JP2013118904A - Pulse wave sensor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pulse wave sensor for highly accurately measuring pulse waves without restricting the behavior of a subject.SOLUTION: The pulse wave sensor 1 includes: a casing 10 to be attached to an external ear E; and an optical sensor section 11 which is provided in the casing 10, and acquires pulse wave data by irradiating the external ear E with light emitted from a light-emitting section 11A and detecting by a light-receiving section 11B the strength of the light returning after passing through the living body.

Description

本発明は、脈波センサに関するものである。   The present invention relates to a pulse wave sensor.

従来の脈波センサは、被験者の指先などに光を照射する発光部と、生体内を透過した光の強度を検出する受光部と、を用いて脈波の測定を行う構成とされていた。   A conventional pulse wave sensor is configured to measure a pulse wave using a light emitting unit that irradiates light on a fingertip of a subject and a light receiving unit that detects the intensity of light transmitted through the living body.

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1や特許文献2を挙げることができる。   In addition, Patent Document 1 and Patent Document 2 can be cited as examples of related art related to the above.

特開平5−212016号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-212016 国際公開第2002/062222号パンフレットInternational Publication No. 2002/066222 Pamphlet

しかしながら、被験者の指先で脈波の測定を行う従来構造では、脈波の測定中に脈波センサが指先から脱落しないように、被験者の行動を制約する必要があった。また、指先での脈波測定は、被験者の動きに起因するノイズの影響を受けやすいという問題もあった。   However, in the conventional structure in which the pulse wave is measured with the fingertip of the subject, it is necessary to restrict the behavior of the subject so that the pulse wave sensor does not drop from the fingertip during the measurement of the pulse wave. In addition, the pulse wave measurement at the fingertip has a problem that it is easily affected by noise caused by the movement of the subject.

本発明は、本願の発明者らによって見い出された上記の問題点に鑑み、被験者の行動を制約せず高精度に脈波測定を行うことが可能な脈波センサを提供することを目的とする。   In view of the above-described problems found by the inventors of the present application, an object of the present invention is to provide a pulse wave sensor capable of performing pulse wave measurement with high accuracy without restricting the behavior of a subject. .

上記の目的を達成すべく、本発明に係る脈波センサは、外耳に装着される筐体と、前記筐体に設けられて発光部から前記外耳に光を照射し生体内を透過して戻ってくる光の強度を受光部で検出することにより脈波データを取得する光センサ部と、を有する構成(第1の構成)とされている。   In order to achieve the above object, a pulse wave sensor according to the present invention includes a housing that is attached to the outer ear, and is provided in the housing to irradiate light from the light emitting unit to the outer ear and transmit through the living body to return. The optical sensor unit acquires the pulse wave data by detecting the intensity of the incoming light by the light receiving unit (first configuration).

なお、上記第1の構成から成る脈波センサにおいて、前記筐体は、スピーカを有する構成(第2の構成)にするとよい。   In the pulse wave sensor having the first configuration, the casing may be configured to have a speaker (second configuration).

また、上記第2の構成から成る脈波センサは、前記脈波データに応じて前記スピーカの出力動作を制御する制御部を有する構成(第3の構成)にするとよい。   The pulse wave sensor having the second configuration may be configured to have a control unit (third configuration) that controls the output operation of the speaker in accordance with the pulse wave data.

また、上記第1〜第3いずれかの構成から成る脈波センサは、情報端末に前記脈波データを送信する通信部を有する構成(第4の構成)にするとよい。   The pulse wave sensor having any one of the first to third configurations may have a configuration (fourth configuration) including a communication unit that transmits the pulse wave data to the information terminal.

また、上記第1〜第4いずれかの構成から成る脈波センサにて、前記筐体は、耳珠と対耳珠に囲まれた窪み部分にフィットする形状を有する構成(第5の構成)にするとよい。   Further, in the pulse wave sensor having any one of the first to fourth configurations, the housing has a shape that fits a hollow portion surrounded by the tragus and the antitragus (fifth configuration). It is good to.

また、上記第5の構成から成る脈波センサにおいて、前記受光部は、前記発光部よりも外耳道に近い側に配置されている構成(第6の構成)にするとよい。   In the pulse wave sensor having the fifth configuration, the light receiving unit may be configured to be disposed closer to the ear canal than the light emitting unit (sixth configuration).

また、上記第1〜第4いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記筐体は、耳介を覆う形状を有する構成(第7の構成)にするとよい。   In the pulse wave sensor having any one of the first to fourth configurations, the housing may have a configuration (seventh configuration) having a shape covering the auricle.

また、上記第7の構成から成る脈波センサにおいて、前記筐体は、前記耳介との対向面に前記光センサ部を担持する突起部材を有する構成(第8の構成)にするとよい。   In the pulse wave sensor having the seventh configuration, the housing may have a configuration (eighth configuration) having a protruding member that supports the optical sensor unit on a surface facing the auricle.

また、上記第1〜第4いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記筐体は、耳介に懸架されるクリップ部材を有する構成(第9の構成)にするとよい。   In the pulse wave sensor having any one of the first to fourth configurations, the casing may have a configuration (9th configuration) having a clip member suspended from the auricle.

また、上記第9の構成から成る脈波センサにおいて、前記クリップ部材は、前記耳介と当接する箇所に前記光センサ部を担持する構成(第10の構成)にするとよい。   Moreover, the pulse wave sensor which consists of the said 9th structure WHEREIN: The said clip member is good to make it the structure (10th structure) which carry | supports the said optical sensor part in the location contact | abutted with the said pinna.

また、上記第1の構成から成る脈波センサにおいて、前記筐体は、外耳道の内部で脈波を測定するための耳栓構造を有する構成(第11の構成)にするとよい。   In the pulse wave sensor having the first configuration, the housing may have a configuration (eleventh configuration) having an earplug structure for measuring a pulse wave inside the ear canal.

また、上記第1〜第11いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記光センサ部は、枡形状のケースと、前記ケースを前記発光部が載置される第1領域と前記受光部が載置される第2領域に分割する遮光壁と、を有する構成(第12の構成)にするとよい。   In the pulse wave sensor having any one of the first to eleventh configurations, the optical sensor unit includes a bowl-shaped case, a first region on which the light emitting unit is placed, and the light receiving unit. A configuration (a twelfth configuration) having a light shielding wall that is divided into the second region to be placed is preferable.

また、上記第12の構成から成る脈波センサにおいて、前記遮光壁の高さH1と前記発光部の高さH2と前記受光部の高さH3との間には、H1>H2>H3という関係が成立する構成(第13の構成)にするとよい。   In the pulse wave sensor having the twelfth configuration, a relationship of H1> H2> H3 is established between the height H1 of the light shielding wall, the height H2 of the light emitting portion, and the height H3 of the light receiving portion. (13th configuration) is preferable.

また、上記第13の構成から成る脈波センサにおいて、前記ケースは、前記筐体から突出する形で埋設されている構成(第14の構成)にするとよい。   In the pulse wave sensor having the thirteenth configuration, the case may be configured to be embedded in a shape protruding from the housing (fourteenth configuration).

また、上記第1〜第14いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記光センサ部は、前記筐体との間に緩衝部材を有する構成(第15の構成)にするとよい。   In the pulse wave sensor having any one of the first to fourteenth configurations, the optical sensor unit may be configured to have a buffer member (fifteenth configuration) between the housing and the casing.

また、上記第1〜第15いずれかの構成から成る脈波センサにて、前記発光部の出力波長は、およそ600nm以下の可視光領域に属する構成(第16の構成)にするとよい。   In the pulse wave sensor having any one of the first to fifteenth configurations, the output wavelength of the light emitting unit may be configured to belong to the visible light region of about 600 nm or less (sixteenth configuration).

本発明によれば、被験者の行動を制約せず高精度に脈波測定を行うことが可能な脈波センサを提供することができるので、脈波センサの利用シーンを拡大することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a pulse wave sensor capable of performing pulse wave measurement with high accuracy without restricting the behavior of the subject, and therefore, the use scene of the pulse wave sensor can be expanded.

脈波測定の原理を説明するための模式図Schematic diagram for explaining the principle of pulse wave measurement 生体内における光の減衰量(吸光度)が時間的に変化する様子を示す波形図Waveform diagram showing how the attenuation (absorbance) of light in a living body changes over time 脈波センサの一構成例を示す外観図External view showing one configuration example of pulse wave sensor 脈波センサの一構成例を示すブロック図Block diagram showing a configuration example of a pulse wave sensor イヤホン1Xの第1形態と外耳Eへの装着例を模式的に示す正面図Front view schematically showing an example of mounting the earphone 1X on the first form and the outer ear E イヤホン1Xの第2形態と外耳Eへの装着例を模式的に示す正面図Front view schematically showing a second form of the earphone 1X and an example of attachment to the outer ear E イヤホン1Xの第3形態と外耳Eへの装着例を模式的に示す正面図Front view schematically showing a third embodiment of the earphone 1X and an example of attachment to the outer ear E イヤホン1Xの第4形態と外耳Eへの装着例を模式的に示す正面図Front view schematically showing a fourth embodiment of the earphone 1X and an example of attachment to the outer ear E 脈波センサの変形例(耳栓構造)を示すシステム図System diagram showing a variation of the pulse wave sensor (earplug structure) 光センサ部11の第1構成例を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows the 1st structural example of the optical sensor part 11 typically 光センサ部11の第2構成例を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows the 2nd structural example of the optical sensor part 11 typically オフセット距離ΔHと信号強度との相関関係を示す波形図Waveform diagram showing correlation between offset distance ΔH and signal intensity 素子間距離W1と信号強度との相関関係を示す波形図Waveform diagram showing correlation between inter-element distance W1 and signal intensity 光センサ部11の第3構成例を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows the 3rd structural example of the optical sensor part 11 typically 光センサ部11の第4構成例を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows the 4th structural example of the optical sensor part 11 typically 光センサ部11の第5構成例を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows the 5th structural example of the optical sensor part 11 typically 光センサ部11の第6構成例を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows the 6th structural example of the optical sensor part 11 typically 光センサ部11の第7構成例を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows the 7th structural example of the optical sensor part 11 typically フィルタ部27の第1構成例を示す回路図Circuit diagram showing a first configuration example of the filter unit 27 フィルタ部27の第2構成例を示す回路図Circuit diagram showing a second configuration example of the filter unit 27 フィルタ部27の出力波形図Output waveform diagram of filter unit 27 補聴器への応用例を示すシステム図System diagram showing an application example to a hearing aid

<脈波測定の原理>
図1は、脈波測定の原理を説明するための模式図であり、図2は、生体内における光の減衰量(吸光度)が時間的に変化する様子を示す波形図である。
<Principle of pulse wave measurement>
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the principle of pulse wave measurement, and FIG. 2 is a waveform diagram showing how the attenuation (absorbance) of light in a living body changes with time.

容積脈波法による脈波測定では、例えば、図1に示す通り、測定窓に押し当てられた生体の一部(図1では外耳E(耳の構造のうち耳介(耳殻)と外耳道を合わせた部分))に向けて発光部(LED[Light Emitting Diode]など)から光が照射され、体内を透過して体外に出てくる光の強度が受光部(フォトダイオードやフォトトランジスタなど)で検出される。ここで、図2に示すように、生体組織や静脈血(脱酸素化ヘモグロビンHb)による光の減衰量(吸光度)は一定であるが、動脈血(酸素化ヘモグロビンHbO)による光の減衰量(吸光度)は拍動によって時間的に変動する。従って、可視領域から近赤外領域にある「生体の窓」(光が生体を透過しやすい波長領域)を利用して、末梢動脈の吸光度変化を測定することにより、容積脈波を測定することができる。 In the pulse wave measurement by the volume pulse wave method, for example, as shown in FIG. 1, a part of a living body pressed against a measurement window (in FIG. 1, the outer ear E (the ear pinna (ear shell) of the ear structure and the ear canal) The light intensity emitted from the light emitting part (LED [Light Emitting Diode], etc.) toward the combined part)) is transmitted through the body and comes out of the body by the light receiving part (photodiode, phototransistor, etc.) Detected. Here, as shown in FIG. 2, the attenuation (absorbance) of light due to living tissue and venous blood (deoxygenated hemoglobin Hb) is constant, but the attenuation of light due to arterial blood (oxygenated hemoglobin HbO 2 ) ( Absorbance) varies with time due to pulsation. Therefore, the volume pulse wave is measured by measuring the change in the absorbance of the peripheral artery using the “biological window” (wavelength range in which light is easily transmitted through the living body) from the visible region to the near infrared region. Can do.

なお、脈波センサ(発光部と受光部)の装着位置は、外耳Eのいかなる部位(舟状窩E1、耳輪E2、対耳輪E3、対耳珠E4、外耳道E5、上対耳輪脚E6、三角窩E7、下対耳輪脚E8、耳甲介E9、耳珠E10、珠間切痕E11、及び、耳垂E12)であってもよいし、或いは、外耳E以外(指先、指の第3関節、額、眉間、鼻先、頬、眼下、こめかみなど)の部位であってもよい。   The pulse wave sensor (light emitting part and light receiving part) is attached to any part of the outer ear E (boat-like fossa E1, earring E2, earring E3, antitragus E4, ear canal E5, upper earring leg E6, triangular). It may be a fovea E7, a lower leg ring E8, a concha E9, a tragus E10, an intercuspid notch E11, and an earlobe E12), or other than the outer ear E (fingertip, third joint of the finger, forehead) , Between the eyebrows, the tip of the nose, the cheeks, below the eyes, and the temples).

<脈波から分かること>
なお、心臓及び自立神経の支配を受けている脈波は、常に一定の挙動を示すものではなく、被験者の状態によって様々な変化(揺らぎ)を生じるものである。従って、脈波の変化(揺らぎ)を解析することにより、被験者の様々な身体情報を得ることができる。例えば、心拍数からは、被験者の運動能力や緊張度などを知ることができ、心拍変動からは、被験者の疲労度、快眠度、及び、ストレスの大きさなどを知ることができる。また、脈波を時間軸で2回微分することにより得られる加速度脈波からは、被験者の血管年齢や動脈硬化度などを知ることができる。
<What you can understand from the pulse wave>
Note that the pulse wave under the control of the heart and the independent nerve does not always exhibit a constant behavior, but causes various changes (fluctuations) depending on the condition of the subject. Accordingly, various body information of the subject can be obtained by analyzing the change (fluctuation) of the pulse wave. For example, from the heart rate, it is possible to know the exercise ability, the degree of tension, and the like of the subject, and from the heart rate variability, it is possible to know the fatigue level, the degree of sleep, the magnitude of stress, and the like. Further, from the acceleration pulse wave obtained by differentiating the pulse wave twice with respect to the time axis, the blood vessel age, arteriosclerosis degree, etc. of the subject can be known.

<脈波センサ>
図3及び図4は、それぞれ脈波センサの一構成例を示す外観図及びブロック図である。本構成例の脈波センサ1は、イヤホン(ヘッドホン)1Xと本体ユニット1Yを有し、脈波測定機能を備えた携帯型のオーディオプレーヤとして提供される。なお、オーディオプレーヤという概念には、オーディオ再生専用機だけでなく、オーディオ再生機能を備えた携帯電話端末、スマートフォン、及び、携帯ゲーム端末なども含まれる。
<Pulse wave sensor>
3 and 4 are an external view and a block diagram showing a configuration example of the pulse wave sensor, respectively. The pulse wave sensor 1 of this configuration example includes an earphone (headphone) 1X and a main unit 1Y, and is provided as a portable audio player having a pulse wave measurement function. Note that the concept of an audio player includes not only a dedicated audio playback device but also a mobile phone terminal, a smartphone, a mobile game terminal, and the like having an audio playback function.

イヤホン1Xは、ユーザの外耳E(特に耳介(耳殻))に装着して使用されるインナーイヤー型であり、筐体10と、光センサ部11と、スピーカ12と、ドライバ13と、コード14と、コネクタ15と、を含む。   The earphone 1X is an inner ear type that is used by being attached to the user's external ear E (particularly the auricle (ear shell)), and includes a housing 10, an optical sensor unit 11, a speaker 12, a driver 13, and a cord 14 And the connector 15.

筐体10は、光センサ部11、スピーカ12、及び、ドライバ13が搭載される部材である。筐体10は、耳珠E10と対耳珠E4に囲まれた窪み部分(耳甲介E9の艇部)にフィットする形状を有する。筐体10は、開放型であっても密閉型であってもよい。   The housing 10 is a member on which the optical sensor unit 11, the speaker 12, and the driver 13 are mounted. The housing | casing 10 has a shape which fits the hollow part (boat part of the conch E9) enclosed by the tragus E10 and the antitragus E4. The housing 10 may be an open type or a sealed type.

光センサ部11は、筐体10の側面に設けられており、発光部11Aから外耳Eの所定部位に光を照射し、生体内を透過して戻ってくる光の強度を受光部11Bで検出することにより、脈波データを取得する。なお、図3では、右耳用筐体と左耳用筐体のうち、片方の筐体10に光センサ部11を1つ搭載した構成が示されているが、光センサ部11の搭載数はこれに限定されるものではなく、片方の筐体10に光センサ部11を複数搭載してもよいし、或いは、両方の筐体にそれぞれ光センサ部11を1つまたは複数搭載してもよい。光センサ部11を1つだけ搭載する構成であれば、光センサ部11を複数搭載する構成と比べて、消費電力の低減やコストダウンなどを優先することができる。一方、光センサ部11を複数搭載する構成であれば、各々のセンサ出力を足し合わせてS/Nを高めたり、最もS/Nの高いセンサ出力を選択して用いることにより、脈波の検出精度を向上することが可能となる。なお、複数の光センサ部11を選択的に用いる場合には、使用されない光センサ部11への電力供給を遮断することにより、電力の浪費を防止することが可能となる。   The optical sensor unit 11 is provided on the side surface of the housing 10 and irradiates a predetermined portion of the outer ear E from the light emitting unit 11A, and the light receiving unit 11B detects the intensity of light transmitted through the living body and returning. By doing so, pulse wave data is acquired. FIG. 3 shows a configuration in which one optical sensor unit 11 is mounted on one of the right ear housing and the left ear housing 10. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of optical sensor units 11 may be mounted on one casing 10, or one or a plurality of optical sensor sections 11 may be mounted on both casings. Good. A configuration in which only one optical sensor unit 11 is mounted can give priority to reduction of power consumption, cost reduction, and the like as compared to a configuration in which a plurality of optical sensor units 11 are mounted. On the other hand, in the case of a configuration in which a plurality of optical sensor units 11 are mounted, pulse wave detection can be performed by adding each sensor output to increase S / N or selecting and using the sensor output having the highest S / N. The accuracy can be improved. In the case where a plurality of optical sensor units 11 are selectively used, waste of electric power can be prevented by cutting off the power supply to the optical sensor units 11 that are not used.

なお、本構成例の脈波センサ1において、光センサ部11は、発光部11Aと受光部11Bが生体を挟んで互いに反対側に設けられた構成(いわゆる透過型、図1の破線矢印を参照)ではなく、発光部11Aと受光部11Bが生体に対していずれも同じ側に設けられた構成(いわゆる反射型、図1の実線矢印を参照)とされている。また、本願の発明者らは、外耳Eでの脈波測定について、十分に脈波の測定が可能であることを実際に実験で確認済みである。光センサ部11の具体的な構造については、後ほど詳細に説明する。   In the pulse wave sensor 1 of this configuration example, the optical sensor unit 11 has a configuration in which a light emitting unit 11A and a light receiving unit 11B are provided on opposite sides of a living body (so-called transmission type, see broken line arrow in FIG. ), The light emitting unit 11A and the light receiving unit 11B are both provided on the same side with respect to the living body (so-called reflection type, see solid line arrow in FIG. 1). In addition, the inventors of the present application have actually confirmed through experiments that pulse waves can be sufficiently measured in the external ear E. The specific structure of the optical sensor unit 11 will be described in detail later.

スピーカ12は、本体ユニット1Yからドライバ13を介して伝達されるオーディオ信号(電気信号)を音波に変換して出力する。スピーカ12の駆動方式としては、ダイナミック型が一般的であるが、その他の駆動方式(マグネティック型、バランスドアーマチュア型、圧電型、クリスタル型、静電型など)を採用しても構わない。   The speaker 12 converts an audio signal (electric signal) transmitted from the main unit 1Y via the driver 13 into a sound wave and outputs the sound wave. As a driving method of the speaker 12, a dynamic type is generally used, but other driving methods (magnetic type, balanced armature type, piezoelectric type, crystal type, electrostatic type, etc.) may be adopted.

ドライバ13は、本体ユニット1Yから伝達されるオーディオ信号(電気信号)に基づいてスピーカ12の駆動信号を生成する。   The driver 13 generates a driving signal for the speaker 12 based on the audio signal (electric signal) transmitted from the main unit 1Y.

コード14は、イヤホン1Xの筐体10と本体ユニット1Yとの間を電気的に接続するための部材である。コード14には信号伝達線や電力供給線が含まれている。   The cord 14 is a member for electrically connecting the housing 10 of the earphone 1X and the main unit 1Y. The code 14 includes a signal transmission line and a power supply line.

コネクタ15は、コード14の一端に取り付けられており、イヤホン1Xと本体ユニット1Yとを着脱するための部材である。   The connector 15 is attached to one end of the cord 14 and is a member for attaching and detaching the earphone 1X and the main unit 1Y.

なお、コード14及びコネクタ15に代えて、イヤホン1Xの筐体10と本体ユニット1Yの双方に無線通信モジュールを設けることにより、両者の間を無線で接続することも可能である。特に、本体ユニット1Yを防水構造とする際には、本体ユニット1Yの外部端子を完全に排除するという観点から、両者の間を無線で接続する構成とすることが望ましい。その場合、本体ユニット1Yからイヤホン1Xの筐体10側に電力を供給することができなくなるので、イヤホン1Xの筐体10側にも電源部を別途用意する必要がある。   In place of the cord 14 and the connector 15, by providing a wireless communication module in both the housing 10 of the earphone 1X and the main unit 1Y, it is possible to connect the two wirelessly. In particular, when the main unit 1Y has a waterproof structure, it is desirable to wirelessly connect the two from the viewpoint of completely eliminating the external terminals of the main unit 1Y. In that case, since it becomes impossible to supply electric power from the main unit 1Y to the housing 10 side of the earphone 1X, it is necessary to separately prepare a power supply unit on the housing 10 side of the earphone 1X.

本体ユニット1Yは、筐体20と、制御部21と、操作部22と、表示部23と、記憶部24と、通信部25と、電源部26と、フィルタ部27と、を含む。なお、本体ユニット1Yがオーディオ再生機能を備えた携帯電話端末である場合には、上記構成要素のほかに、マイク、スピーカ、及び、電話回線接続部などがさらに追加される。   The main unit 1Y includes a housing 20, a control unit 21, an operation unit 22, a display unit 23, a storage unit 24, a communication unit 25, a power supply unit 26, and a filter unit 27. When the main unit 1Y is a mobile phone terminal having an audio playback function, a microphone, a speaker, a telephone line connection unit, and the like are further added in addition to the above components.

筐体20は、制御部21、操作部22、表示部23、記憶部24、通信部25、電源部26、及び、フィルタ部27を収納する部材である。なお、筐体20は、水没等による故障を防止するために防水構造としておくことが望ましい。   The housing 20 is a member that houses the control unit 21, the operation unit 22, the display unit 23, the storage unit 24, the communication unit 25, the power supply unit 26, and the filter unit 27. Note that the housing 20 is desirably waterproofed to prevent failure due to submersion or the like.

制御部21は、オーディオ再生機能と脈波測定機能の双方を個別的に実現するだけでなく、両機能を複合的に組み合わせて新たな付加価値を産み出すことができるように、脈波センサ1全体の動作を統括的に制御する。なお、制御部21としては、CPU[Central Processing Unit]などを好適に用いることができる。制御部21の具体的な動作については、後ほど詳細に説明する。   The control unit 21 not only individually realizes both the audio playback function and the pulse wave measurement function, but also combines the two functions to produce a new added value. Overall control of the overall operation. As the control unit 21, a CPU [Central Processing Unit] or the like can be preferably used. The specific operation of the control unit 21 will be described in detail later.

操作部22は、ユーザ(被験者)の入力操作(電源オン/オフ、音量調節、選曲など)を受け付けるヒューマンインタフェイスである。操作部22としては、各種キーやボタンのほか、タッチパネルなどを好適に用いることができる。   The operation unit 22 is a human interface that receives an input operation (power on / off, volume adjustment, music selection, etc.) of a user (subject). As the operation unit 22, in addition to various keys and buttons, a touch panel or the like can be suitably used.

表示部23は、本体ユニット1Yの表面に設けられており、表示情報(オーディオ再生に関する情報のほか、脈波の測定結果などを含む)を出力する。表示部23としては、液晶表示パネルなどを好適に用いることができる。   The display unit 23 is provided on the surface of the main unit 1Y, and outputs display information (including information related to audio reproduction, including pulse wave measurement results). As the display unit 23, a liquid crystal display panel or the like can be suitably used.

記憶部24は、制御部21に読み込まれて実行される各種プログラムを不揮発的に格納するROM[read only memory]や、制御部21のプログラム実行領域として使用される揮発性のRAM[random access memory]、及び、ユーザ(被験者)が任意の楽曲データを不揮発的に格納するための内蔵型(或いは着脱型)フラッシュメモリを含む。   The storage unit 24 includes a ROM [read only memory] that stores various programs read and executed by the control unit 21 in a nonvolatile manner, and a volatile RAM [random access memory] used as a program execution area of the control unit 21. And a built-in (or detachable) flash memory for allowing a user (subject) to store arbitrary music data in a nonvolatile manner.

また、記憶部24は、制御部21で得られた脈波データ(生データ、或いは、種々の処理が施された処理済みデータ)を揮発的ないしは不揮発的に格納するRAMやEEPROM[Electrically Erasable Programmable ROM]なども含む。このように、脈波データの格納手段を有する構成であれば、例えば、所定期間毎に記憶部24の蓄積データを一括して外部送信することができるようになるので、通信部25を間欠的に待機状態とすることが可能となり、延いては、脈波センサ1のバッテリ駆動時間を延ばすことが可能となる。   Further, the storage unit 24 is a RAM or EEPROM [Electrically Erasable Programmable] that stores pulse wave data (raw data or processed data subjected to various processes) obtained by the control unit 21 in a volatile or non-volatile manner. ROM]. In this way, with the configuration having the pulse wave data storage means, for example, the accumulated data in the storage unit 24 can be collectively transmitted externally at predetermined intervals, so that the communication unit 25 is intermittently transmitted. It becomes possible to make it a stand-by state, and it becomes possible to extend the battery drive time of the pulse wave sensor 1 by extension.

通信部25は、脈波センサ1の測定データ(生データ、種々の処理が施された処理済みデータ、或いは、記憶部24の格納データ)を外部の情報端末2(データサーバやパーソナルコンピュータなど)に無線または有線で送信する。特に、脈波センサ1の測定データを情報端末2に無線で送信する構成であれば、脈波センサ1と情報端末2とを有線で接続する必要がなくなるので、例えば、ユーザ(被験者)の行動を制約せずに測定データのリアルタイム送信を行うことが可能となる。特に、本体ユニット1Yを防水構造とする際には、本体ユニット1Yの外部端子を完全に排除するという観点から、測定データの外部送信方式として無線送信方式を採用することが望ましい。なお、近距離(数m〜数十m)の情報端末2に測定データを無線送信する場合には、通信部25としてBluetooth(登録商標)無線通信モジュールなどを好適に用いることができる。また、インターネットなどを介して遠隔地の情報端末2に測定データを送信する場合には、通信部25として無線LAN[local area network]モジュールなどを好適に用いることができる。   The communication unit 25 transmits the measurement data (raw data, processed data subjected to various processes, or stored data in the storage unit 24) of the pulse wave sensor 1 to the external information terminal 2 (data server, personal computer, or the like). Send to or wirelessly. In particular, if the measurement data of the pulse wave sensor 1 is wirelessly transmitted to the information terminal 2, it is not necessary to connect the pulse wave sensor 1 and the information terminal 2 by wire. Measurement data can be transmitted in real time without restricting the above. In particular, when the main unit 1Y has a waterproof structure, it is desirable to adopt a wireless transmission method as an external transmission method of measurement data from the viewpoint of completely eliminating the external terminals of the main unit 1Y. When wirelessly transmitting measurement data to the information terminal 2 at a short distance (several meters to several tens of meters), a Bluetooth (registered trademark) wireless communication module or the like can be suitably used as the communication unit 25. Further, when measuring data is transmitted to the remote information terminal 2 via the Internet or the like, a wireless LAN [local area network] module or the like can be suitably used as the communication unit 25.

電源部26は、バッテリとDC/DCコンバータを含み、バッテリからの入力電圧を所望の出力電圧に変換して脈波センサ1の各部に供給する。このように、バッテリ駆動方式の脈波センサ1であれば、脈波の測定時に外部からの給電ケーブルを接続する必要がないので、ユーザ(被験者)の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能となる。なお、上記のバッテリとしては、繰り返して充電を行うことが可能な二次電池(リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなど)を用いることが望ましい。このように、バッテリとして二次電池を用いる構成であれば、煩わしい電池交換作業が不要となるので、脈波センサ1の利便性を高めることができる。また、バッテリ充電時における外部からの電力供給方式としては、USB[Universal Serial Bus]ケーブルなどを用いる接触給電方式であってもよいし、或いは、電磁誘導方式、電界結合方式、及び、磁界共鳴方式などの非接触給電方式であってもよい。ただし、脈波センサ1を防水構造とする際には、本体ユニット1Yの外部端子を完全に排除するという観点から、外部からの電力供給方式として非接触給電方式を採用することが望ましい。   The power supply unit 26 includes a battery and a DC / DC converter, converts an input voltage from the battery into a desired output voltage, and supplies the output voltage to each unit of the pulse wave sensor 1. Thus, with the battery-driven pulse wave sensor 1, it is not necessary to connect an external power supply cable when measuring the pulse wave. Therefore, the pulse wave measurement can be performed without restricting the action of the user (subject). Can be done. In addition, as said battery, it is desirable to use the secondary battery (A lithium ion secondary battery, an electric double layer capacitor, etc.) which can be charged repeatedly. Thus, if it is the structure using a secondary battery as a battery, since the troublesome battery replacement | work operation | work will become unnecessary, the convenience of the pulse wave sensor 1 can be improved. Further, as a power supply method from the outside during battery charging, a contact power supply method using a USB [Universal Serial Bus] cable or the like may be used, or an electromagnetic induction method, an electric field coupling method, and a magnetic field resonance method. For example, a non-contact power feeding method may be used. However, when the pulse wave sensor 1 has a waterproof structure, it is desirable to adopt a non-contact power feeding method as an external power supply method from the viewpoint of completely eliminating the external terminal of the main unit 1Y.

フィルタ部27は、光センサ部11の出力信号(受光部の検出信号)にフィルタ処理、増幅処理、及び、アナログ/デジタル変換処理を施して制御部21に伝達する。なお、イヤホン1Xの筐体10側にフィルタ部を設けても構わないが、イヤホン1Xの筐体10からコード14を介して本体ユニット1Yに信号を伝送する途中でノイズが重畳しやすいことを鑑みると、フィルタ部27は、本体ユニット1Y側に設けておくことが望ましい。フィルタ部27の具体的な回路構成については、後ほど詳細に説明する。   The filter unit 27 performs filter processing, amplification processing, and analog / digital conversion processing on the output signal (detection signal of the light receiving unit) of the optical sensor unit 11 and transmits the result to the control unit 21. Although a filter unit may be provided on the housing 10 side of the earphone 1X, it is considered that noise is likely to be superimposed during signal transmission from the housing 10 of the earphone 1X to the main unit 1Y via the cord 14. The filter unit 27 is preferably provided on the main unit 1Y side. A specific circuit configuration of the filter unit 27 will be described later in detail.

上記のように、本構成例の脈波センサ1は、外耳Eに装着される筐体10と、筐体10に設けられて発光部11Aから外耳Eに光を照射し生体内を透過して戻ってくる光の強度を受光部11Bで検出することにより脈波データを取得する光センサ部11とを有する。   As described above, the pulse wave sensor 1 of the present configuration example includes the housing 10 attached to the outer ear E and the light emitted from the light emitting unit 11A to the outer ear E by being emitted from the light emitting unit 11A and transmitted through the living body. The optical sensor unit 11 acquires pulse wave data by detecting the intensity of the returning light with the light receiving unit 11B.

このような構成とすることにより、ユーザ(被験者)が意図的に脈波センサ1を外耳Eから外さない限り、脈波の測定中に脈波センサ1が外耳Eから脱落してしまうおそれは少ないので、ユーザ(被験者)の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能となる。   By adopting such a configuration, unless the user (subject) intentionally removes the pulse wave sensor 1 from the outer ear E, there is little possibility that the pulse wave sensor 1 will drop out of the outer ear E during measurement of the pulse wave. Therefore, it is possible to measure the pulse wave without restricting the behavior of the user (subject).

特に、外耳Eは、指や腕に比べて体動の少ない部位であるので、光センサ部11の出力信号が体動ノイズの影響を受けにくく、高精度に脈波の測定を行うことが可能となる。   In particular, since the outer ear E is a part with less body movement compared to fingers and arms, the output signal of the optical sensor unit 11 is not easily affected by body movement noise, and it is possible to measure pulse waves with high accuracy. It becomes.

また、音声の聴取を主たる目的として外耳Eに装着されるイヤホン1Xに光センサ部11を搭載した脈波センサ1であれば、ユーザ(被験者)は、脈波センサ1を脈波測定機能付きの携帯型オーディオプレーヤとして日常的に装着することができるので、脈波センサ1の装着に対する抵抗感を払拭することが可能となり、延いては、利用シーンの拡大や新規ユーザ層の開拓に寄与することが可能となる。   In addition, if the pulse wave sensor 1 has the optical sensor unit 11 mounted on the earphone 1X attached to the outer ear E for the purpose of listening to sound, the user (subject) has the pulse wave sensor 1 with a pulse wave measurement function. Since it can be worn on a daily basis as a portable audio player, it becomes possible to eliminate the sense of resistance to wearing the pulse wave sensor 1, and thus contribute to the expansion of usage scenes and the development of new user groups. Is possible.

また、脈波センサ1全体の動作を統括的に制御する制御部21は、オーディオ再生機能と脈波測定機能の双方を個別的に実現するだけでなく、両機能を複合的に組み合わせて新たな付加価値を産み出すべく、脈波データに応じてスピーカ12の出力動作を制御する機能を備えている。   In addition, the control unit 21 that comprehensively controls the operation of the entire pulse wave sensor 1 not only individually realizes both the audio playback function and the pulse wave measurement function, but also newly combines both functions in combination. In order to produce added value, a function of controlling the output operation of the speaker 12 according to the pulse wave data is provided.

より具体的に述べると、制御部21は、フィルタ部27の出力信号に各種の信号処理を施すことによって、脈波に関する種々の情報(脈波の揺らぎ、心拍数、心拍変動、及び、加速度脈波など)を取得し、その解析結果をオーディオ再生動作にフィードバックする。   More specifically, the control unit 21 performs various types of signal processing on the output signal of the filter unit 27, thereby various information regarding the pulse wave (pulse wave fluctuation, heart rate, heart rate fluctuation, and acceleration pulse). Wave) and the analysis result is fed back to the audio playback operation.

例えば、制御部21は、脈波データの解析結果に基づいてユーザ(被験者)の体調や精神状態、或いは、睡眠状態などを判定し、その判定結果に基づいて音量調節や選曲、或いは、電源オン/オフなどを自動的に実施する。このような構成とすることにより、携帯型オーディオプレーヤ単体では実現することのできないオーディオ再生動作を実現することが可能となる。   For example, the control unit 21 determines the physical condition, mental state, or sleep state of the user (subject) based on the analysis result of the pulse wave data, and adjusts the volume, selects a song, or turns on the power based on the determination result. Automatically turn off / off. With such a configuration, it is possible to realize an audio playback operation that cannot be realized with a portable audio player alone.

なお、図4では、イヤホン1Xと本体ユニット1Yを別体とした構成を例に挙げたが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、イヤホン1Xと本体ユニット1Yを一体とした構成にしても構わない。その場合、コード14やプラグ15は不要となる。   In FIG. 4, the configuration in which the earphone 1 </ b> X and the main unit 1 </ b> Y are separated is described as an example, but the configuration of the present invention is not limited to this, and the configuration in which the earphone 1 </ b> X and the main unit 1 </ b> Y are integrated. It doesn't matter. In that case, the cord 14 and the plug 15 are unnecessary.

また、イヤホン1Xの形態や外耳Eへの装着例についても、図5A〜図5Dで示すように、種々のバリエーションが考えられる。図5A〜図5Dは、それぞれ、イヤホン1Xの第1形態〜第4形態と、各形態における外耳Eへの装着例を模式的に示す正面図である。   In addition, various variations of the form of the earphone 1 </ b> X and the example of mounting to the outer ear E are conceivable as shown in FIGS. 5A to 5D. FIGS. 5A to 5D are front views schematically showing first to fourth forms of the earphone 1 </ b> X and examples of attaching the earphone 1 </ b> E to the external ear E in each form.

例えば、第1形態(図5A)のイヤホン1Xは、先の図3と同様、外耳Eに装着して使用されるインナーイヤー型であり、その筐体10は、耳珠E10と対耳珠E4に囲まれた窪み部分(耳甲介E9の艇部)にフィットする形状(例えば球状や円柱状)を有する。第1形態のイヤホン1Xでは、上記の窪み部分に光センサ部11が当接される。   For example, the earphone 1X of the first form (FIG. 5A) is an inner ear type that is used by being attached to the outer ear E, as in FIG. 3, and the housing 10 is connected to the tragus E10 and the antitragus E4. It has a shape (for example, a spherical shape or a cylindrical shape) that fits into the enclosed hollow portion (the boat part of the concha E9). In the earphone 1 </ b> X of the first form, the optical sensor unit 11 is brought into contact with the hollow portion.

第2形態(図5B)のイヤホン1Xは、シリコンや発泡ウレタンなどで形成されたイヤーピースを外耳道E5に深く押し込んで使用される耳栓型(カナル型)であり、その筐体10は、先出の第1形態(図5A)と同様、耳珠E10と対耳珠E4に囲まれた窪み部分(耳甲介E9の艇部)にフィットする形状を有する。第2形態のイヤホン1Xでは、第1形態と同様、上記の窪み部分に光センサ部11が当接される。   The earphone 1X of the second form (FIG. 5B) is an earplug type (canal type) that is used by deeply pushing an earpiece made of silicon, foamed urethane, or the like into the ear canal E5. Similarly to the first form (FIG. 5A), it has a shape that fits into a hollow part (boat part of the concha E9) surrounded by the tragus E10 and the antitragus E4. In the earphone 1 </ b> X of the second form, the optical sensor unit 11 is brought into contact with the hollow part as in the first form.

第3形態(図5C)のイヤホン1Xは、耳介E全体を覆う形状の筐体10を備えたヘッドホン型である。左右(右耳用/左耳用)の筐体10は、頭上に跨るヘッドバンドまたは首の後ろ側に跨るネックバンド(いずれも不図示)によって頭部を挟み込む形となる。第3形態のイヤホン1Xにおいて、筐体10は、耳介Eとの対向面(内側面)に光センサ部11を担持する突起部材10xを有する。突起部材10xは、耳介Eに向けて突出しており、例えば、その先端に光センサ部11が搭載されている。従って、第3形態のイヤホン1Xでは、突起部材10xの先端と対向する部位(例えば耳垂E12)に光センサ部11が当接される。なお、第3形態のイヤホン1Xでは、耳介E全体を覆う筐体10が光センサ部11を被覆する遮光部材としても機能する。このような構成とすることにより、外光の影響を受けることなく脈波の測定を安定して行うことが可能となる。   Earphone 1 </ b> X of the third form (FIG. 5C) is a headphone type provided with a housing 10 shaped to cover the entire auricle E. The left and right (for right ear / left ear) housing 10 has a shape in which the head is sandwiched between a headband over the head or a neckband (both not shown) over the back of the neck. In the earphone 1 </ b> X of the third form, the housing 10 has a protruding member 10 x that supports the optical sensor unit 11 on the surface (inner side surface) facing the auricle E. The protruding member 10x protrudes toward the auricle E, and, for example, the optical sensor unit 11 is mounted on the tip thereof. Therefore, in the earphone 1X of the third form, the optical sensor unit 11 is brought into contact with a portion (for example, the earlobe E12) facing the tip of the protruding member 10x. In the earphone 1X of the third form, the housing 10 that covers the entire auricle E also functions as a light shielding member that covers the optical sensor unit 11. With such a configuration, it is possible to stably measure pulse waves without being affected by external light.

第4形態(図5D)のイヤホン1Xは、耳介Eに懸架されるクリップ部材10yを有する耳掛け型である。クリップ部材10yは、耳介Eと当接する箇所に光センサ部11を担持する。従って、第4形態のイヤホン1Xでは、上対耳輪脚E6、三角窩E7、下対耳輪脚E8、ないしは、耳甲介E9の裏側辺りに光センサ部11が当接される。   The earphone 1X of the fourth form (FIG. 5D) is an ear hook type having a clip member 10y suspended from the pinna E. The clip member 10y carries the optical sensor unit 11 at a location where it abuts on the auricle E. Therefore, in the earphone 1X of the fourth embodiment, the optical sensor unit 11 is brought into contact with the upper side of the upper ear ring leg E6, the triangular fossa E7, the lower side ear ring leg E8, or the back side of the concha E9.

なお、上記では、イヤホンやヘッドホンに光センサ部11を設ける構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、図6の変形例で示すように、耳栓構造を有する筐体10に光センサ部11を搭載し、外耳道E5の内部で脈波を測定する形態も考えられる。この場合、筐体10は外耳道E5を塞いで奥深くに挿入され、光センサ部11は外耳道E5の内壁面に当接される形となる。このような耳栓構造を有する脈波センサ1であれば、耳栓本来の機能を利用して被験者をリラックスさせることができるので、脈波測定中の被験者に過度のストレスを与えずに済む。このような特長から、耳栓構造を有する脈波センサ1は、快眠センサ(脈波情報から被験者の睡眠状態に関する知見を得るセンサ)として好適に利用することが可能である。   In the above description, the configuration in which the optical sensor unit 11 is provided in the earphone or the headphone has been described as an example. However, the configuration of the present invention is not limited to this, and for example, a modification of FIG. As described above, a configuration in which the optical sensor unit 11 is mounted on the housing 10 having the earplug structure and the pulse wave is measured inside the ear canal E5 is also conceivable. In this case, the housing 10 is inserted deeply by closing the ear canal E5, and the optical sensor unit 11 is in contact with the inner wall surface of the ear canal E5. With the pulse wave sensor 1 having such an earplug structure, the subject can be relaxed using the original function of the earplug, so that it is not necessary to apply excessive stress to the subject during the pulse wave measurement. From such a feature, the pulse wave sensor 1 having an earplug structure can be suitably used as a pleasant sleep sensor (a sensor that obtains knowledge about a sleep state of a subject from pulse wave information).

<光センサ部(構造)>
図7は、光センサ部11の第1構成例を模式的に示す断面図である。第1構成例の光センサ部11は、ケース11aと、遮光壁11bと、透光板11zと、発光部xと、受光部yと、を有する。
<Optical sensor part (structure)>
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a first configuration example of the optical sensor unit 11. The optical sensor unit 11 of the first configuration example includes a case 11a, a light shielding wall 11b, a translucent plate 11z, a light emitting unit x, and a light receiving unit y.

ケース11aは、発光部xと受光部yを収納する枡形状の部材である。なお、ケース11aは、その開口面を塞ぐ透光板11zが筐体10の表面(外耳Eと対向する面)と面一になるように、筐体10に埋設されている。   The case 11a is a bowl-shaped member that houses the light emitting part x and the light receiving part y. The case 11a is embedded in the housing 10 so that the transparent plate 11z that closes the opening surface thereof is flush with the surface of the housing 10 (the surface facing the outer ear E).

遮光壁11bは、ケース11aを発光部xが載置される第1領域と受光部yが載置される第2領域に分割する部材である。遮光壁11bを設けることにより、発光部xから受光部yへ直接的に入射される光を遮ることができるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。なお、ケース11aと遮光壁11bは、一体成形することが望ましい。   The light shielding wall 11b is a member that divides the case 11a into a first area where the light emitting part x is placed and a second area where the light receiving part y is placed. By providing the light shielding wall 11b, it is possible to block light that is directly incident on the light receiving part y from the light emitting part x, so that it is possible to improve the detection accuracy of the pulse wave data. The case 11a and the light shielding wall 11b are preferably formed integrally.

透光板11zは、ケース11aの開口面を塞ぐ透光性の部材である。透光板11zを設けることにより、発光部x及び受光部yの汚損(埃などの付着)を防止することができるので、発光部x及び受光部yとして、樹脂などで封止されていないベアチップ(発光チップ及び受光チップ)を用いることが可能となる。   The translucent plate 11z is a translucent member that closes the opening surface of the case 11a. By providing the translucent plate 11z, the light emitting part x and the light receiving part y can be prevented from being contaminated (attachment of dust or the like). Therefore, the light emitting part x and the light receiving part y are not sealed with a resin or the like. (Light emitting chip and light receiving chip) can be used.

第1構成例の光センサ部11であれば、発光部xから外耳Eに光を照射した後、外耳Eを透過して戻ってくる光の強度を受光部yで検出することにより、ユーザ(被験者)の脈波データを取得することが可能である。   In the case of the optical sensor unit 11 of the first configuration example, after the light emitting unit x irradiates the outer ear E with light, the light receiving unit y detects the intensity of light transmitted through the outer ear E and returned to the user ( It is possible to obtain pulse wave data of the subject.

しかしながら、第1構成例の光センサ部11では、外耳Eと発光部x及び受光部yとの間に透光板11zが存在するので、外耳Eを介することなく透光板11zを介して発光部xから受光部yへ直接的に光が入射されるおそれがある。また、第1構成例の光センサ部11では、光センサ部11と外耳Eとの密着性が損なわれたときに、外光が受光部yに漏れ入るおそれもある。外耳Eを透過していない光が受光部yに入射されると、脈波データの検出精度(S/N)が低下するので、脈波データの検出精度を向上させるためには、上記の問題を解消しておくことが重要となる。   However, in the optical sensor unit 11 of the first configuration example, since the translucent plate 11z exists between the outer ear E, the light emitting unit x, and the light receiving unit y, light is emitted through the translucent plate 11z without passing through the outer ear E. There is a possibility that light may be directly incident from the part x to the light receiving part y. Further, in the optical sensor unit 11 of the first configuration example, external light may leak into the light receiving unit y when the adhesion between the optical sensor unit 11 and the outer ear E is impaired. When light that does not pass through the outer ear E is incident on the light receiving unit y, the pulse wave data detection accuracy (S / N) is lowered. Therefore, in order to improve the pulse wave data detection accuracy, the above problem It is important to eliminate the problem.

図8は、光センサ部11の第2構成例を模式的に示す断面図である。第2構成例の光センサ部11は、ケース11aと、遮光壁11bと、発光部Xと、受光部Yと、を有する。すなわち、第2構成例の光センサ部11では、先述の透光板11zが除外されている。   FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a second configuration example of the optical sensor unit 11. The optical sensor unit 11 of the second configuration example includes a case 11a, a light shielding wall 11b, a light emitting unit X, and a light receiving unit Y. That is, in the optical sensor unit 11 of the second configuration example, the above-described translucent plate 11z is excluded.

ケース11aは、発光部Xと受光部Yを収納する枡形状の部材である。ケース11aの外形寸法(高さH0、幅W0、奥行D0)は、例えば、H0=1.5mm、W0=4.5mm、D0=3.0mmに設計されている。なお、ケース11aは、筐体10の表面から所定寸法H4(例えばH4=0.3mm)だけ突出する形で筐体10に埋設されている。このような構成であれば、ケース11aの突出部分によって受光部Yに漏れ入る外光を遮ることができるので、脈波データの検出精度を向上することが可能となる。   The case 11a is a bowl-shaped member that houses the light emitting unit X and the light receiving unit Y. The outer dimensions (height H0, width W0, depth D0) of the case 11a are designed to be, for example, H0 = 1.5 mm, W0 = 4.5 mm, and D0 = 3.0 mm. The case 11a is embedded in the casing 10 so as to protrude from the surface of the casing 10 by a predetermined dimension H4 (for example, H4 = 0.3 mm). With such a configuration, it is possible to block outside light leaking into the light receiving unit Y by the protruding portion of the case 11a, so that it is possible to improve the detection accuracy of the pulse wave data.

遮光壁11bは、ケース11aを発光部Xが載置される第1領域と受光部Yが載置される第2領域に分割する部材である。先述の第1実施形態と同じく、遮光壁11bを設けることにより、発光部Xから受光部Yへ直接的に入射される光を遮ることができるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。なお、ケース11aと遮光壁11bは、一体成形することが望ましい。   The light shielding wall 11b is a member that divides the case 11a into a first area where the light emitting part X is placed and a second area where the light receiving part Y is placed. Similar to the first embodiment described above, by providing the light blocking wall 11b, it is possible to block the light that is directly incident on the light receiving unit Y from the light emitting unit X, so that it is possible to improve the detection accuracy of the pulse wave data. It becomes. The case 11a and the light shielding wall 11b are preferably formed integrally.

発光部Xは、基板X1と、発光チップX2と、封止体X3と、ワイヤX4と、導電体X5と、を有する。基板X1は、その表面上に発光チップX2が載置される部材である。発光チップX2は、所定波長の光を出力する発光素子(例えば、緑色LEDのベアチップ)である。封止体X3は、発光チップX2を封止する透光性の部材である。ワイヤX4は、発光チップX2と導電体X5とを電気的に接続する部材である。導電体X5は、基板X1の上面から下面にわたって形成された導電性の部材であり、ケース11aの底面に形成された配線パターンと半田付けされる。   The light emitting unit X includes a substrate X1, a light emitting chip X2, a sealing body X3, a wire X4, and a conductor X5. The substrate X1 is a member on which the light emitting chip X2 is placed. The light emitting chip X2 is a light emitting element (for example, a green LED bare chip) that outputs light of a predetermined wavelength. The sealing body X3 is a translucent member that seals the light emitting chip X2. The wire X4 is a member that electrically connects the light emitting chip X2 and the conductor X5. The conductor X5 is a conductive member formed from the upper surface to the lower surface of the substrate X1, and is soldered to the wiring pattern formed on the bottom surface of the case 11a.

受光部Yは、基板Y1と、受光チップY2と、封止体Y3と、ワイヤY4と、導電体Y5と、を有する。基板Y1は、その表面上に受光チップY2が載置される部材である。受光チップY2は、所定の波長領域に属する光を電気信号に変換する光電変換素子(例えば近赤外領域〜可視領域の光感受性を持つフォトトランジスタのベアチップ)である。封止体Y3は、受光チップY2を封止する透光性の部材である。ワイヤY4は、受光チップY2と導電体Y5とを電気的に接続する部材である。導電体Y5は、基板Y1の上面から下面にわたって形成された導電性の部材であり、ケース11aの底面に形成された配線パターンと半田付けされる。   The light receiving unit Y includes a substrate Y1, a light receiving chip Y2, a sealing body Y3, a wire Y4, and a conductor Y5. The substrate Y1 is a member on which the light receiving chip Y2 is placed. The light receiving chip Y2 is a photoelectric conversion element (for example, a bare chip of a phototransistor having photosensitivity in the near infrared region to the visible region) that converts light belonging to a predetermined wavelength region into an electric signal. The sealing body Y3 is a translucent member that seals the light receiving chip Y2. The wire Y4 is a member that electrically connects the light receiving chip Y2 and the conductor Y5. The conductor Y5 is a conductive member formed from the upper surface to the lower surface of the substrate Y1, and is soldered to the wiring pattern formed on the bottom surface of the case 11a.

このように、第2構成例の光センサ部11では、発光部X及び受光部Yとして、ベアチップではなくパッケージ型の半導体装置が用いられている。従って、ケース11aの開口面を透光板で被覆する必要がなくなるので、透光板を介して発光部Xから受光部Yへ直接的に光が入射される懸念を払拭することが可能となり、延いては、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。   As described above, in the optical sensor unit 11 of the second configuration example, a package type semiconductor device is used as the light emitting unit X and the light receiving unit Y instead of a bare chip. Therefore, since it is not necessary to cover the opening surface of the case 11a with a translucent plate, it is possible to eliminate the concern that light is directly incident on the light receiving unit Y from the light emitting unit X through the translucent plate. As a result, the detection accuracy of pulse wave data can be increased.

また、第2構成例の光センサ部11において、遮光壁11bの高さH1と発光部Xの高さH2との間には、H1>H2という関係が成立している。なお、遮光壁11bの高さH1は、ケース11aの底面から遮光壁11bの上端部までの距離(例えば、H1=1.4mm)を指している。また、発光部Xの高さH2は、ケース11aの底面から発光チップX2の発光面までの距離(例えば、H2=0.5mm)を指している。ただし、発光チップX2が基板X1に比べて非常に薄いことを鑑みると、基板X1の厚みを発光部Xの高さH2として取り扱うこともできる。   Further, in the optical sensor unit 11 of the second configuration example, a relationship of H1> H2 is established between the height H1 of the light shielding wall 11b and the height H2 of the light emitting unit X. The height H1 of the light shielding wall 11b indicates the distance (for example, H1 = 1.4 mm) from the bottom surface of the case 11a to the upper end of the light shielding wall 11b. Further, the height H2 of the light emitting portion X indicates the distance (for example, H2 = 0.5 mm) from the bottom surface of the case 11a to the light emitting surface of the light emitting chip X2. However, considering that the light emitting chip X2 is very thin compared to the substrate X1, the thickness of the substrate X1 can be handled as the height H2 of the light emitting portion X.

上記の関係式を満たした寸法設計を行えば、発光部Xから受光部Yへ直接的に入射される光を遮光壁11bで効果的に遮ることができるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。   If the dimensional design satisfying the above relational expression is performed, the light directly incident on the light receiving part Y from the light emitting part X can be effectively blocked by the light shielding wall 11b, so that the detection accuracy of the pulse wave data is improved. It becomes possible.

ただし、遮光壁11bの高さH1に比べて、発光部Xの高さH2を小さく設計し過ぎると、発光部Xから出射された光が生体2に到達するまでに散乱ないし減衰してしまい、受光部Yで検出される光の強度が小さくなって脈波データの検出精度が低下する。従って、遮光壁11bの高さH1から発光部Xの高さH2を差し引いたオフセット距離ΔH(=H1−H2)には、最適な設計範囲が存在する。   However, if the height H2 of the light emitting portion X is designed to be too small compared to the height H1 of the light shielding wall 11b, the light emitted from the light emitting portion X is scattered or attenuated before reaching the living body 2, The intensity of the light detected by the light receiving unit Y decreases, and the detection accuracy of the pulse wave data decreases. Therefore, an optimum design range exists for the offset distance ΔH (= H1−H2) obtained by subtracting the height H2 of the light emitting portion X from the height H1 of the light shielding wall 11b.

図9は、オフセット距離ΔHと信号強度(受光信号のピークトゥピーク値)との相関関係を示す波形図であり、上から順に、ΔH=0.6mm、0.7mm、0.9mm、1.1mm、及び、2.1mmであるときの受光波形が描写されている。図8から、オフセット距離ΔHが0.9mmであるときに信号強度が最大となることが分かる。この実験結果を鑑みると、オフセット距離ΔHは、0mm<ΔH<2mm(より好ましくは、0.6mm≦ΔH≦1.4mm)の設計範囲に収めることが望ましいと言える。   FIG. 9 is a waveform diagram showing the correlation between the offset distance ΔH and the signal intensity (peak-to-peak value of the received light signal). In order from the top, ΔH = 0.6 mm, 0.7 mm, 0.9 mm, 1. The received light waveforms when 1 mm and 2.1 mm are depicted. It can be seen from FIG. 8 that the signal intensity becomes maximum when the offset distance ΔH is 0.9 mm. In view of this experimental result, it can be said that the offset distance ΔH is desirably within the design range of 0 mm <ΔH <2 mm (more preferably, 0.6 mm ≦ ΔH ≦ 1.4 mm).

例えば、厚み0.6mmの封止体X3を備えた発光部Xを用いて、オフセット距離ΔHを0.9mmに設計する場合には、封止体X3の上面が遮光壁11bの上端部から0.3mmだけ奥まった高さ位置となるように、基板X1の厚みを設計すればよい。   For example, when the light emitting part X including the sealing body X3 having a thickness of 0.6 mm is used and the offset distance ΔH is designed to be 0.9 mm, the upper surface of the sealing body X3 is 0 from the upper end of the light shielding wall 11b. The thickness of the substrate X1 may be designed so that the height position is recessed by 3 mm.

また、第2構成例の光センサ部11において、発光部Xの高さH2と受光部Yの高さH3との間には、H2>H3という関係が成立している。なお、受光部Yの高さH3は、ケース11aの底面から受光チップY2の受光面までの距離(例えば、H3=0.3mm)を指している。ただし、受光チップY2が基板Y1に比べて非常に薄いことを鑑みると、基板Y1の厚みを受光部Yの高さH3として取り扱うこともできる。   Further, in the optical sensor unit 11 of the second configuration example, a relationship of H2> H3 is established between the height H2 of the light emitting unit X and the height H3 of the light receiving unit Y. The height H3 of the light receiving unit Y indicates the distance (for example, H3 = 0.3 mm) from the bottom surface of the case 11a to the light receiving surface of the light receiving chip Y2. However, in view of the fact that the light receiving chip Y2 is very thin compared to the substrate Y1, the thickness of the substrate Y1 can be handled as the height H3 of the light receiving portion Y.

上記の関係式を満たした寸法設計を行えば、外光が受光部Yに届き難くなるので、脈波データの検出精度を向上することが可能となる。   If the dimensional design satisfying the above relational expression is performed, it becomes difficult for external light to reach the light receiving unit Y, so that the detection accuracy of the pulse wave data can be improved.

次に、図10を参照しながら、発光部Xと受光部Yとの素子間距離W1に応じて信号強度がどのように変化するかを考察する。図10は、素子間距離W1と信号強度との相関関係を示す波形図であり、上から順に、W1=0.1mm、0.5mm、1.0mm、3.0mm、及び、5.0mmであるときの受光波形が描写されている。図9から、素子間距離W1が0.5mmであるときに信号強度が最大となることが分かる。この実験結果を鑑みると、素子間距離W1は、0.1mm≦W1≦3.0mm(より好ましくは、0.2mm≦W2≦0.8mm)の設計範囲に収めることが望ましいと言える。   Next, how the signal intensity changes according to the inter-element distance W1 between the light emitting part X and the light receiving part Y will be considered with reference to FIG. FIG. 10 is a waveform diagram showing the correlation between the inter-element distance W1 and the signal intensity. From the top, W1 = 0.1 mm, 0.5 mm, 1.0 mm, 3.0 mm, and 5.0 mm. The received light waveform at a certain time is depicted. FIG. 9 shows that the signal intensity is maximized when the inter-element distance W1 is 0.5 mm. In view of this experimental result, it can be said that the inter-element distance W1 is preferably within the design range of 0.1 mm ≦ W1 ≦ 3.0 mm (more preferably 0.2 mm ≦ W2 ≦ 0.8 mm).

次に、図11A〜図11Dを参照しながら光センサ部11の変形例について説明する。図11A〜図11Dは、それぞれ、光センサ部11の第3〜第6構成例を模式的に示す断面図である。なお、第3構成例〜第6構成例は、先出の第2構成例とほぼ同様の構成であり、脈波データの検出精度をさらに向上するために種々の構成要素が追加されている。   Next, a modified example of the optical sensor unit 11 will be described with reference to FIGS. 11A to 11D. 11A to 11D are cross-sectional views schematically showing third to sixth configuration examples of the optical sensor unit 11, respectively. The third configuration example to the sixth configuration example are substantially the same as the above-described second configuration example, and various components are added in order to further improve the detection accuracy of the pulse wave data.

例えば、第3構成例(図11A)の光センサ部11は、発光部Xの上部に集光レンズ11cを有する。集光レンズ11cを設けることにより、発光部Xから出射される光を外耳Eに集めて照射することができるので、受光部Yで検出される光の強度を高めて脈波データの検出精度を向上することが可能となる。   For example, the optical sensor unit 11 of the third configuration example (FIG. 11A) has a condenser lens 11 c on the light emitting unit X. By providing the condensing lens 11c, the light emitted from the light emitting unit X can be collected and applied to the outer ear E, so that the intensity of the light detected by the light receiving unit Y is increased and the detection accuracy of the pulse wave data is increased. It becomes possible to improve.

また、第4構成例(図11B)の光センサ部11において、発光部Xが載置される第1領域は、発光部Xの発光領域よりも小さい開口部d1を備えた蓋部材11dによって被覆されている。例えば、発光部Xの発光領域が0.7mm四方の矩形領域である場合、開口部d1は、直径0.5mmの円形状や0.5mm四方の矩形状に形成すればよい。蓋部材11dを設けることにより、発光部Xから出射される光の拡散を防止して、発光部Xから受光部Yへ直接的に入射される光を遮ることができるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。   In the optical sensor unit 11 of the fourth configuration example (FIG. 11B), the first region where the light emitting unit X is placed is covered with a lid member 11d having an opening d1 smaller than the light emitting region of the light emitting unit X. Has been. For example, when the light emitting area of the light emitting part X is a 0.7 mm square rectangular area, the opening d1 may be formed in a circular shape with a diameter of 0.5 mm or a rectangular shape with a 0.5 mm square. By providing the lid member 11d, it is possible to prevent the light emitted from the light emitting part X from diffusing and to block the light directly incident on the light receiving part Y from the light emitting part X. The accuracy can be increased.

また、第5構成例(図11C)の光センサ部11において、受光部Yが載置される第2領域は、受光部Yの受光領域よりも大きい開口部d2を備えた蓋部材11eによって被覆されている。例えば、受光部Yの受光領域が0.7mm四方の矩形領域である場合、開口部d2は、直径1.0mmの円形状や1.0mm四方の矩形状に形成すればよい。蓋部材11eを設けることにより、受光部Yに漏れ入る外光を遮ることができるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。   Further, in the optical sensor unit 11 of the fifth configuration example (FIG. 11C), the second region where the light receiving unit Y is placed is covered with a lid member 11e having an opening d2 larger than the light receiving region of the light receiving unit Y. Has been. For example, when the light receiving area of the light receiving portion Y is a rectangular area of 0.7 mm square, the opening d2 may be formed in a circular shape having a diameter of 1.0 mm or a rectangular shape having a 1.0 mm square. By providing the lid member 11e, it is possible to block external light that leaks into the light receiving unit Y, and thus it is possible to improve the detection accuracy of pulse wave data.

また、第6構成例(図11D)の光センサ部11において、発光部X及び受光部Yの少なくとも一方は、所定の波長成分のみ(発光部Xの出力ピーク波長近傍)を選択的に通過させるカラーフィルタX6及びY6を有する。カラーフィルタX6及びY6を設けることにより、不要な波長成分を除去することができるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。   In the optical sensor unit 11 of the sixth configuration example (FIG. 11D), at least one of the light emitting unit X and the light receiving unit Y selectively allows only a predetermined wavelength component (near the output peak wavelength of the light emitting unit X) to pass therethrough. Color filters X6 and Y6 are included. By providing the color filters X6 and Y6, unnecessary wavelength components can be removed, so that the detection accuracy of pulse wave data can be increased.

次に、図12を参照しながら光センサ部11のさらなる変形例について説明する。図12は、光センサ部11の第7構成例を模式的に示す断面図である。なお、第7構成例は、先出の第2構成例とほぼ同様の構成であり、脈波データの検出精度をさらに向上するための工夫が凝らされている。   Next, a further modification of the optical sensor unit 11 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view schematically illustrating a seventh configuration example of the optical sensor unit 11. The seventh configuration example is substantially the same configuration as the second configuration example described above, and is devised to further improve the detection accuracy of the pulse wave data.

第7構成例の光センサ部11は、筐体10とケース11aとの間に緩衝部材11fを有する。緩衝部材11fとしては、ゴムや合成スポンジなどを好適に用いることができる。このような構成とすることにより、光センサ部11と外耳Eとの密着性を高めることができるので、脈波の測定を安定して行うことが可能となる。   The optical sensor unit 11 of the seventh configuration example includes a buffer member 11f between the housing 10 and the case 11a. As the buffer member 11f, rubber, synthetic sponge, or the like can be suitably used. By setting it as such a structure, since the adhesiveness of the optical sensor part 11 and the outer ear E can be improved, it becomes possible to measure a pulse wave stably.

なお、上記した第3構成例(図11A)〜第6構成例(図11D)、及び、第7構成例(図12)で各々追加された構成要素については、各々を単独で適用してもよいし、任意に組み合わせて適用してもよい。   Note that the components added in the third configuration example (FIG. 11A) to the sixth configuration example (FIG. 11D) and the seventh configuration example (FIG. 12) may be applied independently. It may be applied in any combination.

また、上記いずれの構成を採用する場合であっても、受光部Yは、発光部Xよりも外耳道E5に近い側(ないしは外耳道E5の奥側)に配置するとよい。このような構成とすることにより、受光部Yに外光が漏れ入りにくくなるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。   In addition, in any case of adopting any of the above-described configurations, the light receiving unit Y may be disposed on the side closer to the ear canal E5 than the light emitting unit X (or the back side of the ear canal E5). By adopting such a configuration, it becomes difficult for outside light to leak into the light receiving unit Y, so that the detection accuracy of pulse wave data can be increased.

<フィルタ部>
図13は、フィルタ部27の第1構成例を示す回路図である。第1構成例のフィルタ部27は、電流/電圧変換回路100と、1次CRハイパスフィルタ回路110(以下、HPF[high pass filter]回路110と呼ぶ)と、増幅回路120と、1次CRローパスフィルタ回路130(以下、LPF[low pass filter]回路130と呼ぶ)と、増幅回路140と、を有する。
<Filter section>
FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a first configuration example of the filter unit 27. The filter unit 27 of the first configuration example includes a current / voltage conversion circuit 100, a first-order CR high-pass filter circuit 110 (hereinafter referred to as an HPF [high pass filter] circuit 110), an amplifier circuit 120, and a first-order CR low-pass. A filter circuit 130 (hereinafter referred to as an LPF [low pass filter] circuit 130) and an amplifier circuit 140 are included.

電流/電圧変換回路100は、光センサ部11から出力される電流信号を電圧信号に変換する回路であり、抵抗R1(例えば200kΩ)を含む。光センサ部11を形成する発光ダイオードのアノードは、電源電圧VDDの印加端に接続されている。前記発光ダイオードのカソードは、接地端に接続されている。光センサ部11を形成するフォトトランジスタのコレクタは、抵抗R1を介して電源電圧VDDの印加端に接続されている。前記フォトトランジスタのエミッタは、接地端に接続されている。   The current / voltage conversion circuit 100 is a circuit that converts a current signal output from the optical sensor unit 11 into a voltage signal, and includes a resistor R1 (for example, 200 kΩ). The anode of the light emitting diode that forms the optical sensor unit 11 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD. The cathode of the light emitting diode is connected to the ground terminal. The collector of the phototransistor forming the optical sensor unit 11 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD via the resistor R1. The emitter of the phototransistor is connected to the ground terminal.

HPF回路110は、電流/電圧変換回路100の出力信号に重畳した低周波成分を除去する回路であり、キャパシタC1(例えば0.1μF)と、抵抗R2(例えば4.7MΩ)とを含む。キャパシタC1の第1端は、光センサ部11を形成するフォトトランジスタのコレクタに接続されている。キャパシタC1の第2端は、抵抗R2を介して接地端に接続されている。なお、上記構成から成るHPF回路110のカットオフ周波数は、0.34Hzに設計されている。   The HPF circuit 110 is a circuit that removes a low-frequency component superimposed on the output signal of the current / voltage conversion circuit 100, and includes a capacitor C1 (for example, 0.1 μF) and a resistor R2 (for example, 4.7 MΩ). The first end of the capacitor C1 is connected to the collector of the phototransistor that forms the optical sensor unit 11. The second terminal of the capacitor C1 is connected to the ground terminal via the resistor R2. Note that the cut-off frequency of the HPF circuit 110 configured as described above is designed to be 0.34 Hz.

増幅回路120は、HPF回路110の出力信号を増幅する回路であり、オペアンプOP1と、抵抗R3(例えば100kΩ)と、抵抗R4(例えば10kΩ)と、キャパシタC2(例えば0.01μF)と、キャパシタC3(例えば0.1μF)と、を含む。オペアンプOP1の非反転入力端(+)は、キャパシタC1の第2端に接続されている。オペアンプOP1の反転入力端(−)は、抵抗R3を介してオペアンプOP1の出力端に接続される一方、抵抗R4を介して接地端にも接続されている。オペアンプOP1の第1電源端は、電源電圧VDDの印加端に接続されている。オペアンプOP1の第2電源端は、接地端に接続されている。キャパシタC2は、抵抗R3と並列に接続されている。キャパシタC3は、オペアンプOP1の第1電源端と接地端との間に接続されている。   The amplifier circuit 120 is a circuit that amplifies the output signal of the HPF circuit 110, and includes an operational amplifier OP1, a resistor R3 (for example, 100 kΩ), a resistor R4 (for example, 10 kΩ), a capacitor C2 (for example, 0.01 μF), and a capacitor C3. (For example, 0.1 μF). The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP1 is connected to the second terminal of the capacitor C1. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP1 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP1 through the resistor R3, and is also connected to the ground terminal through the resistor R4. The first power supply terminal of the operational amplifier OP1 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD. The second power supply terminal of the operational amplifier OP1 is connected to the ground terminal. The capacitor C2 is connected in parallel with the resistor R3. The capacitor C3 is connected between the first power supply terminal of the operational amplifier OP1 and the ground terminal.

LPF回路130は、増幅回路120の出力信号に重畳した高周波成分を除去する回路であり、抵抗R5(例えば100kΩ)と、キャパシタC4(例えば1.0μF)と、を含む。抵抗R5の第1端は、オペアンプOP1の出力端に接続されている。抵抗R5の第2端は、キャパシタC4を介して接地端に接続されている。なお、上記構成から成るLPF回路130のカットオフ周波数は、1.6Hzに設定されている。   The LPF circuit 130 is a circuit that removes a high-frequency component superimposed on the output signal of the amplifier circuit 120, and includes a resistor R5 (for example, 100 kΩ) and a capacitor C4 (for example, 1.0 μF). The first end of the resistor R5 is connected to the output end of the operational amplifier OP1. A second terminal of the resistor R5 is connected to the ground terminal via the capacitor C4. Note that the cut-off frequency of the LPF circuit 130 configured as described above is set to 1.6 Hz.

増幅回路140は、LPF回路130の出力信号を増幅する回路であり、オペアンプOP2と、可変抵抗R6(例えば500kΩ)と、抵抗R7(例えば10kΩ)と、キャパシタC5(例えば0.01μF)と、キャパシタC6(例えば0.1μF)と、を含む。オペアンプOP2の非反転入力端(+)は、抵抗R5の第2端に接続されている。オペアンプOP2の反転入力端(−)は、可変抵抗R6を介してオペアンプOP2の出力端に接続される一方、抵抗R7を介して接地端にも接続されている。オペアンプOP2の第1電源端は、電源電圧VDDの印加端に接続されている。オペアンプOP2の第2電源端は、接地端に接続されている。キャパシタC5は、可変抵抗R6と並列に接続されている。キャパシタC6は、オペアンプOP2の第1電源端と接地端との間に接続されている。   The amplifier circuit 140 is a circuit that amplifies the output signal of the LPF circuit 130, and includes an operational amplifier OP2, a variable resistor R6 (for example, 500 kΩ), a resistor R7 (for example, 10 kΩ), a capacitor C5 (for example, 0.01 μF), and a capacitor. C6 (for example, 0.1 μF). The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP2 is connected to the second terminal of the resistor R5. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP2 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP2 through the variable resistor R6, and is also connected to the ground terminal through the resistor R7. The first power supply terminal of the operational amplifier OP2 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD. The second power supply terminal of the operational amplifier OP2 is connected to the ground terminal. The capacitor C5 is connected in parallel with the variable resistor R6. The capacitor C6 is connected between the first power supply terminal and the ground terminal of the operational amplifier OP2.

第1構成例のフィルタ部27であれば、簡易な回路構成により、光センサ部11の出力信号に重畳するノイズ成分を除去して、脈波データの検出精度を高めることができる。   With the filter unit 27 of the first configuration example, the noise component superimposed on the output signal of the optical sensor unit 11 can be removed with a simple circuit configuration, and the detection accuracy of the pulse wave data can be increased.

ただし、第1構成例のフィルタ部27では、ユーザ(被験者)の体動ノイズ(歩行等の運動によって生じる6.0Hz程度のノイズ成分)を十分に除去し切れない場合があり、ユーザ(被験者)の運動時における脈波を高精度に検出するためには、さらなる改善の余地を残していた(図15の下段を参照)。   However, in the filter unit 27 of the first configuration example, the body motion noise (noise component of about 6.0 Hz generated by exercise such as walking) may not be sufficiently removed in some cases, and the user (subject) In order to detect the pulse wave at the time of exercise with high accuracy, there was room for further improvement (see the lower part of FIG. 15).

図14は、フィルタ部27の第2構成例を示す回路図である。第2構成例のフィルタ部27は、電流/電圧変換回路200と、1次CRハイパスフィルタ回路210(以下、HPF回路210と呼ぶ)と、ボルテージフォロワ回路220と、2次CRローパスフィルタ回路230(以下、LPF回路230と呼ぶ)と、増幅回路240と、6次バンドパスフィルタ回路250(以下、BPF[band pass filter]回路250と呼ぶ)と、増幅回路260と、中間電圧生成回路270と、を有する。   FIG. 14 is a circuit diagram illustrating a second configuration example of the filter unit 27. The filter unit 27 of the second configuration example includes a current / voltage conversion circuit 200, a primary CR high-pass filter circuit 210 (hereinafter referred to as an HPF circuit 210), a voltage follower circuit 220, and a secondary CR low-pass filter circuit 230 ( (Hereinafter referred to as LPF circuit 230), amplifier circuit 240, sixth-order band pass filter circuit 250 (hereinafter referred to as BPF [band pass filter] circuit 250), amplifier circuit 260, intermediate voltage generation circuit 270, Have

電流/電圧変換回路200は、光センサ部11から出力される電流信号を電圧信号に変換する回路であり、抵抗R8(例えば200kΩ)と、抵抗R9(例えば430Ω)と、を含む。光センサ部11を形成する発光ダイオードのアノードは、電源電圧VDDの印加端に接続されている。前記発光ダイオードのカソードは、抵抗R9を介して接地端に接続されている。光センサ部11を形成するフォトトランジスタのコレクタは、抵抗R8を介して電源電圧VDDの印加端に接続されている。前記フォトトランジスタのエミッタは、接地端に接続されている。   The current / voltage conversion circuit 200 is a circuit that converts a current signal output from the optical sensor unit 11 into a voltage signal, and includes a resistor R8 (for example, 200 kΩ) and a resistor R9 (for example, 430Ω). The anode of the light emitting diode that forms the optical sensor unit 11 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD. The cathode of the light emitting diode is connected to the ground terminal via a resistor R9. The collector of the phototransistor forming the photosensor unit 11 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD via the resistor R8. The emitter of the phototransistor is connected to the ground terminal.

HPF回路210は、電流/電圧変換回路200の出力信号に重畳した低周波成分を除去する回路であり、キャパシタC7(例えば1.0μF)と、抵抗R10(例えば240kΩ)と、を含む。キャパシタC7の第1端は、光センサ部11を形成するフォトトランジスタのコレクタに接続されている。キャパシタC7の第2端は、抵抗R10を介して中間電圧VMの印加端に接続されている。なお、上記構成から成るHPF回路210のカットオフ周波数は、0.66Hzに設計されている。   The HPF circuit 210 is a circuit that removes a low-frequency component superimposed on the output signal of the current / voltage conversion circuit 200, and includes a capacitor C7 (for example, 1.0 μF) and a resistor R10 (for example, 240 kΩ). The first end of the capacitor C7 is connected to the collector of the phototransistor that forms the optical sensor unit 11. The second end of the capacitor C7 is connected to the application end of the intermediate voltage VM via the resistor R10. The cutoff frequency of the HPF circuit 210 having the above configuration is designed to be 0.66 Hz.

ボルテージフォロワ回路220は、HPF回路110の出力信号を後段に伝達する回路であり、オペアンプOP3と、キャパシタC8(例えば0.1μF)と、を含む。オペアンプOP3の非反転入力端(+)は、キャパシタC7の第2端に接続されている。オペアンプOP3の反転入力端(−)は、オペアンプOP3の出力端に接続されている。オペアンプOP3の第1電源端は、電源電圧VDDの印加端に接続されている。オペアンプOP3の第2電源端は、接地端に接続されている。キャパシタC8は、オペアンプOP3の第1電源端と接地端との間に接続されている。   The voltage follower circuit 220 is a circuit that transmits the output signal of the HPF circuit 110 to the subsequent stage, and includes an operational amplifier OP3 and a capacitor C8 (for example, 0.1 μF). The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP3 is connected to the second terminal of the capacitor C7. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP3 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP3. The first power supply terminal of the operational amplifier OP3 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD. The second power supply terminal of the operational amplifier OP3 is connected to the ground terminal. The capacitor C8 is connected between the first power supply terminal and the ground terminal of the operational amplifier OP3.

LPF回路230は、ボルテージフォロワ回路220の出力信号に重畳した高周波成分を除去する回路であり、抵抗R11(例えば620kΩ)と、抵抗R12(例えば620kΩ)と、キャパシタC9(例えば1.0μF)と、キャパシタC10(例えば1.0μF)と、を含む。抵抗R11の第1端は、オペアンプOP3の出力端に接続されている。抵抗R11の第2端は、抵抗R12の第1端に接続される一方、キャパシタC9を介して中間電圧VMの印加端に接続されている。抵抗R12の第2端は、キャパシタC10を介して中間電圧VMの印加端に接続されている。なお、上記構成から成るLPF回路230のカットオフ周波数は、0.26Hzに設定されている。   The LPF circuit 230 is a circuit that removes a high frequency component superimposed on the output signal of the voltage follower circuit 220, and includes a resistor R11 (eg, 620 kΩ), a resistor R12 (eg, 620 kΩ), a capacitor C9 (eg, 1.0 μF), Capacitor C10 (for example, 1.0 μF). The first end of the resistor R11 is connected to the output end of the operational amplifier OP3. The second end of the resistor R11 is connected to the first end of the resistor R12, and is connected to the application end of the intermediate voltage VM via the capacitor C9. The second end of the resistor R12 is connected to the application end of the intermediate voltage VM via the capacitor C10. Note that the cut-off frequency of the LPF circuit 230 configured as described above is set to 0.26 Hz.

増幅回路240は、LPF回路230の出力信号を増幅する回路であり、オペアンプOP4と、抵抗R13(例えば10kΩ)と、抵抗R14(例えば1kΩ)と、キャパシタC11(例えば0.1μF)と、を含む。オペアンプOP4の非反転入力端(+)は、抵抗R12の第2端に接続されている。オペアンプOP4の反転入力端(−)は、抵抗R13を介してオペアンプOP4の出力端に接続される一方、抵抗R14を介して中間電圧VMの印加端にも接続されている。オペアンプOP4の第1電源端は、電源電圧VDDの印加端に接続されている。オペアンプOP4の第2電源端は、接地端に接続されている。キャパシタC11は、オペアンプOP4の第1電源端と接地端との間に接続されている。   The amplifier circuit 240 is a circuit that amplifies the output signal of the LPF circuit 230, and includes an operational amplifier OP4, a resistor R13 (for example, 10 kΩ), a resistor R14 (for example, 1 kΩ), and a capacitor C11 (for example, 0.1 μF). . The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP4 is connected to the second terminal of the resistor R12. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP4 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP4 through the resistor R13, and is also connected to the application terminal of the intermediate voltage VM through the resistor R14. The first power supply terminal of the operational amplifier OP4 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD. The second power supply terminal of the operational amplifier OP4 is connected to the ground terminal. The capacitor C11 is connected between the first power supply terminal of the operational amplifier OP4 and the ground terminal.

BPF回路250は、増幅回路240の出力信号に重畳した低周波成分と高周波成分を除去する回路であり、オペアンプOP5〜OP7と、抵抗R15(例えば75kΩ)と、抵抗R16(例えば2MΩ)と、抵抗R17(例えば150kΩ)と、抵抗R18(例えば130kΩ)と、抵抗R19(例えば91kΩ)と、抵抗R20(例えば620kΩ)と、抵抗R21(例えば43kΩ)と、抵抗R22(例えば30kΩ)と、抵抗R23(例えば200kΩ)と、キャパシタC12(例えば1μF)と、キャパシタC13(例えば1μF)と、キャパシタC14(例えば0.1μF)と、キャパシタC15(例えば1μF)と、キャパシタC16(例えば1μF)と、キャパシタC17(例えば0.1μF)と、キャパシタC18(例えば1μF)と、キャパシタC19(例えば1μF)と、キャパシタC20(例えば0.1μF)と、を含む。   The BPF circuit 250 is a circuit that removes low-frequency components and high-frequency components superimposed on the output signal of the amplifier circuit 240, and includes operational amplifiers OP5 to OP7, a resistor R15 (for example, 75 kΩ), a resistor R16 (for example, 2 MΩ), and a resistor. R17 (for example, 150 kΩ), resistor R18 (for example, 130 kΩ), resistor R19 (for example, 91 kΩ), resistor R20 (for example, 620 kΩ), resistor R21 (for example, 43 kΩ), resistor R22 (for example, 30 kΩ), and resistor R23 (for example) For example, 200 kΩ), capacitor C12 (for example, 1 μF), capacitor C13 (for example, 1 μF), capacitor C14 (for example, 0.1 μF), capacitor C15 (for example, 1 μF), capacitor C16 (for example, 1 μF), and capacitor C17 (for example) For example, 0.1 μF) and capacitor C18 (for example, 1 μF) Includes a capacitor C19 (e.g. 1 .mu.F), capacitor C20 (e.g. 0.1ĩF), the.

抵抗R15の第1端は、オペアンプOP4の出力端に接続されている。抵抗R15の第2端は、抵抗R16を介して中間電圧VMの印加端に接続されている。オペアンプOP5の非反転入力端(+)は、中間電圧VMの印加端に接続されている。オペアンプOP5の反転入力端(−)は、キャパシタC12を介して抵抗R15の第2端に接続される一方、抵抗R17を介してオペアンプOP5の出力端にも接続されている。オペアンプOP5の第1電源端は、電源電圧VDDの印加端に接続されている。オペアンプOP5の第2電源端は、接地端に接続されている。キャパシタC13は、抵抗R15の第2端とオペアンプOP5の出力端との間に接続されている。キャパシタC14は、オペアンプOP5の第1電源端と接地端との間に接続されている。   The first end of the resistor R15 is connected to the output end of the operational amplifier OP4. The 2nd end of resistance R15 is connected to the application end of intermediate voltage VM via resistance R16. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP5 is connected to the application terminal for the intermediate voltage VM. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP5 is connected to the second terminal of the resistor R15 through the capacitor C12, and is also connected to the output terminal of the operational amplifier OP5 through the resistor R17. The first power supply terminal of the operational amplifier OP5 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD. The second power supply terminal of the operational amplifier OP5 is connected to the ground terminal. The capacitor C13 is connected between the second end of the resistor R15 and the output end of the operational amplifier OP5. The capacitor C14 is connected between the first power supply terminal and the ground terminal of the operational amplifier OP5.

抵抗R18の第1端は、オペアンプOP5の出力端に接続されている。抵抗R18の第2端は、抵抗R19を介して中間電圧VMの印加端に接続されている。オペアンプOP6の非反転入力端(+)は、中間電圧VMの印加端に接続されている。オペアンプOP6の反転入力端(−)は、キャパシタC15を介して抵抗R18の第2端に接続される一方、抵抗R20を介してオペアンプOP6の出力端にも接続されている。オペアンプOP6の第1電源端は、電源電圧VDDの印加端に接続されている。オペアンプOP6の第2電源端は、接地端に接続されている。キャパシタC16は、抵抗R18の第2端とオペアンプOP6の出力端との間に接続されている。キャパシタC17は、オペアンプOP6の第1電源端と接地端との間に接続されている。   The first end of the resistor R18 is connected to the output end of the operational amplifier OP5. The 2nd end of resistance R18 is connected to the application end of intermediate voltage VM via resistance R19. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP6 is connected to the application terminal for the intermediate voltage VM. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP6 is connected to the second terminal of the resistor R18 via the capacitor C15, and is also connected to the output terminal of the operational amplifier OP6 via the resistor R20. The first power supply terminal of the operational amplifier OP6 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD. The second power supply terminal of the operational amplifier OP6 is connected to the ground terminal. The capacitor C16 is connected between the second end of the resistor R18 and the output end of the operational amplifier OP6. The capacitor C17 is connected between the first power supply terminal of the operational amplifier OP6 and the ground terminal.

抵抗R21の第1端は、オペアンプOP6の出力端に接続されている。抵抗R21の第2端は、抵抗R22を介して中間電圧VMの印加端に接続されている。オペアンプOP7の非反転入力端(+)は、中間電圧VMの印加端に接続されている。オペアンプOP7の反転入力端(−)は、キャパシタC18を介して抵抗R21の第2端に接続される一方、抵抗R23を介してオペアンプOP7の出力端にも接続されている。オペアンプOP7の第1電源端は、電源電圧VDDの印加端に接続されている。オペアンプOP7の第2電源端は、接地端に接続されている。キャパシタC19は、抵抗R21の第2端とオペアンプOP7の出力端との間に接続されている。キャパシタC20は、オペアンプOP7の第1電源端と接地端との間に接続されている。   The first end of the resistor R21 is connected to the output end of the operational amplifier OP6. The 2nd end of resistance R21 is connected to the application end of intermediate voltage VM via resistance R22. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP7 is connected to the application terminal for the intermediate voltage VM. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP7 is connected to the second terminal of the resistor R21 via the capacitor C18, and is also connected to the output terminal of the operational amplifier OP7 via the resistor R23. The first power supply terminal of the operational amplifier OP7 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD. The second power supply terminal of the operational amplifier OP7 is connected to the ground terminal. The capacitor C19 is connected between the second end of the resistor R21 and the output end of the operational amplifier OP7. The capacitor C20 is connected between the first power supply terminal and the ground terminal of the operational amplifier OP7.

なお、上記構成から成るBPF回路250は、0.80〜2.95Hzの通過周波数帯域を持つ。   The BPF circuit 250 having the above configuration has a pass frequency band of 0.80 to 2.95 Hz.

増幅回路260は、BPF回路250の出力信号を増幅する回路であり、オペアンプOP8と、可変抵抗R24(例えば1MΩ)と、抵抗R25(例えば1kΩ)と、キャパシタC21(例えば0.1μF)と、を含む。オペアンプOP8の非反転入力端(+)は、オペアンプOP7の出力端に接続されている。オペアンプOP8の反転入力端(−)は、可変抵抗R24を介してオペアンプOP8の出力端に接続される一方、抵抗R25を介して中間電圧VMの印加端にも接続されている。オペアンプOP8の第1電源端は、電源電圧VDDの印加端に接続されている。オペアンプOP8の第2電源端は、接地端に接続されている。キャパシタC21は、オペアンプOP8の第1電源端と接地端との間に接続されている。   The amplifier circuit 260 is a circuit that amplifies the output signal of the BPF circuit 250, and includes an operational amplifier OP8, a variable resistor R24 (for example, 1 MΩ), a resistor R25 (for example, 1 kΩ), and a capacitor C21 (for example, 0.1 μF). Including. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier OP8 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP7. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier OP8 is connected to the output terminal of the operational amplifier OP8 through the variable resistor R24, and is also connected to the application terminal of the intermediate voltage VM through the resistor R25. The first power supply terminal of the operational amplifier OP8 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD. The second power supply terminal of the operational amplifier OP8 is connected to the ground terminal. The capacitor C21 is connected between the first power supply terminal and the ground terminal of the operational amplifier OP8.

中間電圧生成回路260は、電源電圧VDDを1/2に分圧して中間電圧VM(=VDD/2)を生成する回路であり、抵抗R26(例えば1kΩ)と、抵抗R27(例えば1kΩ)と、キャパシタC22(0.1μF)と、を含む。抵抗R26の第1端は、電源電圧VDDの印加端に接続されている。抵抗R26の第2端と抵抗R27の第1端は、いずれも中間電圧VMの印加端に接続されている。抵抗R27の第2端は、接地端に接続されている。キャパシタC22は、抵抗R27に対して並列に接続されている。   The intermediate voltage generation circuit 260 is a circuit that divides the power supply voltage VDD by half to generate an intermediate voltage VM (= VDD / 2), and includes a resistor R26 (for example, 1 kΩ), a resistor R27 (for example, 1 kΩ), Capacitor C22 (0.1 μF). A first end of the resistor R26 is connected to an application end of the power supply voltage VDD. The second end of the resistor R26 and the first end of the resistor R27 are both connected to the application end of the intermediate voltage VM. A second end of the resistor R27 is connected to the ground end. The capacitor C22 is connected in parallel with the resistor R27.

第2構成例のフィルタ部27であれば、ユーザ(被験者)の体動ノイズを適切に除去することができるので、ユーザ(被験者)の安静時における脈波はもちろん、ユーザ(被験者)の運動時(例えば歩行時)における脈波についても高精度に検出することが可能となる(図15の上段を参照)。   Since the body movement noise of the user (subject) can be appropriately removed with the filter unit 27 of the second configuration example, not only the pulse wave when the user (subject) is at rest, but also when the user (subject) is exercising. It is also possible to detect a pulse wave during walking (for example, during walking) with high accuracy (see the upper part of FIG. 15).

また、第2構成例のフィルタ部27において、HPF回路210、LPFフィルタ回路230、増幅回路240、BPF回路250、及び、増幅回路260は、いずれも中間電圧VM(=VDD/2)を基準電圧として動作するので、フィルタ部27の出力信号は、中間電圧VMに対して上下に振幅変動する波形となる。従って、第2構成例のフィルタ部27であれば、出力信号の飽和(電源電圧VDDや接地電圧への張り付き)を防止して、脈波データを正しく検出することが可能となる。   In the filter unit 27 of the second configuration example, the HPF circuit 210, the LPF filter circuit 230, the amplifier circuit 240, the BPF circuit 250, and the amplifier circuit 260 all use the intermediate voltage VM (= VDD / 2) as the reference voltage. Therefore, the output signal of the filter unit 27 has a waveform whose amplitude fluctuates up and down with respect to the intermediate voltage VM. Therefore, with the filter unit 27 of the second configuration example, saturation of the output signal (sticking to the power supply voltage VDD or the ground voltage) can be prevented and pulse wave data can be detected correctly.

<補聴器への適用>
図16は、補聴器への応用例を示すシステム図である。図16の脈波センサ1は、脈波測定機能を備えた補聴器として提供される。なお、脈波センサ1の具体的な構成については、基本的に先出の図4と同様であるが、携帯型オーディオプレーヤではなく補聴器として機能するための構成要素(集音マイクなど)を適宜組み込む必要がある。
<Application to hearing aids>
FIG. 16 is a system diagram showing an application example to a hearing aid. The pulse wave sensor 1 of FIG. 16 is provided as a hearing aid having a pulse wave measurement function. The specific configuration of the pulse wave sensor 1 is basically the same as that of FIG. 4 described above, but the components (such as a sound collection microphone) for functioning as a hearing aid instead of a portable audio player are appropriately used. Must be included.

また、脈波データやその解析結果(安否情報など)の送信先となる情報端末2は、遠隔地に設置されていることが想定される。従って、本構成を採用する場合、脈波センサ1には、ネットワーク3を介して情報端末2(医療機関のデータサーバや遠隔地の家族が所有するパーソナルコンピュータなど)との接続を確立するための通信部(無線LANモジュールなど)を設けることが望ましい。   In addition, it is assumed that the information terminal 2 that is the transmission destination of the pulse wave data and the analysis result (safety information, etc.) is installed in a remote place. Therefore, when this configuration is adopted, the pulse wave sensor 1 is connected to the information terminal 2 (such as a data server of a medical institution or a personal computer owned by a remote family) via the network 3. It is desirable to provide a communication unit (such as a wireless LAN module).

補聴器を必要とするユーザ(被験者)の中には、遠隔地からの健康管理や安否確認などを必要とする高齢者が多く含まれている。しかし、高齢者にとって複数の電子機器(ここでは補聴器と脈波センサ)を個別にかつ適切に装着ないし保守管理することは必ずしも容易なことではない。   Among users (subjects) who need hearing aids, there are many elderly people who need health management and safety confirmation from a remote location. However, it is not always easy for elderly people to install or maintain a plurality of electronic devices (here, hearing aids and pulse wave sensors) individually and appropriately.

これに対して、脈波測定機能を備えた補聴器として提供される脈波センサ1は、ユーザ(被験者)にとって補聴器そのものであり、脈波の測定を意識させるものではないので、その装着や保守管理の負担を軽減することが可能となる。また、脈波センサ1から送信されてくる脈波データやその解析結果を遠隔地の情報端末2で監視することにより、ユーザ(被験者)の健康状態に異常が生じた場合であっても迅速に対処することが可能となる。   On the other hand, the pulse wave sensor 1 provided as a hearing aid having a pulse wave measurement function is a hearing aid itself for the user (subject) and does not make the user aware of the measurement of the pulse wave. It becomes possible to reduce the burden. In addition, by monitoring the pulse wave data transmitted from the pulse wave sensor 1 and the analysis result thereof at the remote information terminal 2, even if a user (subject) 's health condition is abnormal, it can be quickly performed. It becomes possible to cope.

なお、当然のことながら、オーディオ再生機能や補聴機能などの付加機能を具備しない脈波センサ単体として本発明の構成(外耳Eで脈波を測定するための構成)を実施することも可能である。   Of course, it is also possible to implement the configuration of the present invention (configuration for measuring pulse waves with the outer ear E) as a single pulse wave sensor that does not have additional functions such as an audio playback function and a hearing aid function. .

<出力波長についての考察>
実験では、いわゆる反射型の脈波センサ1において、発光部の出力波長をλ1(赤外:940nm)、λ2(緑:630nm)、及び、λ3(青:468nm)とし、発光部の出力強度(駆動電流値)を1mA、5mA、10mAに変化させたときの挙動を各々調査した。その結果、およそ波長600nm以下の可視光領域において、酸素化ヘモグロビンHbOの吸収係数が大きくなり、測定される脈波のピーク強度が大きくなるため、脈波の波形を比較的取得しやすいことが分かった。
<Consideration on output wavelength>
In the experiment, in the so-called reflection type pulse wave sensor 1, the output wavelength of the light emitting part is set to λ1 (infrared: 940 nm), λ2 (green: 630 nm), and λ3 (blue: 468 nm), and the output intensity of the light emitting part ( The behavior when the drive current value was changed to 1 mA, 5 mA, and 10 mA was investigated. As a result, in the visible light region having a wavelength of about 600 nm or less, the absorption coefficient of oxygenated hemoglobin HbO 2 is increased, and the peak intensity of the measured pulse wave is increased. Therefore, it is relatively easy to acquire the waveform of the pulse wave. I understood.

なお、動脈血の酸素飽和度を検出するパルスオキシメータでは、酸素化ヘモグロビンHbOの吸収係数(実線)と脱酸素化ヘモグロビンHbの吸収係数(破線)との差違が最大となる近赤外領域の波長(700nm前後)が発光部の出力波長として広く一般的に用いられているが、脈波センサ(特に、いわゆる反射型の脈波センサ)としての利用を考えた場合には、上記の実験結果で示したように、波長600nm以下の可視光領域を発光部の出力波長として用いることが望ましいと言える。 In the pulse oximeter for detecting the oxygen saturation of arterial blood, the difference between the absorption coefficient (solid line) of oxygenated hemoglobin HbO 2 and the absorption coefficient (broken line) of deoxygenated hemoglobin Hb is maximized. Although the wavelength (around 700 nm) is widely used as the output wavelength of the light emitting unit, the above experimental results are obtained when considering use as a pulse wave sensor (particularly a so-called reflection type pulse wave sensor). It can be said that it is desirable to use a visible light region having a wavelength of 600 nm or less as the output wavelength of the light emitting unit as shown in FIG.

<その他の変形例>
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other variations>
The configuration of the present invention can be variously modified in addition to the above-described embodiment without departing from the gist of the invention. That is, the above-described embodiment is an example in all respects and should not be considered as limiting, and the technical scope of the present invention is not the description of the above-described embodiment, but the claims. It should be understood that all modifications that come within the meaning and range of equivalents of the claims are included.

本発明は、脈波センサの利便性を高めるための技術として利用することが可能であり、ヘルスケアサポート機器、ゲーム機器、音楽機器、ペットコミュニケーションツール、車両の運転手の居眠り防止機器など、様々な分野への応用が可能であると考えられる。   The present invention can be used as a technology for enhancing the convenience of a pulse wave sensor, and includes various devices such as healthcare support devices, game devices, music devices, pet communication tools, and driver's sleep control devices. It can be applied to various fields.

E 外耳
E1 舟状窩
E2 耳輪
E3 対耳輪
E4 対耳珠
E5 外耳道
E6 上対耳輪脚
E7 三角窩
E8 下対耳輪脚
E9 耳甲介
E10 耳珠
E11 珠間切痕
E12 耳垂
1 脈波センサ(携帯型オーディオプレーヤ、補聴器)
1X イヤホン(ヘッドホン)
1Y 本体ユニット
2 情報端末(データサーバ、パーソナルコンピュータなど)
3 ネットワーク
10 筐体
10x 突起部材
10y クリップ部材
11 光センサ部
11A 発光部
11B 受光部
11a ケース
11b 遮光壁
11c 集光レンズ
11d、11e 蓋部材
11f 緩衝部材(ゴムや合成スポンジなど)
11z 透光板
12 スピーカ
13 ドライバ
14 コード
15 コネクタ
20 筐体
21 制御部
22 操作部
23 表示部
24 記憶部
25 通信部
26 電源部
27 フィルタ部
x 発光部(発光チップ)
y 受光部(受光チップ)
X 発光部
X1 基板
X2 発光チップ
X3 封止体
X4 ワイヤ
X5 導電体
X6 カラーフィルタ
Y 受光部
Y1 基板
Y2 受光チップ
Y3 封止体
Y4 ワイヤ
Y5 導電体
Y6 カラーフィルタ
100 電流/電圧変換回路
110 1次CRハイパスフィルタ回路
120 増幅回路
130 1次CRローパスフィルタ回路
140 増幅回路
200 電流/電圧変換回路
210 1次CRハイパスフィルタ回路
220 ボルテージフォロワ回路
230 2次CRローパスフィルタ回路
240 増幅回路
250 6次バンドパスフィルタ回路
260 増幅回路
270 中間電圧生成回路
R1〜R27 抵抗
C1〜C22 キャパシタ
OP1〜OP8 オペアンプ
E outer ear E1 scaphoid E2 ear ring E3 anti-oval ring E4 anti tragus E5 outer ear canal E6 upper anti ear ring leg E7 triangular fossa E8 lower anti ear ring leg E9 concha E10 Audio player, hearing aid)
1X Earphone (Headphone)
1Y Main unit 2 Information terminal (data server, personal computer, etc.)
3 Network 10 Housing 10x Projection member 10y Clip member 11 Optical sensor unit 11A Light emitting unit 11B Light receiving unit 11a Case 11b Light blocking wall 11c Condensing lens 11d, 11e Lid member 11f Buffer member (rubber, synthetic sponge, etc.)
11z Translucent plate 12 Speaker 13 Driver 14 Code 15 Connector 20 Case 21 Control unit 22 Operation unit 23 Display unit 24 Storage unit 25 Communication unit 26 Power supply unit 27 Filter unit x Light emitting unit (light emitting chip)
y Light receiving part (light receiving chip)
X light emitting part X1 substrate X2 light emitting chip X3 sealing body X4 wire X5 conductor X6 color filter Y light receiving part Y1 substrate Y2 light receiving chip Y3 sealing body Y4 wire Y5 conductor Y6 color filter 100 current / voltage conversion circuit 110 primary CR High-pass filter circuit 120 Amplifier circuit 130 Primary CR low-pass filter circuit 140 Amplifier circuit 200 Current / voltage conversion circuit 210 Primary CR high-pass filter circuit 220 Voltage follower circuit 230 Secondary CR low-pass filter circuit 240 Amplifier circuit 250 Sixth-order band-pass filter circuit 260 Amplifier circuit 270 Intermediate voltage generation circuit R1-R27 Resistor C1-C22 Capacitor OP1-OP8 Operational amplifier

Claims (16)

外耳に装着される筐体と、
前記筐体に設けられて発光部から前記外耳に光を照射し生体内を透過して戻ってくる光の強度を受光部で検出することにより脈波データを取得する光センサ部と、
を有することを特徴とする脈波センサ。
A housing attached to the outer ear;
An optical sensor unit that obtains pulse wave data by irradiating the outer ear with light from the light emitting unit and detecting the intensity of the light transmitted through the living body and returning by the light receiving unit;
A pulse wave sensor comprising:
前記筐体は、スピーカを有することを特徴とする請求項1に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to claim 1, wherein the casing includes a speaker. 前記脈波データに応じて前記スピーカの出力動作を制御する制御部を有することを特徴とする請求項2に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to claim 2, further comprising a control unit that controls an output operation of the speaker in accordance with the pulse wave data. 情報端末に前記脈波データを送信する通信部を有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a communication unit that transmits the pulse wave data to an information terminal. 前記筐体は、耳珠と対耳珠に囲まれた窪み部分にフィットする形状を有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the case has a shape that fits into a hollow portion surrounded by the tragus and the antitragus. 前記受光部は、前記発光部よりも外耳道に近い側に配置されていることを特徴とする請求項5に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to claim 5, wherein the light receiving unit is disposed closer to the ear canal than the light emitting unit. 前記筐体は、耳介を覆う形状を有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the casing has a shape covering the auricle. 前記筐体は、前記耳介との対向面に前記光センサ部を担持する突起部材を有することを特徴とする請求項7に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to claim 7, wherein the casing has a protruding member that supports the optical sensor unit on a surface facing the auricle. 前記筐体は、耳介に懸架されるクリップ部材を有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the casing includes a clip member suspended from the auricle. 前記クリップ部材は、前記耳介と当接する箇所に前記光センサ部を担持することを特徴とする請求項9に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to claim 9, wherein the clip member carries the optical sensor unit at a location where the clip member abuts on the auricle. 前記筐体は、外耳道の内部で脈波を測定するための耳栓構造を有することを特徴とする請求項1に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to claim 1, wherein the casing has an earplug structure for measuring a pulse wave inside the external auditory canal. 前記光センサ部は、枡形状のケースと、前記ケースを前記発光部が載置される第1領域と前記受光部が載置される第2領域に分割する遮光壁と、を有することを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載の脈波センサ。   The optical sensor unit includes a bowl-shaped case, and a light shielding wall that divides the case into a first region on which the light emitting unit is placed and a second region on which the light receiving unit is placed. The pulse wave sensor according to any one of claims 1 to 11. 前記遮光壁の高さH1と前記発光部の高さH2と前記受光部の高さH3との間には、H1>H2>H3という関係が成立することを特徴とする請求項12に記載の脈波センサ。   The relationship of H1> H2> H3 is established among the height H1 of the light shielding wall, the height H2 of the light emitting unit, and the height H3 of the light receiving unit. Pulse wave sensor. 前記ケースは、前記筐体から突出する形で埋設されていることを特徴とする請求項13に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to claim 13, wherein the case is embedded so as to protrude from the housing. 前記光センサ部は、前記筐体との間に緩衝部材を有することを特徴とする請求項1〜請求項14のいずれか一項に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to claim 1, wherein the optical sensor unit includes a buffer member between the optical sensor unit and the housing. 前記発光部の出力波長は、およそ600nm以下の可視光領域に属することを特徴とする請求項1〜請求項15のいずれか一項に記載の脈波センサ。   The pulse wave sensor according to any one of claims 1 to 15, wherein an output wavelength of the light emitting unit belongs to a visible light region of approximately 600 nm or less.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014050612A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 ローム株式会社 Pulse sensor
WO2015098272A1 (en) * 2013-12-26 2015-07-02 ビフレステック株式会社 Analyte information detection device, analyte information processing device, earpiece, and earphone
WO2016038887A1 (en) * 2014-09-08 2016-03-17 京セラ株式会社 Bioinformation measuring device
WO2016148180A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 和弘 谷口 Ear-worn type device and charger device
JP2017038911A (en) * 2015-03-16 2017-02-23 和弘 谷口 Ear-worn device
JPWO2015141216A1 (en) * 2014-03-18 2017-04-06 京セラ株式会社 Biological information measuring apparatus and biological information measuring method
JP2018522497A (en) * 2015-07-29 2018-08-09 ボーズ・コーポレーションBose Corporation Sensor integration into earphones
JP2021121355A (en) * 2017-08-25 2021-08-26 京セラ株式会社 Measuring apparatus and measuring method

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5764044A (en) * 1980-10-02 1982-04-17 Hajime Yokosuga Inspection device for liver function
JPS61200003U (en) * 1985-06-05 1986-12-15
JPS6384520A (en) * 1986-09-30 1988-04-15 株式会社東芝 Reflection type heart rate meter
JPH07241279A (en) * 1994-03-07 1995-09-19 Nippon Koden Corp Pulse wave detecting sensor
JPH11178803A (en) * 1997-12-17 1999-07-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Biological information measuring device
JP2001061796A (en) * 1999-08-31 2001-03-13 Denso Corp Pulse wave sensor
JP2001353133A (en) * 2000-06-14 2001-12-25 Denso Corp Spygmographic sensor
JP2004329928A (en) * 2003-05-09 2004-11-25 Samsung Electronics Co Ltd Inserting into ear type biomedical signal measuring device and biomedical signal measuring method using this
JP2005040261A (en) * 2003-07-25 2005-02-17 Waatekkusu:Kk Pulse wave sensor
JP2007185348A (en) * 2006-01-13 2007-07-26 Olympus Corp Bio-information detector
WO2009001449A1 (en) * 2007-06-27 2008-12-31 Pioneer Corporation Listening device
JP2009153824A (en) * 2007-12-27 2009-07-16 Fujitsu Component Ltd Biosensor

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5764044A (en) * 1980-10-02 1982-04-17 Hajime Yokosuga Inspection device for liver function
JPS61200003U (en) * 1985-06-05 1986-12-15
JPS6384520A (en) * 1986-09-30 1988-04-15 株式会社東芝 Reflection type heart rate meter
JPH07241279A (en) * 1994-03-07 1995-09-19 Nippon Koden Corp Pulse wave detecting sensor
JPH11178803A (en) * 1997-12-17 1999-07-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd Biological information measuring device
JP2001061796A (en) * 1999-08-31 2001-03-13 Denso Corp Pulse wave sensor
JP2001353133A (en) * 2000-06-14 2001-12-25 Denso Corp Spygmographic sensor
JP2004329928A (en) * 2003-05-09 2004-11-25 Samsung Electronics Co Ltd Inserting into ear type biomedical signal measuring device and biomedical signal measuring method using this
JP2005040261A (en) * 2003-07-25 2005-02-17 Waatekkusu:Kk Pulse wave sensor
JP2007185348A (en) * 2006-01-13 2007-07-26 Olympus Corp Bio-information detector
WO2009001449A1 (en) * 2007-06-27 2008-12-31 Pioneer Corporation Listening device
JP2009153824A (en) * 2007-12-27 2009-07-16 Fujitsu Component Ltd Biosensor

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014050612A1 (en) * 2012-09-28 2014-04-03 ローム株式会社 Pulse sensor
WO2015098272A1 (en) * 2013-12-26 2015-07-02 ビフレステック株式会社 Analyte information detection device, analyte information processing device, earpiece, and earphone
JPWO2015141216A1 (en) * 2014-03-18 2017-04-06 京セラ株式会社 Biological information measuring apparatus and biological information measuring method
US10327707B2 (en) 2014-03-18 2019-06-25 Kyocera Corporation Biological information measurement apparatus and biological information measurement method
WO2016038887A1 (en) * 2014-09-08 2016-03-17 京セラ株式会社 Bioinformation measuring device
JP2016054840A (en) * 2014-09-08 2016-04-21 京セラ株式会社 Biological information measurement device
US10646125B2 (en) 2014-09-08 2020-05-12 Kyocera Corporation Biological information measurement apparatus
WO2016148180A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 和弘 谷口 Ear-worn type device and charger device
JP2017038911A (en) * 2015-03-16 2017-02-23 和弘 谷口 Ear-worn device
JP2018522497A (en) * 2015-07-29 2018-08-09 ボーズ・コーポレーションBose Corporation Sensor integration into earphones
JP2021121355A (en) * 2017-08-25 2021-08-26 京セラ株式会社 Measuring apparatus and measuring method
JP7023403B2 (en) 2017-08-25 2022-02-21 京セラ株式会社 Measuring device and measuring method

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