JP5958222B2 - 生体情報測定装置及び該装置におけるパラメータ設定方法 - Google Patents
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被測定者の被測定部位に装着される本体と、
或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、
前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、
前記出力信号からAC成分を取り出すとともにAC成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、
複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号の関係を記憶する第1の記憶部と、
前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記出力信号出力部で前記出力信号を取得し、前記取得された出力信号と前記第1の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号の関係とに基づいて、前記AC成分が前記脈波信号出力部でAC成分を取り出し可能な最低限の振幅を超えるように、前記発光部を発光させる必要発光強度を設定する発光強度設定部と、を備えることを特徴とする。
y=a・x±b (式1)
として求められる。但し、xが検出可能発光強度(例えば駆動電流が6mA)での脈波信号SACの振幅VAC、yが傾き[(脈波信号SACの振幅VAC)/(発光強度)]を表し、a、bは図6の散布図から求められる定数である。
(脈波信号SACの振幅VAC)={f×(検出可能発光強度で発光させたときの脈波信号SACの振幅VAC)−g}×(発光強度) (式1−1)
となる。但し、f、gは実験的に決められる定数である。(式1−1)によれば、検出可能発光強度(例えば駆動電流が6mA)で発光素子54を試行的に発光させた場合に得られる脈波信号SACの振幅VACを用いて、発光強度と脈波信号SACの振幅VACとの間の関係を求めることができる。
(脈波信号SACの振幅VACの予測値)={f×(検出可能発光強度で発光させたときの脈波信号SACの振幅VAC)−g}×(必要発光強度) (式1−2)
となる。但し、f、gは実験的に決められる定数である。
(式1−2)における左辺の(脈波信号SACの振幅VACの予測値)にdを代入して整理すると、
(必要発光強度)=d/{f×(検出可能発光強度で発光させたときの脈波信号SACの振幅VAC)−g} (式2)
となる。但し、f、gは実験的に決められる定数である。
y=a’・x±b’ (式3)
として求められる。但し、xが検出可能発光強度(例えば駆動電流が6mA)での出力信号レベルVDC、yが傾き[(出力信号レベルVDC)/(発光強度)]を表し、a’、b’は図8の散布図から求められる定数である。
(出力信号レベルVDC)={h×(検出可能発光強度で発光させたときの出力信号レベルVDC)}×(発光強度) (式3−1)
となる。但し、hは実験的に決められる定数である。(式3−1)によれば、検出可能発光強度(例えば駆動電流が6mA)で発光素子54を試行的に発光させた場合に得られる出力信号レベルVDCを用いて、発光強度と出力信号レベルVDCとの間の関係を求めることができる。
上記の(式3−1)を変形すると、出力信号レベルVDCの予測値(単位:V)は、
(出力信号レベルVDCの予測値)={h×(検出可能発光強度で発光させたときの出力信号レベルVDC)}×(必要発光強度) (式3−2)
となる。但し、f、gは実験的に決められる定数である。
(必要発光強度)=m/{(ヘモグロビン吸光度)×(脈波信号SACの振幅VACが検出可能となる或る検出可能発光強度で発光させたときの発光強度1mA当たりの出力信号レベル)} (式4)
という関係式によって求めることができる。但し、mは設計的に決められる値である。ヘモグロビン吸光度は、複数のサンプル被測定者における皮膚の色の違い等による個人差を反映したものであり、例えば、0.01〜0.4の値を取る。
次に、図10を参照しながら、この発明の第1実施形態に係る脈波測定装置1の動作について詳細に説明する。図10のフローチャートに示される処理は、制御部111のCPUが、記憶部112のROMに格納されたプログラム及びデータを読み出して、図2及び3に示した各構成要素を制御することで実行される。
次に、必要発光強度については試行的な発光によって取得された出力信号に基づいて設定して、受光感度及び脈波信号ゲインについては典型的な所与の値を用いる、この発明の第2実施形態に係る脈波測定装置1の動作を、図11を参照しながら説明するが、上記第1実施形態と重複する部分については、その説明を省略する。
次に、受光感度については試行的な発光によって取得された出力信号に基づいて設定して、必要発光強度及び脈波信号ゲインについては典型的な所与の値を用いる、この発明の第3実施形態に係る脈波測定装置1の動作を、図12を参照しながら説明するが、上記第1実施形態と重複する部分については、その説明を省略する。
次に、脈波信号ゲインについては試行的な発光によって取得された出力信号に基づいて設定して、必要発光強度及び受光感度については典型的な所与の値を用いる、この発明の第4実施形態に係る脈波測定装置1の動作を、図13を参照しながら説明するが、上記第1実施形態と重複する部分については、その説明を省略する。
10 本体
20 バンド
40 脈波信号増幅回路(脈波信号出力部)
41 バンドパスフィルタ
42 オペアンプ
43 脈波信号のA/D変換器
44 出力信号のA/D変換器
45 発光強度制御回路(発光強度設定部)
46 出力信号増幅回路(出力信号出力部)
47 パルス駆動回路
50 測定部
54 発光素子(発光部)
56 受光素子(受光部)
111 CPU(制御部)
112 記憶部
114 表示部
Claims (10)
- 被測定者の被測定部位に装着される本体と、
或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、
前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、
前記出力信号からAC成分を取り出すとともにAC成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、
複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号の関係を記憶する第1の記憶部と、
前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記出力信号出力部で前記出力信号を取得し、前記取得された出力信号と前記第1の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号の関係とに基づいて、前記AC成分が前記脈波信号出力部でAC成分を取り出し可能な最低限の振幅を超えるように、前記発光部を発光させる必要発光強度を設定する発光強度設定部と、を備える、生体情報測定装置。 - 被測定者の被測定部位に装着される本体と、
或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、
前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、
前記出力信号からAC成分を取り出すとともにAC成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、
複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号レベルの関係を記憶する第2の記憶部と、
前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記出力信号出力部で前記出力信号レベルを取得し、前記取得された出力信号レベルと前記第2の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号レベルの関係とに基づいて、前記出力信号レベルの予測値を算出する出力信号予測値算出部と、
前記出力信号レベルの予測値に基づいて、前記出力信号レベルが前記出力信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記出力信号出力部の増幅ゲインを設定する出力信号増幅ゲイン設定部と、を備える、生体情報測定装置。 - 被測定者の被測定部位に装着される本体と、
或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、
前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、
前記出力信号からAC成分を取り出すとともにAC成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、
複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係を記憶する第3の記憶部と、
前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記脈波信号出力部で前記脈波信号の振幅を取得し、前記取得された脈波信号の振幅と前記第3の記憶部に記憶された前記必要発光強度−脈波信号の振幅の関係とに基づいて、前記脈波信号の振幅の予測値を算出する脈波信号予測値算出部と、
前記脈波信号の振幅の予測値に基づいて、前記脈波信号の振幅が前記脈波信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記脈波信号出力部の増幅ゲインを設定する脈波信号増幅ゲイン設定部と、を備える、生体情報測定装置。 - 被測定者の被測定部位に装着される本体と、
或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、
前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、
前記出力信号からAC成分を取り出すとともにAC成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、
複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号の関係と、或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号レベルの関係と、或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係と、をそれぞれ記憶する第4の記憶部と、
前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記出力信号出力部で前記出力信号を取得し、前記取得された出力信号と前記第4の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号の関係とに基づいて、前記AC成分が前記脈波信号出力部でAC成分を取り出し可能な最低限の振幅を超えるように、前記発光部を発光させる必要発光強度を設定する発光強度設定部と、
前記検出可能発光強度での試行的な発光によって前記出力信号出力部で前記出力信号レベルを取得し、前記取得された出力信号レベルと前記第4の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号レベルの関係とに基づいて、前記出力信号レベルの予測値を算出する出力信号予測値算出部と、
前記出力信号レベルの予測値に基づいて、前記出力信号レベルが前記出力信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記出力信号出力部の増幅ゲインを設定する出力信号増幅ゲイン設定部と、
前記検出可能発光強度での試行的な発光によって前記脈波信号出力部で前記脈波信号の振幅を取得し、前記取得された脈波信号の振幅と前記第4の記憶部に記憶された前記必要発光強度−脈波信号の振幅の関係とに基づいて、前記脈波信号の振幅の予測値を算出する脈波信号予測値算出部と、
前記脈波信号の振幅の予測値に基づいて、前記脈波信号の振幅が前記脈波信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記脈波信号出力部の増幅ゲインを設定する脈波信号増幅ゲイン設定部と、を備える、生体情報測定装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一つに記載の生体情報測定装置において、
前記測定部の前記発光部を前記検出可能発光強度で発光させる期間は、少なくとも1拍分を含む期間である、生体情報測定装置。 - 請求項1、4又は5のいずれか一つに記載の生体情報測定装置において、
前記予め取得された必要発光強度−出力信号の関係は、mを定数とし、且つ、或る検出可能発光強度での前記AC成分の前記出力信号レベルに対する比をヘモグロビン吸光度と規定するとき、
(必要発光強度)=m/{(ヘモグロビン吸光度)×(脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度で発光させたときの発光強度1mA当たりの出力信号レベル)}
という関係式によって規定される、生体情報測定装置。 - 請求項1、4又は5のいずれか一つに記載の生体情報測定装置において、
前記予め取得された必要発光強度−出力信号の関係は、fとgを定数とするとき、
(必要発光強度)=f/(前記発光部を前記検出可能発光強度で発光させたときに取得される脈波信号の振幅−g)
という関係式によって規定される、生体情報測定装置。 - 請求項2、4又は5のいずれか一つに記載の生体情報測定装置において、
前記予め取得された必要発光強度−出力信号レベルの関係は、hを定数とするとき、
(出力信号レベルの予測値)=h×{(前記発光部を前記検出可能発光強度で発光させたときに取得される出力信号レベル)×(必要発光強度)}
という関係式によって規定される、生体情報測定装置。 - 請求項3、4又は5のいずれか一つに記載の生体情報測定装置において、
前記予め取得された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係は、fとgを定数とするとき、
(脈波信号の振幅の予測値)={f×(前記発光部を前記検出可能発光強度で発光させたときに取得される脈波信号の振幅)−g}×(必要発光強度)
という関係式によって規定される、生体情報測定装置。 - 請求項4記載の生体情報測定装置におけるパラメータ設定方法であって、
複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって、前記検出可能発光強度と、前記測定された前記出力信号のレベルと前記脈波信号の振幅との関係をそれぞれ予め取得して、当該関係を前記第4の記憶部に記憶するステップと、
前記検出可能発光強度で前記発光部を試行的に発光させるステップと、
前記被測定者の少なくとも1拍分の期間にわたって、前記出力信号のレベルと前記脈波信号の振幅とを測定するステップと、
前記発光強度設定部によって、前記AC成分が前記脈波信号出力部でAC成分を取り出し可能な最低限の振幅を超えるように、前記発光部を発光させる必要発光強度を設定するステップと、
前記出力信号予測値算出部によって、前記出力信号のレベルの予測値を算出するステップと、
前記出力信号増幅ゲイン設定部によって、前記出力信号出力部における光電出力の増幅ゲインを設定するステップと、
前記脈波信号予測値算出部によって、前記脈波信号の振幅の予測値を算出するステップと、
前記脈波信号増幅ゲイン設定部によって、前記脈波信号出力部における増幅ゲインを設定するステップと、を備える、生体情報測定装置におけるパラメータ設定方法。
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