JP2019047950A - Detection device, biological information measurement device, biological information measurement method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体情報を測定するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring biological information.
酸素飽和度等の生体情報を測定する各種の測定技術が従来から提案されている。例えば特許文献1には、生体に赤外光を照射することで、酸素飽和度を算定する構成が開示されている。具体的には、発光部から出射されて生体を通過した赤外光を受光した受光部により得られる光強度信号から酸素飽和度が算定される。 Various measurement techniques for measuring biological information such as oxygen saturation have been conventionally proposed. For example, Patent Document 1 discloses a configuration in which oxygen saturation is calculated by irradiating a living body with infrared light. Specifically, the oxygen saturation is calculated from the light intensity signal obtained by the light receiving unit that receives the infrared light emitted from the light emitting unit and passing through the living body.
しかし、酸素飽和度の算定に赤外光を利用すると、光強度信号が体動の影響を受けやすい。したがって、酸素飽和度が高精度に算定されないという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、生体の体動の影響を低減した検出信号を生成することを目的とする。 However, when infrared light is used to calculate oxygen saturation, the light intensity signal is susceptible to body movement. Therefore, there is a problem that the oxygen saturation can not be calculated with high accuracy. In consideration of the above circumstances, the present invention aims to generate a detection signal in which the influence of body movement of a living body is reduced.
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る検出装置は、生体の酸素飽和度の算定に利用される検出信号を生成する検出装置であって、生体にピーク波長が500nm以上590nm以下の照射光を照射する発光部と、生体の内部で反射した照射光のうち、中心波長が560nmである波長域の光を透過させる第1フィルターと、生体の内部で反射した照射光のうち、中心波長が577nmである波長域の光を透過させる第2フィルターと、第1フィルターを透過した光の受光レベルに応じた第1検出信号を生成する第1受光部と、第2フィルターを透過した光の受光レベルに応じた第2検出信号を生成する第2受光部とを具備する。以上の態様によれば、生体にピーク波長が500nm以上590nm以下の照射光が照射されるから、例えば近赤外光を生体に照射する構成と比較して、生体の体動の影響を低減した検出信号を生成することができる。ひいては、高精度に酸素飽和度を算定することが可能である。また、共通の発光部からの出射光から相異なる波長の光に応じた第1検出信号と第2検出信号とが生成されるから、相異なる波長の光をそれぞれ出射する発光部を個別に設ける構成と比較して、生体情報測定装置の小型化および省電力化が可能である。さらには、酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸光度の差が大きい560nmと577nmとを中心波長とした波長域の光がそれぞれ第1フィルターと第2フィルターとで透過されるから、血中の酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの状態の相違をより反映した第1検出信号と第2検出信号とを生成することができる。ひいては、高精度に酸素飽和度を算定することが可能である。 In order to solve the above problems, a detection device according to a preferred embodiment of the present invention is a detection device that generates a detection signal used to calculate the oxygen saturation of a living body, and has a peak wavelength of 500 nm or more in the living body. A light emitting portion for emitting irradiation light of 590 nm or less, a first filter for transmitting light in a wavelength range having a central wavelength of 560 nm among the irradiation light reflected inside the living body, and irradiation light reflected inside the living body Among them, a second filter for transmitting light in a wavelength range having a central wavelength of 577 nm, a first light receiving unit for generating a first detection signal according to the light reception level of light transmitted through the first filter, and a second filter And a second light receiving unit that generates a second detection signal according to the light reception level of the transmitted light. According to the above aspect, since the irradiation light having a peak wavelength of 500 nm or more and 590 nm or less is irradiated to the living body, the influence of the body movement of the living body is reduced as compared with the configuration of irradiating the living body with near infrared light, for example. A detection signal can be generated. Consequently, it is possible to calculate the oxygen saturation with high accuracy. In addition, since the first detection signal and the second detection signal corresponding to the light of different wavelengths are generated from the light emitted from the common light emitting unit, the light emitting units that individually emit the light of different wavelengths are separately provided. Compared with the configuration, miniaturization and power saving of the biological information measuring device are possible. Furthermore, since light in a wavelength range centered on 560 nm and 577 nm, where the difference in absorbance between oxygenated hemoglobin and reduced hemoglobin is large, is transmitted by the first filter and the second filter, respectively, and thus oxygenation in blood It is possible to generate a first detection signal and a second detection signal that further reflect the difference between the states of hemoglobin and reduced hemoglobin. Consequently, it is possible to calculate the oxygen saturation with high accuracy.
本発明の好適な態様において、第1フィルターおよび第2フィルターの透過率のピークの半値幅は、27nm以下である。第1検出信号の高域成分および低域成分の信号成分比と第2検出信号の高域成分および低域成分の信号成分比との信号比に応じて酸素飽和度が算定できる。半値幅を27nm以下とした構成では、半値幅が27nmより大きい構成と比較して、信号比が生体の酸素飽和度の変化に対して大きく変化する。したがって、検出信号にノイズが含まれていても酸素飽和度を高精度に算定することが可能である。 In a preferred embodiment of the present invention, the half-width of the transmission peak of the first filter and the second filter is 27 nm or less. The oxygen saturation can be calculated according to the signal ratio between the signal component ratio of the high band component and the low band component of the first detection signal and the signal component ratio of the high band component and the low band component of the second detection signal. In the configuration in which the half width is 27 nm or less, the signal ratio largely changes with respect to the change in the oxygen saturation of the living body as compared with the configuration in which the half width is larger than 27 nm. Therefore, even if noise is included in the detection signal, it is possible to calculate the oxygen saturation with high accuracy.
本発明の好適な態様において、半値幅は、13nm以下である。半値幅を13nm以下とした構成では、半値幅が13nmより大きい構成と比較して、信号比が生体の酸素飽和度の変化に対して大きく変化する。したがって、検出信号にノイズが含まれていても酸素飽和度を高精度に算定することができるという効果がより顕著である。 In a preferred embodiment of the present invention, the half width is 13 nm or less. In the configuration in which the half width is 13 nm or less, the signal ratio largely changes with respect to the change in the oxygen saturation of the living body as compared with the configuration in which the half width is larger than 13 nm. Therefore, the effect that the oxygen saturation can be calculated with high accuracy even if noise is included in the detection signal is more remarkable.
本発明の好適な態様において、前述の各検出装置は、生体の上腕または手首に装着される。したがって、検出装置を生体に装着しやすい。 In a preferred aspect of the present invention, each of the above-described detection devices is attached to the upper arm or wrist of a living body. Therefore, the detection device can be easily attached to the living body.
本発明の好適な態様に係る生体情報測定方法は、コンピューターが、生体の内部で反射した、ピーク波長が500nm以上590nm以下の照射光のうち、中心波長が560nmである波長域の光の受光レベルに応じた第1検出信号と、生体の内部で反射した照射光のうち、中心波長が577nmである波長域の光の受光レベルに応じた第2検出信号とから生体の酸素飽和度を算定する。 In the biological information measuring method according to a preferred aspect of the present invention, the received light level of light having a central wavelength of 560 nm in the irradiation light having a peak wavelength of 500 nm or more and 590 nm or less reflected by the computer The oxygen saturation of the living body is calculated from the first detection signal corresponding to the second detection signal according to the light reception level of the light in the wavelength range having a center wavelength of 577 nm among the irradiation light reflected inside the living body .
本発明の好適な態様に係るプログラムは、生体の内部で反射した、ピーク波長が500nm以上590nm以下の照射光のうち、中心波長が560nmである波長域の光の受光レベルに応じた第1検出信号と、生体の内部で反射した照射光のうち、中心波長が577nmである波長域の光の受光レベルに応じた第2検出信号とから生体の酸素飽和度を算定する算定部としてコンピューターを機能させる。 A program according to a preferred embodiment of the present invention is a first detection according to the light reception level of light in a wavelength range having a central wavelength of 560 nm among the irradiation light having a peak wavelength of 500 nm to 590 nm reflected inside the living body The computer functions as a calculation unit that calculates the oxygen saturation of the living body from the signal and the second detection signal according to the received light level of the light in the wavelength range whose center wavelength is 577 nm among the irradiation light reflected inside the living body Let
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る生体情報測定装置100の側面図である。第1実施形態の生体情報測定装置100は、被験者の生体情報を非侵襲的に測定する生体計測機器であり、被験者の身体のうち測定対象となる部位(以下「測定部位」という)Mに装着される。第1実施形態の生体情報測定装置100は、筐体部12とベルト14とを具備する腕時計型の携帯機器である。測定部位M(上腕または手首)に帯状のベルト14を巻回することで被験者の手首に生体情報測定装置100が装着される。第1実施形態の生体情報測定装置100は、被験者の手首の表面に接触する。第1実施形態では酸素飽和度(SpO2)を生体情報として例示する。酸素飽和度は、被験者の血液中のヘモグロビンのうち酸素と結合したヘモグロビン(酸素化ヘモグロビン)の割合(%)を意味する。
First Embodiment
FIG. 1 is a side view of a biological
図2は、生体情報測定装置100の機能に着目した構成図である。第1実施形態の生体情報測定装置100は、検出装置30と算定部40と表示装置50と記憶装置60とを具備する。表示装置50(例えば液晶表示パネル)は、筐体部12の表面(例えば測定部位Mとは反対側の表面)に設置され、測定結果を含む各種の画像を表示する。算定部40および記憶装置60は、筐体部12の内部に設置される。算定部40は、CPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)等の演算処理装置により実現される。記憶装置60は、例えば不揮発性の半導体メモリーで構成され、算定部40が使用する各種のデータ(例えば酸素飽和度を特定するためのテーブル)を記憶する。
FIG. 2 is a block diagram focusing on the function of the biological
検出装置30は、測定部位Mの状態に応じた検出信号Zを生成する光学センサーモジュールであり、例えば筐体部12のうち測定部位Mとの対向面に設置される。図3は、検出装置30を測定部位M側から見た場合の平面図であり、図4は、図3の検出装置30のIV-IV線の断面図である。検出装置30は、筐体31と発光部33と第1受光ユニット35と第2受光ユニット37と保護部39とを具備する。筐体31には、発光部33と第1受光ユニット35と第2受光ユニット37とのそれぞれに対応する3つの収容部Sが形成される。各収容部Sは、測定部位Mとの対向面に開口する有底孔である。発光部33と第1受光ユニット35と第2受光ユニット37とがそれぞれ各収容部Sに収容される。筐体31は、遮光性の材料で形成され、各収容部S間は遮光されている。
The
発光部33は、光軸が収容部Sの開口側(つまり測定部位M側)を向くように設置される。第1受光ユニット35は、第1フィルター351と第1受光部353とを具備する。第1受光部353は収容部Sの底面に設置され、第1フィルター351は収容部Sの開口を塞ぐように設置される。第2受光ユニット37は、第2フィルター371と第2受光部373とを具備する。第2フィルター371と第2受光部373は、第1受光ユニット35と同様に収容部Sに収容される。保護部39(例えばガラス板)は、測定部位M側の表面を覆うように筐体31に設置される。
The
発光部33は、生体(測定部位M)に光を照射する。第1実施形態の発光部33は、ピーク波長(複数のピークがある場合には強度が最大となるピークの波長)が500nm以上590nm以下の範囲内にある照射光を生体に照射する。ピーク波長が570nm付近にある波長域の光を出射するLED(light emitting diode)等の発光素子が発光部33として好適に利用される。
The
発光部33から測定部位Mに入射した光は、測定部位Mの内部を通過しながら拡散反射を繰返したうえで検出装置30側に出射する。具体的には、測定部位Mの内部に存在する血管と血管内の血液とを通過した光が測定部位Mから検出装置30側に出射する。すなわち、検出装置30は、発光部33と受光ユニット(35,37)とが測定部位Mに対して一方側に位置する反射型の光学センサーである。ただし、発光部33と受光ユニットとが測定部位Mを挟んで反対側に位置する透過型の光学センサーを検出装置30として利用してもよい。
The light that has entered the measurement site M from the
各受光ユニット(第1受光ユニット35,第2受光ユニット37)は、測定部位Mの内部で反射した光の受光レベルに応じた検出信号Zを生成する。すなわち、検出信号Zは測定部位Mの状態を表わす。測定部位Mからの出射光は、各受光ユニットのフィルター(第1フィルター351,第2フィルター371)に入射する。各フィルターは、測定部位Mの内部で反射した照射光のうち、所定の通過帯域(波長域)内の成分を選択的に透過させて、他の成分を遮光する光学フィルターである。例えば、屈折率が異なる複数の透過膜を積層した構造のバンドパスフィルターが第1フィルター351および第2フィルター371として好適である。各フィルターの透過特性の詳細については後述する。なお、所定の周波数(カットオフ周波数)を下回る光を透過させるローパスフィルターと、所定の周波数を上回る光を透過させるハイパスフィルターとで各フィルター(351,371)を構成してもよい。
Each light receiving unit (the first
各受光ユニットの受光部(第1受光部353,第2受光部373)は、フィルターを透過した光を受光する。具体的には、受光部は、フィルターを透過した光の受光レベルに応じた検出信号Zを生成する。例えば、受光強度に応じた電荷を発生するフォトダイオード(PD:Photo Diode)等の受光素子が受光部として利用される。例えば500nm以上590nm以下の波長域に高い感度を示すシリコン(Si)フォトダイオードが受光部として好適に利用される。なお、検出装置30は、例えば、駆動電流の供給により発光部33を駆動する駆動回路と、受光部の出力信号を増幅およびA/D変換する出力回路(例えば増幅回路とA/D変換器)を包含するが、図3および図4では各回路の図示を省略した。なお、発光部33が発光と消灯とを時分割に交互に繰返すことで、外光の影響を低減した検出信号Zを生成してもよい。具体的には、発光部33からの出射光の受光レベルに応じた信号から、発光部33が消灯している際の光(つまり外光)の受光レベルに応じた信号の差分を検出信号Zとする。
The light receiving unit (the first
以下、第1受光ユニット35の第1フィルター351および第2受光ユニット37の第2フィルター371の透過特性を説明する。ここで、酸素飽和度は、生体の内部で反射した相違なる2つの波長の光を受光することで測定することが可能である。以下、2つの波長のうち1つの波長を「第1波長λ1」といい、他方の波長を「第2波長λ2」という。図5は、酸素化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンの吸光スペクトルを表すグラフであり、図6は、酸素化ヘモグロビンおよび還元ヘモグロビンの吸光スペクトルと、各フィルターの透過特性との関係を示すグラフである。図6には、照射光のピーク波長である500nm以上590nm以下付近の吸光スペクトルが示されている。第1波長λ1と第2波長λ2とは、血中の酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの状態(具体的には濃度)の相違が反映されるように設定される。具体的には、酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸光度の差が大きい波長に第1波長λ1と第2波長λ2とが設定される。図6から把握される通り、第1波長λ1は、例えば560nmであり、第2波長λ2は、例えば577nmである。そこで、第1実施形態では、中心波長が560nmである波長域の光を第1フィルター351が透過させ、中心波長が577nmである波長域の光を第2フィルター371が透過させる。
Hereinafter, transmission characteristics of the
第1受光ユニット35の第1受光部353は、第1フィルター351を透過した光(つまり中心波長が560nmである波長域の光)の受光レベルに応じた第1検出信号Z1を生成する。他方、第2受光ユニット37の第2受光部373は、第2フィルター371を透過した光(つまり中心波長が577nmである波長域の光)の受光レベルに応じた第2検出信号Z2を生成する。
The first
図2の算定部40は、検出装置30が生成した第1検出信号Z1と第2検出信号Z2とから酸素飽和度を算定する。算定部40による酸素飽和度の算定には公知の技術が任意に採用され得る。例えば、検出信号(Z1,Z2)から算定される信号比Φと酸素飽和度との相関を利用して酸素飽和度を特定することが可能である。信号比Φは、以下の数式(1)で表現される通り、信号成分比X1に対する信号成分比X2の比率である。信号成分比X1は、第1検出信号Z1の高周波成分の成分値Q1(AC)と低周波成分の成分値Q1(DC)との強度比である。信号成分比X2は、第2検出信号Z2の高周波成分の成分値Q2(AC)と低周波成分の成分値Q2(DC)との強度比である。数式(1)の信号比Φと酸素飽和度とは相互に相関する。
算定部40は、第1検出信号Z1と第2検出信号Z2との解析により、数式(1)から信号比Φを算定する。そして、算定部40は、信号比Φの各数値と酸素飽和度の各数値とを相互に対応させたテーブルを参照して、算定した信号比Φに対応する数値を被験者の酸素飽和度(測定値)として特定する。表示部は、算定部40が算定した酸素飽和度を表示する。
The
ここで、第1実施形態では信号比Φに応じて酸素飽和度を算定しているため、酸素飽和度を高精度に算定するためには、酸素飽和度の変化量に対して信号比Φの変化量が大きいことが望ましい。ここで、信号比Φは、前述のように第1検出信号Z1と第2検出信号Z2とから算定されるが、第1検出信号Z1と第2検出信号Z2とにノイズが含まれていても、酸素飽和度の変化量に対して信号比Φの変化量が大きい場合は、酸素飽和度を高精度に算定できる。図7は、第1検出信号Z1と第2検出信号Z2から算定された信号比Φと酸素飽和度との関係を、フィルターの半値幅Δλを変化させた複数の場合について示すグラフである。ここで、フィルターの半値幅Δλとは、フィルターの透過特性における1個のピークに着目した場合に、透過率が最大透過率の半分になる箇所での当該ピークの波長の幅である。図7から把握される通り、酸素飽和度の変化量に対する信号比Φの変化量は、フィルターの半値幅Δλに応じて変動する。具体的には、フィルターの半値幅Δλが小さいほど酸素飽和度の変化量に対して信号比Φの変化量が大きく、フィルターの半値幅Δλが大きいほど酸素飽和度の変化量に対して信号比Φの変化量が小さい。以上の説明から理解される通り、フィルターの半値幅Δλが小さいほど、検出信号Zにノイズが含まれていても酸素飽和度を高精度に算定できる。 Here, in the first embodiment, since the oxygen saturation is calculated according to the signal ratio 、, in order to calculate the oxygen saturation with high accuracy, the signal ratio に 対 し て of the change amount of the oxygen saturation is calculated. It is desirable that the amount of change be large. Here, the signal ratio Φ is calculated from the first detection signal Z1 and the second detection signal Z2 as described above, but even if the first detection signal Z1 and the second detection signal Z2 contain noise. When the change amount of the signal ratio Φ is large relative to the change amount of the oxygen saturation, the oxygen saturation can be calculated with high accuracy. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the signal ratio Φ calculated from the first detection signal Z1 and the second detection signal Z2 and the oxygen saturation for a plurality of cases in which the half width Δλ of the filter is changed. Here, the half width Δλ of the filter is the width of the wavelength of the peak at a point where the transmittance is half of the maximum transmittance when focusing on one peak in the transmission characteristics of the filter. As understood from FIG. 7, the amount of change of the signal ratio に 対 す る with respect to the amount of change of the oxygen saturation fluctuates according to the half width Δλ of the filter. Specifically, the smaller the filter half width Δλ, the larger the change in the signal ratio に 対 し て relative to the change in oxygen saturation, and the larger the filter half width Δλ, the larger the signal ratio relative to the change in oxygen saturation. The amount of change in Φ is small. As understood from the above description, as the filter half width Δλ is smaller, the oxygen saturation can be calculated with high accuracy even if the detection signal Z contains noise.
JIS T 80601-2-61およびISO 80601-2-61においては、酸素飽和度の測定値の2/3以上が基準値(例えば平均値)に対して±4%以内の範囲に収まる必要がある。そこで、酸素飽和度の誤差を±4%以内に収めるための条件について以下に検討する。 In JIS T 80601-2-61 and ISO 80601-2-61, 2/3 or more of the measured value of oxygen saturation needs to be within ± 4% of the reference value (for example, average value) . Therefore, the conditions for keeping the error of oxygen saturation within ± 4% are examined below.
図8には、酸素飽和度が100%の付近で4%だけ変化した場合における信号比Φの変化量(以下「誤差指標」という)Eと、フィルターの半値幅Δλ(横軸)との関係が図示されている。図8から理解される通り、誤差指標Eはフィルターの半値幅Δλに依存する。具体的には、フィルターの半値幅Δλが大きいほど誤差指標Eは小さくなる。誤差指標Eが小さいほど、信号比Φの変化に対する酸素飽和度の変化量(誤差)は大きい。図8から理解される通り、誤差指標Eが0.01であるということは、信号比Φが0.01だけ変化した場合に、酸素飽和度の誤差がちょうど4%になることを意味する。したがって、誤差指標Eが0.01を下回る構成のもとで信号比Φが0.01だけ変化すると、酸素飽和度の誤差は4%を上回る。逆に誤差指標Eが0.01を上回る構成のもとで信号比Φが0.01だけ変化しても、酸素飽和度の誤差は4%を下回る。以上の傾向を考慮すると、酸素飽和度の誤差を低減する観点からは、誤差指標Eの数値が大きい方が望ましい。 FIG. 8 shows the relationship between the amount of change in the signal ratio Φ (hereinafter referred to as “error index”) E and the half width Δλ (horizontal axis) of the filter when the oxygen saturation changes by 4% near 100%. Is illustrated. As understood from FIG. 8, the error indicator E depends on the half width Δλ of the filter. Specifically, the error index E decreases as the filter half width Δλ increases. The smaller the error index E, the larger the amount of change (error) in oxygen saturation relative to the change in the signal ratio Φ. As understood from FIG. 8, the fact that the error index E is 0.01 means that the error of the oxygen saturation is exactly 4% when the signal ratio に な る changes by 0.01. Therefore, when the signal ratio Φ changes by 0.01 under the configuration in which the error index E is less than 0.01, the error of the oxygen saturation exceeds 4%. Conversely, even if the signal ratio が changes by 0.01 under the configuration in which the error index E exceeds 0.01, the error of the oxygen saturation falls below 4%. Considering the above tendency, it is desirable that the numerical value of the error index E be large from the viewpoint of reducing the oxygen saturation error.
本願発明者による試験によれば、信号比Φの標準偏差σは0.01程度である。したがって、誤差指標Eが0.01であれば、酸素飽和度の測定値の2/3程度について、誤差が±4%の範囲内に収まる。すなわち、酸素飽和度の誤差を前述の規格の範囲内に低減することが可能である。以上の知見を考慮して、第1施形態では、誤差指標Eが0.01以上となるようにフィルターの半値幅Δλを設定する。 According to a test by the present inventor, the standard deviation σ of the signal ratio Φ is about 0.01. Therefore, if the error index E is 0.01, the error falls within ± 4% for about 2/3 of the measured value of oxygen saturation. That is, it is possible to reduce the error of oxygen saturation within the range of the above-mentioned standard. In consideration of the above knowledge, in the first embodiment, the half width Δλ of the filter is set so that the error index E is 0.01 or more.
図8を参照すると、誤差指標Eが0.01以上となるときのフィルターの半値幅Δλは27nm以下である。以上の知見から、第1実施形態では、フィルターの半値幅Δλを27nm以下に設定する。酸素飽和度の誤差を抑制する観点からは、さらに、誤差指標Eが0.02以上となるようにフィルターの半値幅Δλを設定することが望ましい。図8を参照すると、誤差指標Eが0.02以上となるときのフィルターの半値幅Δλは13nm以下であるから、さらに好適な態様では、フィルターの半値幅Δλは13nm以下に設定される。以上の説明から理解される通り、第1実施形態では、フィルターの半値幅Δλが27nm以下(さらに好適には13nm以下)に設定されるから、酸素飽和度の誤差を抑制することが可能である。 Referring to FIG. 8, the half value width Δλ of the filter when the error index E is 0.01 or more is 27 nm or less. From the above findings, in the first embodiment, the half width Δλ of the filter is set to 27 nm or less. From the viewpoint of suppressing the error of the oxygen saturation, it is desirable to set the half width Δλ of the filter so that the error index E is 0.02 or more. Referring to FIG. 8, since the half width Δλ of the filter when the error index E is 0.02 or more is 13 nm or less, in a more preferable aspect, the half width Δλ of the filter is set to 13 nm or less. As understood from the above description, in the first embodiment, since the half width Δλ of the filter is set to 27 nm or less (more preferably 13 nm or less), it is possible to suppress an error in oxygen saturation. .
第1実施形態では生体(測定部位M)にピーク波長が500nm以上590nm以下の照射光が照射される。ここで、赤外光や近赤外光は、ピーク波長が500nm以上590nm以下の照射光と比較して生体透過性が高く、生体の深い位置まで入射することが知られている。したがって、生体に赤外光や近赤外光を照射する構成(以下「対比例」という)では、生体の体動の影響を受けやすいという問題がある。生体にピーク波長が500nm以上590nm以下の照射光を照射する第1実施形態によれば、対比例と比較して、生体の体動の影響を低減した(つまりノイズが少ない)検出信号Zを生成することができる。ひいては、高精度に酸素飽和度を算定することが可能である。 In the first embodiment, irradiation light having a peak wavelength of 500 nm or more and 590 nm or less is irradiated to a living body (measurement site M). Here, it is known that infrared light and near-infrared light have high bio-permeability as compared with irradiation light having a peak wavelength of 500 nm or more and 590 nm or less, and can be incident to a deep position of a living body. Therefore, in the configuration in which the living body is irradiated with infrared light or near infrared light (hereinafter referred to as “comparative example”), there is a problem that the living body is easily influenced by body movement. According to the first embodiment in which the irradiation light with a peak wavelength of 500 nm or more and 590 nm or less is irradiated to the living body, the detection signal Z in which the influence of the body movement of the living body is reduced (that is, less noise) is generated as compared with the comparative example. can do. Consequently, it is possible to calculate the oxygen saturation with high accuracy.
第1実施形態では、共通の発光部33の出射光から相異なる波長(第1波長λ1,第2波長λ2)の光に応じた第1検出信号Z1と第2検出信号Z2とが生成されるから、第1波長λ1の光を出射する発光部と第2波長λ2の光を出射する発光部とを個別に設ける構成と比較して、生体情報測定装置100の小型化および省電力化が可能である。また、酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの吸光度の差が大きい560nmと577nmとをそれぞれ第1波長λ1と第2波長λ2とすることで、血中の酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの状態の相違をより反映した第1検出信号Z1と第2検出信号Z2とを生成することができる。ひいては、高精度に酸素飽和度を算定することが可能である。
In the first embodiment, the first detection signal Z1 and the second detection signal Z2 according to light of different wavelengths (first wavelength λ1 and second wavelength λ2) are generated from the light emitted from the common
第1実施形態では特に、各フィルターの半値幅が27nm以下(さらに好適には13nm以下)に設定されるから、各フィルターの半値幅が27nmより大きい構成と比較して、信号比Φが生体の酸素飽和度の変化に対して大きく変化する。したがって、検出信号Zにノイズが含まれていても酸素飽和度を高精度に算定することが可能である。 Particularly in the first embodiment, since the half width of each filter is set to 27 nm or less (more preferably 13 nm or less), the signal ratio Φ of the living body is smaller than that of the configuration in which the half width of each filter is larger than 27 nm. It changes significantly with changes in oxygen saturation. Therefore, even if the detection signal Z contains noise, it is possible to calculate the oxygen saturation with high accuracy.
<第2実施形態>
図9は、第2実施形態における生体情報測定装置100の使用例を示す模式図である。図9に例示される通り、生体情報測定装置100は、相互に別体で構成された検出ユニット71と表示ユニット72とを具備する。検出ユニット71は、前述の形態で例示した検出装置30を具備する。図10には、被験者の上腕に装着される形態の検出ユニット71が例示されている。図10に例示される通り、被験者の手首に装着される形態の検出ユニット71も好適である。
Second Embodiment
FIG. 9 is a schematic view showing an example of use of the biological
表示ユニット72は、前述の形態で例示した表示装置50を具備する。例えば携帯電話機またはスマートフォン等の情報端末が表示ユニット72の好適例である。ただし、表示ユニット72の具体的な形態は任意である。例えば、被験者が携帯可能な腕時計型の情報端末、または、生体情報測定装置100の専用の情報端末を表示ユニット72として利用してもよい。
The
前述の形態で例示した算定部40は、例えば表示ユニット72に搭載される。検出ユニット71の検出装置30が生成した第1検出信号Z1および第2検出信号Z2が有線または無線で表示ユニット72に送信される。表示ユニット72の算定部40は、第1検出信号Z1および第2検出信号Z2から酸素飽和度を算定して表示装置50に表示する。
The calculating
なお、算定部40を検出ユニット71に搭載してもよい。算定部40は、検出装置30が生成した第1検出信号Z1および第2検出信号Z2から酸素飽和度を算定し、当該酸素飽和度を表示するためのデータを表示ユニット72に有線または無線で送信する。表示ユニット72の表示装置50は、検出ユニット71から受信したデータが示す酸素飽和度を表示する。
The calculating
<変形例>
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様を適宜に併合することも可能である。
<Modification>
Each form illustrated above can be variously deformed. The aspect of a specific deformation | transformation is illustrated below. It is also possible to appropriately merge two or more aspects arbitrarily selected from the following exemplifications.
(1)前述の各形態では、算定部40は酸素飽和度を算定したが、算定部40が算定する指標は酸素飽和度に限定されない。例えば、算定部40は、算定した酸素飽和度から酸素飽和度の状態を示す指標(例えば、異常/高目/通常、など)を特定してもよい。
(1) In the above-mentioned each form, although
(2)前述の各形態では、第1波長λ1を560nmとし、第2波長λ2を577nmとしたが、第1波長λ1および第2波長λ2は以上の例示に限定されない。血中の酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの状態の相違を反映した検出信号Zを生成できれば、第1波長λ1と第2波長λ2とは任意である。 (2) In each embodiment described above, the first wavelength λ1 is 560 nm and the second wavelength λ2 is 577 nm. However, the first wavelength λ1 and the second wavelength λ2 are not limited to the above examples. The first wavelength λ1 and the second wavelength λ2 are arbitrary as long as they can generate the detection signal Z reflecting the difference between the states of oxygenated hemoglobin and reduced hemoglobin in blood.
(3)前述の各形態では、単体の機器として構成された生体情報測定装置100を例示したが、以下の例示の通り、生体情報測定装置100の複数の要素は相互に別体の装置として実現され得る。
(3) In each of the above-described embodiments, the biological
前述の各形態では、検出装置30を具備する生体情報測定装置100を例示したが、図11に例示される通り、検出装置30を生体情報測定装置100とは別体とした構成も想定される。検出装置30は、例えば被験者の手首や上腕等の測定部位Mに装着される可搬型の光学センサーモジュールである。生体情報測定装置100は、例えば携帯電話機またはスマートフォン等の情報端末で実現される。腕時計型の情報端末で生体情報測定装置100を実現してもよい。検出装置30が生成した検出信号Z(Z1,Z2)が有線または無線で生体情報測定装置100に送信される。生体情報測定装置100の算定部40は、検出信号Zから酸素飽和度を算定して表示装置50に表示する。以上の説明から理解される通り、検出装置30は生体情報測定装置100から省略され得る。
In each of the above-described embodiments, the biological
前述の各形態では、表示装置50を具備する生体情報測定装置100を例示したが、図12に例示される通り、表示装置50を生体情報測定装置100とは別体とした構成も想定される。生体情報測定装置100の算定部40は、検出信号Zから酸素飽和度を算定し、当該酸素飽和度を表示するためのデータを表示装置50に送信する。表示装置50は、専用の表示機器であってもよいが、例えば、携帯電話機もしくはスマートフォン等の情報端末、または、被験者が携帯可能な腕時計型の情報端末に搭載されてもよい。生体情報測定装置100の算定部40が算定した酸素飽和度は、有線または無線により表示装置50に送信される。表示装置50は、生体情報測定装置100から受信した酸素飽和度を表示する。以上の説明から理解される通り、表示装置50は生体情報測定装置100から省略され得る。
Although the biological
図13に例示される通り、検出装置30および表示装置50を生体情報測定装置100(算定部40)とは別体とした構成も想定される。例えば、生体情報測定装置100(算定部40)が、携帯電話機やスマートフォン等の情報端末に搭載される。
As exemplified in FIG. 13, a configuration in which the
なお、検出装置30と生体情報測定装置100とを別体とした構成において、算定部40を検出装置30に搭載することも可能である。算定部40が算定した酸素飽和度が有線または無線により検出装置30から生体情報測定装置100に送信される。以上の説明から理解される通り、算定部40は生体情報測定装置100から省略され得る。
The calculating
(4)第1実施形態では、筐体部12とベルト14とを具備する腕時計型の生体情報測定装置100を例示したが、生体情報測定装置100の具体的な形態は任意である。例えば、被験者の身体に貼付可能なパッチ型、被験者の耳部に装着可能な耳装着型、被験者の指先に装着可能な指装着型(例えば着爪型)、または、被験者の頭部に装着可能な頭部装着型など、任意の形態の生体情報測定装置100が採用され得る。
(4) In the first embodiment, the wristwatch-type biological
(5)前述の各形態では、被験者の酸素飽和度を表示装置50に表示したが、酸素飽和度を被験者に報知するための構成は以上の例示に限定されない。例えば、酸素飽和度を音声で被験者に報知することも可能である。被験者の耳部に装着可能な耳装着型の生体情報測定装置100においては、酸素飽和度を音声で報知する構成が特に好適である。また、酸素飽和度を被験者に報知することは必須ではない。例えば、生体情報測定装置100が算定した酸素飽和度を通信網から他の通信装置に送信してもよい。また、生体情報測定装置100の記憶装置60や生体情報測定装置100に着脱可能な可搬型の記録媒体に酸素飽和度を格納してもよい。
(5) In the above-mentioned each form, although the test subject's oxygen saturation was displayed on the
(6)前述の各形態に係る生体情報測定装置100は、前述の例示の通り、CPU等のコンピューターとプログラムとの協働により実現される。本発明の好適な態様に係るプログラムは、コンピューターが読取可能な記録媒体に格納された形態で提供されてコンピューターにインストールされ得る。また、配信サーバーが具備する記録媒体に格納されたプログラムを、通信網を介した配信の形態でコンピューターに提供することも可能である。記録媒体は、例えば非一過性(non-transitory)の記録媒体であり、CD-ROM等の光学式記録媒体(光ディスク)が好例であるが、半導体記録媒体または磁気記録媒体等の公知の任意の形式の記録媒体を包含し得る。なお、非一過性の記録媒体とは、一過性の伝搬信号(transitory, propagating signal)を除く任意の記録媒体を含み、揮発性の記録媒体を除外するものではない。
(6) The biological
100…生体情報測定装置、12…筐体部、14…ベルト、30…検出装置、40…算定部、50…表示装置、60…記憶装置、31…筐体、33…発光部、35…第1受光ユニット、351…第1フィルター、353…第1受光部、37…第2受光ユニット、371…第2フィルター、373…第2受光部、39…保護部、71…検出ユニット、72…表示ユニット。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記生体にピーク波長が500nm以上590nm以下の照射光を照射する発光部と、
前記生体の内部で反射した前記照射光のうち、中心波長が560nmである波長域の光を透過させる第1フィルターと、
前記生体の内部で反射した前記照射光のうち、中心波長が577nmである波長域の光を透過させる第2フィルターと、
前記第1フィルターを透過した光の受光レベルに応じた第1検出信号を生成する第1受光部と、
前記第2フィルターを透過した光の受光レベルに応じた第2検出信号を生成する第2受光部と
を具備する検出装置。 A detection device that generates a detection signal used to calculate the oxygen saturation of a living body, comprising:
A light emitting unit for irradiating the living body with irradiation light having a peak wavelength of 500 nm or more and 590 nm or less;
A first filter for transmitting light in a wavelength range having a central wavelength of 560 nm among the irradiation light reflected inside the living body;
A second filter for transmitting light in a wavelength range having a center wavelength of 577 nm among the irradiation light reflected inside the living body;
A first light receiving unit that generates a first detection signal according to a light reception level of light transmitted through the first filter;
And a second light receiving unit configured to generate a second detection signal according to a light reception level of light transmitted through the second filter.
請求項1の検出装置。 The detection device according to claim 1, wherein a half width of each of the first filter and the second filter is 27 nm or less.
請求項2の検出装置。 The detection device according to claim 2, wherein a half width of each of the first filter and the second filter is 13 nm or less.
請求項1から請求項3の何れかの検出装置。 The detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection device is attached to the upper arm or the wrist of the living body.
前記検出装置が生成した前記第1検出信号と前記第2検出信号とから酸素飽和度を算定する算定部と
を具備する生体情報測定装置。 The detection device according to any one of claims 1 to 4.
A biological information measuring device comprising: a calculating unit that calculates an oxygen saturation level from the first detection signal generated by the detection device and the second detection signal.
生体の内部で反射した、ピーク波長が500nm以上590nm以下の照射光のうち、中心波長が560nmである波長域の光の受光レベルに応じた第1検出信号と、前記生体の内部で反射した照射光のうち、中心波長が577nmである波長域の光の受光レベルに応じた第2検出信号とから生体の酸素飽和度を算定する
生体情報測定方法。 The computer is
The first detection signal according to the light reception level of the light of the wavelength range whose center wavelength is 560 nm among the irradiation light having a peak wavelength of 500 nm or more and 590 nm or less reflected inside the living body and the irradiation reflected inside the living body A biological information measurement method for calculating the oxygen saturation of a living body from a second detection signal according to the light reception level of light in a wavelength range where the center wavelength is 577 nm among light.
としてコンピューターを機能させるプログラム。
The first detection signal according to the light reception level of the light of the wavelength range whose center wavelength is 560 nm among the irradiation light having a peak wavelength of 500 nm or more and 590 nm or less reflected inside the living body and the irradiation reflected inside the living body A program that causes a computer to function as a calculation unit that calculates the oxygen saturation of a living body from a second detection signal according to the light reception level of light in a wavelength range where the center wavelength is 577 nm among light.
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5830137A (en) * | 1996-11-18 | 1998-11-03 | University Of South Florida | Green light pulse oximeter |
JP2006026212A (en) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Sharp Corp | Living body information detector |
JP2012070828A (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Seiko Epson Corp | Biological information detector and biological information measuring device |
JP2015066128A (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 富士フイルム株式会社 | Optical measurement device |
US20160174857A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Eggers & Associates, Inc. | Wearable Apparatus, System and Method for Detection of Cardiac Arrest and Alerting Emergency Response |
WO2017055307A1 (en) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | Koninklijke Philips N.V. | Vital signs sensor and method of measuring vital signs of a user |
JP2017140439A (en) * | 2017-04-12 | 2017-08-17 | セイコーエプソン株式会社 | Pulse wave measuring module and electronic device |
JP2017525440A (en) * | 2014-07-30 | 2017-09-07 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | Detection and photoplethysmography of hemoglobin using spectral modulation |
-
2017
- 2017-09-11 JP JP2017173809A patent/JP7056045B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5830137A (en) * | 1996-11-18 | 1998-11-03 | University Of South Florida | Green light pulse oximeter |
JP2006026212A (en) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Sharp Corp | Living body information detector |
JP2012070828A (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-12 | Seiko Epson Corp | Biological information detector and biological information measuring device |
JP2015066128A (en) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 富士フイルム株式会社 | Optical measurement device |
JP2017525440A (en) * | 2014-07-30 | 2017-09-07 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | Detection and photoplethysmography of hemoglobin using spectral modulation |
US20160174857A1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-23 | Eggers & Associates, Inc. | Wearable Apparatus, System and Method for Detection of Cardiac Arrest and Alerting Emergency Response |
WO2017055307A1 (en) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | Koninklijke Philips N.V. | Vital signs sensor and method of measuring vital signs of a user |
JP2017140439A (en) * | 2017-04-12 | 2017-08-17 | セイコーエプソン株式会社 | Pulse wave measuring module and electronic device |
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