがわかる。
As shown in (Equation 11), it can be seen that the output signal S ′ (t) of the
(実施の形態4)
次に、本発明の実施の形態4に係る脈波計測装置について、図9を用いて説明する。図9は、本実施の形態に係る脈波計測装置900における装置本体902内部の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態1に係る脈波計測装置100と同様の機能を有する構成については同じ符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 4)
Next, a pulse wave measuring apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a block diagram showing an internal configuration of apparatus
図9に示すように、装置本体902内部には、光源112、第1の偏光子914、光変調器960、信号発生器962、第2の偏光子964、光センサ966、デマルチプレクサ968、第3のローパスフィルタ970、第4のローパスフィルタ972、第1のローパスフィルタ124、第2のローパスフィルタ126、第1のハイパスフィルタ128、第2のハイパスフィルタ130、第1の割算器132、第2の割算器134、可変利得増幅器136、差動増幅器138、コンピュータ940、照射光出射孔142、反射光入射孔144、及び表示部であるディスプレイ146を備えている。ここで、コンピュータ940は、本発明における増幅率制御部、演算部及び信号発生器制御部に相当する。
As shown in FIG. 9, the apparatus
光変調器960は、光源112から出射され第1の偏光子914を透過した光の偏光方向を変調する機能を有する。本実施の形態に係る脈波計測装置900の場合、偏光方向をx方向とy方向との間で3.3KHzの変調周波数において切り替えることにより変調照射光974を生成している。ここで、信号発生器962は、コンピュータ940からの制御信号に基づき、光変調器960とデマルチプレクサ968とに変調信号を供給する。
The
生体152に照射された変調照射光974の一部は、生体組織中を拡散しながら伝搬し、生体152から反射光となって出射する。生体152からの反射光は、第2の偏光子964に入射する。第2の偏光子964は、偏光方向がy方向の成分を透過するように配置されている。第2の偏光子964を透過した光は光センサ966に入射する。
A part of the modulated
変調照射光974の偏光方向がx方向の時には光センサ966に入射する光は変調照射光974と直交する偏光方向を有することになるため、光センサ966の出力信号は実施の形態1に係る脈波計測装置100における第1の光センサ120の出力信号So(t)に相当する。一方、変調照射光974の偏光方向がy方向の時には光センサ966に入射する光は変調照射光974と同一の偏光方向を有することになるため、実施の形態1に係る脈波計測装置100における第2の光センサ122の出力信号Sp(t)に相当する。即ち、光センサ966は、光変調器960の変調信号と同期して、Sp(t)またはSo(t)に相当する信号を交互に出力する。
Since the light incident on the
光センサ966の出力信号はデマルチプレクサ968に入力される。デマルチプレクサ968は、光センサ966の出力信号を、信号発生器962からの変調信号と同期して、変調照射光974の偏光方向がx方向の時には第3のローパスフィルタ970へ、変調照射光974の偏光方向がy方向の時に第4のローパスフィルタ972へと切り替えて出力する。
An output signal of the
第3のローパスフィルタ970及び第4のローパスフィルタ972は、変調周波数である3.3KHzよりも低い周波数を有する信号のみを透過し、変調周波数以上の周波数を有する信号は遮断する。従って、第3のローパスフィルタ970の出力信号はSo(t)に、第4のローパスフィルタ972の出力信号はSp(t)に相当する。
The third low-
可変利得増幅器136の増幅率の設定方法については実施の形態1に係る脈波計測装置100と同様であるため説明を省略する。
The method for setting the amplification factor of the
以上のように本実施の形態に係る脈波計測装置900によると、実施の形態1に係る脈波計測装置100と同様の効果が得られる。
As described above, according to pulse
(実施の形態5)
次に、本発明の実施の形態5に係る脈波計測装置について、図10及び11を用いて説明する。図10は、本実施の形態に係る脈波計測装置980における装置本体982内部の構成を示すブロック図であり、図11は、脈波計測装置980から出射される変調照射光984の偏光方向を示す模式図である。なお、実施の形態4に係る脈波計測装置900と同様の機能を有する構成については同じ符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 5)
Next, a pulse wave measuring apparatus according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a block diagram showing an internal configuration of the apparatus
本実施の形態に係る脈波計測装置980におけるコンピュータ986は、信号発生器988を介して光変調器960を制御することにより、変調照射光984の偏光方向を、図11に示すように、x方向から反時計回りに角度θ回転した第1の偏光方向とy方向から反時計回りに角度θ回転した第2の偏光方向との間で交互に切り替えるように設定する。
The
変調照射光984の偏光方向の回転角度θを掃引することにより、実施の形態2において偏光子駆動部516が偏光子114及び光源112の回転角度Θを掃引した場合と同様に、定数nとmとの比n/mの値を変化させることができる。実施の形態2と同様に、コンピュータ986は、生体における測定部位の動きがない状態で、n/mが最小値を示すときの変調照射光984の偏光方向の回転角度θminを求める。コンピュータ986が、信号発生器988を介して光変調器960を制御して、変調照射光984の偏光方向の回転角度をθminに設定することにより、差動増幅器138の出力信号S(t)中の脈波信号を最大にすることができるため、SN比が最大となる。
By sweeping the rotation angle θ in the polarization direction of the modulated
以上のように本実施の形態に係る脈波計測装置980によると、実施の形態1に係る脈波計測装置100と同様の効果が得られる。また、変調照射光984の偏光方向の回転角度θを掃引する際に機械的動作が不要なため、短時間に変調照射光984の偏光方向の回転角度を決定することができる。これによって、被検者が測定部位の動きの無い状態を維持している時間を短縮することができる。
As described above, according to pulse
なお、実施の形態4及び5においては、第4のローパスフィルタ972と差動増幅器138との間に可変利得増幅器136を配置する例について示したが、本発明はこれに限定されない。可変利得増幅器を、第4のローパスフィルタ972と差動増幅器138との間ではなく、第3のローパスフィルタ970と差動増幅器138との間に配置してもよい。この場合、コンピュータ940、986は、第1の割算器132の出力信号に基づき、可変利得増幅器の増幅率をmに設定すればよい。このとき、差動増幅器138の出力信号S’(t)は上述のように(数11)で示されるため、差動増幅器138の出力信号S’(t)には脈波信号のみが含まれる。
In the fourth and fifth embodiments, the example in which the
本発明によれば、被検者が通常の日常生活を過ごしている状態でも高精度に脈波計測を行うことができるため、脈波に基づいた健康管理や家電機器の制御に利用することができる。 According to the present invention, since the pulse wave can be measured with high accuracy even in a state in which the subject spends normal daily life, it can be used for health management based on the pulse wave and control of home appliances. it can.
100,500,700,900,980 脈波計測装置
102,502,902,982 装置本体
104 装着リング
106 測定開始スイッチ
108 測定準備完了表示ランプ
112 光源
114 偏光子
118 偏光ビームスプリッタ
120 第1の光センサ
122 第2の光センサ
124 第1のローパスフィルタ
126 第2のローパスフィルタ
128 第1のハイパスフィルタ
130 第2のハイパスフィルタ
132 第1の割算器
134 第2の割算器
136 可変利得増幅器
138 差動増幅器
140,540,940,986 コンピュータ
142 照射光出射孔
144 反射光入射孔
146 ディスプレイ
150,550 照射光
152 生体
154 第1の反射光
156 第2の反射光
158 指
160 第1の位置
162 第2の位置
164 第3の位置
516 偏光子駆動部
710 警告ランプ
914 第1の偏光子
960 光変調器
962,988 信号発生器
964 第2の偏光子
966 光センサ
968 デマルチプレクサ
970 第3のローパスフィルタ
972 第4のローパスフィルタ
974,984 変調照射光
100, 500, 700, 900, 980 Pulse
Claims (9)
(B)前記測定部位に動きがない状態で、前記工程Aにおける前記照射光の照射に伴い前記測定部位において反射された反射光のうち、前記照射光と同一の偏光方向及び直交する偏光方向のうちいずれか一方の偏光方向である第1の偏光成分と、前記第1の偏光成分と直交する偏光方向である第2の偏光成分とを分離して検出する工程、
(C)前記工程Bにおいて検出された前記第1の偏光成分に対応する第1の信号及び前記第2の偏光成分に対応する第2の信号各々について、脈波信号と前記脈波信号を除く信号である非脈波信号とに分離する工程、
(D)前記第1の信号の脈波信号と前記第2の信号の脈波信号との比に関する脈波信号情報と、前記第1の信号の非脈波信号と前記第2の信号の非脈波信号との比に関する非脈波信号情報とを取得する工程、
(E)前記生体の前記測定部位に動きがあり得る状態で、前記測定部位に前記照射光を照射する工程、
(F)前記測定部位に動きがあり得る状態で、前記工程Eにおける前記照射光の照射に伴い前記測定部位において反射された反射光のうち、前記照射光と同一の偏光方向及び直交する偏光方向のうちいずれか一方の偏光方向である第3の偏光成分と、前記第3の偏光成分と直交する偏光方向である第4の偏光成分とを分離して検出する工程、並びに
(G)前記工程Dにおいて取得された前記脈波信号情報及び前記非脈波信号情報を用いて、前記工程Fにおいて検出された前記第3の偏光成分に対応する第3の信号と前記第4の偏光成分に対応する第4の信号とを演算することにより、前記測定部位に動きがあり得る状態における前記生体の脈波信号を抽出する工程を含む脈波計測方法。 (A) a step of irradiating the measurement site with irradiation light that is polarized in a state where there is no movement in the measurement site of the living body that is the measurement target;
(B) Of the reflected light reflected at the measurement site with the irradiation of the irradiation light in the step A with no movement at the measurement site, the polarization direction is the same as that of the irradiation light and the orthogonal polarization direction. A step of separating and detecting a first polarization component that is one of the polarization directions and a second polarization component that is a polarization direction orthogonal to the first polarization component;
(C) For each of the first signal corresponding to the first polarization component and the second signal corresponding to the second polarization component detected in the step B, the pulse wave signal and the pulse wave signal are excluded. Separating the signal into a non-pulse wave signal,
(D) Pulse wave signal information related to a ratio between the pulse wave signal of the first signal and the pulse wave signal of the second signal, and non-pulse wave signals of the first signal and non-pulse signals of the second signal Obtaining non-pulse wave signal information relating to a ratio with a pulse wave signal;
(E) a step of irradiating the measurement site with the irradiation light in a state where the measurement site of the living body can be moved;
(F) Of the reflected light reflected at the measurement site in accordance with the irradiation of the irradiation light in the step E in a state where the measurement site can move, the same polarization direction as the irradiation light and a polarization direction orthogonal to the irradiation light A step of separating and detecting a third polarization component having one of the polarization directions and a fourth polarization component having a polarization direction orthogonal to the third polarization component; and (G) the step Using the pulse wave signal information and the non-pulse wave signal information acquired in D, corresponding to the third signal and the fourth polarization component corresponding to the third polarization component detected in the step F A pulse wave measurement method including a step of extracting a pulse wave signal of the living body in a state where the measurement site may move by calculating a fourth signal to be performed.
前記工程Gにおいて、
前記第3の信号から前記第4の信号を1/m倍した信号を差し引くこと、または
前記第3の信号をm倍した信号から前記第4の信号を差し引くことにより、前記生体の脈波信号を抽出する、請求項1または2に記載の脈波計測方法。 In the step D, a ratio value n of the pulse wave signal of the first signal and the pulse signal of the second signal is used as the pulse wave signal information, and the first signal is used as the non-pulse wave signal information. And a value m of the ratio of the non-pulse wave signal of the second signal to the non-pulse wave signal of the second signal,
In step G,
By subtracting a signal obtained by multiplying the third signal by 1 / m from the third signal, or subtracting the fourth signal from a signal obtained by multiplying the third signal by m, the pulse wave signal of the living body The pulse wave measurement method according to claim 1, wherein the pulse wave is extracted.
(I)工程Hにおける演算の結果を用いて、複数の前記照射光の中から、前記n/mが最小値を示す前記照射光を抽出する工程をさらに含み、
前記工程Iにより抽出された前記照射光を用いて、前記工程EからGを行う、請求項3に記載の脈波計測方法。 (H) performing steps A to D using a plurality of irradiation lights having different polarization directions, and calculating a ratio value n / m of the n and the m for each of the irradiation lights; I) further including the step of extracting the irradiation light having the minimum value of n / m from a plurality of the irradiation lights using the calculation result in the step H;
The pulse wave measuring method according to claim 3, wherein the steps E to G are performed using the irradiation light extracted in the step I.
前記測定部位に照射する前記照射光を発する光源、
前記照射光の偏光方向を制限する偏光子、
前記測定部位において反射された前記反射光のうち、前記照射光と同一の偏光方向の成分と前記照射光と直交する偏光方向の成分とを分離する偏光ビームスプリッタ、
前記照射光と同一の偏光方向の成分及び直交する偏光方向の成分のうちいずれか一方の偏光方向の成分を検出する第1の光センサ、
前記第1の光センサが検出する偏光方向の成分と直交する偏光方向の成分を検出する第2の光センサ、
前記第1の光センサの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分のみを透過する第1のローパスフィルタ、
前記第2の光センサの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分のみを透過する第2のローパスフィルタ、
前記第1の光センサの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分を遮断する第1のハイパスフィルタ、
前記第2の光センサの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分を遮断する第2のハイパスフィルタ、
前記第2のローパスフィルタの出力信号を前記第1のローパスフィルタの出力信号で割る第1の割算器、
前記第2のハイパスフィルタの出力信号を前記第1のハイパスフィルタの出力信号で割る第2の割算器、
前記第1の光センサ及び前記第2の光センサのうちいずれか一方の出力信号を増幅する可変利得増幅器、
前記第1の光センサ及び前記第2の光センサのうち他方の出力信号と前記可変利得増幅器の出力信号との差を増幅する差動増幅器、並びに
前記第1の割算器の出力信号に基づき前記可変利得増幅器の増幅率を制御する増幅率制御部を備える脈波計測装置。 A pulse wave measuring device used in the pulse wave measuring method according to claim 3 or 4,
A light source that emits the irradiation light that irradiates the measurement site;
A polarizer for limiting the polarization direction of the irradiation light;
Of the reflected light reflected at the measurement site, a polarization beam splitter that separates a component in the same polarization direction as the irradiation light and a component in the polarization direction orthogonal to the irradiation light,
A first optical sensor for detecting a component in one polarization direction among a component in the same polarization direction as the irradiation light and a component in a polarization direction orthogonal to the irradiation light;
A second optical sensor for detecting a component in the polarization direction orthogonal to the component in the polarization direction detected by the first optical sensor;
A first low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the first photosensor;
A second low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the second photosensor;
A first high-pass filter that transmits a frequency component included in a frequency band of the pulse wave signal and blocks a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the first photosensor;
A second high-pass filter that transmits a frequency component included in the frequency band of the pulse wave signal and blocks a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the second photosensor;
A first divider for dividing the output signal of the second low-pass filter by the output signal of the first low-pass filter;
A second divider for dividing the output signal of the second high-pass filter by the output signal of the first high-pass filter;
A variable gain amplifier that amplifies an output signal of one of the first photosensor and the second photosensor;
A differential amplifier for amplifying a difference between an output signal of the other of the first optical sensor and the second optical sensor and an output signal of the variable gain amplifier; and an output signal of the first divider. A pulse wave measuring device comprising an amplification factor control unit for controlling the amplification factor of the variable gain amplifier.
前記第2の割算器の出力信号と前記第1の割算器の出力信号との比の値を演算する演算部、及び
前記値が最小となるように前記偏光子駆動部を制御する駆動制御部をさらに備える、請求項5に記載の脈波計測装置。 A polarizer driver for rotating the polarizer;
An arithmetic unit that calculates a value of a ratio between an output signal of the second divider and an output signal of the first divider; and a drive that controls the polarizer driving unit so that the value is minimized. The pulse wave measurement device according to claim 5, further comprising a control unit.
前記測定部位に照射する前記照射光を発する光源、
前記照射光の偏光方向を制限する第1の偏光子、
前記第1の偏光子を透過した前記照射光の偏光方向を変調する光変調器、
前記照射光の偏光方向が互いに直交する2方向に交互に切り替わるように前記光変調器を動作させる変調信号であって、前記脈波信号の周波数帯域よりも高い周波数の変調信号を前記光変調器に対して供給する信号発生器、
前記測定部位において反射された前記反射光の偏光方向を制限する第2の偏光子、
前記第2の偏光子を透過した前記反射光を検出する光センサ、
前記光センサの出力信号を、前記変調信号と同相成分と逆相成分とに分離するデマルチプレクサ、
前記デマルチプレクサから出力された前記同相成分及び前記逆相成分のうちいずれか一方の成分に対応する信号から、前記変調信号よりも低い周波数成分のみを透過する第3のローパスフィルタ、
前記デマルチプレクサから出力された前記同相成分及び前記逆相成分のうち他方の成分に対応する信号から、前記変調信号よりも低い周波数成分のみを透過する第4のローパスフィルタ、
前記第3のローパスフィルタの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分のみを透過する第1のローパスフィルタ、
前記第4のローパスフィルタの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分のみを透過する第2のローパスフィルタ、
前記第3のローパスフィルタの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分を遮断する第1のハイパスフィルタ、
前記第4のローパスフィルタの出力信号から、前記脈波信号の周波数帯域に含まれる周波数成分を透過し、かつ前記脈波信号の周波数帯域よりも低い周波数成分を遮断する第2のハイパスフィルタ、
前記第2のローパスフィルタの出力信号を前記第1のローパスフィルタの出力信号で割る第1の割算器、
前記第2のハイパスフィルタの出力信号を前記第1のハイパスフィルタの出力信号で割る第2の割算器、
前記第3のローパスフィルタ及び前記第4のローパスフィルタのうちいずれか一方の出力信号を増幅する可変利得増幅器、
前記第3のローパスフィルタ及び前記第4のローパスフィルタのうち他方の出力信号と前記可変利得増幅器の出力信号との差を増幅する差動増幅器、並びに
前記第1の割算器の出力信号に基づき前記可変利得増幅器の増幅率を制御する増幅率制御部を備える脈波計測装置。 A pulse wave measuring device used in the pulse wave measuring method according to claim 3 or 4,
A light source that emits the irradiation light that irradiates the measurement site;
A first polarizer for limiting a polarization direction of the irradiation light;
An optical modulator that modulates a polarization direction of the irradiation light transmitted through the first polarizer;
A modulation signal for operating the optical modulator such that the polarization direction of the irradiation light is alternately switched in two directions orthogonal to each other, and a modulation signal having a frequency higher than the frequency band of the pulse wave signal is transmitted to the optical modulator. A signal generator,
A second polarizer that limits the polarization direction of the reflected light reflected at the measurement site;
An optical sensor for detecting the reflected light transmitted through the second polarizer;
A demultiplexer that separates an output signal of the optical sensor into an in-phase component and an anti-phase component of the modulation signal;
A third low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the modulation signal from a signal corresponding to one of the in-phase component and the anti-phase component output from the demultiplexer;
A fourth low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the modulation signal from a signal corresponding to the other component of the in-phase component and the anti-phase component output from the demultiplexer;
A first low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the third low-pass filter;
A second low-pass filter that transmits only a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the fourth low-pass filter;
A first high-pass filter that transmits a frequency component included in a frequency band of the pulse wave signal and blocks a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from an output signal of the third low-pass filter;
A second high-pass filter that transmits a frequency component included in the frequency band of the pulse wave signal and blocks a frequency component lower than the frequency band of the pulse wave signal from the output signal of the fourth low-pass filter;
A first divider for dividing the output signal of the second low-pass filter by the output signal of the first low-pass filter;
A second divider for dividing the output signal of the second high-pass filter by the output signal of the first high-pass filter;
A variable gain amplifier that amplifies an output signal of any one of the third low-pass filter and the fourth low-pass filter;
A differential amplifier that amplifies a difference between the output signal of the other of the third low-pass filter and the fourth low-pass filter and the output signal of the variable gain amplifier; and an output signal of the first divider A pulse wave measuring device comprising an amplification factor control unit for controlling the amplification factor of the variable gain amplifier.
前記値が最小となるように前記信号発生器を制御する信号発生器制御部をさらに備える、請求項7に記載の脈波計測装置。 A calculation unit for calculating a value of a ratio between the output signal of the second divider and the output signal of the first divider; and a signal generator for controlling the signal generator so that the value is minimized. The pulse wave measuring device according to claim 7, further comprising a device control unit.
前記値が閾値を超える場合に警告を出力する警告出力部をさらに備える、請求項5または7に記載の脈波計測装置。 A calculation unit that calculates a value of a ratio between the output signal of the second divider and the output signal of the first divider, and a warning output unit that outputs a warning when the value exceeds a threshold value The pulse wave measuring device according to claim 5 or 7 provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007167134A JP2009005721A (en) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Pulse wave measuring method and pulse wave measuring apparatus used for it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007167134A JP2009005721A (en) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Pulse wave measuring method and pulse wave measuring apparatus used for it |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009005721A true JP2009005721A (en) | 2009-01-15 |
Family
ID=40321461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007167134A Pending JP2009005721A (en) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Pulse wave measuring method and pulse wave measuring apparatus used for it |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009005721A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102028457A (en) * | 2010-11-24 | 2011-04-27 | 北京麦邦光电仪器有限公司 | Pulse rate measuring method and ring type pulse rate measuring meter |
JP2012143316A (en) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | Rohm Co Ltd | Pulse wave sensor |
US9113793B2 (en) | 2010-12-10 | 2015-08-25 | Rohm Co., Ltd. | Pulse wave sensor |
US10123709B2 (en) | 2015-09-11 | 2018-11-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse wave measurement device, pulse wave measurement system and signal processing method |
JP2022058818A (en) * | 2015-09-30 | 2022-04-12 | チ シン | Apparatus and method for measuring biological signal |
-
2007
- 2007-06-26 JP JP2007167134A patent/JP2009005721A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102028457A (en) * | 2010-11-24 | 2011-04-27 | 北京麦邦光电仪器有限公司 | Pulse rate measuring method and ring type pulse rate measuring meter |
US9113793B2 (en) | 2010-12-10 | 2015-08-25 | Rohm Co., Ltd. | Pulse wave sensor |
JP2012143316A (en) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | Rohm Co Ltd | Pulse wave sensor |
US10123709B2 (en) | 2015-09-11 | 2018-11-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse wave measurement device, pulse wave measurement system and signal processing method |
JP2022058818A (en) * | 2015-09-30 | 2022-04-12 | チ シン | Apparatus and method for measuring biological signal |
JP7329636B2 (en) | 2015-09-30 | 2023-08-18 | チ シン | Apparatus and method for measuring biosignals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9517016B2 (en) | Object information acquiring apparatus and method of controlling the same | |
US10194803B2 (en) | Control apparatus, measurement apparatus, control method, and storage medium | |
WO2013112812A1 (en) | Multiple peak analysis in a photoacoustic system | |
JP2007534421A5 (en) | ||
KR20090129378A (en) | Biological observation apparatus and method | |
US20130245419A1 (en) | Subject information obtaining device, subject information obtaining method, and non-transitory computer-readable storage medium | |
US7307258B2 (en) | Terahertz system for detecting the burn degree of skin | |
WO2007034802A1 (en) | Elasticity/viscosity measuring device | |
JP2013126509A5 (en) | ||
JP2019501688A (en) | Method and apparatus for noninvasive optical measurement of glucose concentration in flowing blood in vivo | |
JP2009005721A (en) | Pulse wave measuring method and pulse wave measuring apparatus used for it | |
JP2008237775A (en) | Blood component measuring apparatus | |
US20170049331A1 (en) | Object information acquiring apparatus and method of controlling the same | |
JP2007097654A (en) | Blood information measuring device | |
US11819312B2 (en) | Photoacoustic apparatus and method for controlling photoacoustic apparatus | |
US20220354398A1 (en) | Device, system and method for non-invasive monitoring of physiological measurements | |
JP2006042955A (en) | In vivo material optometric device | |
WO2010013184A1 (en) | Analysis by photo acoustic displacement and interferometryl | |
WO2009157229A1 (en) | Scatterer interior observation device and scatterer interior observation method | |
JP4441479B2 (en) | Component concentration measurement method, component concentration measurement device, and component concentration measurement device control method | |
CN107233089A (en) | Biological information detecting device | |
JP2009153654A (en) | Living body observing apparatus and living body observing method | |
WO2019225612A1 (en) | Blood vessel detection device and method therefor | |
JP4477568B2 (en) | Component concentration measuring apparatus and component concentration measuring apparatus control method | |
JP6556374B2 (en) | Real-time laser Doppler imaging system and method |