JP6179064B2 - Pulse wave measuring device and signal processing device - Google Patents

Pulse wave measuring device and signal processing device Download PDF

Info

Publication number
JP6179064B2
JP6179064B2 JP2012013189A JP2012013189A JP6179064B2 JP 6179064 B2 JP6179064 B2 JP 6179064B2 JP 2012013189 A JP2012013189 A JP 2012013189A JP 2012013189 A JP2012013189 A JP 2012013189A JP 6179064 B2 JP6179064 B2 JP 6179064B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
unit
light
component
signal processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012013189A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013150708A5 (en
JP2013150708A (en
Inventor
森田 雅紀
雅紀 森田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2012013189A priority Critical patent/JP6179064B2/en
Publication of JP2013150708A publication Critical patent/JP2013150708A/en
Publication of JP2013150708A5 publication Critical patent/JP2013150708A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6179064B2 publication Critical patent/JP6179064B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Description

本発明は、生体の脈波を測定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for measuring a pulse wave of a living body.

光を用いて生体の脈派を測定する技術が知られている。例えば、特許文献1には、パルスフォトメータにおいて、同一の媒体から抽出される2つの測定信号から、脈波信号とアーチフェクト信号とを分離する信号処理方法が記載されている。   A technique for measuring the pulse of a living body using light is known. For example, Patent Document 1 describes a signal processing method for separating a pulse wave signal and an artifact signal from two measurement signals extracted from the same medium in a pulse photometer.

特開2009−261458号公報JP 2009-261458 A

二波長の光を用いて脈波を測定する場合、それらの光により観測される2つの信号に対して信号増幅等の信号処理が施される。しかし、2つの信号に対して別系統の回路構成で信号処理を施す場合には、回路特性のばらつきにより、2つの信号に他方の信号と相関のない信号ノイズが混入してしまう。この場合、2つの信号の相関が低くなり、例えば特許文献1に記載されたような信号分離に悪影響を与える恐れがある。
本発明は、第1の信号及び第2の信号に対して異なる信号処理部により信号処理を施す場合において、第1の信号と第2の信号との相関を高めることを目的の1つとする。
When measuring pulse waves using light of two wavelengths, signal processing such as signal amplification is performed on two signals observed by these lights. However, when signal processing is performed on two signals with a circuit configuration of another system, signal noise having no correlation with the other signal is mixed into the two signals due to variations in circuit characteristics. In this case, the correlation between the two signals becomes low, which may adversely affect signal separation as described in Patent Document 1, for example.
An object of the present invention is to increase the correlation between the first signal and the second signal when the signal processing is performed on the first signal and the second signal by different signal processing units.

本発明に係る脈波想定装置は、生体に第1の光を照射する第1の照射部と、前記生体に第2の光を照射する第2の照射部と、前記生体内を通過した前記第1の光を受光し、当該受光した第1の光を第1の信号に変換する第1の受光部と、前記生体内を通過した前記第2の光を受光し、当該受光した第2の光を第2の信号に変換する第2の受光部と、前記第1の信号に第1の信号処理を施す第1の信号処理部と、前記第2の信号に第2の信号処理を施す第2の信号処理部と、前記第2の信号処理が施された第2の信号から、前記第1の信号処理が施された第1の信号との相関が閾値よりも低い第1の信号成分を除去し、当該第1の信号成分が除去された第2の信号を出力する第1の除去部とを備えることを特徴とする。この構成によれば、第1の信号及び第2の信号に対して異なる信号処理部により信号処理を施す場合において、第1の信号と第2の信号との相関を高めることができる。   The pulse wave assumption device according to the present invention includes a first irradiation unit that irradiates a living body with first light, a second irradiation unit that irradiates the living body with second light, and the body that has passed through the living body. A first light receiving unit that receives the first light, converts the received first light into a first signal, and receives the second light that has passed through the living body; A second light receiving unit that converts the light into a second signal, a first signal processing unit that performs first signal processing on the first signal, and second signal processing on the second signal. A first signal processing section and a second signal subjected to the second signal processing, and a first signal subjected to the first signal processing has a lower correlation than a first threshold And a first removing unit that removes the signal component and outputs a second signal from which the first signal component has been removed. According to this configuration, when the signal processing is performed on the first signal and the second signal by different signal processing units, the correlation between the first signal and the second signal can be increased.

前記脈波測定装置は、前記第1の信号処理が施された第1の信号から、前記第2の信号処理が施された第2の信号との相関が閾値よりも低い第2の信号成分を除去し、当該第2の信号成分が除去された第1の信号を出力する第2の除去部を備えてもよい。この構成によれば、第1の信号と第2の信号の両方に他の信号との相関が閾値よりも低い信号成分が含まれている場合にも、第1の信号と第2の信号との相関を高めることができる。   The pulse wave measuring device has a second signal component whose correlation with the second signal subjected to the second signal processing is lower than a threshold value from the first signal subjected to the first signal processing. And a second removal unit that outputs the first signal from which the second signal component is removed. According to this configuration, even when both the first signal and the second signal include signal components whose correlation with other signals is lower than the threshold, the first signal and the second signal Correlation can be increased.

前記第1の除去部又は前記第2の除去部は、適応フィルターを用いて前記第1の信号成分又は前記第2の信号成分の除去を行ってもよい。この構成によれば、簡易な構成で第1の信号と第2の信号との相関を高めることができる。   The first removal unit or the second removal unit may remove the first signal component or the second signal component using an adaptive filter. According to this configuration, the correlation between the first signal and the second signal can be increased with a simple configuration.

前記脈波測定装置は、前記第1の信号処理が施された第1の信号及び前記第1の除去部により前記第1の信号成分が除去された第2の信号から、又は前記第2の除去部により前記第2の信号成分が除去された第1の信号及び前記第1の除去部により前記第1の信号成分が除去された第2の信号から、前記生体の脈派を示す脈動成分とノイズ成分とを分離する分離部を備えてもよい。この構成によれば、脈動成分とノイズ成分とを分離する精度を向上させることができる。   The pulse wave measuring device includes: a first signal subjected to the first signal processing; and a second signal from which the first signal component has been removed by the first removing unit; or the second signal. A pulsating component indicating the pulsation of the living body from the first signal from which the second signal component has been removed by the removing unit and the second signal from which the first signal component has been removed by the first removing unit And a separation unit for separating the noise component. According to this structure, the precision which isolate | separates a pulsation component and a noise component can be improved.

前記第1の光と前記第2の光とは波長が異なるものであってもよい。この構成によれば、二波長の光を用いて脈波を測定する構成において、第1の信号と第2の信号との相関を高めることができる。   The first light and the second light may have different wavelengths. According to this configuration, the correlation between the first signal and the second signal can be increased in the configuration in which the pulse wave is measured using light of two wavelengths.

本発明に係る信号処理装置は、第1の照射部が生体に第1の光を照射し、第1の受光部が前記生体内を通過した前記第1の光を受光し、当該受光した第1の光を第1の信号に変換すると、当該第1の信号に第1の信号処理を施す第1の信号処理部と、第2の照射部が前記生体に第2の光を照射し、第2の受光部が前記生体内を通過した前記第2の光を受光し、当該受光した第2の光を第2の信号に変換すると、当該第2の信号に第2の信号処理を施す第2の信号処理部と、前記第2の信号処理が施された第2の信号から、前記第1の信号処理が施された第1の信号との相関が閾値よりも低い第1の信号成分を除去し、当該第1の信号成分が除去された第2の信号を出力する第1の除去部とを備えることを特徴とする。この構成によれば、第1の信号及び第2の信号に対して異なる信号処理部により信号処理を施す場合において、第1の信号と第2の信号との相関を高めることができる。   In the signal processing device according to the present invention, the first irradiation unit irradiates the living body with the first light, the first light receiving unit receives the first light that has passed through the living body, and receives the received first light. When the first light is converted into the first signal, the first signal processing unit that performs the first signal processing on the first signal and the second irradiation unit irradiate the living body with the second light, When the second light receiving unit receives the second light passing through the living body and converts the received second light into a second signal, the second signal is subjected to second signal processing. A first signal having a lower correlation than a threshold value between the second signal processing unit and the second signal subjected to the second signal processing and the first signal subjected to the first signal processing. And a first removal unit that outputs a second signal from which the first signal component has been removed. According to this configuration, when the signal processing is performed on the first signal and the second signal by different signal processing units, the correlation between the first signal and the second signal can be increased.

脈波測定装置の外観を示す図Diagram showing the appearance of the pulse wave measurement device 脈波測定装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the pulse wave measurement device 生体に対する光の浸透度を示す図Diagram showing the penetration of light into a living body 生体内における緑色光及び赤色光の経路を示す図Diagram showing the path of green light and red light in the living body 第1の増幅回路及び第2の増幅回路の入出力特性を示す図The figure which shows the input-output characteristic of a 1st amplifier circuit and a 2nd amplifier circuit 増幅回路の歪みを示す図。The figure which shows the distortion of an amplifier circuit. CPUの機能構成を示すブロック図Block diagram showing functional configuration of CPU 適応フィルターの概念図Conceptual diagram of adaptive filter G信号及びR信号の信号観測モデルを示す図The figure which shows the signal observation model of G signal and R signal 変形例に係るCPUの機能構成を示すブロック図The block diagram which shows the function structure of CPU which concerns on a modification. 変形例に係る適応フィルターの概念図Conceptual diagram of adaptive filter according to modification

図1は、本実施形態に係る脈波測定装置1の外観を示す図である。脈波測定装置1は、人間の手2に装着される。脈波測定装置1は、人間の手首に装着される装置本体3(信号処理装置の一例)と、脈波センサー4とで構成されている。この装置本体3と脈波センサー4とは、ケーブル5を介して接続されている。脈波センサー4は、図1(b)に示すように、人差指の根元の手のひら側にバンド6によって固定される。   FIG. 1 is a diagram illustrating an appearance of a pulse wave measuring apparatus 1 according to the present embodiment. The pulse wave measuring device 1 is attached to a human hand 2. The pulse wave measuring device 1 includes a device main body 3 (an example of a signal processing device) that is worn on a human wrist and a pulse wave sensor 4. The apparatus main body 3 and the pulse wave sensor 4 are connected via a cable 5. The pulse wave sensor 4 is fixed to the palm side of the base of the index finger by a band 6 as shown in FIG.

図2は、脈波測定装置1の構成を示すブロック図である。脈波測定装置1は、二波長の光を用いて脈波を測定する。装置本体3は、CPU(Central Processing Unit)11と、ROM(Read Only Memory)12と、RAM(Random Access Memory)13と、表示部14と、操作部15と、発振回路16と、計時回路17と、第1の信号処理部24aと第2の信号処理部24bとを備える。この第1の信号処理部24aには、第1のフィルター部21aと、第1の増幅回路22aと、第1のA/D(analog to digital)変換部23aとが含まれる。第2の信号処理部24bには、第2のフィルター部21bと、第2の増幅回路22bと、第2のA/D変換部23bとが含まれる。脈波センサー4は、駆動回路18と、第1の発光部19a(第1の照射部の一例)及び第2の発光部19b(第2の照射部の一例)と、第1の受光部20a及び第2の受光部20bとを備える。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the pulse wave measuring device 1. The pulse wave measuring device 1 measures a pulse wave using light of two wavelengths. The apparatus body 3 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a ROM (Read Only Memory) 12, a RAM (Random Access Memory) 13, a display unit 14, an operation unit 15, an oscillation circuit 16, and a clock circuit 17. And a first signal processing unit 24a and a second signal processing unit 24b. The first signal processing unit 24a includes a first filter unit 21a, a first amplifier circuit 22a, and a first A / D (analog to digital) conversion unit 23a. The second signal processing unit 24b includes a second filter unit 21b, a second amplifier circuit 22b, and a second A / D conversion unit 23b. The pulse wave sensor 4 includes a drive circuit 18, a first light emitting unit 19a (an example of a first irradiation unit), a second light emitting unit 19b (an example of a second irradiation unit), and a first light receiving unit 20a. And a second light receiving unit 20b.

CPU11は、制御プログラムを実行して脈波測定装置1の各部を制御する。ROM12は、読み出し専用の不揮発性メモリーである。ROM12には、例えばCPU11により実行される基本的なシステムプログラムが記憶される。RAM13は、CPU11のワークエリアとして使用される揮発性メモリーである。RAM13には、例えばCPU11による制御プログラムの実行中に発生する各種のデータが一時的に記憶される。表示部14は、例えば液晶ディスプレイである。表示部14は、CPU11による制御の下、脈波の測定結果や脈波の測定に関する各種の情報を表示する。操作部15は、例えば脈波測定装置1の操作に用いられる複数の操作ボタンを備える。操作部15は、利用者の操作に応じた操作信号をCPU11に供給する。発振回路16は、CPU11にクロック信号を供給する。計時回路17は、CPU11による制御の下、時間を計測する。   The CPU 11 controls each part of the pulse wave measuring device 1 by executing a control program. The ROM 12 is a read-only nonvolatile memory. For example, a basic system program executed by the CPU 11 is stored in the ROM 12. The RAM 13 is a volatile memory used as a work area for the CPU 11. In the RAM 13, for example, various data generated during execution of the control program by the CPU 11 are temporarily stored. The display unit 14 is a liquid crystal display, for example. The display unit 14 displays various information related to pulse wave measurement results and pulse wave measurement under the control of the CPU 11. The operation unit 15 includes a plurality of operation buttons used for operating the pulse wave measuring device 1, for example. The operation unit 15 supplies an operation signal corresponding to a user operation to the CPU 11. The oscillation circuit 16 supplies a clock signal to the CPU 11. The timer circuit 17 measures time under the control of the CPU 11.

駆動回路18は、第1の発光部19a及び第2の発光部19bを駆動する。例えば、駆動回路18は、操作部15を用いて脈波の測定開始を指示する操作が行われると、第1の発光部19aと第2の発光部19bとを交互に駆動する。第1の発光部19aは、緑色光Lg(第1の光の一例)を照射する発光素子を備える。この緑色光Lgのピーク波長は、525nmである。第2の発光部19bは、赤色光Lr(第2の光の一例)を照射する発光素子を備える。この赤色光Lrのピーク波長は、620nmである。赤色光Lrのピーク波長は、緑色光Lgよりもピーク波長よりも大きい。第1の発光部19a及び第2の発光部19bは、駆動回路18により駆動されると、生体内の測定部位に光を照射する。   The drive circuit 18 drives the first light emitting unit 19a and the second light emitting unit 19b. For example, when an operation for instructing start of pulse wave measurement is performed using the operation unit 15, the drive circuit 18 alternately drives the first light emitting unit 19 a and the second light emitting unit 19 b. The first light emitting unit 19a includes a light emitting element that emits green light Lg (an example of first light). The peak wavelength of the green light Lg is 525 nm. The second light emitting unit 19b includes a light emitting element that emits red light Lr (an example of second light). The peak wavelength of the red light Lr is 620 nm. The peak wavelength of the red light Lr is larger than the peak wavelength of the green light Lg. When the first light emitting unit 19 a and the second light emitting unit 19 b are driven by the drive circuit 18, the first light emitting unit 19 a and the second light emitting unit 19 b irradiate the measurement site in the living body with light.

図3は、生体に対する光の浸透度を示す図である。図3に示す縦軸は、光のピーク波長[nm]を示す。図3に示す横軸は、生体に対する光の浸透度を示す。この浸透度とは、生体内において光が到達する深さをいう。この深さとは、生体の表面からの距離をいう。図3に示すように、波長により生体に対する光の浸透度が異なる。例えば、緑色光Lgのピーク波長は525nmであり、赤色光Lrのピーク波長は620nmである。この場合、赤色光Lrの浸透度は、緑色光Lgの浸透度よりも大きくなる。   FIG. 3 is a diagram showing the degree of penetration of light into a living body. The vertical axis | shaft shown in FIG. 3 shows the peak wavelength [nm] of light. The horizontal axis shown in FIG. 3 indicates the degree of light penetration into the living body. This penetrance refers to the depth at which light reaches in vivo. This depth refers to the distance from the surface of the living body. As shown in FIG. 3, the penetration degree of light into the living body varies depending on the wavelength. For example, the peak wavelength of the green light Lg is 525 nm, and the peak wavelength of the red light Lr is 620 nm. In this case, the penetration degree of the red light Lr is larger than the penetration degree of the green light Lg.

図4は、生体内における緑色光Lg及び赤色光Lrの経路を示す図である。第1の発光部19a、第2の発光部19b、第1の受光部20a及び第2の受光部20bは、緑色光Lgと赤色光Lrとが同じ深さの測定部位に照射されるような位置に配置される。上述したように、赤色光Lrの浸透度は、緑色光Lgの浸透度よりも大きいため、赤色光Lrは、基本的には緑色光Lgよりも生体内の深い部分を通過することになる。しかし、第2の発光部19bと第2の受光部20bとの間の距離D2を小さくすると、第2の発光部19bから照射される赤色光Lは、生体内の浅い部分の散乱光の割合が多くなるため、生体内の平均浸透度が小さくなる。つまり、第2の発光部19bと第2の受光部20bとの間の距離D2を小さくすると、赤色光Lrは生体内のより浅い部分を通過することになる。そこで、第2の発光部19bと第2の受光部20bとの間の距離D2を、第1の発光部19aと第1の受光部20aとの間の距離D1よりも小さくすることにより、緑色光Lgと赤色光Lrとが同じ深さの測定部位に照射されるように調整することができる。この場合、緑色光Lgは、図4(a)に示すように測定部位T1に照射される。赤色光Lrは、図4(b)に示すように測定部位T1と同じ深さの測定部位T2に照射される。   FIG. 4 is a diagram illustrating paths of the green light Lg and the red light Lr in the living body. The first light emitting unit 19a, the second light emitting unit 19b, the first light receiving unit 20a, and the second light receiving unit 20b are configured such that the measurement site having the same depth is irradiated with the green light Lg and the red light Lr. Placed in position. As described above, since the penetrability of the red light Lr is larger than that of the green light Lg, the red light Lr basically passes through a deeper part of the living body than the green light Lg. However, when the distance D2 between the second light emitting unit 19b and the second light receiving unit 20b is reduced, the red light L emitted from the second light emitting unit 19b is a ratio of the scattered light in the shallow part in the living body. Therefore, the average penetrance in the living body becomes small. That is, when the distance D2 between the second light emitting unit 19b and the second light receiving unit 20b is reduced, the red light Lr passes through a shallower part of the living body. Therefore, by making the distance D2 between the second light emitting unit 19b and the second light receiving unit 20b smaller than the distance D1 between the first light emitting unit 19a and the first light receiving unit 20a, green It can adjust so that the light Lg and the red light Lr may be irradiated to the measurement part of the same depth. In this case, the green light Lg is applied to the measurement site T1 as shown in FIG. As shown in FIG. 4B, the red light Lr is irradiated to the measurement site T2 having the same depth as the measurement site T1.

第1の発光部19aから照射された緑色光Lgは、測定部位T1で反射され第1の受光部20aにより受光される。第1の受光部20aは、緑色光Lgを受光すると、受光した緑色光Lgを第1のアナログ信号(第1の信号の一例)に変換して出力する。この第1のアナログ信号には、測定部位T1に存在する血管の脈動を示す測定信号成分が含まれる。第2の発光部19bから照射された赤色光Lrは、測定部位T2で反射され第2の受光部20bにより受光される。第2の受光部20bは、赤色光Lrを受光すると、受光した赤色光Lrを第2のアナログ信号(第2の信号の一例)に変換して出力する。この第2のアナログ信号には、測定部位T2に存在する血管の脈動を示す測定信号成分が含まれる。上述したように、測定部位T1の深さと測定部位T2の深さは同じであるため、測定部位T1と測定部位T2には同一の血管が存在していると考えられる。したがって、第1のアナログ信号と第2のアナログ信号には同様の測定信号成分が含まれることになる。   The green light Lg emitted from the first light emitting unit 19a is reflected by the measurement site T1 and received by the first light receiving unit 20a. When receiving the green light Lg, the first light receiving unit 20a converts the received green light Lg into a first analog signal (an example of a first signal) and outputs the first analog signal. The first analog signal includes a measurement signal component indicating the pulsation of the blood vessel existing at the measurement site T1. The red light Lr emitted from the second light emitting unit 19b is reflected by the measurement site T2 and received by the second light receiving unit 20b. When receiving the red light Lr, the second light receiving unit 20b converts the received red light Lr into a second analog signal (an example of a second signal) and outputs the second analog signal. The second analog signal includes a measurement signal component indicating the pulsation of the blood vessel existing at the measurement site T2. As described above, since the measurement site T1 and the measurement site T2 have the same depth, it is considered that the same blood vessel exists in the measurement site T1 and the measurement site T2. Accordingly, the same measurement signal component is included in the first analog signal and the second analog signal.

第1の受光部20aから出力された第1のアナログ信号は、図2に示す第1のフィルター部21aに入力される。第1のフィルター部21aは、AC(Alternating Current)フィルターとDC(Direct Current)フィルター(いずれも図示せず)とを備える。ACフィルターは、第1のアナログ信号が入力されると、入力された第1のアナログ信号から脈動を示す脈動成分(AC成分)を除去して第1のアナログ信号のDC成分を出力する。DCフィルターは、第1のアナログ信号が入力されると、入力された第1のアナログ信号から脈波の基線のゆらぎ成分(DC成分)を除去して第1のアナログ信号のAC成分を出力する。   The first analog signal output from the first light receiving unit 20a is input to the first filter unit 21a shown in FIG. The first filter unit 21a includes an AC (Alternating Current) filter and a DC (Direct Current) filter (both not shown). When the first analog signal is input, the AC filter removes a pulsation component (AC component) indicating pulsation from the input first analog signal and outputs a DC component of the first analog signal. When the first analog signal is input, the DC filter removes the fluctuation component (DC component) of the baseline of the pulse wave from the input first analog signal and outputs the AC component of the first analog signal. .

第2の受光部20bから出力された第2のアナログ信号は、第2のフィルター部21bに入力される。第2のフィルター部21bは、第1のフィルター部21aと同様に、ACフィルターとDCフィルター(図示せず)とを備える。ACフィルターは、第2のアナログ信号が入力されると、入力された第2のアナログ信号から脈動を示す脈動成分(AC成分)を除去して第2のアナログ信号のDC成分を出力する。DCフィルターは、第2のアナログ信号が入力されると、入力された第2のアナログ信号から脈波の基線のゆらぎ成分(DC成分)を除去して第2のアナログ信号のAC成分を出力する。   The second analog signal output from the second light receiving unit 20b is input to the second filter unit 21b. Similar to the first filter unit 21a, the second filter unit 21b includes an AC filter and a DC filter (not shown). When the second analog signal is input, the AC filter removes a pulsation component (AC component) indicating pulsation from the input second analog signal and outputs a DC component of the second analog signal. When the second analog signal is input, the DC filter removes the fluctuation component (DC component) of the baseline of the pulse wave from the input second analog signal and outputs the AC component of the second analog signal. .

第1のフィルター部21aから出力された第1のアナログ信号のAC成分は、第1の増幅回路22aに入力される。第1の増幅回路22aは、第1のアナログ信号のAC成分が入力されると、入力された第1のアナログ信号のAC成分を増幅して出力する。第2のフィルター部21bから出力された第2のアナログ信号のAC成分は、第2の増幅回路22bに入力される。第2の増幅回路22bは、第2のアナログ信号のAC成分が入力されると、入力された第2のアナログ信号のAC成分を増幅して出力する。第1の増幅回路22a及び第2の増幅回路22bのゲインは、CPU11により設定される。例えば、CPU11は、第1の増幅回路22aから出力される信号と第2の増幅回路22bから出力される信号との間で信号強度が同じになるように、第1の増幅回路22aのゲイン及び第2の増幅回路22bのゲインを設定する。   The AC component of the first analog signal output from the first filter unit 21a is input to the first amplifier circuit 22a. When the AC component of the first analog signal is input, the first amplifier circuit 22a amplifies and outputs the AC component of the input first analog signal. The AC component of the second analog signal output from the second filter unit 21b is input to the second amplifier circuit 22b. When the AC component of the second analog signal is input, the second amplifier circuit 22b amplifies and outputs the AC component of the input second analog signal. The gains of the first amplifier circuit 22a and the second amplifier circuit 22b are set by the CPU 11. For example, the CPU 11 sets the gain of the first amplifier circuit 22a and the signal intensity so that the signal intensity is the same between the signal output from the first amplifier circuit 22a and the signal output from the second amplifier circuit 22b. The gain of the second amplifier circuit 22b is set.

第1の増幅回路22aから出力された第1のアナログ信号のAC成分及び第1のフィルター部21aから出力された第1のアナログ信号のDC成分は、第1のA/D変換部に入力される。第1のA/D変換部23aは、第1のA/D変換回路と第2のA/D変換回路(図示せず)とを備える。第1のA/D変換回路は、第1のアナログ信号のAC成分が入力されると、入力された第1のアナログ信号のAC成分をアナログ信号からデジタル信号に変換して出力する。具体的には、第1のA/D変換回路は、予め設定されたサンプリング周波数で第1のアナログ信号のAC成分をサンプリングして量子化する。このサンプリング周波数は、例えば100Hzである。量子化は、例えば10ビットで行われる。第2のA/D変換回路は、第1のアナログ信号のDC成分が入力されると、第1のA/D変換回路と同様に、入力された第1のアナログ信号のDC成分をアナログ信号からデジタル信号に変換して出力する。   The AC component of the first analog signal output from the first amplifier circuit 22a and the DC component of the first analog signal output from the first filter unit 21a are input to the first A / D conversion unit. The The first A / D conversion unit 23a includes a first A / D conversion circuit and a second A / D conversion circuit (not shown). When the AC component of the first analog signal is input, the first A / D conversion circuit converts the AC component of the input first analog signal from an analog signal to a digital signal and outputs the converted signal. Specifically, the first A / D conversion circuit samples and quantizes the AC component of the first analog signal at a preset sampling frequency. This sampling frequency is, for example, 100 Hz. Quantization is performed, for example, with 10 bits. When the DC component of the first analog signal is input to the second A / D conversion circuit, the DC component of the input first analog signal is converted into an analog signal in the same manner as the first A / D conversion circuit. To digital signal and output.

第2の増幅回路22bから出力された第2のアナログ信号のAC成分及び第2のフィルター部21bから出力された第2のアナログ信号のDC成分は、第2のA/D変換部23bに入力される。第2のA/D変換部23bは、第3のA/D変換回路と第4のA/D変換回路(いずれも図示せず)とを備える。第3のA/D変換回路は、第2のアナログ信号のAC成分が入力されると、第1のA/D変換回路と同様に、入力された第2のアナログ信号のAC成分をアナログ信号からデジタル信号に変換して出力する。第4のA/D変換回路は、第2のアナログ信号のDC成分が入力されると、第1のA/D変換回路と同様に、入力された第2のアナログ信号のDC成分をアナログ信号からデジタル信号に変換して出力する。第1のA/D変換部23a及び第2のA/D変換部23bのサンプリングにより得られるサンプリングデータは、CPU11に供給され、第1の増幅回路22a及び第2の増幅回路22bのゲインを設定するときの判断材料として用いられる。   The AC component of the second analog signal output from the second amplifier circuit 22b and the DC component of the second analog signal output from the second filter unit 21b are input to the second A / D conversion unit 23b. Is done. The second A / D converter 23b includes a third A / D converter circuit and a fourth A / D converter circuit (both not shown). When the AC component of the second analog signal is input to the third A / D conversion circuit, the AC component of the input second analog signal is converted into an analog signal in the same manner as the first A / D conversion circuit. To digital signal and output. When the DC component of the second analog signal is input to the fourth A / D conversion circuit, the DC component of the input second analog signal is converted into an analog signal in the same manner as the first A / D conversion circuit. To digital signal and output. Sampling data obtained by the sampling of the first A / D conversion unit 23a and the second A / D conversion unit 23b is supplied to the CPU 11, and the gains of the first amplification circuit 22a and the second amplification circuit 22b are set. It is used as a judgment material when doing.

なお、以下の説明では、第1の受光部20aから出力され、第1の信号処理部24aにおいて信号処理(第1の信号処理の一例)が施される信号を「G信号」という。また、第2の受光部20bから出力され、第2の信号処理部24bにおいて信号処理(第2の信号処理の一例)が施される信号を「R信号」という。第1の信号処理部24aの信号処理には、第1のフィルター部21aにより施されるフィルター処理、第1の増幅回路22aにより施される信号増幅処理、及び第1のA/D変換部23aにより施されるA/D変換処理が含まれる。第2の信号処理部24bの信号処理には、第2のフィルター部21bにより施されるフィルター処理、第2の増幅回路22bにより施される信号増幅処理、及び第2のA/D変換部23bにより施されるA/D変換処理が含まれる。   In the following description, a signal output from the first light receiving unit 20a and subjected to signal processing (an example of first signal processing) in the first signal processing unit 24a is referred to as a “G signal”. A signal output from the second light receiving unit 20b and subjected to signal processing (an example of second signal processing) in the second signal processing unit 24b is referred to as an “R signal”. The signal processing of the first signal processing unit 24a includes filter processing performed by the first filter unit 21a, signal amplification processing performed by the first amplification circuit 22a, and the first A / D conversion unit 23a. The A / D conversion process performed by is included. The signal processing of the second signal processing unit 24b includes filter processing performed by the second filter unit 21b, signal amplification processing performed by the second amplification circuit 22b, and a second A / D conversion unit 23b. The A / D conversion process performed by is included.

第1の信号処理部24aと第2の信号処理部24bとは、別系統の回路構成であるため、その回路特性に違いがある。
図5は、第1の増幅回路22a及び第2の増幅回路22bの入出力特性を示す図である。図5において、線I1は第1の増幅回路22aの入出力特性を示し、線I2は第2の増幅回路22bの入出力特性を示す。図5に示すように、第1の増幅回路22aと第2の増幅回路22bとは、入出力特性に違いがある。
Since the first signal processing unit 24a and the second signal processing unit 24b have different circuit configurations, there are differences in circuit characteristics.
FIG. 5 is a diagram illustrating input / output characteristics of the first amplifier circuit 22a and the second amplifier circuit 22b. In FIG. 5, a line I1 indicates the input / output characteristics of the first amplifier circuit 22a, and a line I2 indicates the input / output characteristics of the second amplifier circuit 22b. As shown in FIG. 5, the first amplifier circuit 22a and the second amplifier circuit 22b have different input / output characteristics.

図6は、増幅回路の歪みを示す図である。増幅回路の入出力特性が非線形である場合、入力波形Wiに対して出力波形Woに歪みが生じる。図5に示すように、第1の増幅回路22aと第2の増幅回路22との間で入出力特性に違いがある場合、第1の増幅回路22及び第2の増幅回路22は、G信号及びR信号にそれぞれ異なる歪みを生じさせる。この歪みが信号ノイズ成分となって表れる。これにより、G信号又はR信号に他方の信号と相関のない信号ノイズ成分が重畳される。   FIG. 6 is a diagram illustrating distortion of the amplifier circuit. When the input / output characteristics of the amplifier circuit are nonlinear, the output waveform Wo is distorted with respect to the input waveform Wi. As shown in FIG. 5, when there is a difference in input / output characteristics between the first amplifier circuit 22a and the second amplifier circuit 22, the first amplifier circuit 22 and the second amplifier circuit 22 And different distortions in the R signal. This distortion appears as a signal noise component. Thereby, a signal noise component uncorrelated with the other signal is superimposed on the G signal or the R signal.

第1の増幅回路22a及び第2の増幅回路22bの他にも、例えばフィルターを構成する素子の個体差により、第1のフィルター部21aと第2のフィルター部21bとの間で周波数特性が異なる場合がある。また、第1のA/D変換部23aと第2のA/D変換部23bとの間で量子化の誤差が異なる場合がある。このような場合にも、G信号又はR信号に、他方の信号と相関のない信号ノイズ成分が重畳されることとなる。   In addition to the first amplifier circuit 22a and the second amplifier circuit 22b, the frequency characteristics are different between the first filter unit 21a and the second filter unit 21b due to, for example, individual differences between elements constituting the filter. There is a case. Further, the quantization error may be different between the first A / D converter 23a and the second A / D converter 23b. Even in such a case, a signal noise component having no correlation with the other signal is superimposed on the G signal or the R signal.

ここでは、第1のA/D変換部23aから出力されたG信号には、上述した測定信号成分の他に第1の信号ノイズ成分が含まれているものとする。また、第2のA/D変換部23bから出力されたR信号には、上述した測定信号成分の他に第1の信号ノイズ成分と第2の信号ノイズ成分とが含まれているものとする。   Here, it is assumed that the G signal output from the first A / D converter 23a includes the first signal noise component in addition to the measurement signal component described above. In addition, the R signal output from the second A / D conversion unit 23b includes the first signal noise component and the second signal noise component in addition to the measurement signal component described above. .

図7は、CPU11の機能構成を示すブロック図である。CPU11は、第1の除去部41と分離部42とを備える。第1のA/D変換部23aから出力されたG信号及び第2のA/D変換部23bから出力されたR信号は、第1の除去部41に入力される。第1の除去部41は、G信号及びR信号が入力されると、適応フィルターを用いて、入力されたR信号からG信号と相関のない信号成分を除去する。この「相関がない」とは、厳密にはG信号との相関が閾値よりも低いことをいう。また、「除去」とは、相関のない信号成分を完全に取り除くことだけではなく、相関のない信号成分を減衰させることをも含む概念である。   FIG. 7 is a block diagram illustrating a functional configuration of the CPU 11. The CPU 11 includes a first removal unit 41 and a separation unit 42. The G signal output from the first A / D conversion unit 23 a and the R signal output from the second A / D conversion unit 23 b are input to the first removal unit 41. When the G signal and the R signal are input, the first removal unit 41 uses an adaptive filter to remove a signal component having no correlation with the G signal from the input R signal. This “no correlation” means that the correlation with the G signal is strictly lower than the threshold value. “Removal” is a concept that includes not only completely removing uncorrelated signal components but also attenuating uncorrelated signal components.

図8は、第1の除去部41により用いられる適応フィルターの概念図である。第1のA/D変換部23aから出力されたG信号は、遅延器51に入力される。遅延器51は、G信号が入力されると、入力されたG信号を遅延させて出力する。遅延器51から出力されたG信号は、加算器52に入力される。また、第2のA/D変換部23bから出力されたR信号は、FIR(finite impulse response)フィルター53に入力される。FIRフィルター53は、R信号が入力されると、入力されたR信号に対して係数を用いてフィルター処理を施して出力する。FIRフィルター53から出力されたR信号は、加算器52に入力される。加算器52は、G信号及びR信号が入力されると、入力されたG信号とR信号との差を誤差信号εとして出力する。FIRフィルター53の係数は、LMS(Least Mean Square)アルゴリズム等のアルゴリズムを利用して、加算器52から出力された誤差信号εの2乗の期待値がもっとも小さくなるように更新される。   FIG. 8 is a conceptual diagram of an adaptive filter used by the first removal unit 41. The G signal output from the first A / D conversion unit 23 a is input to the delay unit 51. When the G signal is input, the delay unit 51 delays and outputs the input G signal. The G signal output from the delay unit 51 is input to the adder 52. The R signal output from the second A / D converter 23 b is input to an FIR (finite impulse response) filter 53. When an R signal is input, the FIR filter 53 performs a filtering process on the input R signal using a coefficient and outputs the filtered signal. The R signal output from the FIR filter 53 is input to the adder 52. When the G signal and the R signal are input, the adder 52 outputs a difference between the input G signal and the R signal as an error signal ε. The coefficient of the FIR filter 53 is updated using an algorithm such as an LMS (Least Mean Square) algorithm so that the expected value of the square of the error signal ε output from the adder 52 is minimized.

上述したように、R信号には、G信号には含まれていない第2の信号ノイズ成分(第1の信号成分の一例)が含まれている。この場合、FIRフィルター53により、R信号からG信号と相関のない第2の信号ノイズ成分が除去される。これにより、第2の信号ノイズ成分が除去されたR信号がFIRフィルター53から出力される。このR信号は、G信号と同様に測定信号成分と第1の信号ノイズ成分だけを含むため、G信号と高い相関を有する。   As described above, the R signal includes the second signal noise component (an example of the first signal component) that is not included in the G signal. In this case, the FIR filter 53 removes the second signal noise component having no correlation with the G signal from the R signal. As a result, the R signal from which the second signal noise component has been removed is output from the FIR filter 53. Since the R signal includes only the measurement signal component and the first signal noise component as in the G signal, the R signal has a high correlation with the G signal.

第1のA/D変換部23aから出力されたG信号及びFIRフィルター53から出力されたR信号は、分離部42に入力される。分離部42は、G信号及びR信号が入力されると、入力されたG信号及びR信号から、脈波成分と体動ノイズ成分とを分離する。この体動ノイズとは、体が動いたときの振動により生じる誤差をいう。分離部42により脈波成分と体動ノイズ成分とが分離されると、この脈動成分に基づき脈波が求められる。   The G signal output from the first A / D conversion unit 23 a and the R signal output from the FIR filter 53 are input to the separation unit 42. When the G signal and the R signal are input, the separation unit 42 separates the pulse wave component and the body motion noise component from the input G signal and R signal. This body movement noise refers to an error caused by vibration when the body moves. When the separation unit 42 separates the pulse wave component and the body motion noise component, a pulse wave is obtained based on the pulse component.

図9は、G信号及びR信号の信号観測モデルを示す図である。図9において、pは、時刻tnにおける脈動を示す脈動信号であり、nは、時刻tnにおけるノイズを示すノイズ信号である。また、Gは、第1の受光部20a、つまり緑色光Lgの端子であり、Rは、第2の受光部20b、つまり赤色光Lrの端子である。脈動信号pは、伝達係数1でG端子に伝達され、伝達係数φsでR端子に伝達される。ノイズ信号nは、伝達係数1でG端子に伝達され、伝達係数φnでR端子に伝達される。   FIG. 9 is a diagram illustrating a signal observation model of the G signal and the R signal. In FIG. 9, p is a pulsation signal indicating pulsation at time tn, and n is a noise signal indicating noise at time tn. G is the first light receiving portion 20a, that is, the terminal for green light Lg, and R is the second light receiving portion 20b, that is, the terminal for red light Lr. The pulsation signal p is transmitted to the G terminal with the transmission coefficient 1, and is transmitted to the R terminal with the transmission coefficient φs. The noise signal n is transmitted to the G terminal with the transmission coefficient 1, and is transmitted to the R terminal with the transmission coefficient φn.

図9に示す信号観測モデルでは、以下の式(1)により脈動信号pとノイズ信号nとを混合すると、G端子で観測されるG信号とR端子で観測されるR信号とが得られる。つまり、脈動信号pとノイズ信号nを分離するためには以下の式(2)で示す逆行列演算を行えばよい。この式(2)における逆行列が分離マトリクスである。   In the signal observation model shown in FIG. 9, when the pulsation signal p and the noise signal n are mixed by the following equation (1), the G signal observed at the G terminal and the R signal observed at the R terminal are obtained. That is, in order to separate the pulsation signal p and the noise signal n, an inverse matrix operation represented by the following equation (2) may be performed. The inverse matrix in Equation (2) is a separation matrix.

式(2)に示す分離マトリクスを用いて、脈動信号pとノイズ信号nとを分離するには、φsとφnの推定が必要である。このφsは、体動の影響を殆ど受けていない安定期間におけるG信号に対するR信号のベクトルのノルム比である。また、φnは、体動による影響を受けているノイズ期間におけるG信号に対するR信号のベクトルのノルム比である。   In order to separate the pulsation signal p and the noise signal n using the separation matrix shown in Expression (2), it is necessary to estimate φs and φn. This φs is the norm ratio of the vector of the R signal to the G signal in a stable period that is hardly affected by body movement. Φn is the norm ratio of the vector of the R signal to the G signal during the noise period affected by body movement.

分離部42は、以下の式(3)により安定期間のノルム比を算出する。式(3)において、‖RACpulse2は、安定期間におけるR信号のAC成分のノルムであり、‖GACpulse2は、安定期間におけるG信号のAC成分のノルムであり、‖RDCpulse2は、安定期間におけるR信号のDC成分のノルムであり、‖GDCpulse2は、安定期間におけるG信号のDC成分のノルムである。また、分離部42は、以下の式(4)によりノイズ期間のノルム比を算出する。式(4)において、‖RACnoise2は、ノイズ期間におけるR信号のAC成分のノルムであり、‖GACnoise2は、ノイズ期間におけるG信号のAC成分のノルムであり、‖RDCnoise2は、ノイズ期間におけるR信号のDC成分のノルムであり、‖GDCnoise2は、ノイズ期間におけるG信号のDC成分のノルムである。 The separation unit 42 calculates the norm ratio of the stable period by the following equation (3). In the formula (3), ‖R ACpulse2 is the norm of the AC component of the R signal in the stable period, ‖G ACpulse2 is the norm of the AC component of the G signal in the stable period, ‖R DCpulse2 is the norm of the DC component of the R signal during the stable period, and ‖G DCpulse2 is the norm of the DC component of the G signal during the stable period. Further, the separation unit 42 calculates the norm ratio of the noise period by the following equation (4). In the formula (4), ‖R ACnoise2 is the norm of the AC component of the R signal in the noise period, ‖G ACnoise2 is the norm of the AC component of the G signal in the noise period, ‖R DCnoise2 is the norm of the DC component of the R signal in the noise period, and ‖G DCnoise2 is the norm of the DC component of the G signal in the noise period.

分離部42は、式(3)によって求められたノルム比をφs、式(4)によって求められたノルム比をφnとして式(2)の分離マトリクスに代入し、ノイズ期間で測定されたG信号、R信号のAC成分の値を式(2)のG、Rに代入して演算することにより、ノイズ期間における脈動成分とノイズ成分とを分離する。   The separation unit 42 substitutes the norm ratio obtained by the equation (3) as φs and the norm ratio obtained by the equation (4) as φn into the separation matrix of the equation (2), and the G signal measured in the noise period. By substituting the value of the AC component of the R signal into G and R in equation (2), the pulsation component and the noise component in the noise period are separated.

上述したように、G信号又はR信号には、第1の信号処理部24aと第2の信号処理部24bとの間の回路特性の違いにより、他の信号と相関のない信号ノイズ成分が混入してしまう。しかし、上述した実施形態によれば、第1の除去部41においてR信号からG信号との相関の低い信号ノイズ成分が除去されるため、R信号とG信号との相関が高くなる。これにより、G信号とR信号との間の相関が低い場合に比べて、分離部42においてG信号及びR信号から脈動成分とノイズ成分とを分離する精度を向上させることができる。   As described above, the G signal or R signal is mixed with signal noise components that have no correlation with other signals due to the difference in circuit characteristics between the first signal processing unit 24a and the second signal processing unit 24b. Resulting in. However, according to the above-described embodiment, since the signal noise component having a low correlation with the G signal is removed from the R signal in the first removal unit 41, the correlation between the R signal and the G signal becomes high. Thereby, compared with the case where the correlation between G signal and R signal is low, the precision which isolate | separates a pulsation component and a noise component from G signal and R signal in the separation part 42 can be improved.

本発明は上述した実施形態に限定されず、以下のように変形してもよい。また、以下の変形例を相互に組み合わせてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be modified as follows. Further, the following modifications may be combined with each other.

(1)変形例1
上述した実施形態では、R信号からG信号と相関のない信号ノイズ成分を除去していた。しかし、この実施形態と反対に、G信号からR信号と無相関の信号ノイズ成分を除去してもよい。ここでは、第1のA/D変換部23aから出力されたG信号には、測定信号成分の他に第1の信号ノイズ成分と第2のノイズ成分とが含まれているものとする。また、第2のA/D変換部23bから出力されたR信号には、測定信号成分の他に第1の信号ノイズ成分が含まれているものとする。
(1) Modification 1
In the above-described embodiment, the signal noise component having no correlation with the G signal is removed from the R signal. However, contrary to this embodiment, a signal noise component uncorrelated with the R signal may be removed from the G signal. Here, it is assumed that the G signal output from the first A / D converter 23a includes the first signal noise component and the second noise component in addition to the measurement signal component. Further, it is assumed that the R signal output from the second A / D converter 23b includes the first signal noise component in addition to the measurement signal component.

この場合、第2のA/D変換部23bから出力されたR信号(第1の信号の一例)は、遅延器51に入力される。また、第1のA/D変換部23aから出力されたG信号(第2の信号の一例)は、FIRフィルター53に入力される。上述したように、G信号には、R信号には含まれていない第2の信号ノイズ成分(第1の信号成分の一例)が含まれている。この場合、FIRフィルター53により、G信号からR信号と相関のない第2の信号ノイズ成分が除去される。これにより、第2の信号ノイズ成分が除去されたG信号がFIRフィルター53から出力される。このG信号は、R信号と同様に測定信号成分と第1の信号ノイズ成分だけを含むため、R信号と高い相関を有する。この場合、分離部42には、FIRフィルター53から出力されたG信号と第2のA/D変換部23bから出力されたR信号とが入力される。このような構成であっても、G信号とR信号との相関を高めることができる。   In this case, the R signal (an example of the first signal) output from the second A / D conversion unit 23 b is input to the delay unit 51. The G signal (an example of the second signal) output from the first A / D conversion unit 23 a is input to the FIR filter 53. As described above, the G signal includes the second signal noise component (an example of the first signal component) that is not included in the R signal. In this case, the FIR filter 53 removes the second signal noise component having no correlation with the R signal from the G signal. As a result, the G signal from which the second signal noise component has been removed is output from the FIR filter 53. Since the G signal includes only the measurement signal component and the first signal noise component, like the R signal, it has a high correlation with the R signal. In this case, the separation unit 42 receives the G signal output from the FIR filter 53 and the R signal output from the second A / D conversion unit 23b. Even with such a configuration, the correlation between the G signal and the R signal can be increased.

(2)変形例2
上述した実施形態では、R信号だけにG信号と相関のない信号ノイズ成分を除去する処理を施していた。しかし、R信号とG信号との両方に他の信号と相関のない信号ノイズ成分を除去する処理を施してもよい。
(2) Modification 2
In the above-described embodiment, only the R signal is subjected to the process of removing the signal noise component uncorrelated with the G signal. However, processing for removing signal noise components having no correlation with other signals may be performed on both the R signal and the G signal.

図10は、この変形例に係るCPU11の機能構成を示すブロック図である。CPU11は、上述した第1の除去部41及び分離部42に加えて、第2の除去部43を備える。第1のA/D変換部23aから出力されたG信号及び第2のA/D変換部23bから出力されたR信号は、第1の除去部41と第2の除去部43の両方に入力される。ここでは、第1のA/D変換部23aから出力されたG信号には、測定信号成分の他に第1の信号ノイズ成分が含まれているものとする。また、第2のA/D変換部23bから出力されたR信号には、測定信号成分の他に第2のノイズ成分が含まれているものとする。第2の除去部43は、G信号及びR信号が入力されると、適応フィルターを用いて、入力されたG信号からR信号と相関のない信号成分を除去する。   FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration of the CPU 11 according to this modification. The CPU 11 includes a second removal unit 43 in addition to the first removal unit 41 and the separation unit 42 described above. The G signal output from the first A / D conversion unit 23 a and the R signal output from the second A / D conversion unit 23 b are input to both the first removal unit 41 and the second removal unit 43. Is done. Here, it is assumed that the G signal output from the first A / D converter 23a includes the first signal noise component in addition to the measurement signal component. Further, it is assumed that the R signal output from the second A / D converter 23b includes a second noise component in addition to the measurement signal component. When the G signal and the R signal are input, the second removing unit 43 removes a signal component having no correlation with the R signal from the input G signal using an adaptive filter.

図11は、第2の除去部43により用いられる適応フィルターの概念図である。この適応フィルターは、上述した第1の除去部41の適応フィルターと同様の構成を有する。ただし、遅延器61には、第1のA/D変換部23aから出力されたG信号が入力され、FIRフィルター63には、第2のA/D変換部23bから出力されたR信号が入力される。上述したように、G信号には、R信号と相関のない第1の信号ノイズ成分(第2の信号成分の一例)が含まれている。この場合、FIRフィルター63により、G信号からR信号と相関のない第1の信号ノイズ成分が除去される。これにより、第1の信号ノイズ成分が除去されたG信号がFIRフィルター63から出力される。   FIG. 11 is a conceptual diagram of an adaptive filter used by the second removal unit 43. This adaptive filter has the same configuration as the adaptive filter of the first removal unit 41 described above. However, the G signal output from the first A / D converter 23a is input to the delay device 61, and the R signal output from the second A / D converter 23b is input to the FIR filter 63. Is done. As described above, the G signal includes the first signal noise component (an example of the second signal component) that has no correlation with the R signal. In this case, the FIR filter 63 removes the first signal noise component that has no correlation with the R signal from the G signal. As a result, the G signal from which the first signal noise component has been removed is output from the FIR filter 63.

また、第1の除去部41は、上述と同様に、入力されたR信号からG信号と相関のない信号成分を除去する。上述したように、R信号には、G信号と相関のない第2の信号ノイズ(第1の信号成分の一例)が含まれている。この場合、FIRフィルター53により、R信号からG信号と相関のない第2の信号ノイズ成分が除去される。これにより、第2の信号ノイズ成分が除去されたR信号がFIRフィルター53から出力される。   In addition, the first removing unit 41 removes a signal component that has no correlation with the G signal from the input R signal, as described above. As described above, the R signal includes the second signal noise (an example of the first signal component) that has no correlation with the G signal. In this case, the FIR filter 53 removes the second signal noise component having no correlation with the G signal from the R signal. As a result, the R signal from which the second signal noise component has been removed is output from the FIR filter 53.

FIRフィルター63から出力されたG信号とFIRフィルター53から出力されたR信号とは、いずれも測定信号成分だけを含むため、高い相関を有する。この場合、分離部42には、FIRフィルター63から出力されたG信号とFIRフィルター53から出力されたR信号とが入力される。この変形例によれば、G信号とR信号との両方に他の信号と相関のない信号ノイズ成分が含まれている場合にも、G信号とR信号との相関を高めることができる。   Since the G signal output from the FIR filter 63 and the R signal output from the FIR filter 53 both include only the measurement signal component, they have a high correlation. In this case, the G signal output from the FIR filter 63 and the R signal output from the FIR filter 53 are input to the separation unit 42. According to this modification, the correlation between the G signal and the R signal can be enhanced even when both the G signal and the R signal include a signal noise component that has no correlation with other signals.

(3)変形例3
脈波の測定に用いられる光は、二波長の光に限定されない。例えば、一波長の光を用いて脈波の測定を行ってもよい。この場合、第1の発光部19aと第2の発光部19bとは、同じ波長の光を照射する。例えば、第1の発光部19aと第2の発光部19bとはいずれも緑色光を照射する。また、第1の発光部19a、第2の発光部19b、第1の受光部20a及び第2の受光部20bは、第2の発光部19bと第2の受光部20bとの間の距離と、第1の発光部19aと第1の受光部20aとの間の距離とが等しくなるように配置される。このような構成であっても、上述した実施形態と同様の処理を行うことにより、2つの信号の相関を高めることができる。
(3) Modification 3
The light used for pulse wave measurement is not limited to light of two wavelengths. For example, the pulse wave may be measured using light of one wavelength. In this case, the 1st light emission part 19a and the 2nd light emission part 19b irradiate the light of the same wavelength. For example, both the first light emitting unit 19a and the second light emitting unit 19b emit green light. In addition, the first light emitting unit 19a, the second light emitting unit 19b, the first light receiving unit 20a, and the second light receiving unit 20b have a distance between the second light emitting unit 19b and the second light receiving unit 20b. The first light emitting unit 19a and the first light receiving unit 20a are arranged to have the same distance. Even with such a configuration, the correlation between the two signals can be increased by performing the same processing as in the above-described embodiment.

(4)変形例4
分離部42で行われる信号分離の方法は実施形態で説明した方法に限定されない。例えば、特開2009−261458号公報に記載された方法を適用して、2つの信号から脈動成分とノイズ成分とを分離してもよい。
(4) Modification 4
The method of signal separation performed in the separation unit 42 is not limited to the method described in the embodiment. For example, a pulsating component and a noise component may be separated from two signals by applying a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-261458.

(5)変形例5
上述した適応フィルターでは、係数可変フィルターとしてFIRフィルター53が用いられていた。しかし、適応フィルターにおいて用いられる係数可変フィルターは、FIRフィルター53に限定されない。例えば、FIRフィルター53に代えて、IIR(Infinite impulse response)フィルターが用いられてもよい。
(5) Modification 5
In the adaptive filter described above, the FIR filter 53 is used as the coefficient variable filter. However, the coefficient variable filter used in the adaptive filter is not limited to the FIR filter 53. For example, instead of the FIR filter 53, an IIR (Infinite impulse response) filter may be used.

(6)変形例6
上述した実施形態では、第1の除去部41がデジタルフィルターにより実現されていた。しかし、第1の除去部41は、アナログフィルターにより実現されてもよい。この場合、第1の除去部41は、アナログフィルターを用いて、入力されたR信号からG信号と相関のない第2の信号成分を除去する。同様に、第2の除去部43もアナログフィルターにより実現されてもよい。
(6) Modification 6
In the embodiment described above, the first removal unit 41 is realized by a digital filter. However, the first removal unit 41 may be realized by an analog filter. In this case, the 1st removal part 41 removes the 2nd signal component which has no correlation with G signal from the input R signal using an analog filter. Similarly, the second removal unit 43 may also be realized by an analog filter.

(7)変形例7
第1の発光部19a、第2の発光部19bが照射する光は、緑色光、赤色光に限定されない。例えば、青色光、赤外光等、他の波長の光であってもよい。
(7) Modification 7
The light emitted by the first light emitting unit 19a and the second light emitting unit 19b is not limited to green light and red light. For example, light of other wavelengths such as blue light and infrared light may be used.

(8)変形例8
上移した実施形態では、緑色光を受光する第1の受光部20aと、赤色光を受光する第2の受光部20bとが別々に設けられていた。しかし、第1の受光部20a及び第2の受光部20bに代えて、2分割フォトダイオードが用いられてもよい。
(8) Modification 8
In the embodiment which moved up, the 1st light-receiving part 20a which receives green light, and the 2nd light-receiving part 20b which receives red light were provided separately. However, a two-divided photodiode may be used instead of the first light receiving unit 20a and the second light receiving unit 20b.

(9)変形例9
装置本体3と脈波センサー4とは、無線通信で接続されていてもよい。また、装置本体3と脈波センサー4とが一体に構成されてもよい。また、脈波センサー4が装着される部位は、指に限定されない。例えば、手の甲、手首、上腕、足の甲、耳朶等、生体の他の部位であってもよい。
(9) Modification 9
The apparatus main body 3 and the pulse wave sensor 4 may be connected by wireless communication. Further, the apparatus main body 3 and the pulse wave sensor 4 may be configured integrally. Further, the part to which the pulse wave sensor 4 is attached is not limited to the finger. For example, other parts of the living body such as the back of the hand, wrist, upper arm, back of the foot, earlobe, etc. may be used.

(10)変形例10
第1の受光部20a及び第2の受光部20bは、生体を透過した光を受光してもよい。この場合、第1の発光部19aと第1の受光部20a、第2の発光部19bと第2の受光部20bとは、それぞれ生体を挟んで対向する位置に設けられる。つまり、第1の受光部20a及び第2の受光部20bは、生体内を通過した光を受光すればよい。この「通過」とは、生体内の部位で反射される場合と、生体を透過する場合とを含む概念である。
(10) Modification 10
The 1st light-receiving part 20a and the 2nd light-receiving part 20b may receive the light which permeate | transmitted the biological body. In this case, the first light emitting unit 19a and the first light receiving unit 20a, and the second light emitting unit 19b and the second light receiving unit 20b are provided at positions facing each other across the living body. That is, the first light receiving unit 20a and the second light receiving unit 20b may receive light that has passed through the living body. This “passing” is a concept including a case where the light is reflected by a part in the living body and a case where the light passes through the living body.

(11)変形例11
CPU11において実行されるプログラムは、磁気テープ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、メモリーなどの記録媒体に記録した状態で提供され、脈波測定装置1にインストールされてもよい。また、このプログラムは、インターネット等の通信回線を介して脈波測定装置1にダウンロードされてもよい。
(11) Modification 11
The program executed in the CPU 11 may be provided in a state of being recorded on a recording medium such as a magnetic tape, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a memory, and may be installed in the pulse wave measuring device 1. Further, this program may be downloaded to the pulse wave measuring device 1 via a communication line such as the Internet.

1…脈波測定装置、11…CPU、12…ROM、13…RAM、14…表示部、15…操作部、16…発振回路、17…計時回路、18…駆動回路、19a…第1の発光部、19b…第2の発光部、20a…第1の受光部、20b…第2の受光部、21a…第1のフィルター部、21b…第2のフィルター部、22a…第1の増幅回路、22b…第2の増幅回路、23a…第1のA/D変換部、23b…第2のA/D変換部、24a…第1の信号処理部、24b…第2の信号処理部、41…第1の除去部、42…分離部、43…第2の除去部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pulse wave measuring device, 11 ... CPU, 12 ... ROM, 13 ... RAM, 14 ... Display part, 15 ... Operation part, 16 ... Oscillation circuit, 17 ... Time measuring circuit, 18 ... Drive circuit, 19a ... 1st light emission Part, 19b ... second light emitting part, 20a ... first light receiving part, 20b ... second light receiving part, 21a ... first filter part, 21b ... second filter part, 22a ... first amplifier circuit, 22b ... second amplifier circuit, 23a ... first A / D converter, 23b ... second A / D converter, 24a ... first signal processor, 24b ... second signal processor, 41 ... 1st removal part, 42 ... separation part, 43 ... 2nd removal part

Claims (6)

生体に第1の光を照射する第1の照射部と、
前記生体に第2の光を照射する第2の照射部と、
前記生体で反射した前記第1の光を受光し、受光した前記第1の光を第1の信号に変換する第1の受光部と、
前記生体で反射した前記第2の光を受光し、受光した前記第2の光を第2の信号に変換する第2の受光部と、
前記第1の信号に第1の信号処理を施す第1の信号処理部と、
前記第2の信号に第2の信号処理を施す第2の信号処理部と、
前記第1の信号処理が施された前記第1の信号との相関が閾値よりも低い第1の信号成分を、前記第2の信号処理が施された前記第2の信号から除去し、前記第1の信号成分が除去された前記第2の信号を出力する第1の除去部と
を備え、
前記第1の除去部は、
前記第1の信号を遅延させる遅延部と、
前記第2の信号に対し係数を用いてフィルター処理を行うFIRフィルターと、
前記遅延部および前記FIRフィルターの出力信号との差を示す誤差信号を出力する加算器と
を有し、
前記FIRフィルターにおける前記係数は、前記誤差信号に応じて更新される
ことを特徴とする脈波測定装置。
A first irradiation unit that irradiates the living body with the first light;
A second irradiation unit for irradiating the living body with second light;
A first light receiving unit that receives the first light reflected by the living body and converts the received first light into a first signal;
A second light receiving unit that receives the second light reflected by the living body and converts the received second light into a second signal;
A first signal processing unit that performs first signal processing on the first signal;
A second signal processing unit for performing second signal processing on the second signal;
Low There first signal component than the correlation threshold between the first signal processing the first signal subjected, the second signal processing is removed from the second signal subjected, A first removal unit that outputs the second signal from which the first signal component has been removed, and
The first removal unit includes:
A delay unit for delaying the first signal;
An FIR filter that performs filtering on the second signal using a coefficient;
An adder that outputs an error signal indicating a difference between the delay unit and the output signal of the FIR filter;
The pulse wave measuring device, wherein the coefficient in the FIR filter is updated according to the error signal.
前記第2の信号処理が施された前記第2の信号との相関が閾値よりも低い第2の信号成分を、前記第1の信号処理が施された前記第1の信号から除去し、前記第2の信号成分が除去された前記第1の信号を出力する第2の除去部を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の脈波測定装置。
Removing a second signal component whose correlation with the second signal subjected to the second signal processing is lower than a threshold from the first signal subjected to the first signal processing; The pulse wave measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a second removing unit that outputs the first signal from which the second signal component is removed.
前記第1の信号処理が施された前記第1の信号及び前記第1の除去部により前記第1の信号成分が除去された前記第2の信号、又は前記第2の除去部により前記第2の信号成分が除去された前記第1の信号及び前記第1の除去部により前記第1の信号成分が除去された前記第2の信号から、前記生体の脈波を示す脈動成分とノイズ成分とを分離する分離部を備える
ことを特徴とする請求項に記載の脈波測定装置。
The first signal subjected to the first signal processing and the second signal from which the first signal component has been removed by the first removal unit, or the second signal by the second removal unit. From the first signal from which the signal component has been removed and the second signal from which the first signal component has been removed by the first removal unit, a pulsation component and a noise component indicating the pulse wave of the living body The pulse wave measuring device according to claim 2 , further comprising a separation unit that separates the two .
前記第1の光と前記第2の光とは波長が異なる
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の脈波測定装置。
The pulse wave measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first light and the second light have different wavelengths.
前記第1の信号処理及び前記第2の信号処理は、前記第1の信号または前記第2の信号を増幅する処理、あるいはアナログ信号からデジタル信号に変換する処理を含む
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の脈波測定装置。
The first signal processing and the second signal processing include processing for amplifying the first signal or the second signal, or processing for converting an analog signal into a digital signal. 5. The pulse wave measuring device according to any one of 1 to 4.
第1の照射部により生体に第1の光が照射され、第1の受光部により前記生体で反射した前記第1の光が第1の信号に変換されると、当該第1の信号に第1の信号処理を施す第1の信号処理部と、
第2の照射部により前記生体に第2の光が照射され、第2の受光部により前記生体で反射した前記第2の光が第2の信号に変換されると、当該第2の信号に第2の信号処理を施す第2の信号処理部と、
前記第1の信号処理が施された前記第1の信号との相関が閾値よりも低い第1の信号成分を、前記第2の信号処理が施された前記第2の信号から除去し、前記第1の信号成分が除去された前記第2の信号を出力する第1の除去部と
を備え、
前記第1の除去部は、
前記第1の信号を遅延させる遅延部と、
前記第2の信号に対し係数を用いてフィルター処理を行うFIRフィルターと、
前記遅延部および前記FIRフィルターの出力信号との差を示す誤差信号を出力する加算器と
を有し、
前記FIRフィルターにおける前記係数は、前記誤差信号に応じて更新される
ことを特徴とする信号処理装置。
When the living body is irradiated with the first light by the first irradiating unit and the first light reflected by the living body is converted into the first signal by the first light receiving unit, the first signal is changed to the first signal. A first signal processing unit that performs one signal processing;
When the second irradiation unit irradiates the living body with the second light, and the second light receiving unit converts the second light reflected by the living body into a second signal, the second signal is converted into the second signal. A second signal processing unit for performing second signal processing;
Removing a first signal component whose correlation with the first signal subjected to the first signal processing is lower than a threshold value from the second signal subjected to the second signal processing; A first removal unit that outputs the second signal from which the first signal component has been removed, and
The first removal unit includes:
A delay unit for delaying the first signal;
An FIR filter that performs filtering on the second signal using a coefficient;
An adder that outputs an error signal indicating a difference between the delay unit and the output signal of the FIR filter;
The signal processing apparatus, wherein the coefficient in the FIR filter is updated according to the error signal.
JP2012013189A 2012-01-25 2012-01-25 Pulse wave measuring device and signal processing device Active JP6179064B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012013189A JP6179064B2 (en) 2012-01-25 2012-01-25 Pulse wave measuring device and signal processing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012013189A JP6179064B2 (en) 2012-01-25 2012-01-25 Pulse wave measuring device and signal processing device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2013150708A JP2013150708A (en) 2013-08-08
JP2013150708A5 JP2013150708A5 (en) 2015-03-12
JP6179064B2 true JP6179064B2 (en) 2017-08-16

Family

ID=49047634

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012013189A Active JP6179064B2 (en) 2012-01-25 2012-01-25 Pulse wave measuring device and signal processing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6179064B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112021000554T5 (en) * 2020-01-14 2022-12-01 Mitsubishi Electric Corporation signal processing device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69229994T2 (en) * 1991-03-07 2000-04-27 Masimo Corp DEVICE AND METHOD FOR SIGNAL PROCESSING
JP3790030B2 (en) * 1997-10-30 2006-06-28 コーリンメディカルテクノロジー株式会社 Reflective photoelectric pulse wave detector
JPH11276448A (en) * 1998-03-31 1999-10-12 Seiko Epson Corp Signal extract device and signal extract method
JP4470056B2 (en) * 2004-03-02 2010-06-02 日本光電工業株式会社 Signal processing method used for pulse photometer and pulse photometer using the same
JP4831111B2 (en) * 2008-04-22 2011-12-07 日本光電工業株式会社 Signal processing method and pulse photometer using the same
JP4831159B2 (en) * 2008-04-22 2011-12-07 日本光電工業株式会社 Signal processing method and pulse photometer
JP2011104124A (en) * 2009-11-17 2011-06-02 Seiko Epson Corp Pulse measuring apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013150708A (en) 2013-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100806577B1 (en) Apparatus and method for measuring physiological signal
JP5382666B2 (en) Concentration measuring device and concentration measuring method
US10542920B2 (en) Measurement device, measurement method, program, and recording medium
US9952095B1 (en) Methods and systems for modulation and demodulation of optical signals
JP5244988B1 (en) Concentration measuring device and concentration measuring method
JP2011104124A (en) Pulse measuring apparatus
Stuban et al. Optimal filter bandwidth for pulse oximetry
US20160324423A1 (en) Photoacoustic measurement apparatus and signal processing device and signal processing method for use therein
JP2013056082A (en) Signal processing apparatus, pulse wave measuring apparatus and signal processing method
JP6179064B2 (en) Pulse wave measuring device and signal processing device
JP4831111B2 (en) Signal processing method and pulse photometer using the same
JP6102055B2 (en) Pulse wave measuring device and signal processing device
EP3125753A1 (en) Monitoring device and method for compensating non-linearity effects in vital signs monitoring
JP2006006897A (en) Method and apparatus for measurement of blood pressure
JP4719713B2 (en) Biological information measuring device
JP5817362B2 (en) Signal processing device, pulse wave measuring device, and signal processing method
JP7278102B2 (en) Biological signal analysis device and its control method
EP2712544B1 (en) System and method for spectroscopic measurement of a characteristic of biological tissue
CN116584911A (en) Pulse signal motion interference filtering method, device and system
JP6238278B2 (en) Pulsation measurement device, pulsation measurement method, and program
JP6098261B2 (en) Signal processing apparatus, pulse wave measuring apparatus, and signal processing method
JP6399528B2 (en) Concentration measuring device and method of operating the concentration measuring device
JP6016145B2 (en) Concentration measuring device and method of operating the concentration measuring device
WO2022244459A1 (en) Device and method for assessing sternal compression
JP6005947B2 (en) Concentration measuring device and concentration measuring method

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150122

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150122

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160705

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160812

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170222

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170620

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170703

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6179064

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150