JP6110340B2 - 生体情報測定装置および生体情報測定方法 - Google Patents
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Description
2ms ≦Tmeasure < Ton ≦(Tinterval/2)………………………………(式1)
Tsampling ≦0.05ms ……………………………………………………………(式2)
N ≧64………………………………………………………………………………(式3)
Tinterval ≦0.2s ……………………………………………………………(式4)
100Hz ≦fcutoff ≦1KHz………………………………………………………(式5)
(0.37/fcutoff) ≦Twait ≦(1.4/fcutoff) ……………………(式6)
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態における図1の生体情報測定装置1においては、図6に示された従来の生体情報測定装置100と同一の構成要素には同一の符号を用いている。
次に、図2および図3を用いて生体情報測定装置1により生体情報データを測定し外部機器へ送信するまでの生体情報測定送信処理手順について説明する。
血液量 ∝ (ΣP/VDC 2)…………………………………………………………(式7)
血流量 ∝ (Σ(P×F)/VDC 2)………………………………………………(式8)
このような構成の生体情報測定装置1において、サンプリングや生体情報データの解析に必要とされる時間を極力短縮し、できるだけ長い時間、光源101、増幅回路104および交流増幅回路105の電力を低下した状態にするための具体的条件を幾つかの項目に分けて説明する。
上述した生体情報測定装置1の制御回路10がステップSP1乃至ステップSP7の処理を繰り返す際の間欠測定間隔Tintervalについては、0.2秒以下とすることが望ましく、次の(式9)により表される。
Tinterval ≦0.2s ……………………………………………………………(式9)
Ton ≦Tinterval/2……………………………………………………………(式10)
次に、アナログデジタル変換回路106、107におけるサンプリングパラメータについて説明する。ここで、サンプリング間隔Tsampling、サンプリング回数Nとすると、デジタル信号データ列D2の測定時間Tmeasureは、次の(式11)により表される。
Tmeasure=Tsampling×N………………………………………………………(式11)
fmax=1/(2Tsampling) ………………………………………………………(式12)
fresolution=1/Tmeasure=1/(Tsampling×N)………………………(式13)
TFFT=Nlog2N×A………………………………………………………………(式14)
2[ms] ≦ Tmeasure…………………………………………………………(式15)
Tmeasure<Ton………………………………………………………………(式16)
2[ms] ≦ Tmeasure<Ton ≦ (Tinterval/2)……………………………(式17)
Tsampling ≦0.05ms …………………………………………………………(式18)
N ≧64……………………………………………………………………………(式19)
N×Tsampling +Nlog2N×A<Tinterval…………………………………(式20)
次に、ステップSP3において実行される待機時間Twaitについて説明する。上述したように、ステップSP2において光源101、増幅回路104および交流増幅回路105に対して電源からの電力を増加させると、光源101、増幅回路104の出力が急激に変化するため、交流増幅回路105の出力DC電圧レベルPLVは一時的に大きく変動する。
T99% = ln99/(2π・fcutoff)………………………………………………(式21)
100Hz ≦ fcutoff ≦1000Hz……………………………………………(式22)
0.5×T99% ≦ Twait ≦ 2.0×T99%……………………………………(式23)
(0.37/fcutoff) ≦ Twait ≦ (1.4/fcutoff) ……………………(式24)
0.4[ms] ≦ Twait ≦ 14[ms] ……………………(式25)
なお上述した実施の形態においては、間欠測定間隔TintervalがON時間Ton、解析時間Tcalcおよび調整時間Tpにより構成されるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限るものではなく、間欠測定間隔間隔Tintervalが十分に短く調整時間Tpが不要であり、ON時間Tonと解析時間Tcalcだけで構成されるようにしてもよい。
Claims (8)
- 被検体へ光を照射する光源と、
前記被検体からの前記光の散乱光を受光して電気信号を生成する受光素子と、
前記電気信号を増幅することにより増幅電気信号を生成する増幅手段と、
前記増幅電気信号をサンプリングしてデジタル信号データ列に変換するアナログデジタル変換手段と、
前記デジタル信号データ列の周波数スペクトルを解析して前記被検体の生体情報データを測定する演算手段と、
電源を制御して前記光源および前記増幅手段に供給する電力を増加させることにより前記光源および前記増幅手段を動作停止状態から起動状態に設定してから所定の電力増加時間が経過した後、前記電源を制御して前記光源および前記増幅手段に供給する電力を減少させることにより前記光源および前記増幅手段を前記起動状態から前記動作停止状態に設定するまでの前記起動状態および前記動作停止状態を間欠的に繰り返し行う制御手段と
を備え、
前記アナログデジタル変換手段は、前記光源および前記増幅手段を前記起動状態に設定したまま前記増幅電気信号をサンプリングしてデジタル信号データ列に変換し、前記演算手段は、前記光源および前記増幅手段を前記動作停止状態に設定してから前記デジタル信号データ列の周波数スペクトルを解析して前記被検体の生体情報データを測定する
ことを特徴とする生体情報測定装置。 - 請求項1記載の生体情報測定装置において、
前記光源と前記増幅手段に供給する電力が増加されている電力増加時間Ton 、前記アナログデジタル変換手段により前記増幅電気信号をサンプリングするときのサンプリング間隔Tsampling にサンプリング回数Nを乗算することにより求められる前記デジタル信号データ列の測定時間Tmeasure 、前記起動状態および前記動作停止状態を間欠的に行う際の間欠測定時間Tinterval としたとき、次の(式1)を満たす
2ms ≦Tmeasure < Ton ≦(Tinterval/2)………………………………(式1)
ことを特徴とする生体情報測定装置。 - 請求項2記載の生体情報測定装置において、
前記サンプリング間隔Tsampling および前記サンプリング回数Nは、次の(式2)および(式3)を満たす
Tsampling ≦0.05ms ……………………………………………………………(式2)
N ≧64………………………………………………………………………………(式3)
ことを特徴とする生体情報測定装置。 - 請求項2または3記載の生体情報測定装置において、
前記間欠測定時間Tintervalは、次の(式4)を満たす
Tinterval ≦0.2s ……………………………………………………………(式4)
ことを特徴とする生体情報測定装置。 - 請求項1乃至4記載の生体情報測定装置において、
前記増幅手段は、前記電気信号の低周波成分をハイパスフィルタによりカットして高周波成分だけを増幅する交流増幅手段を更に備え、
前記制御手段により前記交流増幅手段に供給する電力を増加させたとき、前記交流増幅手段の出力DC電圧レベルの変動が収束するまで、前記ハイパスフィルタの特性によって定まる所定の待機時間Twait だけ待機してから、前記アナログデジタル変換手段により前記増幅電気信号をサンプリングして前記デジタル信号データ列に変換する
ことを特徴とする生体情報測定装置。 - 請求項5に記載の生体情報測定装置において、
前記交流増幅手段の低周波側カットオフ周波数fcutoff は、次の(式5)を満たすように設定され、前記待機時間Twait は次の(式6)を満たすように設定される
100Hz ≦fcutoff ≦1KHz………………………………………………………(式5)
(0.37/fcutoff) ≦Twait ≦(1.4/fcutoff) ……………………(式6)
ことを特徴とする生体情報測定装置。 - 請求項1乃至6記載の生体情報測定装置において、
前記生体情報データを外部機器へ送信する通信手段を更に備え、
前記光源および前記増幅手段を前記起動状態に設定したまま前記アナログデジタル変換手段により前記増幅電気信号をサンプリングしてデジタル信号データ列に変換し、前記光源および前記増幅手段の前記動作停止状態に設定してから前記演算手段により前記デジタル信号データ列の周波数スペクトルを解析して前記被検体の生体情報データを測定するまでの処理が間欠的に複数回繰り返し行われたことにより得られる複数回分の生体情報データからなる生体情報データ列を前記通信手段により前記外部機器へ送信する
ことを特徴とする生体情報測定装置。 - 被検体へ光を照射する光源と、
前記被検体からの前記光の散乱光を受光して電気信号を生成する受光素子と、
前記電気信号を増幅することにより増幅電気信号を生成する増幅手段と、
前記増幅電気信号をサンプリングしてデジタル信号データ列に変換するアナログデジタル変換手段と、
前記デジタル信号データ列の周波数スペクトルを解析して前記被検体の生体情報データを測定する演算手段と、
電源を制御して前記光源および前記増幅手段に供給する電力を増加させることにより前記光源および前記増幅手段を動作停止状態から起動状態に設定してから所定の電力増加時間が経過した後、前記電源を制御して前記光源および前記増幅手段に供給する電力を減少させることにより前記光源および前記増幅手段を前記起動状態から前記動作停止状態に設定するまでの前記起動状態および前記動作停止状態を間欠的に繰り返し行う制御手段と
を備えた生体情報測定装置の生体情報測定方法において、
前記光源および前記増幅手段を前記起動状態に設定したまま前記アナログデジタル変換手段により前記増幅電気信号をサンプリングしてデジタル信号データ列に変換するアナログデジタル変換ステップと、
前記光源および前記増幅手段を前記動作停止状態に設定してから前記演算手段により前記デジタル信号データ列の周波数スペクトルを解析して前記被検体の生体情報データを測定する生体情報データ測定ステップと
を有することを特徴とする生体情報測定方法。
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