JP2017192629A - 計測装置、計測方法、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】計測精度を高めることができる計測装置を得る。【解決手段】本開示の計測装置は、コヒーレント光を出射する光源と、第１の受光部および第２の受光部と、第１の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第１の信号を生成する第１の変換部と、第２の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第２の信号を生成する第２の変換部と、第１の信号および第２の信号に基づいて、所定の処理を行う処理部とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、生体情報の計測に用いられる計測装置、そのような計測装置において用いられる計測方法、およびそのような計測装置を備えた電子機器に関する。

生体における血流を計測する血流計の一つに、レーザードップラー血流計がある。このレーザードップラー血流計では、光源から生体に照射されたコヒーレント光が、生体内の細胞膜や小器官などにより散乱され、散乱された光のうちの一部が後方散乱光として生体外部に放出され、受光部により受光される。その際、例えば、血管中の血液（特に赤血球）により散乱された場合には、散乱光の波長は、血液の流れに応じて、トップラー現象により変化（ドップラーシフト）する。レーザードップラー血流計では、このドップラー現象を利用して、生体における血流を計測するようになっている。例えば特許文献１には、２つの光電変換素子を設け、各光電変換素子から供給された信号の差分に基づいて血流を計測する装置が開示されている。

国際公開第２０１１／１６１７９９号

ところで、一般に、計測装置では、計測精度が高いことが望まれており、さらなる計測精度の向上が期待されている。

計測精度を高めることができる計測装置、計測方法、および電子機器を提供することが望ましい。

本開示の一実施の形態に係る計測装置は、光源と、第１の受光部と、第２の受光部と、第１の変換部と、第２の変換部と、処理部とを備えている。光源は、コヒーレント光を出射するものである。第１の変換部は、第１の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第１の信号を生成するものである。第２の変換部は、第２の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第２の信号を生成するものである。処理部は、第１の信号および第２の信号に基づいて、所定の処理を行うものである。

本開示の一実施の形態に係る計測方法は、コヒーレント光を出射し、コヒーレント光に基づく第１の光を受光するとともに、コヒーレント光に基づく第２の光を受光し、第１の光の受光結果をＡＤ変換することにより第１の信号を生成するとともに、第２の光の受光結果をＡＤ変換することにより第２の信号を生成し、第１の信号および第２の信号に基づいて、所定の処理を行うものである。

本開示の一実施の形態に係る電子機器は、光源と、第１の受光部と、第２の受光部と、第１の変換部と、第２の変換部と、処理部とを備えている。光源は、コヒーレント光を出射するものである。第１の変換部は、第１の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第１の信号を生成するものである。第２の変換部は、第２の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第２の信号を生成するものである。処理部は、第１の信号および第２の信号に基づいて、所定の処理を行うものである。

本開示の一実施の形態に係る計測装置、計測方法、および電子機器では、コヒーレント光が出射され、そのコヒーレント光に基づく光が、第１の受光部および第２の受光部により受光される。そして、第１の受光部による受光結果がＡＤ変換されることにより第１の信号が生成されるとともに、第２の受光部による受光結果がＡＤ変換されることにより第１の信号が生成される。そして、第１の信号および第２の信号に基づいて、所定の処理が行われる。

本開示の一実施の形態に係る計測装置、計測方法、および電子機器によれば、第１の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第１の信号を生成するとともに、第２の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第２の信号を生成し、第１の信号および第２の信号に基づいて所定の処理を行うようにしたので、計測精度を高めることができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果があってもよい。

本開示の第１の実施の形態に係る生体情報計測装置の一構成例を表すブロック図である。 図１に示した光源および受光部の配置例を表す説明図である。 図１に示した生体情報計測装置の一動作例を表す波形図である。 図１に示した生体情報計測装置の一動作例を表す他の波形図である。 血流量の接触圧依存性の一例を表す特性図である。 容積脈波変動率の接触圧依存性の一例を表す特性図である。 図１に示した生体情報計測装置により計測された血流量の一例を表す特性図である。 第１の実施の形態の変形例に係る生体情報計測装置の一構成例を表すブロック図である。 第２の実施の形態に係る生体情報計測装置の一構成例を表すブロック図である。 実施の形態を適用した腕時計の外観構成を表す斜視図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（血流計の例）
２．第２の実施の形態（心拍計の例）
３．適用例

＜１．第１の実施の形態＞
［構成例］
図１は、第１の実施の形態に係る計測装置（生体情報計測装置１）の一構成例を表すものである。生体情報計測装置１は、例えば生体９の血流を計測するものである。なお、本開示の実施の形態に係る計測方法は、本実施の形態により具現化されるので、併せて説明する。生体情報計測装置１は、光源１１と、受光部１２Ａ，１２Ｂと、増幅部１３Ａ，１３Ｂと、ＡＤ変換部１４Ａ，１４Ｂと、処理部２０とを備えている。

光源１１は、例えば半導体レーザを用いて構成されるものであり、処理部２０から供給された制御信号に基づいてコヒーレント光Ｌ１を出射するものである。光源１１は、例えば、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ；Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を用いることができる。コヒーレント光Ｌ１の波長は、例えば、８５０ｎｍにすることができる。

受光部１２Ａ，１２Ｂは、例えばフォトダイオードを用いて構成されるものであり、光Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂをそれぞれ受光し、受光量に応じた電気信号をそれぞれ出力するものである。

図２は、光源１１及び受光部１２Ａ，１２Ｂの配置を表すものである。この例では、受光部１２Ａ，１２Ｂは、生体情報計測装置１の検出面１Ｓの面内において、光源１１を挟むように配置されている。この構成により、光源１１から出射し生体９に照射されたコヒーレント光Ｌ１のうちの一部が、例えば、血液中のヘモグロビンにより吸収され、一部が、生体９の内部における細胞膜、小器官などにより散乱される。そして、散乱された光のうちの一部が後方散乱光として生体９の外部に放出され、受光部１２Ａ，１２Ｂにより受光される。その際、例えば、静止している細胞により散乱された光の波長は、コヒーレント光Ｌ１の波長と同じであるが、血液（特に赤血球）により散乱された光の波長は、血液の流れに応じて、トップラー現象により、コヒーレント光Ｌ１の波長から変化（ドップラーシフト）する。よって、受光部１２Ａ，１２Ｂは、コヒーレント光Ｌ１の波長と同じ波長の光と、コヒーレント光Ｌ１の波長と異なる波長の光とを受光する。その結果、受光部１２Ａ，１２Ｂが出力する電気信号には、脈拍に応じた、数Ｈｚ程度の周波数を有する交流成分に加え、血流速度に応じた、例えば数ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度の周波数を有する交流成分（ビート信号）が現れるようになっている。すなわち、このビート信号の周波数は、ドップラーシフトに対応するものである。

なお、この図では、生体情報計測装置１の検出面１Ｓが生体９に接触しないようにしているが、これに限定されるものではなく、これに代えて、検出面１Ｓを生体９に接触させてもよい。

増幅部１３Ａは、受光部１２Ａから出力された電気信号を増幅するものである。増幅部１３Ｂは、受光部１２Ｂから出力された電気信号を増幅するものである。

ＡＤ変換部１４Ａは、増幅部１３Ａにより増幅された電気信号（アナログ信号）をＡＤ変換することにより信号Ｓ１４Ａ（デジタル信号）を生成するものである。ＡＤ変換部１４Ｂは、増幅部１３Ｂにより増幅された電気信号（アナログ信号）をＡＤ変換することにより信号Ｓ１４Ｂ（デジタル信号）を生成するものである。ＡＤ変換部１４Ａ，１４Ｂは、例えば、２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度のサンプリング周波数で動作するようになっている。

これらの信号Ｓ１４Ａ，Ｓ１４Ｂは、上述したように、脈拍に応じた、数Ｈｚ程度の周波数を有する交流成分と、血流速度に応じた、例えば数ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度の周波数を有する交流成分とを含んでいる。このうち、脈拍に応じた交流成分は、血管の容積の変化を示す、いわゆる容積脈波に対応するものである。すなわち、生体情報計測装置１は、血中のヘモグロビンが光を吸収する性質を利用して、いわゆる光電容積脈波（ＰＰＧ；Photoplethysmography）方式を用いて、血管の容積の変化を計測している。また、血流速度に応じた交流成分は、ドップラーシフトにより生じたものであり、生体情報計測装置１は、この成分に基づいて血流量を求めることができる。

処理部２０は、信号Ｓ１４Ａ，Ｓ１４Ｂに基づいて血流量ＰＰを求め、求めた血流量ＰＰを信号Ｓoutとして出力するものである。処理部２０は、例えば、ハードウェアにより構成してもよいし、プログラムを実行可能なプロセッサを用いて構成してもよい。処理部２０は、光量制御部２１と、差分演算部２２と、フィルタ部２３と、血流量演算部２４と、容積脈波変動率演算部２５と、補正部２６とを有している。

光量制御部２１は、信号Ｓ１４Ｂに基づいて、光源１１が出射するコヒーレント光Ｌ１の光量を制御するものである。具体的には、光量制御部２１は、信号Ｓ１４Ｂに基づいて、増幅部１３Ａ，１３ＢおよびＡＤ変換部１４Ａ，１４Ｂに適切な信号が入力されるように、コヒーレント光Ｌ１の光量を制御する。すなわち、例えば、コヒーレント光Ｌ１の光量が多い場合には、増幅部１３Ａ，１３ＢおよびＡＤ変換部１４Ａ，１４Ｂの動作範囲を超えた信号が入力されてしまうおそれがある。また、例えば、コヒーレント光Ｌ１の光量が少ない場合には、光Ｌ２Ｂの光量が少ないため、増幅部１３Ａ，１３ＢおよびＡＤ変換部１４Ａ，１４Ｂへの入力信号が小さくなりすぎてしまうおそれがある。光量制御部２１は、信号Ｓ１４Ｂに基づいて、コヒーレント光Ｌ１の光量を制御する。これにより、生体情報計測装置１では、増幅部１３Ａ，１３ＢおよびＡＤ変換部１４Ａ，１４Ｂに適切な信号が入力されるようになっている。

差分演算部２２は、信号Ｓ１４Ａと信号Ｓ１４Ｂとの差分を求め、その差分を信号Ｓ２２として出力するものである。信号Ｓ２２は、血流速度に応じた、例えば数ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度の周波数を有する交流成分を含む血流速度信号である。

フィルタ部２３は、例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを用いて構成されるものであり、信号Ｓ２２に含まれる低周波成分を除去することにより信号Ｓ２３を生成するハイパスフィルタである。具体的には、フィルタ部２３は、例えば、１００Ｈｚ以下の信号成分を除去する。これにより、フィルタ部２３は、例えば、信号Ｓ２２に含まれる、脈拍に応じた交流成分や、呼吸などの体の動きによるノイズ成分を除去するようになっている。

血流量演算部２４は、信号Ｓ２３に基づいてＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析を行うことにより、血流量Ｐを求めるものである。具体的には、血流量演算部２４は、信号Ｓ２３の波形を、例えば、数ｍｓｅｃ．の時間長を有する期間ごとに区切り、各期間においてＦＦＴ解析を行う。そして、血流量演算部２４は、そのＦＦＴ解析結果に基づいて、以下の式を用いて、血流量Ｐを求める。

ここで、ｆ（ω）は、ＦＦＴ解析結果における、周波数ωでの値である。血流量演算部２４は、このようにして、数ｍｓｅｃ．ごとに血流量Ｐを求める。そして、血流量演算部２４は、求めた血流量Ｐを、順次、信号Ｓ２４を用いて補正部２６に供給するようになっている。

容積脈波変動率演算部２５は、信号Ｓ１４Ｂに基づいて、容積脈波変動率Ｑを求めるものである。具体的には、容積脈波変動率演算部２５は、信号Ｓ１４Ｂの波形を、例えば、数ｍｓｅｃ．の時間長を有する期間ごとに区切り、各期間において、信号Ｓ１４Ｂの平均値および振幅値を求める。そして、容積脈波変動率演算部２５は、振幅値を平均値で割ることにより、容積脈波変動率Ｑを求める。容積脈波変動率演算部２５は、このようにして、数ｍｓｅｃ．ごとに容積脈波変動率Ｑを求める。そして、容積脈波変動率演算部２５は、求めた容積脈波変動率Ｑを、順次、信号Ｓ２５を用いて補正部２６に供給するようになっている。

補正部２６は、信号Ｓ２５に含まれる容積脈波変動率Ｑに基づいて、信号ＳＰに含まれる血流量Ｐを補正することにより、血流量ＰＰを求めるものである。そして、補正部２６は、この血流量ＰＰを、信号Ｓoutとして出力するようになっている。

ここで、受光部１２Ａ，１２Ｂは、本開示における「第１の受光部」および「第２の受光部」の一具体例に対応する。ＡＤ変換部１４Ａ，１４Ｂは、本開示における「第１の変換部」および「第２の変換部」の一具体例に対応する。血流量演算部２４は、本開示における「解析部」の一具体例に対応する。

［動作および作用］
続いて、本実施の形態の生体情報計測装置１の動作および作用について説明する。

（全体動作概要）
まず、図１を参照して、生体情報計測装置１の全体動作概要を説明する。光源１１は、処理部２０から供給された制御信号に基づいてコヒーレント光Ｌ１を出射する。生体９に照射されたコヒーレント光Ｌ１は、生体９の内部において一部が吸収されるとともに一部が散乱され、散乱された光のうちの一部が後方散乱光として生体９の外部に放出される。受光部１２Ａは、生体９から放出された光Ｌ２Ａを受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。増幅部１３Ａは、受光部１２Ａから出力された電気信号を増幅する。ＡＤ変換部１４Ａは、増幅部１３Ａにより増幅された電気信号（アナログ信号）をＡＤ変換することにより信号Ｓ１４Ａ（デジタル信号）を生成する。同様に、受光部１２Ｂは、生体９から放出された光Ｌ２Ｂを受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。増幅部１３Ｂは、受光部１２Ｂから出力された電気信号を増幅する。ＡＤ変換部１４Ｂは、増幅部１３Ｂにより増幅された電気信号（アナログ信号）をＡＤ変換することにより信号Ｓ１４Ｂ（デジタル信号）を生成する。

処理部２０において、光量制御部２１は、信号Ｓ１４Ｂに基づいて、光源１１が出射するコヒーレント光Ｌ１の光量を制御する。差分演算部２２は、信号Ｓ１４Ａと信号Ｓ１４Ｂとの差分を求め、その差分を信号Ｓ２２として出力する。フィルタ部２３は、信号Ｓ２２に含まれる低周波成分を除去することにより信号Ｓ２３を生成する。血流量演算部２４は、信号Ｓ２３に基づいてＦＦＴ解析を行うことにより、血流量Ｐを求め、求めた血流量Ｐを、順次、信号Ｓ２４を用いて補正部２６に供給する。容積脈波変動率演算部２５は、信号Ｓ１４Ｂに基づいて、容積脈波変動率Ｑを求め、求めた容積脈波変動率Ｑを、順次、信号Ｓ２５を用いて補正部２６に供給する。補正部２６は、信号Ｓ２５に含まれる容積脈波変動率Ｑに基づいて、信号ＳＰに含まれる血流量Ｐを補正することにより、血流量ＰＰを求める。

（詳細動作）
次に、生体情報計測装置１の詳細動作について説明する。光源１１から出射し生体９に照射されたコヒーレント光Ｌ１は、生体９の内部において一部が吸収されるとともに一部が散乱され、散乱された光のうちの一部が後方散乱光として生体９の外部に放出され、受光部１２Ａ，１２Ｂにより受光される。その際、例えば、静止している細胞により散乱された光の波長は、コヒーレント光Ｌ１の波長と同じであるが、血液（特に赤血球）により散乱された光の波長は、血液の流れに応じて、トップラー現象により、コヒーレント光Ｌ１の波長から変化（ドップラーシフト）する。よって、受光部１２Ａ，１２Ｂは、コヒーレント光Ｌ１の波長と同じ波長の光と、コヒーレント光Ｌ１の波長と異なる波長の光とを受光する。その結果、受光部１２Ａ，１２Ｂが出力する電気信号には、脈拍に応じた、数Ｈｚ程度の周波数を有する交流成分に加え、血流速度に応じた、例えば数ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度の周波数を有する交流成分（ビート信号）が現れる。

図３は、受光部１２Ａに係るＡＤ変換部１４Ａの出力信号Ｓ１４Ａの波形、および受光部１２Ｂに係るＡＤ変換部１４Ｂの出力信号Ｓ１４Ｂの波形の一例を表すものである。図３に示したように、信号Ｓ１４Ａ，Ｓ１４Ｂは、脈拍に応じた、数Ｈｚ程度の周波数を有する交流成分を含んでいる。また、この信号Ｓ１４Ａ，Ｓ１４Ｂは、例えば数ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度の周波数を有する交流成分（ビート信号）を含んでいる。

差分演算部２２は、信号Ｓ１４Ａと信号Ｓ１４Ｂとの差分を求め、その差分を信号Ｓ２２として出力する。フィルタ部２３は、信号Ｓ２２に含まれる高周波成分を除去することにより信号Ｓ２３を生成する。そして、血流量演算部２４は、信号Ｓ２３に基づいてＦＦＴ解析を行うことにより、血流量Ｐを求める。具体的には、血流量演算部２４は、信号Ｓ２３の波形を、例えば、数ｍｓｅｃ．の時間長を有する期間ごとに区切り、各期間においてＦＦＴ解析を行う。そして、血流量演算部２４は、そのＦＦＴ解析結果に基づいて、式（ＥＱ１）を用いて、血流量Ｐを求める。

図４は、血流量Ｐの一例を表すものである。血流量演算部２４は、この例では数ｍｓｅｃ．ごとに血流量Ｐを求める。そして、血流量演算部２４は、求めた血流量Ｐを、順次、信号Ｓ２４を用いて補正部２６に供給する。

ところで、生体情報計測装置１では、血流量Ｐを測定する際、例えば、生体情報計測装置１の検出面１Ｓを生体９に接触させる。このとき、血流量Ｐが、接触圧により変化してしまうおそれがある。そこで、生体情報計測装置１では、容積脈波変動率Ｑも血流量Ｐと同様に接触圧により変化することを利用し、血流量Ｐを補正する。

図５は、接触圧を変化させたときに計測される血流量Ｐの一例を表すものである。図６は、接触圧を変化させたときに計測される容積脈波変動率Ｑの一例を表すものである。図５，６は、接触圧Ｃ１〜Ｃ７のそれぞれにおける血流量Ｐおよび容積脈波変動率Ｑを示している。ここで、接触圧Ｃ１〜Ｃ７のうち、接触圧Ｃ１が一番低く、接触圧Ｃ７が一番高い。血流量Ｐは、接触圧Ｃ１における血流量を１００％として規格化している。この例では、血流量Ｐは、接触圧が高くなるほど多くなり、同様に、容積脈波変動率Ｑは、接触圧が高くなるほど大きくなる。

このように、血管の容積の変化に対応する容積脈波と、血流とは、互いに独立した現象であるが、ともに接触圧と相関がある。補正部２６は、このように、血流量Ｐおよび容積脈波変動率Ｑの接触圧依存性を利用し、次式を用いて、血流量Ｐを補正する。

ここで、“ＰＰ”は、補正後の血流量を示し、“Ｐ１”は、基準血流量であり、“Ｑ１”は、基準容積脈波変動率である。基準血流量Ｐ１は、例えば、接触圧Ｃ１における血流量Ｐにすることができ、同様に、基準容積脈波変動率Ｑ１は、例えば、接触圧Ｃ１における容積脈波変動率Ｑにすることができる。“ｋ”は、例えば０．０３にすることができる。

なお、この例では、式（ＥＱ２）に示したように、接触圧の影響が、容積脈波変動率Ｑのｋ乗に比例するものとしたが、これに限定されるものではなく、これに代えて、他の式を用いてもよい。

図７は、補正後の血流量ＰＰの一例を表すものである。このように、補正後の血流量ＰＰは、補正前の血流量Ｐ（図５）と比べて、接触圧を変化させたときの変化量が小さくなっている。

このように、生体情報計測装置１では、信号Ｓ１４Ａおよび信号Ｓ１４Ｂの差分（血流速度信号）と、信号Ｓ１４Ｂに含まれる容積脈波信号とに基づいて、血流量ＰＰを求めるようにした。言い換えれば、生体情報計測装置１では、信号Ｓ１４Ｂに含まれる容積脈波の情報を用いて、血流量Ｐを補正するようにした。これにより、生体情報計測装置１では、この例では、接触圧の影響を抑えることができ、計測精度を高めることができる。

［効果］
以上のように本実施の形態では、信号Ｓ１４Ａおよび信号Ｓ１４Ｂの差分（血流速度信号）と、信号Ｓ１４Ｂに含まれる容積脈波信号とに基づいて、血流量ＰＰを求めるようにしたので、計測精度を高めることができる。

［変形例１−１］
上記実施の形態では、信号Ｓ１４Ｂに基づいて容積脈波変動率Ｑを求めたが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、信号Ｓ１４Ａに基づいて容積脈波変動率Ｑを求めてもよい。また、図８に示す生体情報計測装置１Ａのように、信号Ｓ１４Ａ，Ｓ１４Ｂの平均値に基づいて容積脈波変動率Ｑを求めてもよい。この生体情報計測装置１Ａは、処理部２０Ａを備えている。処理部２０Ａは、平均演算部２７Ａを有している。平均演算部２７Ａは、信号Ｓ１４Ａと信号Ｓ１４Ｂの平均値を求めるものである。そして、容積脈波変動率演算部２５は、平均演算部２７Ａの演算結果に基づいて容積脈波変動率Ｑを求めるようになっている。なお、これに限定されるものではなく、これに代えて、信号Ｓ１４Ａ，Ｓ１４Ｂの和に基づいて容積脈波変動率Ｑを求めてもよい。

［変形例１−２］
上記実施の形態では、光量制御部２１は、信号Ｓ１４Ｂに基づいて、光源１１が出射するコヒーレント光Ｌ１の光量を制御したが、これに限定されるものではない。これに代えて、例えば、信号Ｓ１４Ａに基づいて、コヒーレント光Ｌ１の光量を制御してもよい。また、図８に示した生体情報計測装置１Ａと同様に、信号Ｓ１４Ａ，Ｓ１４Ｂの平均値に基づいて、コヒーレント光Ｌ１の光量を制御してもよいし、信号Ｓ１４Ａ，Ｓ１４Ｂの和に基づいて、コヒーレント光Ｌ１の光量を制御してもよい。

＜２．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態に係る生体情報計測装置２について説明する。本実施の形態に係る生体情報計測装置２は、生体９の心拍数を計測するものである。なお、上記第１の実施の形態に係る生体情報計測装置１と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

生体情報計測装置２は、加速度センサ１９と、処理部３０とを備えている。加速度センサ１９は、生体情報計測装置２を装着した生体９の動きを検出し、その検出結果を信号Ｓ１９として出力するものである。処理部３０は、信号Ｓ１４Ａ，Ｓ１４Ｂ、および信号Ｓ１９に基づいて心拍数ＨＲを求め、求めた心拍数ＨＲを信号Ｓoutとして出力するものである。

処理部３０は、心拍数演算部３５，３６と、選択制御部３７と、選択部３８とを有している。心拍数演算部３５は、血流量演算部２４により求められた血流量Ｐ（例えば図４）に基づいて、心拍数ＨＲ１を求め、信号Ｓ３５として出力するものである。心拍数演算部３６は、信号Ｓ１４Ｂ（例えば図３）に基づいて、心拍数ＨＲ２を求め、信号Ｓ３６として出力するものである。選択制御部３７は、信号Ｓ１９を用いて供給された生体９の動きを示す情報に基づいて、選択部３８が、信号Ｓ３５，Ｓ３６のうちのどちらを選択すべきかを判断し、その判断結果に基づいて選択部３８の動作を制御するものである。具体的には、選択制御部３７は、生体９の動きの周波数が所定の周波数（例えば１Ｈｚ）に近い場合には、信号Ｓ３５を選択し、生体９の動きの周波数が所定の周波数（例えば１Ｈｚ）から離れている場合には、信号Ｓ３６を選択するように、選択部３８の動作を制御するようになっている。選択部３８は、選択制御部３７からの制御信号に基づいて、信号Ｓ３５，Ｓ３６のうちの一方を選択し、選択された信号を信号Ｓoutとして出力するものである。

ここで、心拍数演算部３５は、本開示における「第１の演算部」の一具体例に対応する。心拍数演算部３６は、本開示における「第２の演算部」の一具体例に対応する。

この構成により、生体情報計測装置２では、生体９の動きの周波数が所定の周波数（例えば１Ｈｚ）に近い場合には、血流量Ｐ（例えば図４）に基づいて得られた心拍数ＨＲ１を選択し、生体９の動きの周波数が所定の周波数（例えば１Ｈｚ）から離れている場合には、容積脈波（例えば図３）に基づいて得られた心拍数ＨＲ２を選択する。これにより、生体情報計測装置２では、計測精度を高めることができるとともに、消費電力を抑えることができる。

すなわち、まず、例えば、人間がこのような生体情報計測装置２を腕に装着して走った場合に、その腕の振りに対応する周波数（運動周波数）が心拍の周波数（例えば１Ｈｚ）に近くなる場合が有り得る。例えば、容積脈波を利用して心拍数を求める場合には、このように運動周波数が心拍の周波数に近づくと、腕の振りに起因するノイズ成分を除去できなくなるおそれがある。このような場合には、心拍数の計測精度が低下してしまう。一方、血流量Ｐを利用して心拍数を求める場合には、運動周波数が心拍の周波数（例えば１Ｈｚ）に近づいても、運動周波数が血流速度信号の周波数成分（例えば数ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度）と異なるため、腕の振りに起因するノイズ成分を効果的に除去することができる。よって、このような場合には、血流量Ｐを利用して心拍数を求めることにより、心拍数の計測精度を高めることができる。

また、運動周波数が心拍の周波数（例えば１Ｈｚ）から離れている場合には、容積脈波を利用して心拍数を求めても、あるいは、血流量Ｐを利用して心拍数を求めても、高い計測精度で心拍数を計測することができる。よって、このような場合には、容積脈波を利用して心拍数を求めるとともに、例えば、差分演算部２２、フィルタ部２３、血流量演算部２４、および心拍数演算部３５の動作を停止させることにより、消費電力を低減することができる。また、さらに、ＡＤ変換部１４Ａ，１４Ｂのサンプリング周波数を下げることにより、さらに消費電力を低減することができる。

以上のように本実施の形態では、信号Ｓ１４Ａおよび信号Ｓ１４Ｂの差分（血流速度信号）と、信号Ｓ１４Ｂに含まれる容積脈波信号とに基づいて、心拍数を求めるようにしたので、計測精度を高めることができる。

本実施の形態では、生体の動きの周波数に応じて、血流量に基づいて得られた心拍数、および容積脈波に基づいて得られた心拍数のうちの一方を選択するようにしたので、計測精度を高めることができるとともに、消費電力を抑えることができる。

［変形例２−１］
上記実施の形態に係る生体情報計測装置２に、上記第１の実施の形態の各変形例を適用してもよい。

＜３．適用例＞
次に、上記実施の形態および変形例で説明した生体情報計測装置の適用例について説明する。

図１０は、上記実施の形態等の生体情報計測装置が適用される腕時計の外観を表すものである。この腕時計は、例えば、文字盤１１０と、バンド部１２０とを有している。この文字盤１１０の裏側の、ユーザの腕と接触する面には、上記実施の形態等に係る生体情報計測装置が搭載されている。

上記実施の形態等の生体情報計測装置は、このような腕時計の他、リストバンド、指輪など、ユーザが身につける様々なものに適用することが可能であり、これにより、生体情報を計測可能なウェアラブル端末を構成することができる。

以上、いくつかの実施の形態および変形例、ならびに電子機器への適用例を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記の各実施の形態では、本技術を生体情報計測装置に適用したが、これに限定されるものではなく、生体情報以外の情報を計測する装置に適用してもよい。具体的には、例えば、液体の流量を計測する装置に適用することができる。

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。

なお、本技術は以下のような構成とすることができる。

（１）コヒーレント光を出射する光源と、
第１の受光部および第２の受光部と、
前記第１の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第１の信号を生成する第１の変換部と、
前記第２の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第２の信号を生成する第２の変換部と、
前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて、所定の処理を行う処理部と
を備えた計測装置。
（２）前記処理部は、前記第１の信号および前記第２の信号の差分と、前記第１の信号および前記第２の信号の一方または双方における交流成分とに基づいて、前記所定の処理を行う
前記（１）に記載の計測装置。
（３）前記処理部は、さらに、前記第１の信号および前記第２の信号の一方または双方に基づいて、前記コヒーレント光の強度を調節する
前記（１）または（２）に記載の計測装置。
（４）前記処理部は、
前記第１の信号および前記第２の信号の差分を求める差分演算部と、
前記差分に基づいて周波数解析を行う解析部と
を有する
前記（１）から（３）のいずれかに記載の計測装置。
（５）前記処理部は、前記第１の信号および前記第２の信号の一方または双方における交流成分に基づいて、前記解析部による解析結果を補正する補正部をさらに有する
前記（４）に記載の計測装置。
（６）前記光源は生体に対して前記コヒーレント光を出射し、
前記第１の受光部および前記第２の受光部は、前記生体からの光をそれぞれ受光し、
前記第１の信号および前記第２の信号のそれぞれは、前記生体の容積脈波情報および前記生体の血流速度情報を含み、
前記解析部は、前記周波数解析により前記生体の血流量を求める
前記（４）または（５）に記載の計測装置。
（７）前記処理部は、
前記解析部における解析結果に基づいて第３の信号を生成する第１の演算部と、
前記第１の信号および前記第２の信号の一方または双方における交流成分に基づいて第４の信号を生成する第２の演算部と、
前記第３の信号または前記第４の信号を選択する選択部と
を有する
前記（４）に記載の計測装置。
（８）加速度センサをさらに備え、
前記選択部は、前記加速度センサの検出結果に基づいて、前記第３の信号および前記第４の信号のうちの一方を選択する
前記（７）に記載の計測装置。
（９）前記光源は生体に対して前記コヒーレント光を出射し、
前記第１の受光部および前記第２の受光部は、前記生体からの光をそれぞれ受光し、
前記第１の信号および前記第２の信号のそれぞれは、前記生体の容積脈波情報および前記生体の血流速度情報を含み、
前記解析部は、前記周波数解析により前記生体の血流量を求め、
前記第３の信号および前記第４の信号は、前記生体の心拍数情報を含む
前記（７）または（８）に記載の計測装置。
（１０）前記処理部は、前記差分に対してフィルタ処理を行うフィルタ部を有し、
前記解析部は、前記フィルタ部による処理結果に基づいて前記周波数解析を行う
前記（４）から（９）のいずれかに記載の計測装置。
（１１）前記第１の受光部および前記第２の受光部は、前記光源を挟むように配置された
前記（１）から（１０）のいずれかに記載の計測装置。
（１２）コヒーレント光を出射し、
前記コヒーレント光に基づく第１の光を受光するとともに、前記コヒーレント光に基づく第２の光を受光し、
前記第１の光の受光結果をＡＤ変換することにより第１の信号を生成するとともに、前記第２の光の受光結果をＡＤ変換することにより第２の信号を生成し、
前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて、所定の処理を行う
計測方法。
（１３）コヒーレント光を出射する光源と、
第１の受光部および第２の受光部と、
前記第１の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第１の信号を生成する第１の変換部と、
前記第２の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第２の信号を生成する第２の変換部と、
前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて、所定の処理を行う処理部と
を備えた電子機器。

１，１Ａ，２…生体情報計測装置、１Ｓ…検出面、１１…光源、１２Ａ，１２Ｂ…受光部、１３Ａ，１３Ｂ…増幅部、１４Ａ，１４Ｂ…ＡＤ変換部、１９…加速度センサ、２０，２０Ａ，３０…処理部、２１…光量制御部、２２…差分演算部、２３…フィルタ部、２４…血流量演算部、２５…容積脈波変動率演算部、２６…補正部、２７Ａ…平均演算部、３５，３６…心拍数演算部、３７…選択制御部、３８…選択部、Ｃ１〜Ｃ７…接触圧、Ｌ１…コヒーレント光、Ｌ２Ａ，Ｌ２Ｂ…光、Ｐ，ＰＰ…血流量、Ｑ…容積脈波変動率、Ｓ１４Ａ，Ｓ１４Ｂ，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓout…信号。

Claims (13)

1. コヒーレント光を出射する光源と、
   第１の受光部および第２の受光部と、
   前記第１の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第１の信号を生成する第１の変換部と、
   前記第２の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第２の信号を生成する第２の変換部と、
   前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて、所定の処理を行う処理部と
   を備えた計測装置。
2. 前記処理部は、前記第１の信号および前記第２の信号の差分と、前記第１の信号および前記第２の信号の一方または双方における交流成分とに基づいて、前記所定の処理を行う
   請求項１に記載の計測装置。
3. 前記処理部は、さらに、前記第１の信号および前記第２の信号の一方または双方に基づいて、前記コヒーレント光の強度を調節する
   請求項１に記載の計測装置。
4. 前記処理部は、
   前記第１の信号および前記第２の信号の差分を求める差分演算部と、
   前記差分に基づいて周波数解析を行う解析部と
   を有する
   請求項１に記載の計測装置。
5. 前記処理部は、前記第１の信号および前記第２の信号の一方または双方における交流成分に基づいて、前記解析部による解析結果を補正する補正部をさらに有する
   請求項４に記載の計測装置。
6. 前記光源は生体に対して前記コヒーレント光を出射し、
   前記第１の受光部および前記第２の受光部は、前記生体からの光をそれぞれ受光し、
   前記第１の信号および前記第２の信号のそれぞれは、前記生体の容積脈波情報および前記生体の血流速度情報を含み、
   前記解析部は、前記周波数解析により前記生体の血流量を求める
   請求項４に記載の計測装置。
7. 前記処理部は、
   前記解析部における解析結果に基づいて第３の信号を生成する第１の演算部と、
   前記第１の信号および前記第２の信号の一方または双方における交流成分に基づいて第４の信号を生成する第２の演算部と、
   前記第３の信号または前記第４の信号を選択する選択部と
   を有する
   請求項４に記載の計測装置。
8. 加速度センサをさらに備え、
   前記選択部は、前記加速度センサの検出結果に基づいて、前記第３の信号および前記第４の信号のうちの一方を選択する
   請求項７に記載の計測装置。
9. 前記光源は生体に対して前記コヒーレント光を出射し、
   前記第１の受光部および前記第２の受光部は、前記生体からの光をそれぞれ受光し、
   前記第１の信号および前記第２の信号のそれぞれは、前記生体の容積脈波情報および前記生体の血流速度情報を含み、
   前記解析部は、前記周波数解析により前記生体の血流量を求め、
   前記第３の信号および前記第４の信号は、前記生体の心拍数情報を含む
   請求項７に記載の計測装置。
10. 前記処理部は、前記差分に対してフィルタ処理を行うフィルタ部を有し、
    前記解析部は、前記フィルタ部による処理結果に基づいて前記周波数解析を行う
    請求項４に記載の計測装置。
11. 前記第１の受光部および前記第２の受光部は、前記光源を挟むように配置された
    請求項１に記載の計測装置。
12. コヒーレント光を出射し、
    前記コヒーレント光に基づく第１の光を受光するとともに、前記コヒーレント光に基づく第２の光を受光し、
    前記第１の光の受光結果をＡＤ変換することにより第１の信号を生成するとともに、前記第２の光の受光結果をＡＤ変換することにより第２の信号を生成し、
    前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて、所定の処理を行う
    計測方法。
13. コヒーレント光を出射する光源と、
    第１の受光部および第２の受光部と、
    前記第１の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第１の信号を生成する第１の変換部と、
    前記第２の受光部による受光結果をＡＤ変換することにより第２の信号を生成する第２の変換部と、
    前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて、所定の処理を行う処理部と
    を備えた電子機器。
    
    

Images