JP5470881B2 - 測定装置及び測定方法 - Google Patents
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本発明によれば、外来光や散乱光の影響を受けず、精度良く測定を行うことができる。
本発明によれば、外来光や散乱光の影響を受けず、精度良く測定を行うことができる。
この構成によれば、単一の波長の光が受光されるので、精度良く測定を行うことができる。
この構成によれば、生体に照射されて生体で反射される光の波長を変化させることが可能であり、生体に応じて生体に照射する光の波長を選択できる。
被測定体に光を出力する光出力ステップと、
前記光出力ステップから出力されて前記被測定体を透過した後に前記濾光ステップを透過した測定光と、前記被測定体を透過した後に前記濾光ステップを透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第1受光ステップと、
前記光出力ステップから出力されて前記被測定体を透過した後に前記濾光ステップを透過した散乱光と、前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第2受光ステップと、
前記光出力ステップ、および前記第1受光ステップを制御する制御ステップと、
前記第1受光ステップから出力された信号と前記第2受光ステップから出力された信号の差分の信号を得る差分抽出ステップと、
前記光出力ステップから光が出力されないように前記制御ステップが前記光出力手段を制御し、前記第1受光ステップが光に応答しないように前記制御ステップに制御された時に前記差分抽出ステップで得られる第1信号を記憶部に記憶させ、
前記光出力ステップから光が出力されるように前記制御ステップが前記光出力ステップを制御し、前記第1受光ステップが光に応答しないように前記制御ステップに制御された時に前記差分抽出ステップで得られる第2信号を前記記憶部に記憶させ、
前記第1信号と前記第2信号の差分を表す第3信号を前記記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、
前記光出力ステップから光が出力されるように前記制御ステップが前記光出力ステップを制御し、前記第1受光ステップが光に応答するように前記制御ステップに制御された時に前記差分抽出ステップで得られる信号を、前記記憶制御ステップに記憶された第3信号で補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正された信号から前記被測定体の情報を生成する情報生成ステップとを有する、
本発明によれば、外来光や散乱光の影響を受けず、制度良く測定を行うことができる。
被測定体に光を出力する光出力ステップと、
前記光出力ステップから出力されて前記被測定体で反射した後に前記濾光ステップを透過した測定光と、前記被測定体で反射した後に前記濾光ステップを透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第1受光ステップと、
前記光出力ステップから出力されて前記被測定体で反射した後に前記濾光ステップを透過した散乱光と、前記被測定体で反射した後に前記濾光ステップを透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第2受光ステップと、
前記光出力ステップ、および前記第1受光ステップを制御する制御ステップと、
前記第1受光ステップから出力された信号と前記第2受光ステップから出力された信号の差分の信号を得る差分抽出ステップと、
前記光出力ステップから光が出力されないように前記制御ステップが前記光出力ステップを制御し、前記第1受光ステップが光に応答しないように前記制御ステップに制御された時に前記差分抽出ステップで得られる第1信号を記憶部に記憶させ、
前記光出力ステップから光が出力されるように前記制御ステップが前記光出力ステップを制御し、前記第1受光ステップが光に応答しないように前記制御ステップに制御された時に前記差分抽出ステップで得られる第2信号を前記記憶部に記憶させ、
前記記憶部に記憶させた前記第1信号と前記第2信号の差分を表す第3信号を前記記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、
前記光出力ステップから光が出力されるように前記制御ステップが前記光出力ステップを制御し、前記第1受光ステップが光に応答するように前記制御ステップに制御された時に前記差分抽出ステップで得られる信号を、前記記憶部に記憶された第3信号で補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正された信号から前記被測定体の情報を生成する情報生成ステップとを有する。
本発明によれば、外来光や散乱光の影響を受けず、制度良く測定を行うことができる。
(全体構成)
図1は、本発明の一実施形態に係る測定装置1の構成を示したブロック図である。測定装置1は、生体(被測定体)の脈拍や脈波を測定する装置であり、光源10、検出部20、制御部30、記憶部35、表示部40および操作部50を備えている。
検出部20は、光を電気信号に変換する受光素子を備えており、生体を透過した光を受光素子で受光し、受光した光に対応した信号を出力する。
制御部30は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポートおよび出力ポートを備えた、所謂マイクロコンピュータである。制御部30は、ROMに記憶されたプログラムに従って動作し、光源10及び検出部20の制御を行う。また、制御部30は、検出部20から出力された信号を解析して生体の脈拍や脈波を測定し、表示部40を制御して測定結果を表示部40に表示させる。
記憶部35は、不揮発性メモリであり制御部30に接続されている。記憶部35は、制御部30の制御の下、検出部20から出力された信号を記憶する。
表示部40は、液晶ディスプレイ装置を備えており、制御部30が測定した結果を表示する。なお、本実施形態においては、表示部40は液晶ディスプレイ装置で測定結果の表示を行うが、表示を行うのは液晶ディスプレイ装置に限定されず、有機EL(Electro-Luminescence)を用いた表示装置など、他の表示装置であってもよい。
操作部50は制御部30に接続されており、測定装置1を操作するための操作子を備えている。制御部30は操作子に行われた操作を監視し、行われた操作に応じて光源10や検出部20の制御、測定結果の表示を行う。
図2は、光源10と検出部20の電気的構成を示した図である。
本実施形態においては、光源10は、予め定められた単一波長の光を出力する発光ダイオードであり、光源10が出力する光の波長λは近赤外の領域内(700[nm]〜1200[nm])となっている。光源10には電源に接続されたスイッチ11が接続されており、このスイッチ11は、制御部30からの信号S1によって開/閉が切り替えられ、光源10を点灯または消灯させる。
また、第2トランジスタTR2は、第2受光素子20Bに電流を流すスイッチとして動作するトランジスタである。第2トランジスタTR2は、ドレインが電源、ソースが第2受光素子20Bのカソード、ゲートが制御部30に接続されており、制御部30からの信号S3によりゲートに電圧が印加されると第2受光素子20Bに電流を流し、信号S3によりゲートに電圧が印加されない状態となると、第2受光素子20Bに流れる電流を遮断する。
増幅回路22は、オペアンプを用いた反転増幅回路を備えており、減算回路24から入力される信号を増幅してA/Dコンバータ23へ出力する。
次に、測定装置1の動作について説明する。
まず、図示せぬ電源から電力が測定装置1の各部へ供給されると、制御部30においては、ROMに記憶されている制御プログラムが起動される。制御プログラムが起動された後、操作部50において脈拍と脈波の測定開始を指示する操作が行われると、制御部30から出力された信号S1によってスイッチ11が開にされ(図3:ステップS1)、電源から光源10へ電流が流れないため光源10が消灯する。
一方、第2フィルタ21Bにおいては、光β1に含まれている波長λの光が第2フィルタ21Bを透過する。そして、この透過した光が第2受光素子20Bに到達すると、透過した光β1に応じた電流Iβ1が減算回路24へ流れる。
光αのうち、生体100を透過した光α1は第1フィルタ21Aに到達し、光源10から出力されて生体100を透過した散乱光α2は第2フィルタ21Bに到達する。また、ここで外来光である光βが生体100に到達すると、この光βのうち、生体100を透過した光β2は第1フィルタ21Aに到達し、透過した光β1は第2フィルタ21Bに到達する。
一方、第2フィルタ21Bにおいては、散乱光α2に含まれている波長λの光が透過すると共に、光β1に含まれている波長λの光が透過する。そして、この透過した光が第2受光素子20Bに到達すると、透過した光に応じた電流が減算回路24へ流れる。
ここで、光αのうち生体100を透過した光α1は第1フィルタ21Aに到達し、光αのうち生体100を透過した散乱光α2は第2フィルタ21Bに到達している。また、外来光である光βのうち生体100を透過した光β2は第1フィルタ21Aに到達し、光β1は第2フィルタ21Bに到達している。
また、第2フィルタ21Bにおいては、散乱光α2に含まれている波長λの光が透過すると共に、光β1に含まれている波長λの光が透過する。そして、この透過した光が第2受光素子20Bに到達すると、透過した光に応じた電流Ibが第2受光素子20Bに流れる。ここで、電流Ibは、光α2によって流れる電流Iα2の成分と、光β1によって流れる電流Iβ1の成分を含む。
なお、第1受光素子20Aに到達する光β2と第2受光素子20Bに到達する光β1は同じであるため、電流Iβ2と電流Iβ1は同じとなり、増幅回路22へ流れる信号は、電流Iα1と電流Iα2との差分になる。
そして、制御部30は、この補正処理により得られたデジタル信号を解析して脈拍や脈波の波形を得た後、表示部40を制御して脈拍や脈波の波形を表示する(ステップS10)。つまり、制御部30は、生体に関する情報を生成する情報生成部として機能する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。
また、上述した実施形態においては、光源10は発光ダイオードとなっているが、レーザー光を出力するレーザー素子であってもよい。
Claims (5)
- 予め定められた波長の光を透過する濾光手段と、
被測定体に光を出力する光出力手段と、
前記光出力手段から出力されて前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した測定光と、前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第1受光手段と、
前記光出力手段から出力されて前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した散乱光と、前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第2受光手段と、
前記光出力手段、および前記第1受光手段を制御する制御手段と、
前記第1受光手段から出力された信号と前記第2受光手段から出力された信号の差分の信号を得る差分抽出手段と、
前記光出力手段から光が出力されないように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答しないように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる第1信号を記憶部に記憶させ、
前記光出力手段から光が出力されるように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答しないように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる第2信号を前記記憶部に記憶させ、
前記記憶部に記憶された第1信号と第2信号の差分を表す第3信号を前記記憶部に記憶させる記憶部制御手段と、
前記光出力手段から光が出力されるように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答するように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる信号を、前記記憶部に記憶された第3信号で補正する補正手段と、
前記補正手段で補正された信号から前記被測定体の情報を生成する情報生成手段と
を有する測定装置。 - 予め定められた波長の光を透過する濾光手段と、
被測定体に光を出力する光出力手段と、
前記光出力手段から出力されて前記被測定体で反射した後に前記濾光手段を透過した測定光と、前記被測定体で反射した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第1受光手段と、
前記光出力手段から出力されて前記被測定体で反射した後に前記濾光手段を透過した散乱光と、前記被測定体で反射した後に前記濾光手段を透過した外来光とを受光し、受光した光に応じた信号を出力する第2受光手段と、
前記光出力手段、および前記第1受光手段を制御する制御手段と、
前記第1受光手段から出力された信号と前記第2受光手段から出力された信号の差分の信号を得る差分抽出手段と、
前記光出力手段から光が出力されないように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答しないように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる第1信号を記憶部に記憶させ、
前記光出力手段から光が出力されるように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答しないように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる第2信号を前記記憶部に記憶させ、
前記記憶部に記憶された第1信号と第2信号の差分を表す第3信号を前記記憶部に記憶させる記憶部制御手段と、
前記光出力手段から光が出力されるように前記制御手段が前記光出力手段を制御し、前記第1受光手段が光に応答するように前記制御手段に制御された時に前記差分抽出手段で得られる信号を、前記記憶部に記憶された第3信号で補正する補正手段と、
前記補正手段で補正された信号から前記被測定体の情報を生成する情報生成手段と
を有する測定装置。 - 前記濾光手段と同じ波長の光を透過する第2濾光手段を有し、
前記光出力手段から出力されて前記第2濾光手段を透過した光が前記被測定体に照射されること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の測定装置。 - 前記光出力手段から出力される光は、複数の波長の光を含むことを特徴とする請求項3に記載の測定装置。
- 光出力手段から出力されて前記被測定体を透過した後に予め定められた波長の光を透過する濾光手段を透過した測定光と、前記被測定体を透過した後に前記濾光手段を透過した外来光とが受光可能であって、受光した光に応じた信号を出力する第1受光手段が、光に応答しないように制御される第1制御ステップと、
前記第1制御ステップの後のステップであり、前記光出力手段から光が出力されない状態で、前記第1受光手段からの信号と、前記光出力手段から出力されて被測定体を透過した散乱光と、前記被測定体を透過した外来光とが受光可能であって、受光した光に応じた信号を出力する第2受光手段から出力された信号との差分の信号を記憶する第1記憶ステップと、
前記第1制御ステップの後のステップであり、前記光出力手段から光が出力された状態で、前記第1受光手段からの信号と前記第2受光手段からの信号との差分の信号を記憶する第2記憶ステップと、
前記第1記憶ステップで記憶された信号と前記第2記憶ステップで記憶された信号との差分の信号を記憶する第3記憶ステップと、
前記第1受光手段が光に応答するように制御される第2制御ステップと、
前記第2制御ステップの後のステップであり、前記光出力手段から光が出力された状態で、前記第1受光手段からの信号と前記第2受光手段からの信号との差分の信号を前記第3記憶ステップで記憶された信号で補正する補正ステップと、
前記補正ステップで補正された信号から前記被測定体の情報を生成する情報生成ステップと、
を有する測定方法。
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