JP5701528B2 - 生体状態量測定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、生体または該生体から採取された生体試料から、前記生体の状態を示す情報を検出するとともに検出した情報を電流として出力する検出部と、該検出部からの出力電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、該電流電圧変換回路からの出力電圧を所定の充電時間にわたって充電した後放電する積分キャパシタと、該積分キャパシタの放電時間を計測するカウンタとを有し、該カウンタにより計測された前記放電時間をデジタル量に変換して出力する2重積分型のAD変換回路と、該AD変換回路から出力されたデジタル量に基づいて前記生体の状態量を算出する情報処理部とを備える生体状態量測定装置を提供する。
このようにすることで、反射光または透過光の強度に基づいて、生体または生体試料に含まれる生体分子の濃度などの状態量を測定することができる。
このようにすることで、生体または生体試料を流れる電流の大きさやその変化に基づいて、心拍などの状態量を測定することができる。
このようにすることで、蛍光強度に基づいて、生体または生体試料に含まれる生体分子の濃度などの状態量を測定することができる。
本実施形態に係る生体状態量測定装置1は、図1に示されるように、生体または該生体から採取された生体試料(以下、生体等という。)Aに照明光Lを照射する発光ダイオード(LED、検出部、照明光源)2と、生体等Aからの信号光L’を検出するフォトダイオード(PD、検出部)3と、該PD3からの信号電流Isigを信号電圧Vsigに変換する電流電圧変換回路(IV変換回路)4と、該IV変換回路4からの信号電圧Vsigに基づいて生体の状態量を算出する2重積分型のAD変換回路5とを備えている。
PD3は、照明光Lが生体等Aを透過した透過光または生体等Aで反射された反射光を信号光L’として受光する。PD3は、受光した信号光L’の光量に比例した大きさの信号電流Isigを出力する。
積分抵抗51は、スイッチSW2を介してIVオペアンプ41の出力端子と接続され、IV変換回路4からの信号電圧Vsigが入力される。
積分オペアンプ52は、IVオペアンプ41と同様に、第1の基準電圧Vref1が+入力端子に印加さている。
Vsig = (Vref2 − Vref1) × N2/N1 ・・・(1)
さらに、MCU55は、算出した信号電圧Vsigから、下式(2)により、PD3の信号電流Isigを算出する。
Isig = Vsig/Riv ・・・(2)
積分キャパシタ53の充電時において、充電電圧Vc、印加電圧Vsig、充電時間カウント数N1は下式(3)の関係にある。ここで、Rintは積分抵抗51の抵抗値、Cintは積分キャパシタ53の静電容量値、Tはクロックの周期である。
本実施形態に係る生体状態量測定装置1は、LED2が発光していない、すなわち、生体の状態量を測定していない状態(t<t0)においては、スイッチSW1がオン状態であり積分キャパシタ53の充電電圧Vcがリセットされている。
なお、本実施形態においては、上述した第1の実施形態と異なる点について主に説明し、第1の実施形態と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
IVオペアンプ41は、+入力端子に下式(5)で表される第3の基準電圧(第2の基準電圧)Vref3が印加されている。
Vref3 =Vref1 + Riv×Ioff・・・(5)
Vref3 = Vref1−Riv*Ioff・・・(5)’
となる。
このようにすることで、例えば、生体試料中の生体分子を蛍光物質により予め標識しておくことにより、生体の状態量として生体分子の濃度を測定することができる。
このようにすることで、生体の状態量としてインピーダンスを測定することができる。
2 発光ダイオード(検出部、照明光源)
3 フォトダイオード(検出部)
4 電流電圧変換回路
5 AD変換回路
8 電極(検出部)
41 電流電圧変換オペアンプ
42 変換抵抗
51 積分抵抗
52 積分オペアンプ
53 積分キャパシタ
54 コンパレータ
55 マイクロコントロールユニット(カウンタ、情報処理部)
55a〜55c 入力端子
55d,55e 出力端子
61,62,63 基準電圧回路
71 NOT回路
72 AND回路
81 定電流回路
82 バッファ
A 生体または生体試料
Claims (5)
- 生体または該生体から採取された生体試料から、前記生体の状態を示す情報を検出するとともに検出した情報を電流として出力する検出部と、
該検出部からの出力電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、
該電流電圧変換回路からの出力電圧を充電した後放電する積分キャパシタと、該積分キャパシタの充電時間および放電時間を計測するカウンタとを有し、該カウンタにより計測された充電時間および放電時間をデジタル量に変換して出力する2重積分型のAD変換回路と、
該AD変換回路から出力された前記デジタル量に基づいて前記生体の状態量を算出する情報処理部とを備える生体状態量測定装置。 - 前記電流電圧変換回路が、その出力電圧を偏移させる第1の基準電圧を有し、
前記AD変換回路が、前記電流電圧変換回路からの前記出力電圧に対する、前記第1の基準電圧と異なる第2の基準電圧を有し、
前記電流電圧変換回路が前記第1の基準電圧に対して負の電圧を出力する場合は、前記第1の基準電圧が前記第2の基準電圧より大きく設定され、
前記電流電圧変換回路が前記第1の基準電圧に対して正の電圧を出力する場合は、前記第1の基準電圧が前記第2の基準電圧より小さく設定されている請求項1に記載の生体状態量測定装置。 - 前記検出部が、
前記生体または前記生体試料に検出光を照明する照明光源と、
前記生体または前記生体試料により反射された前記検出光の反射光、もしくは、前記生体または前記生体試料を透過した前記検出光の透過光を受光するフォトダイオードとを備える請求項1に記載の生体状態量測定装置。 - 前記検出部が、
前記生体または前記生体試料に接触させられ、該生体または生体試料を流れる電流を検出する少なくとも2つの電極を備える請求項1に記載の生体状態量測定装置。 - 前記検出部が、
前記生体または前記生体試料に、該生体または生体試料に担持させられた蛍光物質を励起する励起光を照明する励起光源と、
前記蛍光物質からの蛍光を受光するフォトダイオードとを備える請求項1に記載の生体状態量測定装置。
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