JP6554215B2 - Earpieces and earphones - Google Patents
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Description
本発明は、イヤーピース、及びイヤーピースが装着されるイヤホンに関する。 The present invention relates to an earpiece and an earphone to which the earpiece is attached.
比較的太い血管が中に通っている腕や、毛細血管が網のように張り巡らされた指先などに対して、それらが持つ脈動性の信号を検出するセンサが知られている。
特許文献1(特開2010−115431)では、空洞を有する筐体を装着部材により皮膚表面に装着され、装着面の一部にある開口部が皮膚により密閉され、体内音による皮膚表面の振動が直接空洞内の空気に伝わり、これをマイクロホンにより取得できる体内音取得装置について開示されている。
Sensors are known that detect pulsating signals of arms with relatively thick blood vessels passing through them or fingertips with capillaries stretched like a net.
In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-115431), a housing having a cavity is mounted on a skin surface by a mounting member, an opening at a part of the mounting surface is sealed by the skin, and vibration of the skin surface by body sound is generated. There is disclosed a body sound acquiring apparatus capable of directly transmitting to the air in the cavity and acquiring it with a microphone.
また、検体の耳内にセンサを配置して、耳の中から検体情報を検出する試みがなされている。
特許文献2(特開2010−22572)では、外耳道挿入部が外耳道に挿入された際に外耳道を閉じて鼓膜との間に閉空間を形成し、その閉空間を介して生体振動である音を検出する生体情報検出装置が開示されている。またローパスフィルタにより生体情報を多く含んでいる低周波数帯域の信号成分だけを抽出することが開示されている。
Attempts have also been made to detect sample information from the ear by placing a sensor in the ear of the sample.
In Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-22522), when the ear canal insertion portion is inserted into the ear canal, the ear canal is closed to form a closed space with the tympanic membrane, and the sound of body vibration through the closed space. A biological information detection device for detection is disclosed. It is also disclosed that only low frequency band signal components containing a large amount of biological information are extracted by a low pass filter.
上記特許文献1、2のように、検体の表面とセンサとが閉ざされた空間となるような状態において、検体の血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体における脈動性信号を検出し、この検出された検体情報の信号処理を行う試みがなされている。なお、センサにより検出された信号の観察には、主にオシロスコープが用いられてきた。
As in
このような検体情報の検出には、圧力センサとしてコンデンサマイクロホンが用いられている。中でもMEMS(microelectromechanical system)技術を用いて作製したECM(electret condenser microphone)である、MEMS型ECM(以下、「MEMS−ECM」または「MEMSMic」ともいう)が用いられている。しかしながら、従来の検体情報の検出では、検出に用いられるこれらのセンサの特性については触れていない。 For detection of such specimen information, a condenser microphone is used as a pressure sensor. Among these, MEMS ECM (hereinafter also referred to as “MEMS-ECM” or “MEMSMIC”), which is an ECM (electret condenser microphone) manufactured using MEMS (microelectromechanical system) technology, is used. However, conventional detection of specimen information does not mention the characteristics of these sensors used for detection.
また、外耳道を物理的に閉鎖しようとしても、外耳道に存在する体毛等の存在により外耳道を完全に閉鎖することは困難であり、外耳道の閉鎖による検出感度の向上には制限があった。特許文献2では、検出された検体情報の信号処理について、特定の周波数領域を抽出する試みがなされているが、従来の処理方法では、外耳道が完全に閉鎖されていないことに着眼した信号処理は行われていなかった。
Further, even if the external auditory canal is physically closed, it is difficult to completely close the external auditory canal due to the presence of body hair or the like present in the external auditory canal, and the improvement in detection sensitivity due to the closure of the external auditory canal has been limited. In
ところで、スマートフォンやパーソナルコンピュータなどの情報処理装置にイヤホンジャックから入力される信号は、ノイズを軽減するために低周波数領域の信号が減衰されている。 By the way, a signal input from an earphone jack to an information processing apparatus such as a smartphone or a personal computer is attenuated in a low frequency region in order to reduce noise.
図45は、従来より用いられている、情報処理装置に入力されるマイク入力の信号処理について説明するための図である。情報処理装置としてのスマートフォン201と、空気の振動を電気信号に変換して入力するコンデンサマイクユニット202との関係を模式的に示している。
コンデンサマイクユニット202のプラグ204は、スマートフォンのジャック205に接続されている。コンデンサマイクユニット202によって検出された信号は、FET(Field effect transistor)203のゲート端子(G)に入力される。さらに、コンデンサマイクユニット202によって検出された信号に起因して、ドレイン端子(D)から、コンデンサマイクユニット202のプラグ204と、スマートフォン201に設けられたジャック205とを介して、スマートフォンに信号が入力される。
FIG. 45 is a diagram for describing signal processing of a microphone input input to the information processing apparatus, which has been conventionally used. The relationship between the
The
スマートフォンに入力された信号は、信号入力部206に入力される。信号入力部206は、図45にその回路構成を示すように、高域通過回路であり、入力された信号を、高周波数領域を通過させるとともに、低周波数領域が減衰された信号として出力するものである。信号入力部206から出力された信号は、電気信号を増幅するアンプ207と、アナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換部208とを経て、入力された信号について信号処理を行う信号処理部209に入力される。
A signal input to the smartphone is input to the
このようにして、従来の情報処理装置(スマートフォン)201では、入力された信号に対して信号入力部206により低周波数領域を減衰させる入力処理を施している。減衰させる低周波数領域の落ち始め(コーナー周波数)は、信号入力部206の抵抗R101、R102、及びコンデンサC101により定まる。通常、情報処理装置201に入力される信号は、人間の可聴域範囲より低い音を減衰させるために、入力された信号のゲインについて、100Hz付近より低い周波数成分を20dB/decで減衰させるようになっている。これにより、情報処理装置201では、不要なノイズ成分を軽減させている。
In this manner, in the conventional information processing apparatus (smartphone) 201, the input processing is performed on the input signal to attenuate the low frequency region by the
ここで、人間の脈拍は一分間で約60回であるから、心臓の動きに関するものであれば脈拍は1Hz程度となるため、信号入力部206により減衰が行われる低周波数の領域に含まれている。このため、検体における血管の脈波情報に基づく脈動性信号が、上述したような従来の情報処理装置201に入力された場合には、特に人間の脈動性信号が表れる1Hz付近の周波数領域において信号が減衰しているため、脈波の観察に十分といえる信号は得られていなかった。また、このとき、従来の情報処理装置201により得られる脈波は、入力処理によって、コンデンサマイクユニット202により検出された信号に対して、微分要素が加わったものになっていると考えられる。
Here, since the pulse of a human being is about 60 times in one minute, if it relates to the movement of the heart, the pulse becomes about 1 Hz, so it is included in the low frequency region where attenuation is performed by the
なお、上述した「血管の脈波情報」とは、血管を伝わる脈波情報のことであって、検体の心臓の拍動に伴って生じる血管内を伝わってくる振動を示す情報(信号)である。以降、これを単に「血管の脈波情報」とも称する。 The above-mentioned “blood vessel pulse wave information” is pulse wave information transmitted through the blood vessel, and is information (signal) indicating vibration transmitted through the blood vessel caused by the heartbeat of the specimen. is there. Hereinafter, this is also simply referred to as “blood vessel pulse wave information”.
本願発明は、このような課題に鑑みて創案されたものであり、情報処理装置に入力された際に、入力処理の影響が軽減されて、観察に好適な脈動性信号を得ることができるイヤーピース及びイヤホンを提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of such a problem, and when input to an information processing apparatus, the influence of input processing is reduced, and an earpiece that can obtain a pulsation signal suitable for observation And providing an earphone.
(1)上記目的を達成するために、本発明の関連技術としての検体情報検出装置は、検体に当接する部位に開口部を有するとともに、該開口部と連通する空洞を内部に有し、該開口部を該検体に対向させて該検体に装着された状態で該空洞が閉鎖された空間構造を形成するセンサ取付部と、該センサ取付部に設けられ、該検体における血管の脈波情報に基づく脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該開口部を通じ入力され該空洞を伝播する圧力情報として検出する第一センサとが設けられた検体情報検出ユニットと、該第一センサにより検出された検出信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す第一周波数補償処理部とを備える検体情報検出装置であって、該第一センサは、外部からの音信号を入力するマイクロホンであり、該検体情報検出装置は、上記の第一周波数補償処理部により処理された信号を出力する。 (1) In order to achieve the above object, a specimen information detection apparatus as a related technique of the present invention has an opening at a portion that contacts the specimen, and has a cavity communicating with the opening inside. A sensor mounting portion that forms a spatial structure in which the cavity is closed with the opening facing the sample and mounted on the sample, and is provided in the sensor mounting portion. A specimen information detection unit provided with a first sensor that detects a pulsating signal based on the pressure information that is input through the opening and propagates through the opening due to the pulsating signal, and is detected by the first sensor. And a first frequency compensation processing unit for performing frequency compensation processing for amplifying a gain in a low frequency region with respect to the detected signal, wherein the first sensor receives an external sound signal. Micro A down, specimen information detection apparatus, it outputs the processed signal by the first frequency compensation processing unit of the above.
このとき、該検体情報検出ユニットにおいて該センサ取付部及び該第一センサが設けられたマイクユニットが、該センサ取付部及び該第一センサとが設けられる箇所以外の位置に、脈波検出帯域の振動を減衰させるインシュレータを備えてもよい。 At this time, in the sample information detection unit, the microphone unit provided with the sensor attachment portion and the first sensor has a pulse wave detection band at a position other than the location where the sensor attachment portion and the first sensor are provided. You may provide the insulator which attenuates a vibration.
本発明の関連技術の別の要旨は、上記の検体情報検出装置と情報処理装置とを備える検体情報処理装置であって、該情報処理装置は、入力された信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す信号入力部を備え、上記の第一周波数補償処理部による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、上記の信号入力部における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であり、上記の第一周波数補償処理部により処理された信号が、該信号入力部に入力される、検体情報処理装置に存する。 Another subject matter of the related art of the present invention is a sample information processing apparatus provided with the above-described sample information detection apparatus and an information processing apparatus, wherein the information processing apparatus is capable of processing an input signal in a low frequency region. The processing for amplifying the gain in the low frequency region by the first frequency compensation processing unit described above is provided with a signal input unit that performs input processing for reducing the gain, and is processing for compensating for the gain reduction due to the input processing in the signal input unit. In the sample information processing apparatus, the signal processed by the first frequency compensation processing unit is input to the signal input unit.
このとき、上記の信号入力部により処理された信号に対して、該脈波情報の有する周波数帯域で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なう周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出す周波数補正処理部を備えて構成されてもよい。 At this time, frequency correction processing is performed to perform at least one of amplification operation, integration operation, and differentiation operation in the frequency band of the pulse wave information on the signal processed by the above signal input unit. The frequency correction processing unit may be configured to extract at least one of the pulsating volume signal, the pulsating velocity signal, and the pulsating acceleration signal.
(2)本発明の関連技術の別の要旨は、検体情報検出装置と情報処理装置とを備える検体情報処理装置であって、該検体情報検出装置は、検体に当接する部位に開口部を有するとともに、該開口部と連通する空洞を内部に有し、該開口部を該検体に対向させて該検体に装着された状態で該空洞が閉鎖された空間構造を形成するセンサ取付部と、該センサ取付部に設けられ、該検体における血管の脈波情報に基づく脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該開口部を通じ入力され該空洞を伝播する圧力情報として検出する第一センサとが設けられた検体情報検出ユニットを備え、該第一センサは、外部からの音信号を入力するマイクロホンであり、該情報処理装置は、入力された信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す信号入力部と、該信号入力部により処理された信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す第一周波数補償処理部とを備え、上記の第一周波数補償処理部による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、上記の信号入力部における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であり、上記の第一センサにより検出された検出信号が、該信号入力部に入力される、検体情報処理装置に存する。 (2) Another gist of the related technology of the present invention is a sample information processing apparatus including a sample information detection apparatus and an information processing apparatus, and the sample information detection apparatus has an opening at a portion that contacts the sample. And a sensor mounting portion that has a cavity communicating with the opening inside, and forms a spatial structure in which the cavity is closed with the opening facing the sample, and the cavity is closed, A first sensor that is provided in a sensor mounting portion and detects a pulsation signal based on blood vessel pulse wave information in the specimen as pressure information that is input through the opening due to the pulsation signal and propagates through the cavity; The first sensor is a microphone that inputs an external sound signal, and the information processing apparatus reduces the gain in the low frequency region with respect to the input signal. Trust to apply input processing An input unit; and a first frequency compensation processing unit for performing frequency compensation processing for amplifying a gain in a low frequency region to a signal processed by the signal input unit; The process of amplifying the gain in the frequency domain is a process for compensating for a decrease in gain due to the input process in the signal input unit, and the detection signal detected by the first sensor is input to the signal input unit. , And the sample information processing apparatus.
このとき、上記の第一周波数補償処理部により処理された信号に対して、該脈波情報の有する周波数帯域で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なう周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出す周波数補正処理部を備えて構成されてもよい。 At this time, frequency correction processing is performed to perform at least one of amplification operation, integration operation, and differentiation operation in the frequency band of the pulse wave information on the signal processed by the first frequency compensation processing unit. The frequency correction processing unit may be configured to take out at least one of the pulsating volume signal, the pulsating velocity signal, and the pulsating acceleration signal.
また、該検体情報検出ユニットにおいて該センサ取付部及び該第一センサが設けられたマイクユニットが、該センサ取付部及び該第一センサとが設けられる箇所以外の位置に、脈波検出帯域の振動を減衰させるインシュレータを備えてもよい。 In addition, in the sample information detection unit, the microphone unit provided with the sensor mounting portion and the first sensor is vibrated in the pulse wave detection band at a position other than the location where the sensor mounting portion and the first sensor are provided. You may provide the insulator which attenuates.
(3)本発明の関連技術の別の要旨は、検体の外耳道を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞として形成可能に該検体の外耳に装着することのできる筐体部と、該筐体部に設けられ、該外耳道における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出する該第二センサとが設けられた検体情報検出ユニットと、該第二センサにより検出された検出信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す第二周波数補償処理部と備える検体情報検出装置であって、該第二センサは、入力された信号に応じて空気振動を生じさせるスピーカーとして機能するものであり、該検体情報検出装置は、上記の第二周波数補償処理部により処理された信号を出力する、検体情報検出装置に存する。 (3) Another gist of the related art of the present invention is a housing part that can be mounted on the outer ear of the specimen so that the outer ear canal of the specimen can be formed as a cavity having a closed or substantially closed space structure, and the housing A sample information detection unit provided in a body part and provided with the second sensor for detecting a pulsation signal of a blood vessel in the ear canal as pressure information propagating in the cavity due to the pulsation signal; A specimen information detection apparatus including a second frequency compensation processing unit that performs a frequency compensation process for amplifying a gain in a low frequency region with respect to a detection signal detected by a second sensor, the second sensor being input The sample information detecting device is a sample information detecting device that outputs a signal processed by the second frequency compensation processing unit.
このとき、該第二周波数補償処理部が、該第二センサにより検出された検出信号に対して、信号を増幅させる処理を施してもよい。 At this time, the second frequency compensation processing unit may perform a process of amplifying a signal on the detection signal detected by the second sensor.
本発明の関連技術の別の要旨は、上記の検体情報検出装置と情報処理装置とを備える検体情報処理装置であって、該情報処理装置は、入力された信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す信号入力部を備え、上記の第二周波数補償処理部による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、上記の信号入力部における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であり、上記の第二周波数補償処理部により処理された信号が、該信号入力部に入力される、検体情報処理装置に存する。 Another gist of the related art of the present invention is a sample information processing apparatus including the sample information detection apparatus and the information processing apparatus, and the information processing apparatus has a low frequency region for an input signal. A signal input unit that performs an input process for reducing the gain, and the process for amplifying the gain in the low frequency region by the second frequency compensation processing unit is a process for compensating for the gain decrease due to the input process in the signal input unit. In the sample information processing apparatus, the signal processed by the second frequency compensation processor is input to the signal input unit.
このとき、第二周波数補償処理部が、上記の血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させる処理を更に施し、該検体情報処理装置が、該検体情報検出装置に出力する信号に対して、該脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理を施す出力処理部を備え、該出力処理部により処理された信号が、該第二センサに入力されてもよい。 At this time, the second frequency compensation processing unit attenuates a frequency component higher than the pulse wave information detection band that is a frequency band in which the pulse wave information of the blood vessel is detected, and uses the frequency component of the pulse wave information detection band. A process for passing the signal is further performed, and the sample information processing apparatus attenuates the frequency component of the pulse wave information detection band with respect to the signal output to the sample information detection apparatus, and the frequency higher than the pulse wave information detection band An output processing unit that performs output processing for passing the component may be provided, and a signal processed by the output processing unit may be input to the second sensor.
また、上記の信号入力部により処理された信号に対して、上記の第二センサにより検出される信号の周波数特性における低周波領域のゲインの低下を補償するように、該低周波領域のゲインを増幅させる波形等化処理を施す波形等化処理部を備えてもよい。 Further, the gain of the low frequency region is set so as to compensate for the decrease in the gain of the low frequency region in the frequency characteristic of the signal detected by the second sensor with respect to the signal processed by the signal input unit. You may provide the waveform equalization process part which performs the waveform equalization process to amplify.
また、上記の波形等化処理部により処理された信号に対して、該脈波情報の有する周波数帯域で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なう周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出す周波数補正処理部を備えて構成されてもよい。 In addition, the signal processed by the waveform equalization processing unit is subjected to frequency correction processing for performing at least one of an amplification operation, an integration operation, and a differentiation operation in the frequency band possessed by the pulse wave information. Thus, the frequency correction processing unit may be configured to extract at least one of the pulsating volume signal, the pulsating velocity signal, and the pulsating acceleration signal.
また、該検体情報検出ユニットが、該筐体部と該第二センサとが設けられたイヤホンユニットを左右の耳に対応して一対備え、上記のそれぞれのイヤホンユニットに由来する信号を加算する加算処理部を備えてもよい。 The sample information detection unit includes a pair of earphone units each provided with the casing and the second sensor corresponding to the left and right ears, and adds the signals derived from the respective earphone units. A processing unit may be provided.
(4)本発明の関連技術の別の要旨は、検体情報検出装置と情報処理装置とを備える検体情報処理装置であって、該検体情報検出装置は、検体の外耳道における外部開口部を塞いで該外耳道を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞として形成可能に該検体の外耳に装着することのできる筐体部と、該筐体部に設けられ、該外耳道における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出する該第二センサとが設けられた検体情報検出ユニットを備え、該第二センサは、入力された信号に応じて空気振動を生じさせるスピーカーとして機能するものであり、該情報処理装置は、入力された信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す信号入力部と、該信号入力部により処理された信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す第二周波数補償処理部とを備え、上記の第二周波数補償処理部による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、上記の信号入力部における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であり、上記の第二センサにより検出された検出信号が、該信号入力部に入力される、検体情報処理装置に存する。 (4) Another subject matter of the related art of the present invention is a sample information processing apparatus including a sample information detection apparatus and an information processing apparatus, wherein the sample information detection apparatus blocks the external opening of the sample in the ear canal A housing part that can be mounted on the outer ear of the specimen so that the ear canal can be formed as a cavity having a closed or almost closed space structure, and a pulsation signal of a blood vessel provided in the housing part, An analyte information detection unit provided with a second sensor for detecting pressure information propagating in the cavity due to the pulsatility signal, the second sensor vibrating in air according to the input signal; The information processing apparatus performs an input process for lowering the gain in the low frequency region on the input signal, and the signal input unit performs processing on the input signal. And the second frequency compensation processing unit for performing frequency compensation processing for amplifying the gain in the low frequency region with respect to the signal, and the processing for amplifying the gain in the low frequency region by the second frequency compensation processing unit is This is processing for compensating for a decrease in gain due to input processing in the signal input unit, and exists in the sample information processing apparatus in which the detection signal detected by the second sensor is input to the signal input unit.
このとき、該第二周波数補償処理部が、該第二センサにより検出された検出信号に対して、信号を増幅させる処理を施してもよい。 At this time, the second frequency compensation processing unit may perform a process of amplifying a signal on the detection signal detected by the second sensor.
また、第二周波数補償処理部が、上記の血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させる処理を更に施し、該検体情報処理装置が、該検体情報検出装置に出力する信号に対して、該脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理を施す出力処理部を備え、該出力処理部により処理された信号が、該第二センサに入力されてもよい。 Further, the second frequency compensation processing unit attenuates a frequency component higher than the pulse wave information detection band that is a frequency band in which the pulse wave information of the blood vessel is detected, and passes the frequency component of the pulse wave information detection band. And the sample information processing apparatus attenuates the frequency component of the pulse wave information detection band with respect to the signal output to the sample information detection apparatus, and the frequency component higher than the pulse wave information detection band An output processing unit that performs an output process of passing the signal, and a signal processed by the output processing unit may be input to the second sensor.
また、上記の第二周波数補償処理部により処理された信号に対して、上記の第二センサにより検出される信号の周波数特性における低周波領域のゲインの低下を補償するように、該低周波領域のゲインを増幅させる波形等化処理を施す波形等化処理部を備えてもよい。 Further, the low frequency region is compensated for the signal processed by the second frequency compensation processing unit so as to compensate for a decrease in gain in the low frequency region in the frequency characteristic of the signal detected by the second sensor. A waveform equalization processing unit for performing a waveform equalization process for amplifying the gain may be provided.
また、上記の波形等化処理部により処理された信号に対して、該脈波情報の有する周波数帯域で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なう周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出す周波数補正処理部を備えて構成されてもよい。 In addition, frequency correction processing for performing at least one of amplification operation, integration operation, and differentiation operation in a frequency band of the pulse wave information is performed on the signal processed by the waveform equalization processing unit. Accordingly, a frequency correction processing unit that extracts at least one of the pulsating volume signal, the pulsating velocity signal, and the pulsating acceleration signal may be provided.
また、該検体情報検出ユニットが、該筐体部と該第二センサとが設けられたイヤホンユニットを左右の耳に対応して一対備え、上記のそれぞれのイヤホンユニットに由来する信号を加算する加算処理部を備えてもよい。 The sample information detection unit includes a pair of earphone units each provided with the casing and the second sensor corresponding to the left and right ears, and adds the signals derived from the respective earphone units. A processing unit may be provided.
(5)本発明の要旨は、イヤホンに装着されて外耳道における外部開口部に挿入されるイヤーピースであって、該イヤーピースは、筒状に形成されて該イヤホンの開口部と連通する内筒部と、該内筒部の外周を覆うように筒状に形成される外筒部とを有し、該内筒部は、該外筒部と連接する連接端部と、該イヤホンが装着されて該開口部と連通する装着端部とを有し、該内筒部の外周方向において、該連接端部の側に第一係合突起が環状に形成され、該装着端部の側に第二係合突起が環状に形成されており、該外筒部は、該連接端部から該内筒部の外側に折り曲げて延出されて形成されており、該連接端部と該第一係合突起との間の壁部と、該第一係合突起と該第二係合突起との間の壁部とが屈曲することにより、該第一係合突起と該第二係合突起とが向かい合うように該内筒部が屈曲変形した状態で、該第一係合突起と該第二係合突起とが係合して、該内筒部が該外筒部を拡開する、イヤーピースに存する。 (5) The gist of the present invention is an earpiece that is attached to an earphone and inserted into an external opening in the ear canal, and the earpiece is formed in a cylindrical shape and communicates with the opening of the earphone. An outer cylinder part formed in a cylindrical shape so as to cover the outer periphery of the inner cylinder part, and the inner cylinder part is connected to the outer cylinder part, and the earphone is attached to the inner cylinder part. A first engaging projection is annularly formed on the side of the connecting end in the outer peripheral direction of the inner cylindrical portion, and has a mounting end in communication with the opening, and a second engagement is formed on the side of the mounting end A mating protrusion is formed in an annular shape, and the outer cylinder portion is formed by being bent and extended from the connection end portion to the outside of the inner cylinder portion, and the connection end portion and the first engagement protrusion And the wall between the first engagement protrusion and the second engagement protrusion to bend the first engagement protrusion and the second engagement protrusion. In a state where the inner cylinder portion is bent and deformed so as to face the protrusion, the first engagement protrusion and the second engagement protrusion are engaged, and the inner cylinder portion expands the outer cylinder portion. , In the earpiece.
このとき、該内筒部が筒状の円錐台状に形成されており、該連接端部は、該内筒部における開口面積が大きい端部であり、該装着端部は、該内筒部における開口面積が小さい端部であり、該連接端部と該第一係合突起との間の壁部が凸状に屈曲するとともに、該第一係合突起と該第二係合突起との間の壁部が凹状に屈曲してもよい。 At this time, the inner cylindrical portion is formed in a cylindrical truncated cone shape, the connecting end portion is an end portion having a large opening area in the inner cylindrical portion, and the mounting end portion is the inner cylindrical portion. And the wall between the joint end and the first engagement protrusion is convexly curved, and the first engagement protrusion and the second engagement protrusion The wall in between may be bent concavely.
また、該第一係合突起及び該第二係合突起がそれぞれ断続的に形成されており、上記の断続的に形成されている該第一係合突起の間の間隙の長さは、少なくとも該第二係合突起が挿入される長さであり、上記の断続的に形成されている該第二係合突起は、上記の断続的に形成されている該第一係合突起の間の間隙の周方向の位置に対向する位置に配置されるように形成されており、上記の該第一係合突起と該第二係合突起との間の壁部の外周にらせん状に溝が形成されており、該内筒部が屈曲変形する際に、該第一係合突起の端部と該第二係合突起の端部とが係合してもよい。 The first engagement protrusion and the second engagement protrusion are each formed intermittently, and the length of the gap between the intermittent engagement first engagement protrusions is at least The length of the second engagement protrusion is inserted, and the second engagement protrusion formed intermittently is between the first engagement protrusions formed intermittently. The groove is formed so as to be opposed to the circumferential position of the gap, and a spiral groove is formed on the outer periphery of the wall portion between the first engagement protrusion and the second engagement protrusion. The end portion of the first engagement protrusion may be engaged with the end portion of the second engagement protrusion when the inner cylindrical portion is bent and deformed.
本発明の別の要旨は、上記のイヤーピースと、ドライバユニットを収納するハウジングとを備え、該ハウジングに形成された開口部を覆うように該イヤーピースが装着されるイヤホンに存する。 Another subject matter of the present invention lies in an earphone including the above-mentioned earpiece and a housing for housing a driver unit, the earpiece being mounted so as to cover an opening formed in the housing.
本発明によれば、血管の脈波情報に基づく脈動性信号を検出し、この信号を情報処理装置に入力された際に、脈波の検出帯域において、入力処理の影響が軽減された信号を得ることができる。 According to the present invention, when a pulsation signal based on blood vessel pulse wave information is detected and input to the information processing apparatus, a signal in which the influence of input processing is reduced in the pulse wave detection band is obtained. Can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment. The configurations of the present embodiment can be variously modified and implemented without departing from the scope of the present invention, and can be selected as necessary or can be combined as appropriate.
[1.第一実施形態]
本発明の第一実施形態に係る検体情報処理装置1は、図1に示すように、検体情報検出装置11と、情報処理装置21とを備えて構成されている。以降、第一実施形態を、単に本実施形態とも呼ぶ。
[1. First embodiment]
A sample
[1−1.検体情報処理装置の構成]
まず、本実施形態に係る検体情報処理装置1、検体情報検出装置11、及び情報処理装置21の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図1は、本実施形態に係る検体情報処理装置1の構成を模式的に表わしたものである。
[1-1. Configuration of specimen information processing apparatus]
First, the configuration of the sample
[1−1−1.検体情報検出装置の構成]
検体情報検出装置11は、図1に示すように、検体情報検出ユニット31と、接続部51とを備えて構成されている。
[1-1-1. Configuration of specimen information detection apparatus]
As illustrated in FIG. 1, the sample
<検体情報検出ユニット>
検体情報検出ユニット31は、右耳用のイヤホンユニット35(Rイヤホンユニット)と、左耳用のイヤホンユニット37(Lイヤホンユニット)と、マイクロホンユニット39(マイクユニット)とを備えている、イヤホンマイクロホン(イヤホンマイク)である。マイクロホンのことをマイクとも称する。
<Sample information detection unit>
The sample information detection unit 31 includes an
図1に示すように、Rイヤホンユニット35の信号線36が、接続部51の第一プラグ62に設けられた右耳用のイヤホン端子65(Rイヤホン端子)と接続される。Lイヤホンユニット37の信号線38が、接続部51の第一プラグ62に設けられた左耳用のイヤホン端子66(Lイヤホン端子)と接続される。マイクユニット39の信号線40が、接続部51の第一周波数補償処理部61と接続される。また、Rイヤホンユニット35のグランド線41a、Lイヤホンユニット37のグランド線41b、及びマイクユニット39のグランド線41cが合流したグランド線41が、接続部51の第一プラグ62に設けられたグランド端子64と接続される。
As shown in FIG. 1, the
<マイクユニット>
図2に示すように、マイクユニット39は、センサ取付部111と、第一センサ121とを備えている。第一センサ121は、外部からの音信号を入力するマイクロホンとして機能する。以下、マイクユニット39の構成について、図2を参照して説明する。
<Microphone unit>
As shown in FIG. 2, the
センサ取付部111は、検体101に当接する部位に開口部112を有するとともに、開口部112と連通する空洞113を内部に有するものである。第一センサ121は、センサ取付部111に設けられ、検体101における血管102の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、上記の検体101における血管102の脈動性信号を検出するものである。
The
マイクユニット39は、センサ取付部111の開口部112を検体101に対向させて検体101に装着された状態で空洞113が閉鎖された空間構造を形成している。マイクユニット39は、第一センサ121が、検体101における血管102の脈動性信号に起因し、開口部112を通じ入力され、空洞113及び空気室123を伝播する圧力情報を検出するようになっている。
The
(センサ取付部)
センサ取付部111は、図2に示すように、マイクユニット39を検体101に装着する際に、検体101の皮膚103と接触する部分である。センサ取付部111は環状の形状を有するリング状部材によって形成されており、リング状部材は、検体101に当接する部位に開口部112を有するとともに、開口部112の他端側で第一センサ121の圧力情報取込部122を有する面に付設して設けられ、開口部112と第一センサ121の圧力情報取込部122とを連通する空洞113を内部に有している。
(Sensor mounting part)
As shown in FIG. 2, the
センサ取付部111は、第一センサ121が取り付けられると共に、開口部112を検体101に対向させて検体101に装着された状態で、空洞113と第一センサ121の内部の空気室123とからなる空間が閉鎖された空間構造を形成する。このように空洞113が形成する閉鎖された空間構造を、「Closed Cavity;クローズドキャビティ」ということもある。
本実施形態に係るマイクユニット39では、クロ−ズドキャビティを形成するセンサ取付部111が、ゴム製のO−リングにより形成されている。
The
In the
クロ−ズドキャビティを形成するリング状部材は、弾性を有する材料からなることが好ましいが、検体101における脈動性信号を閉じ込める空洞113を形成できる物体であれば、樹脂製や金属製の素材からなるものであっても用いることができる。空洞113のクローズドキャビティの形成のためには剛性を有するものであってもよいが、少なくとも皮膚103に当たる側には、検体101の皮膚103の特性(柔軟性)を考慮するとゴムやシリコン製などの皮膚との親和性が高く、弾性を有する素材を用いることが好ましい。
The ring-shaped member forming the closed cavity is preferably made of a material having elasticity, but if it is an object capable of forming the
リング状部材は、一端が開口部112と通じ、他端が第一センサ121の圧力情報取込部122を有する面に通じるとともに、開口部112と第一センサ121の圧力情報取込部122とを連通する空洞113を有する筒状または環状の形状であることが好ましい。
One end of the ring-shaped member communicates with the
このように、センサ取付部111は、空洞113が第一センサ121の圧力情報取込部122と開口部112とを連通するとともに、開口部112を検体101に対向させて検体101に装着された状態で、空洞113と第一センサ121の空気室123とからなる空間が閉鎖された空間構造を形成するようになっている。
As described above, in the
(開口部)
開口部112は、マイクユニット39のセンサ取付部111の一方に形成されて、マイクユニット39を検体101に装着した状態で皮膚103と当接する部位である。すなわち、センサ取付部111の一端が、マイクユニット39及びセンサ取付部111の開口部112となっている。
図3は、第一センサ121としてコンデンサマイクを用いた場合に、センサ取付部111において、開口部112の口径を変えながら、指先の毛細血管の脈動性信号を測定した場合の信号の強さを表す図である。
(Aperture)
The
FIG. 3 shows the signal strength when the pulsatility signal of the capillary of the finger tip is measured while changing the diameter of the
図3から明らかなように、開口部112の口径が1〜3mmでは信号が測定できてはいるものの、十分なゲインが得られていない。開口部112の口径が3mm以上ではゲインが上昇し、開口部112の口径が5mm〜6mmにおいて、高いゲインで脈動性信号の測定を行うことができることが分かる。これは、開口部112の口径が2mmよりも小さい場合には、血管102からの信号を捉えるための面積が狭くなるため、検出される信号が弱くなることが影響しているのだと考えられる。
As apparent from FIG. 3, although signals can be measured when the aperture diameter of the
開口部112の口径が大きすぎる(例えば口径が10mmよりも大きい)と、マイクユニット39を検体101に装着した場合に、検体101の表面の組織(皮膚、脂肪、体毛等)が盛り上がって空洞113に入り込むことで、組織によって圧力情報の取込部122が塞がれたり、組織がセンサ素子124と干渉したりするおそれがある。また、開口部112の口径が大きすぎると、マイクユニット39を検体101の立体的な形状に沿って密着するように装着する場合に、空洞113がクローズドキャビティを形成することが困難になる場合がある。また人の指先等の、検体101の面積が狭い箇所にマイクユニット39を装着する場合にも、マイクユニット39を装着する際に空洞113のクローズドキャビティの形成が困難になる場合がある。また、空洞113の高さを一定にした場合、空洞113の開口部112の口径が大きくなるにつれて空洞113の体積が大きくなり、脈動性信号の強さが一定の場合には、空洞113の体積が大きくなることで血管102の脈動性信号に起因する振動が減衰するため、第一センサ121により検出される信号の強度が低下するおそれがある。また、開口部112の口径が広すぎると、血管102の真上にマイクユニット39が存在しない場合であっても血管102の脈動性信号が検出可能となるため、第一センサ121の指向性が低下するおそれがある。
If the diameter of the
このため、開口部112の口径は、通常3mm以上、好ましくは4mm以上、より好ましくは6mm以上であり、通常10mm以下、好ましくは8mm以下である。開口部112の口径の下限が上記の範囲の値より大きいことで、検出される脈動性信号が強くなり、マイクユニット39を検体101に装着した際に血管102からの振動を検出できる位置に開口部112を密着させることが容易になるため好ましい。開口部112の口径の上限が上記範囲の値より小さいことで、開口部112に入り込む検体101の影響を抑え、感度を保ち、第一センサ121の指向性を持たせることができるため好ましい。
Therefore, the aperture of the
また、人の成人の手首における動脈血管(橈骨動脈及び尺骨動脈)の直径がおよそ2mm程度であることから、マイクユニット39の開口部112を人の手首に装着した場合には、動脈血管102からの脈動性信号を第一センサ121により感度良く検出する観点から、開口部112の口径は動脈血管102の直径の2倍以上、4〜5倍以下、すなわち、4mm以上、8mm〜10mm以下であることが好ましい。開口部112の口径の下限が上記範囲の値より大きいことで、検出される脈動性信号が強くなり、検体101に装着した際に血管102からの振動を検出できる位置に開口部112を密着させることが容易になるため好ましい。開口部112の口径の上限が上記範囲の値より小さいことで、開口部112に入り込む検体101の影響を抑え、空洞113の体積の増大に伴う感度の低下を防ぎ、第一センサ121の指向性を持たせることができるため好ましい。
In addition, since the diameter of arterial blood vessels (radial artery and ulnar artery) in the wrist of a human adult is about 2 mm, when the
人の指にマイクユニット39の開口部112を装着する場合には、指に存在する毛細血管の脈動信号を検出するために、上記の人の手首に装着した場合のように血管102の直径との関係から規定することはできないが、空洞113がクローズドキャビティを形成して脈動性信号を感度良く検出する観点から、開口部112の口径は少なくとも指のスパンの半分以上、指のスパンの4分の3以下の大きさであることが好ましい。
When the
(第一センサ)
第一センサ121は、図2に示すように、センサ取付部111の開口部112の他端側に当接して設けられ、検体101における血管102の脈波情報に基づく脈動性信号を、脈動性信号に起因し開口部112を通じ入力され、空洞113及び空気室123を伝播する圧力情報として検出するものである。すなわち、本実施形態に係る第一センサ121は、外部からの音信号を入力するイヤホンマイクのマイクロホンである。
(First sensor)
As shown in FIG. 2, the
本実施形態において、脈波情報とは、検体101の心臓の拍動に伴って生じる血管102を伝わってくる振動を示す信号である。脈波情報は、血管102の脈動に起因する検体101の皮膚103の振動によって生じる空気の振動として、血管102の脈波情報に基づく脈動性信号として検出される。脈波情報としては、例えば、容積脈波信号、速度脈波信号、加速度脈波信号等が挙げられる。
In the present embodiment, the pulse wave information is a signal indicating a vibration transmitted through the
本実施形態に係るマイクユニット39は第一センサ121がエレクトレットコンデンサーマイクロホンからなる。第一センサ121は、検体101における動脈血管102の脈動性信号に起因する圧力情報を検出する感圧素子としてのダイヤフラム124、ダイヤフラム124に対向して設けられるバックプレート125、ダイヤフラム124を内部に支持する筐体126と、筐体126の内部の空間である空気室123と、筐体126に設けられ空気室123と外部とを通じて圧力情報を取り込む圧力情報取込部122としての空気穴(「音孔」ともいう)とを有している。第一センサ121では、ダイヤフラム124とバックプレート125にそれぞれ設けられた電極に、検出した信号を出力する信号線40と、グランドに接続されるグランド線41cとが接続されている。信号線40は、第一周波数補償処理部61に接続されている。
In the
第一センサ121としては、血管102の脈動性信号を検出するものであれば、特に限定されないが、血管102の脈動に起因する検体101の皮膚103の振動によって生じる空気の振動(音圧情報)を電気的に検出するマイクロホン、又は圧電素子のような感圧素子を好適に用いることができる。マイクロホンとしては、例えば、コンデンサマイクロホン、ダイナミックマイクロホン、バランスドアーマチュアマイクロホンを用いることができる。マイクロホンの中でも、指向性、S/N比、感度の点からコンデンサマイクロホン(コンデンサマイク)が好ましく、ECM(electret condenser microphone;エレクトレットコンデンサーマイクロホン、以下、単に「ECM」ともいう)を好適に用いることができる。また、MEMS(microelectromechanical system)技術を用いて作製したECMである、MEMS型ECM(以下、「MEMS−ECM」ともいう)を好適に用いることができる。圧電素子としては、高い圧電性を示すセラミックスとして、チタン酸ジルコン酸鉛(PZTともいう)を使用したPZT圧電素子を好適に用いることができる。
The
(マイクユニット)
上述したように、マイクユニット39は、クロ−ズドキャビティを形成するセンサ取付部111と、センサ取付部111に設けられる第一センサ121とを備えている。
(Microphone unit)
As described above, the
振動源から振動が発生した場合、外部と連通する圧力情報取込部122(空気穴、音孔)を通じて伝わる空気室123の空気の振動がダイヤフラム124を振動させ、ダイヤフラム124とバックプレート125との距離が変化することによりキャパシタンス(静電容量)の変化が生じる。この静電容量の変化を電圧に変換することで、振動を測定することができる。ダイヤフラム124とバックプレート125において生じた電圧の変化は、脈動性信号として信号線40に出力される。この信号は、第一センサ121に接続される第一周波数補償処理部61に入力される。
When vibration is generated from the vibration source, the vibration of the air in the
マイクユニット39は、センサ取付部111が開口部112を検体101に向けて、検体101に装着された状態で、空洞113と、圧力情報取込部122によって連通する空気室123とが、閉鎖された空間構造(クローズドキャビティ)をとっている。これにより、本実施形態に係るマイクユニット39においては、第一センサ121が、検体101における血管102の脈動性信号に起因し、開口部112を通じ入力され、検体側の空洞113、及び空気室123を伝播する圧力情報を検出するようになっている。
In the
イヤホンマイクとしての検体情報検出ユニット31に、上述したようなクロ−ズドキャビティを形成するセンサ取付部111を設けるためには、マイクユニット39において、第一センサ121であるマイクロホンが外部と連通する音孔122の周囲を覆うようにして、リング状部材を取り付ければよい。
In order to provide the sample information detection unit 31 as the earphone microphone with the
<接続部>
本実施形態に係る接続部51は、第一周波数補償処理部61、及び第一プラグ62を備えている。以下、接続部51の構成について、図1を参照して説明する。
<Connection section>
The
接続部51は、第一プラグ62を情報処理装置21の第一ジャック81に挿入することで、第一プラグ62及び第一ジャック81を介して、検体情報検出装置11と、情報処理装置21とを接続している。接続部51は、スマートフォン21のジャック(第一ジャック81)に挿入される、イヤホンマイクとしての検体情報検出ユニット31のプラグ部分を構成する。
The
(第一周波数補償処理部)
第一周波数補償処理部61は、検体情報検出ユニット31により検出された検出信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理(単に補償処理ともいう)を施すものである。第一周波数補償処理部61により、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す処理を、第一周波数補償処理ともいう。
第一周波数補償処理部61により処理された信号は、第一プラグ62のマイク端子63に入力される。
(First frequency compensation processor)
The first frequency
The signal processed by the first frequency
(第一プラグ)
第一プラグ62は、図1に示すように、プラグの根元から先端へ、マイク端子63、グランド端子64、右耳用のイヤホン端子65(Rイヤホン端子)、及び左耳用のイヤホン端子66(Lイヤホン端子)を順に有する。マイク端子63、グランド端子64、Rイヤホン端子65、及びLイヤホン端子66は、導電性の金属板が略円筒状に加工されて形成されている。
(First plug)
As shown in FIG. 1, the
マイク端子63とグランド端子64との間、グランド端子64とRイヤホン端子65との間、Rイヤホン端子65とLイヤホン端子66との間には、絶縁部材67a、67b、67cがそれぞれ設けられている。絶縁部材67a、67b、67cは、絶縁性の樹脂又はゴム製の素材からなり、導電性の各端子の間に介設されることで、各端子が互いに絶縁されている。
Insulating
[1−1−2.情報処理装置の構成]
さらに、情報処理装置21の構成について、図1を参照して説明する。
本実施形態に係る情報処理装置21は、検出された信号を処理するためのモバイル端末機としての携帯情報端末(スマートフォン)である。
[1-1-2. Configuration of Information Processing Device]
Furthermore, the configuration of the
The
情報処理装置21としてのスマートフォンは、図示しない入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等のメモリ)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ、及び無線送信部等を含んで構成される。
The smartphone as the
また、情報処理装置21は、図1に示すように、第一ジャック81、信号入力部87、電気信号を増幅するアンプ88、アナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換部89、周波数補正処理部90、デジタル信号をアナログ信号に変換するDA変換部91、及び音源92を備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, the
(第一ジャック)
第一ジャック81は、第一プラグ62が挿入される挿入孔82を備える。図1に示すように、第一ジャック81の挿入孔82の内部には、挿入孔82の手前から奥へ、マイク端子83、グランド端子84、Rイヤホン端子85、及びLイヤホン端子86を順に有する。マイク端子83、グランド端子84、Rイヤホン端子85、及びLイヤホン端子86は、導電性の金属板が板状に加工されて、第一ジャック81の挿入孔82の壁面に設けられることで形成されている。板状の端子が挿入孔82の中心方向に向けて屈曲して、曲げ弾性を有する凸部を形成しており、この端子の凸部が挿入孔82の中心方向に張り出すようにして設けられている。
(First jack)
The
第一ジャック81の構造を図4(a)〜図4(c)を参照して説明する。図4(a)〜図4(c)では、第一ジャック81の輪郭形状を二点鎖線で示している。図4(a)は、第一ジャック81を横方向から見た図であり、マイク端子83の配置を示している。図4(b)は、第一ジャック81のA−A’矢視端面を示す図であり、マイク端子83、グランド端子84、Rイヤホン端子85、及びLイヤホン端子86の配置を示している。図4(c)は、第一ジャック81のB−B’矢視端面を示す図であり、グランド端子84、Rイヤホン端子85、及びLイヤホン端子86の配置を示している。
The structure of the
第一プラグ62が第一ジャック81の挿入孔82に挿入された場合に、図1に示すように、第一プラグ62のマイク端子63と第一ジャック81のマイク端子83とが接触し、第一プラグ62のグランド端子64と第一ジャック81のグランド端子84とが接触し、第一プラグ62のRイヤホン端子65と第一ジャック81のRイヤホン端子85とが接触し、第一プラグ62のLイヤホン端子66と第一ジャック81のLイヤホン端子86とが接触するように、第一プラグ62及び第一ジャック81は形成されている。
When the
第一プラグ62が第一ジャック81に挿入された場合の構造を図5(a)〜図5(c)を参照して説明する。図5(a)〜図5(c)では、第一ジャック81の輪郭形状を二点鎖線で示している。図5(a)は、第一ジャック81を横方向から見た図であり、第一プラグ62及びマイク端子83の配置を示している。図5(b)は、第一ジャック81のC−C’矢視端面を示す図であり、第一プラグ62、マイク端子83、グランド端子84、Rイヤホン端子85、及びLイヤホン端子86の配置を示している。図5(c)は、第一ジャック81のD−D’矢視端面を示す図であり、第一プラグ62、グランド端子84、Rイヤホン端子85、及びLイヤホン端子86の配置を示している。
The structure in which the
第一プラグ62が第一ジャック81の挿入孔82に挿入された場合には、図5(a)〜図5(c)に示すように、マイク端子83、グランド端子84、Rイヤホン端子85、及びLイヤホン端子86は、対向する第一プラグ62の各々の端子と接触するとともに各々の端子の形状にあわせて弾性変形する。このとき、各々の端子の凸部における曲げ弾性により接触状態が維持される。これにより、マイク端子63とマイク端子83とが接続され、グランド端子64とグランド端子84とが接続され、Rイヤホン端子65とRイヤホン端子85とが接続され、Lイヤホン端子66とLイヤホン端子86とが接続される。
When the
図1に示すように、第一ジャック81のマイク端子83は、信号入力部87に接続されており、第一プラグ62のマイク端子63に入力された信号が、第一ジャック81を介して信号入力部87に入力される。第一ジャック81のグランド端子84は接地されており、第一プラグ62のグランド端子84に接続されたグランド線41が、第一ジャック81を介して接地される。第一ジャック81のRイヤホン端子85は、右耳用の音源92に対応するDA変換部91に接続されており、第一プラグ62のRイヤホン端子65、及びRイヤホン端子65に接続される信号線36に、右耳用の音源92に対応するDA変換部91からの信号が入力される。第一ジャック81のLイヤホン端子86は、左耳用の音源92に対応するDA変換部91に接続されており、第一プラグ62のLイヤホン端子66、及びLイヤホン端子66に接続される信号線38に、左耳用の音源92に対応するDA変換部91からの信号が入力される。
As shown in FIG. 1, the
(信号入力部)
信号入力部87は、入力された信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施すものである。
(Signal input unit)
The
(アンプ)
アンプ88は、入力された信号に対して、フラットな周波数特性で信号の強度を増加させるものである。
(Amplifier)
The
(周波数補正処理部)
周波数補正処理部90は、入力された信号に対して、脈動性信号の有する周波数で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なうことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出す周波数補正処理を施すものである。周波数補正処理部90により脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す処理を、補正処理ともいう。
(Frequency correction processing unit)
The frequency
[1−1−3.検体情報処理装置の構成]
<検体情報処理装置の構成>
本実施形態に係る検体情報処理装置1は、図1に示すように、検体情報検出装置11と、情報処理装置21とを備えて構成されている。
[1-1-3. Configuration of sample information processing apparatus]
<Configuration of Sample Information Processing Device>
A sample
<検体>
検体情報検出装置11及び検体情報処理装置1を適用する検体101としては、検体101における動脈血管102の脈動を測ることができるものであれば特に制限されず、人または人以外の動物に用いることができる。センサ取付部111の開口部112を検体101に対向させて密着させることにより、空洞113がクローズドキャビティを形成するためには、検体情報処理装置1の検体情報検出装置11を検体101の皮膚103に装着することが好ましい。
<Sample>
The
上記の構成では、検体101における動脈血管102の脈動性信号に起因する圧力情報を受ける構成を挙げたが、測定の対象となる血管102は脈動を測ることが出来る血管であれば特に制限されず、静脈血管や毛細血管の測定にも用いることが出来る。
In the above configuration, a configuration is described in which pressure information resulting from the pulsation signal of the
検体情報処理装置1の検体情報検出装置11の装着箇所としては、人の場合は、装着のし易さ、測定のし易さ、体表近くに動脈血管が存在して感度良く測定できる点から、前腕部が好ましい。または、装着のし易さ、測定のし易さ、体表近くに毛細血管が存在して感度良く測定できる点から、指先が好ましい。人以外の動物についても、その装着箇所は、装着のしやすさ、測定のし易さを考慮した部位が好ましい。
In the case of a person, the mounting location of the sample
検体情報処理装置1を用いて人の脈動性信号を検出する場合において、測定の対象となる血管102の例としては、前腕に存在する橈骨動脈または尺骨動脈が挙げられる。
In the case of detecting a human pulsation signal using the sample
<検体情報検出装置及び検体情報処理装置について>
本実施形態に係る検体情報検出装置11及び検体情報処理装置1は、上述のように構成されており、検体101に開口部112を密着させることで空洞113及び空気室123が閉鎖された空間構造(クローズドキャビティ)を形成し、検体101における検体情報検出装置11の装着部位付近に存在する血管102の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体101における血管102の脈動性信号を検出するものである。
<About specimen information detection apparatus and specimen information processing apparatus>
The sample
このとき、イヤホンマイクである検体情報検出ユニット31に設けられたセンサ取付部111の開口部112を検体101の皮膚103に密着させるためには、検体101の指でイヤホンマイクのマイクユニット39に設けられたセンサ取付部111の開口部112を抑えればよい、これにより、クローズドキャビティを形成した状態で容易に測定を行うことができる。
At this time, in order to bring the
[1−2.検体情報処理装置の機能構成]
検体情報処理装置1を機能的に表すとき、検体情報処理装置1は、図1に示すように、検体情報検出装置11及び情報処理装置21を備えている。検体情報検出装置11は、検体情報検出ユニット31と、第一周波数補償処理部61を有する接続部51とを備えている。情報処理装置21は、信号入力部87、アンプ88、AD変換部89、周波数補正処理部90、DA変換部91、及び音源92を備えている。
[1-2. Functional configuration of sample information processing apparatus]
When functionally representing the sample
本実施形態に係る情報処理装置21としてのスマートフォン21には、信号処理用のアプリケーションソフトがダウンロードされており、このアプリケーションソフトを起動させることで、スマートフォン21によって信号処理を行うことができる。
Application software for signal processing is downloaded to the
本実施形態に係る情報処理装置21では、周波数補正処理部90は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてCPUにより実行されることで、周波数補正処理手段として機能する。信号入力部87はスマートフォン21に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。また、第一周波数補償処理部61は、接続部51に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
In the
(第一周波数補償処理部)
第一周波数補償処理部61の回路構成は、図6により示される。第一周波数補償処理部61は、図6に示すように、補償処理部142を有する。補償処理部142は、有限直流ゲインの不完全積分回路であり、入力された信号について、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施した信号として出力するものである。補償処理部142による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、信号入力部87における入力処理によるゲインの低下を補償する処理である。
(First frequency compensation processor)
The circuit configuration of the first frequency
(信号入力部)
信号入力部87の回路構成は、図7により示される。信号入力部87は、図7に示すように、高域通過回路であり、入力された信号を、高周波数領域を通過させるとともに、低周波数領域が減衰された信号として出力するものである。信号入力部87は、入力された信号に対して低周波数領域を減衰させることにより、不要なノイズを軽減させるものである。減衰させる低周波数領域の落ち始めは、高域通過回路では信号入力部87の抵抗R9がR10に対して十分に小さいことから、R10、及びコンデンサC4により定まる。通常、情報処理装置21に入力される信号は、人間の可聴域範囲の音を減衰させるために、入力された信号を100Hz付近から20dB/decで落とすようになっている。
(Signal input section)
The circuit configuration of the
(アンプ)
アンプ88は、入力された信号に対して、フラットな周波数特性で信号の強度を増幅させる電気回路である。アンプ88は、入力された信号のレベルに対してゲインを調整する自動利得制御(AGC、automatic gain control)を行う、AGC機能を有するものであってもよい。
(Amplifier)
The
AGC機能を有するAGCアンプの例として、信号に含まれる特定の周波数成分の振幅を検出して、ゲインを変更するものが挙げられる。本実施形態に係る検体情報検出装置11が検出し、情報処理装置21により処理を行う脈波のピークは、1Hz付近にピークを有するものである。このため、アンプ88がAGCアンプであって、1Hz付近の周波数成分の信号のレベルを検出して、ゲインを変更するものである場合には、入力される信号の脈波に由来するピークに応じて、AGC機能によりゲインが変更され、増幅後の信号の大きさが変わることがある。しかしながら、この場合であっても、アンプ88による増幅処理はフラットな周波数特性で増幅させるものであるから、アンプ88により得られる信号の周波数特性及び波形はAGC機能により影響を受けることはない。
An example of an AGC amplifier having an AGC function is one that detects the amplitude of a specific frequency component included in a signal and changes the gain. The peak of the pulse wave detected by the sample
(周波数補正処理部)
周波数補正処理部90は、前述のごとく、入力された信号について周波数補正処理を施すことで、少なくとも上記の脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出すものである。
(Frequency correction processing unit)
As described above, the frequency
周波数補正処理部90を機能的に表すとき、周波数補正処理部90は、図8に示すように、増幅器131、積分補正部132、微分補正部133を備えている。
第一センサ121で得られた脈動性信号出力が、周波数補正処理部90の増幅器131に入力されると、増幅処理が行われる。第一センサ121としてECMまたはMEMS−ECMを用いた検体情報検出ユニット31の出力信号は速度脈波が得られるため、検体情報検出ユニット31からの信号が入力された場合、周波数補正処理部90では増幅処理以外の周波数補正処理を行わずに、速度脈波を得ることができる。また、増幅器131の出力信号を積分補正部132に入力し、積分回路での補償を行うことにより、容積脈波を得ることができる。また、増幅器131の出力信号を微分補正部133に入力し、微分回路での補償を行うことにより、加速度脈波を得ることができる。
When functionally representing the frequency
When the pulsation signal output obtained by the
(音源)
音源92は、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37から音を出力するためのデジタル形式の音信号を出力するものである。
(sound source)
The
(接続部の機能構成)
接続部51の回路構成は、図1により示される。
マイクユニット39の信号線40は、第一周波数補償処理部61と接続される。第一周波数補償処理部61は、接続部51の第一プラグ62に設けられたマイク端子63と接続される。
(Functional configuration of connection)
The circuit configuration of the connecting
The
上述した回路構成により、第一センサ121で検出された信号が、第一周波数補償処理部61に入力される。さらに、第一周波数補償処理部61により処理された信号が、マイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して情報処理装置21の信号入力部87に入力される。
このように、検体情報検出装置11は、第一センサ121により検出され、第一周波数補償処理部61により処理された信号を、情報処理装置21に出力する。
With the circuit configuration described above, the signal detected by the
As described above, the specimen
[1−3.センサと周波数特性と信号処理]
本実施形態に係る検体情報検出ユニット31及び検体情報処理装置1の第一センサ121に用いられるセンサに関して、まずはマイクロホンのクローズドキャビティと周波数応答との関係についてについて説明し、次に、センサの周波数特性、及び周波数補正処理について説明する。さらに、第一周波数補償処理部61で行われる周波数補償処理と、信号入力部87で行われる入力処理との関係についても説明する。
[1-3. Sensor and Frequency Characteristic and Signal Processing]
Regarding the sensor used for the specimen information detection unit 31 and the
[1−3−1.クローズドキャビティの形成と周波数応答]
検体情報処理装置1は、血管102の拍動に起因する脈動性信号の振動を第一センサ121によって開放状態(開放系)で測定を行うのではなく、第一センサ121と振動源との関係において、第一センサ121の空気室123と連通する空洞113とが閉鎖された空間構造(クロ−ズドキャビティ)を形成するようにして測定した場合、すなわち第一センサ121と振動源とをクローズの状態(閉じた状態)にして測定する。
この測定条件の違いを説明するために、第一センサ121として電磁型であるダイナミック型のマイクロホン(ダイナミックマイクロホン)を使用した場合における、開放状態(オープンの状態)とクローズの状態との周波数応答の相違について説明する。
[1-3-1. Closed cavity formation and frequency response]
The sample
In order to explain the difference in the measurement conditions, when using a dynamic type microphone (dynamic microphone) which is an electromagnetic type as the
検体101における血管102の脈動性信号を検出するにあたって、人体のどこからでも、心臓の動きに端を発する振動を捉えることはできる。しかし、その動きの振幅はきわめて小さく、単にマイクロホン等の圧力を感知できるものを人体の近くに配置しても、心臓の動きに端を発する振動を検出することは困難である。それはセンサを開放状態にした場合では、音の放射の原理でいったん空間に放射された振動は、図9に示すように、その素子の固有周波数f0においてレスポンスがピークとなり、固有周波数f0よりも高周波数領域では定出力となるが、低周波数領域に向けてレスポンスが下降し、心臓の動きの基本周波数のところではきわめて微少な信号になっている周波数応答を示すためである。ダイナミックマイクロホンが無指向性の場合には、図9に示すように、固有周波数f0よりも低周波数領域に向けていわゆる−40dB/decのカーブをたどり、ダイナミックマイクロホンが指向性の場合には、固有周波数f0よりも低周波数領域に向けて−20dB/decのカーブをたどる。
In detecting the pulsating signal of the
小型の音響機器では固有周波数は数kHzであるとされており、図9の周波数応答を示すようなダイナミックマイクロホンを使用した場合には、心臓の動き等の1Hz付近では高い周波数に対する振幅に対して−120dB以下に信号が減衰することになり、レスポンスが低く十分な感度で測定を行うことが困難である。なお、図9で何本ものトレースがあるのはいわゆるダンピングファクターの差であり、横軸のfoの位置が固有周波数を意味する。 In natural acoustic equipment, the natural frequency is considered to be several kHz, and when using a dynamic microphone that exhibits the frequency response shown in FIG. 9, the amplitude for high frequencies is around 1 Hz such as heart movement. Since the signal is attenuated to -120 dB or less, it is difficult to make a measurement with low response and sufficient sensitivity. In FIG. 9, there are a number of traces because of a difference in so-called damping factor, and the position of fo on the horizontal axis means the natural frequency.
一方で、この振動を感知する素子(センサ)の先端に閉じた空間を作り上げてクローズの状態にすることで、周波数特性は一変し図10のようになる。図10における複数のトレースの存在は先に説明したとおり、いわゆるダンピングファクターの差である。図10からは、クロ−ズドキャビティ形成時には、低周波領域の信号を感度よく測定可能であることが分かる。これは図9の開放状態の周波数応答と比較すると、1Hz付近の心臓の振動であっても、固有周波数f0付近の振動と同ゲインで正しい振幅で検出できることを意味している。このことは振動を音響エネルギーとして空気中に放出するのではなく、閉じた空間の圧力変化に変換しているためであると考えられる。 On the other hand, by creating a closed space at the tip of the element (sensor) that senses this vibration and bringing it into a closed state, the frequency characteristic changes as shown in FIG. The existence of a plurality of traces in FIG. 10 is a difference of so-called damping factors as described above. From FIG. 10, it can be seen that the signal in the low frequency region can be measured with high sensitivity when the closed cavity is formed. This means that even the vibration of the heart near 1 Hz can be detected with the same amplitude and the same amplitude as the vibration near the natural frequency f0, compared with the frequency response in the open state of FIG. It is considered that this is because the vibration is not released into the air as acoustic energy but converted to a pressure change in a closed space.
上述のとおり、第一センサ121としてダイナミックマイクロホンを用いて、クロ−ズドキャビティを形成するようにして、クローズの状態にして測定することで、脈波が検出される低周波数領域の周波数応答を向上させることができる。
As described above, a dynamic microphone is used as the
なお、第一センサ121としてコンデンサマイクロホンを用いる場合には、センサをオープンの状態であっても、クローズの状態にした場合であっても同様に、図10に示すように、低周波数領域のゲインが上昇したフラットな周波数特性で検出できる。ただし、オープンの状態では、クローズの状態と比較して、周波数全体においてレベルが大幅に低下する。言い換えれば、第一センサ121としてコンデンサマイクロホンを用いてクロ−ズドキャビティを形成するようにして、第一センサ121と振動源とをクローズの状態にして測定することで、周波数全体においてレベルが上昇することにより、脈波が検出される低周波数領域の周波数応答を向上させることができる。
In the case where a condenser microphone is used as the
また、第一センサ121としてバランスドアーマチュア型のマイクロホン(バランスドアーマチュアマイクロホン)を用いた場合も、コンデンサマイクロホンを用いた場合と同様に、クロ−ズドキャビティを形成するようにして、第一センサ121と振動源とをクローズの状態にして測定することで、脈波が検出される低周波数領域の周波数応答を向上させることができると考えられる。
Further, when a balanced armature type microphone (balanced armature microphone) is used as the
すなわち、本実施形態に係る検体情報検出ユニット31及び検体情報処理装置1では、第一センサ121としてダイナミックマイクロホン、コンデンサマイクロホン、またはバランスドアーマチュアマイクロホンを用いる場合には、クローズドキャビティの形成に伴う周波数応答の変化またはレベルの上昇を利用して、従来のオープンの状態では測定が困難であった、1Hz付近の検体101における血管102の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体101における血管102の脈動性信号を感度良く検出することができるものである。
That is, in the sample information detection unit 31 and the sample
[1−3−2.センサの周波数特性と周波数補正処理]
<センサの周波数特性について>
第一センサ121としてのコンデンサマイクロホンに用いられるECMやMEMS−ECM等に共通の特性として、風除けの対策が施されていることが挙げられる。携帯電話等のマイクでは、風が強いときの風音、あるいは、使用者が咳き込んだとき(吹かれ)などの急な圧力変化に反応しないように、ダイヤフラムに小さな穴(数十μm)の穴が開けられている。これにより、周波数特性的には低周波分の減衰を招くことになる。遅い空気の流れはこの小さなダイヤフラムの穴を抜けることを考えれば理解しやすい。
[1-3-2. Sensor frequency characteristics and frequency correction processing]
<About the frequency characteristic of the sensor>
As a characteristic common to ECM, MEMS-ECM, etc. used for a condenser microphone as the
なお、半導体プロセスによりダイヤフラムの穴が形成されるMEMS−ECMでは、穴の形成を安定して同品質で行うことが可能であり、ECMと比較するとMEMS−ECM毎の個体間において周波数応答が安定していることが知られている。なお以降のセンサの周波数特性と周波数補正処理についての説明では、コンデンサマイクロホンとしてMEMS−ECMを挙げて説明するが、ECMの場合にも同様に適用できる。 In addition, in MEMS-ECM in which diaphragm holes are formed by a semiconductor process, holes can be stably formed with the same quality, and the frequency response is more stable between individuals for each MEMS-ECM compared to ECM. It is known to do. In the following description of the sensor's frequency characteristics and frequency correction processing, MEMS-ECM will be described as a condenser microphone, but the same applies to the case of ECM.
低周波数領域の感度低下は、可聴音域(例えば20Hz以上)を対象とする通常のマイクロホンの使い方においては風音や吹かれを防止する上で効果的である。しかしながら、検体情報処理装置1において検出したい脈波の中心周波数は約1Hzであり、呼吸信号の周波数も数Hzオーダーの領域において顕著に現れるため、この低周波数領域の感度低下は検出に影響することが考えられる。
The reduction in sensitivity in the low frequency region is effective in preventing wind noise and wind noise in the use of a normal microphone targeting an audible sound range (for example, 20 Hz or more). However, since the center frequency of the pulse wave to be detected in the sample
MEMS−ECMは前述の風除けのための小さな穴をダイヤフラムに空けており、一例として、Knowles社製のSPM0408(部品型番)の場合には、100Hz付近から低い周波数において20dB/decで周波数の低い方(低域)に向かって減衰しているモデルで周波数特性を推定できる。100Hz付近から高い周波数ではフラットな周波数特性を示す。 The MEMS-ECM has a small hole for the above-mentioned windbreak in the diaphragm. As an example, in the case of SPM0408 (part model number) manufactured by Knowles, the one having a low frequency of 20 dB / dec at a low frequency from around 100 Hz. The frequency characteristics can be estimated with a model that is attenuated toward (low frequency range). A flat frequency characteristic is exhibited at a high frequency from around 100 Hz.
一方、ダイナミックマイクロホンは速度応答型の原理により全周波数帯域にわたり20dB/decで低域に向かい減衰しているモデルで周波数特性が示される。
すなわち、MEMS−ECM(コンデンサマイクロホン)とダイナミックマイクロホンともに、脈波検出帯域(脈波情報検出帯域ともいう)である0.1Hzから10Hzの周波数範囲では、20dB/decで低域に向かい減衰している周波数特性であると考えてよい。
On the other hand, in the dynamic microphone, the frequency response is shown by a model that is attenuated toward the low band at 20 dB / dec over the entire frequency band according to the principle of speed response type.
That is, both the MEMS-ECM (condenser microphone) and the dynamic microphone are attenuated toward the low band by 20 dB / dec in the frequency range of 0.1 Hz to 10 Hz which is a pulse wave detection band (also referred to as pulse wave information detection band) It may be considered that the frequency characteristics are.
なお、以降のセンサの周波数特性と周波数補正処理についての説明では、第一センサ121としてコンデンサマイクロホンであるMEMS−ECMを用いた場合について説明するが、上述したとおり、MEMS−ECMとダイナミックマイクロホンともに、脈波検出帯域である0.1Hzから10Hzの周波数範囲では、20dB/decで低域に向かい減衰している周波数特性であると考えられるため、ダイナミックマイクロホンを用いた場合にも同様に適用できる。
In the following description of the frequency characteristics and frequency correction processing of the sensor, a case where a MEMS-ECM that is a condenser microphone is used as the
ここで、第一センサ121として用いられるMEMS−ECMがクローズドキャビティを形成した場合において、100Hz以下の低周波数領域の周波数特性は、横軸に周波数(Hz)のスケールをLog(対数)としたものをとり、縦軸に信号のGain(dB)をとることで、図11(a)のように表わされる。
なお、図11(a)〜図11(c)において、図中の横軸の「Log(周波数)」とは、周波数のスケールを対数表記したものを表し、単位はHzである(以降、図中の「Log(周波数)」についても同様)。
Here, in the case where the MEMS-ECM used as the
In FIGS. 11A to 11C, “Log (frequency)” on the horizontal axis in the drawing represents a logarithmic representation of the frequency scale, and the unit is Hz (hereinafter, FIG. 11). The same applies to “Log (frequency)” in the middle).
図11(a)に示すように、ダイナミックマイクロホン及びMEMS−ECM(コンデンサマイクロホン)の周波数特性は、100Hz以下の低周波数領域に向かって、20dB/decの感度低下が認められる(これを「低周波が落ちる」ともいう)。心臓の動きに関するものであれば脈拍は普通1Hz(脈拍が一分間で60の場合)程度なので、これは本来の検出すべき信号の微分特性を示すものといえる。また、100Hz付近に1つの極を持つ微分回路と等価であるといえる。 As shown in FIG. 11A, in the frequency characteristics of the dynamic microphone and the MEMS-ECM (condenser microphone), a sensitivity decrease of 20 dB / dec is recognized toward a low frequency region of 100 Hz or less (this is referred to as “low frequency”). It is said that If it is related to the motion of the heart, the pulse is usually about 1 Hz (when the pulse is 60 per minute), so this can be said to indicate the differential characteristic of the signal to be detected originally. It can also be said to be equivalent to a differential circuit having one pole in the vicinity of 100 Hz.
この時、血管102の脈動の容積変化などの信号を検出すべき信号とすると、第一センサ121としてMEMS−ECMを用いてクローズドキャビティを形成して脈波を計測する場合、対象とする周波数帯域(およそ0.5〜10Hz)において、単純な微分回路であって、その計測波形は通常の脈波の微分である速度成分を示すことになり、速度脈波であると考えることができる。
なお、よく血管の状況を判断するのに用いられる加速度脈波はこの速度脈波をさらに時間微分したものである。
At this time, assuming that a signal such as a volume change of pulsation of the
The acceleration pulse wave that is often used to determine the state of the blood vessel is a time derivative of this velocity pulse wave.
<周波数補正処理について>
次に、第一センサ121としてMEMS−ECMを用いた場合の脈動性信号出力の周波数補正処理について説明する。
<About frequency correction processing>
Next, the frequency correction process of the pulsatility signal output when the MEMS-ECM is used as the
周波数補正処理とは、検体情報検出ユニット31の第一センサ121からの脈動性信号出力について、脈動性信号の有する周波数で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なう補正処理をいう。この周波数補正処理により、すくなくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出すことが可能である。
The frequency correction process is a correction process that performs at least one of amplification operation, integration operation, and differentiation operation at the frequency of the pulsatility signal with respect to the pulsatility signal output from the
また、周波数補正処理は、図12に示すような周波数応答をする電気回路(補償回路)を通過させる処理として説明することもできる。または、このような処理はハードウェア回路やソフトウェア、あるいはハードウェアとソフトウェアとを組み合わせたものによって実現してもよい。 The frequency correction process can also be described as a process of passing an electric circuit (compensation circuit) having a frequency response as shown in FIG. Alternatively, such processing may be realized by hardware circuitry or software, or a combination of hardware and software.
図11(a)のように、低周波数領域に向かって20dB/decの感度低下する応答を示すMEMS−ECMの出力(測定データ)は、速度脈波(「脈動性速度信号」ともいう)として得られる。このため、クローズドキャビティを形成して、MEMS−ECMを用いて血管102の脈動性信号を検出した際に、周波数補正処理を行わない場合には速度脈波を得ることができる。
As shown in FIG. 11 (a), the output (measurement data) of the MEMS-ECM indicating a response with a sensitivity decrease of 20 dB / dec toward the low frequency region is a velocity pulse wave (also referred to as “pulsating velocity signal”). can get. For this reason, when a closed cavity is formed and the pulsatility signal of the
MEMS−ECMの出力から脈波、そして加速度脈波を得るには、図12に示すような周波数応答をする電気回路を通過させる周波数補正処理を適用すればよい。
すなわち、図12に示すように、MEMS−ECMからの脈動性信号出力に対して超低周波域から100Hzまで−20dB/decでその後はフラットなカーブの周波数応答をする電気回路を通過させる積分動作により、(容積)脈波が得られることになる。この様な回路を通過させた後のトータルな周波数特性は図11(b)のようになる。図11(b)に示す容積脈波は、周波数の変化に伴うゲインの変化は0dB/decであり、脈波の周波数付近では容積脈波を発生するフラットな周波数特性となっている。
In order to obtain a pulse wave and an acceleration pulse wave from the output of the MEMS-ECM, a frequency correction process for passing through an electric circuit having a frequency response as shown in FIG. 12 may be applied.
That is, as shown in FIG. 12, the integration operation of passing an electric circuit having a flat curve frequency response after that from the very low frequency range to 100 Hz with respect to the pulsating signal output from the MEMS-ECM Thus, a (volume) pulse wave is obtained. The total frequency characteristic after passing through such a circuit is as shown in FIG. The volume pulse wave shown in FIG. 11 (b) has a change in gain with the change in frequency of 0 dB / dec, and has a flat frequency characteristic that generates a volume pulse wave near the frequency of the pulse wave.
また、図12に示すように、MEMS−ECMの出力に対して超低域から100Hzまで20dB/decで上昇しその後フラットなカーブの周波数応答をする電気回路を通過させる微分動作により、加速度脈波が得られることになる。この様な回路を通過させた後のトータルな周波数特性は図11(c)のようになる。図11(c)に示す加速度脈波は、周波数が高くなるにつれて40dB/decでゲインが上昇しており、脈波の周波数付近では加速度脈波を発生する周波数特性となっている。 In addition, as shown in FIG. 12, the acceleration pulse wave is generated by a differential operation of passing through an electric circuit that rises at 20 dB / dec from an ultra-low frequency to 100 Hz with respect to the output of the MEMS-ECM and then has a flat curve frequency response. Will be obtained. The total frequency characteristic after passing through such a circuit is as shown in FIG. 11 (c). The gain of the acceleration pulse wave shown in FIG. 11C increases at 40 dB / dec as the frequency increases, and has a frequency characteristic that generates an acceleration pulse wave near the frequency of the pulse wave.
また、図12に示すように、MEMS−ECMの出力に対して積分動作または微分動作を行わずに通過させる場合には、図11(a)に示すMEMS−ECMの出力と同様の周波数特性となるため、速度脈波が得られる。図11(a)に示す速度脈波は、周波数が高くなるにつれて20dB/decでゲインが上昇しており、脈波の周波数付近では速度脈波を発生する周波数特性となっている。 Further, as shown in FIG. 12, when passing the output of the MEMS-ECM without performing the integration operation or the differentiation operation, the same frequency characteristics as the output of the MEMS-ECM shown in FIG. Velocity pulse wave is obtained. The gain of the velocity pulse wave shown in FIG. 11 (a) increases at 20 dB / dec as the frequency increases, and has a frequency characteristic that generates a velocity pulse wave near the frequency of the pulse wave.
上述の周波数補正処理は、MEMS−ECMを用いて血管102の脈動性信号を検出した際に得られる速度脈波について、100Hz以下を積分回路で補償する(積分する)ことにより容積脈波を得ることができ、また、速度脈波について、100Hz以下を微分回路で補償する(微分する)ことにより加速度脈波を得ることができ、速度脈波を通過させることで速度脈波を得る処理と同等の処理を行うものであるということができる。また、周波数補正処理では、必要に応じて増幅動作を行っても良い。
The above-mentioned frequency correction process obtains a volume pulse wave by compensating (integrating) 100 Hz or less of the velocity pulse wave obtained when the pulsating signal of the
すなわち、周波数補正処理とは、脈波の周波数1Hzに対して、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る処理であるということもできる。
That is, in the frequency correction processing, the volume pulse wave is obtained by performing the integral operation on the
<脈波波形>
第一センサ121にセンサ取付部111を設けた本実施形態に係る検体情報検出ユニット31のマイクユニット39を用いて、センサ取付部111の開口部112を検体101の手首橈骨にあたる位置の皮膚103に対向させて検体101に装着された状態で空洞113がクロ−ズドキャビティを形成するようにして、第一センサ121としてのMEMS−ECMにより、開口部112を通じ入力され空洞113を伝播する圧力情報を検出することで、血管102の脈動性信号を検出して観測した脈波の波形が図13である。測定により得られた速度脈波(測定データ)の波形は図13(b)のように表わされる。この速度脈波を上述した積分回路での補償をすることにより得られる容積脈波は、図13(a)のように表わされる。速度脈波を上述した微分回路での補償をすることにより得られる加速度脈波は、図13(c)のように表わされる。
<Pulse wave waveform>
Using the
図13(a)〜図13(c)にそれぞれ表わされる、容積脈波、速度脈波、及び加速度脈波の波形は東洋医学を含むいろいろな分野でヘルスケアや疾病の診断に用いられているものに相当する。 Waveforms of volume pulse velocity, velocity pulse wave, and acceleration pulse wave respectively represented in FIGS. 13A to 13C are used for health care and disease diagnosis in various fields including Oriental medicine. It corresponds to a thing.
特に、図13(c)の加速度脈波の波形からは、加速度脈波を特徴付けるa波〜e波と呼ばれる5つのピークが得られる。これらのうちb波とd波の相対的な振幅は心臓血管系の疾患との関連性や年齢・血圧の推定などに用いられ、臨床的に重要視されるファクターである。
また、図13(a)の容積脈波の波形からは、心臓からの駆出波(Percussion Wave、以下、「PW」ともいう)および血管障壁等からの反射波(Tidal Wave、以下、「TW」ともいう)に対応する波形の形状を確認することができる。
In particular, from the waveform of the acceleration pulse wave of FIG. 13C, five peaks called a wave to e wave characterizing the acceleration pulse wave are obtained. Among these, the relative amplitudes of the b-wave and d-wave are used for estimation of the relationship with the cardiovascular disease, age and blood pressure, and the like, and are factors that are clinically important.
Further, from the waveform of the plethysmogram of FIG. 13 (a), an ejection wave (Percussion Wave, hereinafter also referred to as “PW”) from the heart and a reflected wave from a blood vessel barrier or the like (Tidal Wave, hereinafter, “TW”) The shape of the waveform corresponding to “)” can also be confirmed.
本実施形態に係る検体情報検出ユニット31及び検体情報処理装置1によれば、空洞113がクロ−ズドキャビティを形成することにより、また、第一センサ121としてECM又はMEMS−ECMを用いることにより、従来の圧電素子を用いて脈波を測定した場合よりも低周波領域における脈動性信号のS/N比が大きく改善され、より明瞭な脈波を得ることができる。
According to the sample information detection unit 31 and the sample
[1−3−3.補償処理と入力処理]
上述したように、情報処理装置21に入力される信号は、信号入力部87で行われる入力処理を受ける。信号入力部87では、人間の可聴域範囲外の音を減衰させるために、入力された信号のゲインを低下させて、100Hz付近から20dB/decで落とすようになっている。通常、スマートフォンには、信号入力部87が備えられており、人間の可聴域範囲の音を減衰させるために、入力された信号に対して入力処理を施している。
[1-3-3. Compensation processing and input processing]
As described above, the signal input to the
従来、スマートフォン201に入力された信号は、信号入力部206で行われる入力処理により、入力された信号を100Hz付近から20dB/decで落とされる。このため、人間の脈動性信号が表れる1Hz付近の周波数領域では、低周波数領域が減衰することで信号が小さくなっているとともに、脈波がさらに一回微分された形で得られる。
Conventionally, the signal input to the
本実施形態に係る検体情報検出ユニット31では、センサ取付部111によって閉鎖された空間構造を形成して第一センサ121であるECMにより脈動性信号の検出を行うことで速度脈波が得られる。この速度脈波が、スマートフォン201に入力された場合には、信号入力部206による入力処理により、加速度脈波が得られていた。すなわち、従来のスマートフォン201に入力された信号は、第一センサ121により検出された脈波波形を表すものではなく、速度脈波が一回微分された波形として得られていた。
In the sample information detection unit 31 according to the present embodiment, a velocity pulse wave is obtained by forming a space structure closed by the
そこで、本実施形態に係る検体情報検出装置11及び検体情報処理装置1では、第一周波数補償処理部61における周波数補償処理により、信号入力部87による入力処理を補償するものである。これにより、本実施形態に係る情報処理装置21(スマートフォン)によれば、第一センサ121により検出された信号が入力された場合に、脈波の信号を、信号入力部87による微分要素を除いた速度脈波として得ることができる。
Therefore, in the sample
第一周波数補償処理部61で行われる、図6で示される補償処理部142の回路構成をボード線図で表すと、図14のように示すことができる。図6、図14のR3〜R5及び/またはC2の値を変化させることで、周波数特性の補償パターンを変化させることが出来る。中でも、R3を変化させることで、0.1〜10Hzの範囲の周波数で20dB/decとなるような周波数特性の補償パターンとすることにより、脈波が検出される周波数帯域において、信号入力部87における入力処理によるゲインの低下を補償することができる。
When the circuit configuration of the compensation processing unit 142 shown in FIG. 6 performed by the first frequency
図14は、補償処理部142による周波数補償処理の補償パターンの一例を示す図であり、0.1Hzにポールを持ち、10Hzにゼロ点を持っている特性を示す。 FIG. 14 is a diagram showing an example of a compensation pattern of frequency compensation processing by the compensation processing unit 142, and shows a characteristic having a pole at 0.1 Hz and a zero point at 10 Hz.
補償処理部142による周波数補償処理の補償パターンは、少なくとも、脈波情報検出帯域の周波数成分のゲインを周波数の減少とともに20dB/decで漸増させる処理を行うものであればよく、適宜変更してもよい。図14において、周波数補償処理の周波数特性の横軸(角周波数)の「1/2π(R4+R5)C2」で表される、ゲインを漸増させる角周波数の上限の値は、脈波情報検出帯域よりも低い角周波数であれば特に制限されないが、波形に与える位相歪を少なくする点からは、脈波の基本周波数の10分の1以下となるように設定すればよく、ノイズとのバランスを考慮して脈波の基本周波数の3分の1程度となるように設定してもよい。また、図14において、「1/2πR5C2」で表されるゼロ点については、同じく脈波の基本周波数の一桁高い周波数程度に設計することにより、脈波波形のゼロ点による影響を抑えることができる。 The compensation pattern of the frequency compensation processing by the compensation processing unit 142 may be at least as long as it performs processing for gradually increasing the gain of the frequency component of the pulse wave information detection band at 20 dB / dec as the frequency decreases. Good. In FIG. 14, the upper limit value of the angular frequency for gradually increasing the gain, represented by "1 / 2.pi. (R4 + R5) C2" of the horizontal axis (angular frequency) of the frequency characteristic of the frequency compensation process, is from the pulse wave information detection band. However, if it is a low angular frequency, there is no particular limitation, but from the viewpoint of reducing the phase distortion applied to the waveform, it may be set to be one tenth or less of the fundamental frequency of the pulse wave, taking into account the balance with noise Then, it may be set to be about one third of the fundamental frequency of the pulse wave. In FIG. 14, the zero point represented by “1 / 2πR5C2” is also designed to be about one digit higher than the fundamental frequency of the pulse wave, thereby suppressing the influence of the zero point of the pulse wave waveform. it can.
図7に示される回路構成を有する信号入力部87の伝達関数も一次のゼロ点を持っており、入力された信号を、ゼロ点より低い周波数成分については20dB/decで減衰させるようになっている。信号入力部87における低周波数成分を減衰させるコーナー周波数(遮断周波数ともいう)は、人間の可聴域範囲の音を減衰させるために、通常、100Hzとなっているが、適宜変更してもよい。例えば、ノイズの除去をして聞きやすくする点からは、さらに高い周波数に設定してもよい。
The transfer function of the
[1−4.検体情報処理装置の動作]
検体情報処理装置1の動作を、第一センサ121から検出された信号が情報処理装置21へ入力される入力処理と、音源92からの信号が検体情報検出装置11へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
[1-4. Operation of Sample Information Processing Device]
About the input process in which the signal detected from the
(入力処理)
図15に示すフローチャートに従って、第一センサ121から検出された信号が情報処理装置21へ入力される場合の検体情報処理装置1の動作を説明する。
(Input processing)
The operation of the sample
検体情報処理装置1では、図15に示すように、まず、検体情報検出ユニット31のマイクユニット39における第一センサ121によって脈動性信号を検出する(ステップS1)。このとき、第一センサ121により検出される脈動性信号は、第一センサ121の周波数特性によって微分要素が加わることで、検体101の本来の脈波の1回微分である速度脈波として得られる。
In the sample
第一センサ121により検出された脈動性信号は、第一周波数補償処理部61に入力される。第一周波数補償処理部61は、第一センサ121により検出された脈動性信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す(ステップS2)。このときの信号は、周波数補償処理により速度脈波が1回積分されることで、容積脈波となっている。第一周波数補償処理部61により処理された信号は、第一プラグ62のマイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して情報処理装置21に入力される。
The pulsatility signal detected by the
第一周波数補償処理部61により処理された信号は、信号入力部87に入力される。信号入力部87は、第一周波数補償処理部61により処理された信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す(ステップS3)。このときの信号は、入力処理により容積脈波が1回微分されることで、速度脈波となっている。
The signal processed by the first frequency
信号入力部87により処理された信号は、アンプ88により増幅され(ステップS4)、AD変換部89によりデジタル信号に変換される(ステップS5)。デジタル信号に変換された信号は、周波数補正処理部90に入力される。
The signal processed by the
さらに、周波数補正処理部90は、AD変換部89により変換された信号に対して、周波数補正処理を施し、脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す(ステップS6)。周波数補正処理部90に入力される信号は速度脈波であるから、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る。
Furthermore, the frequency
(出力処理)
音源92からのデジタル形式の音信号は、左耳用の音信号と右耳用の音信号とでそれぞれDA変換部91に入力される。DA変換部91により、左耳用の音信号と右耳用の音信号は、それぞれアナログ形式の音信号に変換される。
(Output processing)
The digital sound signal from the
DA変換部91により処理された右耳用の音信号は、第一ジャック81のRイヤホン端子85に入力されて、第1プラグ62を介して検体情報検出装置11に出力される。また、DA変換部91により処理された左耳用の音信号は、第一ジャック81のLイヤホン端子73に入力されて、第1プラグ62を介して検体情報検出装置11に出力される。
The sound signal for the right ear processed by the
これらの信号が、それぞれRイヤホンユニット35、又はLイヤホンユニット37に入力され、音源92の音信号に対応する音が、それぞれのイヤホンユニットのイヤホン(スピーカー)からそれぞれ出力される。
These signals are respectively input to the
(脈波の検出)
本実施形態に係る検体情報処理装置1は上述したように構成されており、脈波を測定する際には、マイクユニット39に設けられたセンサ取付部111の開口部112を指などの検体101の一部で抑えればよい。これにより、閉鎖された空間構造を形成した状態で、第一センサ121により脈波を検出ことができる。
(Pulse wave detection)
The sample
実施形態に係る検体情報処理装置1によれば、第一センサ121としてマイクロホンを用いるため、高感度に脈波を検出可能である。この場合、検体101が任意のタイミングで一時的に脈波を測定するのに適している。
According to the sample
[1−5.第一実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の効果]
第一実施形態に係る検体情報検出装置11、及び検体情報処理装置1によれば、脈動性信号の検出に際して、開口部112を検体101に対向させることで、センサ取付部111がクローズドキャビティを形成する。これにより、第一センサ121より脈波情報に基づく脈動性信号を速度脈波として得ることができる。さらに、接続部51に備えられた第一周波数補償処理部61の補償処理部142により、第一センサ121により検出された検出信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施すことによって、あらかじめ低周波領域のゲインを増幅させておくことができる。第一周波数補償処理部61により処理された信号が情報処理装置21の信号入力部87に入力された場合、あらかじめ低周波領域のゲインを増幅されているため、入力処理が施された信号を、脈波の検出帯域において、入力処理によるゲインの低下が軽減された信号として得ることができる。
[1-5. Effects of specimen information detection apparatus and specimen information processing apparatus according to first embodiment]
According to the specimen
さらに、第一実施形態に係る検体情報処理装置1によれば、第一周波数補償処理部61の補償処理部142による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、信号入力部87における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であることで、信号入力部87に脈動性信号が入力された場合であっても、入力処理の影響を受けていない脈動性信号を得ることができる。このとき、情報処理装置21に入力されて、入力処理が施された信号を、入力処理による微分要素を除いた、速度脈波として得ることができる。
Furthermore, according to the sample
また、第一実施形態に係る検体情報処理装置1によれば、周波数補正処理部90により、速度脈波、積分動作により容積脈波、又は微分動作により加速度脈波を得ることができる。中でも、積分動作により得られる容積脈波は、周波数の変化に伴うゲインの変化は0dB/decであり、脈波の周波数付近ではフラットな周波数特性となっている。
Further, according to the sample
また、第一実施形態に係る検体情報検出装置11、及び検体情報処理装置1では、接続部51が第一周波数補償処理部61を有する。このため、情報処理装置21(スマートフォン21)に接続されるマイクとして、本実施形態に係る検体情報検出装置11を用いることで、スマートフォン21に周波数補償処理を施した信号を入力することができる。すなわち、スマートフォン21に変更を加えることなく、スマートフォン21に入力される信号に周波数補償処理を施すことができる。
Further, in the sample
また、第一実施形態に係る検体情報検出装置11によれば、接続部51が第一プラグ62を有し、情報処理装置21は第一プラグ62が接続される第一ジャック81を有し、第一周波数補償処理部61により処理された信号が、第一ジャック81を介して信号入力部87に入力される。このため、情報処理装置21に脈動性信号以外の情報、例えば音声信号を入力する際には、第一ジャック81に接続される検体情報検出装置11を取り外し、第一周波数補償処理部61を有さない通常のイヤホンマイクを接続すればよい。このとき情報処理装置21は、信号入力部87によって、情報処理装置21に入力された音声信号の低周波領域に含まれるノイズを軽減することができる。
Further, according to the sample
[2.第二実施形態]
本発明の第二実施形態に係る検体情報処理装置2は、一部の構成を除いて上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置1と同様に構成されており、上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置1と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第二実施形態を、単に本実施形態とも呼ぶ。
[2. Second embodiment]
The sample
本実施形態に係る検体情報処理装置2は、図16に示すように、検体情報検出装置12と、情報処理装置22とを備えて構成されている。ここで、第一実施形態に係る検体情報処理装置1では、第一周波数補償処理部61が接続部51に備えられていたのに対し、本実施形態に係る検体情報処理装置2では、第一周波数補償処理部61が情報処理装置22に備えられている点で相違している。
The sample
[2−1.検体情報処理装置の構成]
本実施形態に係る検体情報処理装置2、検体情報検出装置12、及び情報処理装置22の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図16は、本実施形態に係る検体情報処理装置2の構成を模式的に表わしたものである。
[2-1. Configuration of specimen information processing apparatus]
The configuration of the sample
[2−1−1.検体情報検出装置の構成]
検体情報検出装置12は、図16に示すように、検体情報検出ユニット31と、接続部52とを備えて構成されている。
[2-1-1. Configuration of Sample Information Detection Device]
As illustrated in FIG. 16, the sample
<検体情報検出ユニット>
検体情報検出ユニット31は、上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置1の検体情報検出ユニット31と同様に構成されている。
<Sample information detection unit>
The sample information detection unit 31 is configured similarly to the sample information detection unit 31 of the sample
図16に示すように、Rイヤホンユニット35の信号線36が、接続部52の第一プラグ62に設けられたRイヤホン端子65と接続される。Lイヤホンユニット37の信号線38が、接続部52の第一プラグ62に設けられたLイヤホン端子66と接続される。マイクユニット39の信号線40が、接続部52の第一プラグ62に設けられたマイク端子63と接続される。また、Rイヤホンユニット35のグランド線41a、Lイヤホンユニット37のグランド線41b、及びマイクユニット39のグランド線41cが合流したグランド線41が、接続部52の第一プラグ62に設けられたグランド端子64と接続される。
As shown in FIG. 16, the
<接続部>
本実施形態に係る接続部52は、図16に示すように、第一プラグ62を情報処理装置22の第一ジャック81に挿入することで、第一プラグ62及び第一ジャック81を介して、検体情報検出装置12と、情報処理装置22とを接続している。接続部52は、スマートフォン21のジャック(第一ジャック81)に挿入される、イヤホンマイクとしての検体情報検出ユニット31のプラグ部分を構成する。
<Connection section>
The connection unit 52 according to the present embodiment inserts the
[2−1−2.情報処理装置の構成]
情報処理装置22の構成について、図16を参照して説明する。
本実施形態に係る情報処理装置22(スマートフォン22)は、第一周波数補償処理部61をさらに備えている以外は、第一実施形態に係る情報処理装置21と同様に構成されている。
[2-1-2. Configuration of Information Processing Device]
The configuration of the
The information processing apparatus 22 (smart phone 22) according to the present embodiment is configured in the same manner as the
すなわち、情報処理装置22は、図16に示すように、第一ジャック81、信号入力部87、第一周波数補償処理部61、アンプ88、AD変換部89、周波数補正処理部90、DA変換部91、及び音源92を備えて構成されている。
That is, as shown in FIG. 16, the
(第一周波数補償処理部)
第一周波数補償処理部61は、情報処理装置22に備えられている以外は、第一実施形態に係る第一周波数補償処理部61と同様に構成されている。第一周波数補償処理部61により処理された信号は、アンプ88に入力される。
(First frequency compensation processor)
The first frequency
[2−2.検体情報処理装置の機能構成]
検体情報処理装置2を機能的に表すとき、検体情報処理装置2は、図16に示すように、検体情報検出装置12及び情報処理装置22を備えている。検体情報検出装置12は、検体情報検出ユニット31と接続部52とを備えている。情報処理装置22は、信号入力部87、第一周波数補償処理部61、アンプ88、AD変換部89、周波数補正処理部90、DA変換部91、及び音源92を備えている。
[2-2. Functional configuration of sample information processing apparatus]
When functionally representing the sample
本実施形態に係る情報処理装置22としてのスマートフォン22には、信号処理用のアプリケーションソフトがダウンロードされており、このアプリケーションソフトを起動させることで、スマートフォン22によって信号処理を行うことができる。
Application software for signal processing is downloaded to the
本実施形態に係る情報処理装置22では、周波数補正処理部90は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてCPUにより実行されることで、周波数補正処理手段として機能する。信号入力部87及び第一周波数補償処理部61はスマートフォン22に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
In the
(第一周波数補償処理部)
第一周波数補償処理部61は、情報処理装置22に備えられている以外は、第一実施形態に係る第一周波数補償処理部61と同様に構成されている。
(First frequency compensation processor)
The first frequency
(接続部の機能構成)
接続部52の回路構成は、図16により示される。
マイクユニット39の信号線40は、接続部52の第一プラグ62に設けられたマイク端子63と接続される。
(Functional structure of connection part)
The circuit configuration of the connection unit 52 is shown in FIG.
The
上述した回路構成により、第一センサ121で検出された信号が、マイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して情報処理装置22の信号入力部87に入力される。
このように、検体情報検出装置12は、第一センサ121により検出された検出信号を、情報処理装置22に出力する。
With the circuit configuration described above, a signal detected by the
As described above, the sample
[2−3.センサと周波数特性と信号処理]
本実施形態に係る検体情報検出ユニット31及び検体情報処理装置2の第一センサ121に用いられるセンサに関して、マイクロホンのクローズドキャビティと周波数応答との関係と、センサの周波数特性、及び周波数補正処理は、第一実施形態に係る第一センサ121と同様である。また、第一周波数補償処理部61で行われる周波数補償処理と、信号入力部87で行われる入力処理との関係についても、第一実施形態と同様である。
[2-3. Sensor and Frequency Characteristic and Signal Processing]
Regarding the sensor used for the specimen information detection unit 31 and the
[2−4.検体情報処理装置の動作]
検体情報処理装置2の動作を、第一センサ121から検出された信号が情報処理装置22へ入力される入力処理について説明する。なお、音源92からの信号が検体情報検出装置12へ出力される出力処理については、第一実施形態に係る検体情報処理装置1における出力処理と同様の処理となっている。
[2-4. Operation of Sample Information Processing Device]
The operation of the sample
(入力処理)
図17に示すフローチャートに従って、第一センサ121から検出された信号が情報処理装置22へ入力される場合の検体情報処理装置2の動作を説明する。
(Input processing)
The operation of the sample
検体情報処理装置2では、図17に示すように、まず、検体情報検出ユニット31のマイクユニット39における第一センサ121によって脈動性信号を検出する(ステップS11)。このとき、第一センサ121により検出される脈動性信号は、第一センサ121の周波数特性によって微分要素が加わることで、検体101の本来の脈波の1回微分である速度脈波として得られる。
In the sample
第一センサ121により検出された脈動性信号は、第一プラグ62のマイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して情報処理装置22の信号入力部87に入力される。信号入力部87は、第一センサ121により検出された脈動性信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す(ステップS12)。このときの信号は、入力処理により速度脈波が1回微分されることで、加速度脈波となっている。信号入力部87により処理された信号は、第一周波数補償処理部61に入力される。
The pulsation signal detected by the
第一周波数補償処理部61は、信号入力部87により処理された信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す(ステップS13)。このときの信号は、周波数補償処理により加速度脈波が1回積分されることで、速度脈波となっている。第一周波数補償処理部61により処理された信号は、アンプ88に入力される。
The first frequency
第一周波数補償処理部61により処理された信号は、アンプ88により増幅され(ステップS14)、AD変換部89によりデジタル信号に変換される(ステップS15)。デジタル信号に変換された信号は、周波数補正処理部90に入力される。
The signal processed by the first frequency
さらに、周波数補正処理部90は、AD変換部89により変換された信号に対して、周波数補正処理を施し、脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す(ステップS16)。周波数補正処理部90に入力される信号は速度脈波であるから、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る。
Furthermore, the frequency
(脈波の検出)
本実施形態に係る検体情報処理装置2によれば、第一実施形態に係る検体情報処理装置1と同様に、検体101が任意のタイミングで一時的に脈波を測定するのに適している。
(Pulse wave detection)
According to the sample
[2−5.第二実施形態に係る検体情報処理装置の効果]
第二実施形態に係る検体情報処理装置2によれば、前記第一実施形態で得られる効果と同様に、以下に記載の効果を奏する。
[2-5. Effect of specimen information processing apparatus according to second embodiment]
According to the sample
第二実施形態に係る検体情報処理装置2によれば、脈動性信号の検出に際して、開口部112を検体101に対向させることで、センサ取付部111がクローズドキャビティを形成する。これにより、第一センサ121より脈波情報に基づく脈動性信号を速度脈波として得ることができる。さらに、情報処理装置22に備えられた第一周波数補償処理部61の補償処理部142により、信号入力部87により処理された信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施すことにより、入力処理により減少した低周波領域のゲインを増幅させることができる。これにより、周波数補償処理が施された信号を、脈波の検出帯域において、入力処理によるゲインの低下が軽減された信号として得ることができる。
According to the sample
さらに、第二実施形態に係る検体情報処理装置2によれば、第一周波数補償処理部61の補償処理部142による低周波領域のゲインを増幅させる処理が、信号入力部87における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であることで、情報処理装置22の信号入力部87により処理された信号に対して、第一周波数補償処理部61による周波数補償処理を施すことにより、入力処理の影響を受けていない脈動性信号を得ることができる。このとき、情報処理装置22に入力されて、周波数補償処理が施された信号を、入力処理による微分要素を除いた、速度脈波として得ることができる。
Furthermore, according to the sample
また、第二実施形態に係る検体情報処理装置2によれば、周波数補正処理部90により、速度脈波、積分動作により容積脈波、又は微分動作により加速度脈波を得ることができる。中でも、積分動作により得られる容積脈波は、周波数の変化に伴うゲインの変化は0dB/decであり、脈波の周波数付近ではフラットな周波数特性となっている。
Moreover, according to the sample
また、第二実施形態に係る検体情報処理装置2では、情報処理装置22(スマートフォン22)が第一周波数補償処理部61を有する。このため、スマートフォン22に接続されるマイクは特に制限されず、第一プラグ62を有し検出された信号を入力可能なマイクロホンであれば第一ジャック81に接続して適宜用いることができる。
Further, in the sample
[3.第三実施形態]
本発明の第三実施形態に係る検体情報処理装置3は、一部の構成が上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置1と同様に構成されており、上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置1と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第三実施形態を、単に本実施形態とも呼ぶ。
第三実施形態に係る検体情報処理装置3は、図18に示すように、検体情報検出装置13と、情報処理装置23とを備えて構成されている。
[3. Third embodiment]
The sample
As shown in FIG. 18, the sample
[3−1.検体情報処理装置の構成]
本実施形態に係る検体情報処理装置3、検体情報検出装置13、及び情報処理装置23の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図18は、本実施形態に係る検体情報処理装置3の構成を模式的に表わしたものである。
[3-1. Configuration of specimen information processing apparatus]
The configuration of the sample
[3−1−1.検体情報検出装置の構成]
検体情報検出装置13は、図18に示すように、検体情報検出ユニット32と、接続部53とを備えて構成されている。
<検体情報検出ユニット>
検体情報検出ユニット32は、右耳用のイヤホンユニット35(Rイヤホンユニット)と、左耳用のイヤホンユニット37(Lイヤホンユニット)とを備えている、イヤホンである。
[3-1-1. Configuration of specimen information detection apparatus]
As illustrated in FIG. 18, the sample information detection apparatus 13 includes a sample information detection unit 32 and a
<Sample information detection unit>
The sample information detection unit 32 is an earphone including an
図18に示すように、Rイヤホンユニット35の信号線36が、接続部53のスイッチ回路68と接続される。Lイヤホンユニット37の信号線38が、接続部53の第一プラグ62に設けられたLイヤホン端子66と接続される。また、Rイヤホンユニット35のグランド線41a、及びLイヤホンユニット37のグランド線41bが合流したグランド線41が、接続部53の第一プラグ62に設けられたグランド端子64と接続される。
As shown in FIG. 18, the
<Rイヤホンユニット>
図19に示すように、Rイヤホンユニット35は、筐体部211をそなえ、筐体部211に第二センサ212が設けられている。第二センサ212は、入力された信号に応じて空気振動を生じさせるスピーカーとして機能するとともに、空気振動の圧力情報を検出して信号を入力するマイクロフォンとしても機能する。以下、Rイヤホンユニット35の構成について、図19を参照して説明する。
<R earphone unit>
As shown in FIG. 19, the
なお、図19は、第三実施形態に係る検体情報検出装置13のRイヤホンユニット35と外耳107との関係の一例を模式的に表す図である。図19では検体101として人の耳の構造を模式的に示しており、蝸牛と三半規管とを有し前庭神経及び蝸牛神経に接続する内耳、耳小骨と耳菅とを有し鼓膜106から奥の部分である中耳、外耳道104と耳介108を有する外耳107が図示されている。
FIG. 19 is a view schematically showing an example of the relationship between the
(筐体部)
筐体部211は、図19に示すように、検体101の外耳道104における外部開口部105を塞いで外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成可能に検体101の外耳107に装着することのできるものである。筐体部211には、図19に示すように、第二センサ212が設けられている。
(Chassis)
As shown in FIG. 19, the
筐体部211は、外耳道104における外部に開かれた部分の付近である外部開口部105を塞ぐことのできる外形であれば、形状、サイズ、材質ともに限定はされない。筐体部211は、外部開口部105を塞いで外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成可能に検体101の外耳107に装着するために、図19に示すように、円筒状、ドーム形状、砲弾形状又は釣鐘形状の外形を有することが好ましい。筐体部211はこの外形を有することにより、円筒状、ドーム形状、砲弾形状、又は釣鐘形状の筐体部211の頂部216側を外耳道104の奥方向に向けて挿入することができる。これにより、筐体部211の頂部216から端部217への外径の広がりに合わせて外部開口部105を好適に塞ぐことができる。
The
また、筐体部211は、円筒状、ドーム形状、砲弾形状、又は釣鐘形状の頂部216側を外耳道104に挿入した際に外部開口部105を防ぐ大きさを有することが好ましく、筐体部211の周方向の直径が、外耳道104の外部開口部105の内径と略同一か大きいサイズであることが好ましい。この構成により、筐体部211は外部開口部105を好適に塞ぐことができる。
The
また、筐体部211は、弾性素材で構成されていることが好ましく、例えばゴムやシリコンゴムが用いられる。筐体部211が外耳道104の外部開口部105の内部形状に合わせて弾性変形するとともに、外部開口部105を塞ぐように構成されていることが好ましい。この材質により、筐体部211は外耳道104の形状に合わせて外部開口部105を塞ぐことができる。
このような構成を有する筐体部211として、図19に示すように、例えばカナル型インナーイヤホンに用いられるイヤーピース213を用いることができる。
Moreover, it is preferable that the housing | casing
For example, as shown in FIG. 19, an
筐体部211は、図19に示すように、イヤーピース213の円筒状、ドーム形状、砲弾形状、又は釣鐘形状の頂部216の中心から筐体部211の内部に向けて凹状に円筒形状の空間を有する凹状部214が形成されている。凹状部214には筐体部211の頂部216側と端部217側とを連通する開口部215が設けられている。さらに、イヤーピース213の開口部215に第二センサ212が設けられることで、第二センサ212が開口部215を塞ぐことにより、筐体部211が外部開口部105を塞いだ際に、第二センサ212が開口部215を通じて血管の脈動性信号を検出するように構成されている。
As shown in FIG. 19, the
(空洞)
図19に示すように、筐体部211により検体101の外耳道104における外部開口部105が塞がれることで、外耳道104と、鼓膜106と、筐体部211とによって、外耳道104が閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となるよう空洞109が形成される。このように空洞109が形成する閉鎖された空間構造を、「Closed Cavity;クローズドキャビティ」ともいう。なお、筐体部211の開口部215に第二センサ212が設けられた場合、外部開口部105が筐体部211及び第二センサ212によって塞がれることで、外耳道104と、鼓膜106と、筐体部211と、第二センサ212とによって空洞109が形成されるようになっている。
(cavity)
As shown in FIG. 19, when the
筐体部211により外部開口部105を塞ぐことで外耳道104が閉鎖された空間構造となるようにすることができるが、実際には、例えば外耳道104内に存在する体毛により筐体部211と外耳道104との間に空隙が生じて完全には閉鎖できない場合がある。このため、筐体部211により外部開口部105を塞ぐことで、外耳道104が完全に閉じられた空間構造となる空洞として形成されている場合を、外耳道104が閉鎖された空間構造をとるという。一方、筐体部211により外部開口部105を塞いだ際に、例えば上述したような体毛等の影響により、外部開口部105が塞がれているものの外耳道104が完全に閉じられた空間構造とはならない空洞として形成されている場合を、ほぼ閉鎖された空間構造という。
The
(第二センサ)
第二センサ212は、図19に示すように、筐体部211に設けられ、外耳道104における血管の脈波情報に基づく脈動性信号を、脈動性信号に起因し空洞109内を伝播する圧力情報として検出するものである。第二センサ212は、信号線36及びグランド線41aと接続されている。信号線36は、接続部53のスイッチ回路68を介して第二周波数補償処理部70に接続されている。
(Second sensor)
As shown in FIG. 19, the
図19に示すように、第二センサ212は、筐体部211の開口部215を塞ぐようにして設けられており、外耳道104と、鼓膜106と、筐体部211と、第二センサ212とによって、外耳道104が閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となるよう構成される。
As shown in FIG. 19, the
外耳道104における血管の振動が、空洞109内を伝播して、開口部215を通じて第二センサ212に伝わることにより、第二センサ212は、外耳道104における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し空洞109内を伝播する圧力情報として検出する。第二センサ212は検出された信号を、脈動性信号として信号線36に出力する。この信号は、第二センサ212に接続される第二周波数補償処理部70に入力される。
The vibration of the blood vessel in the
本実施形態に係るRイヤホンユニット35は第二センサ212がダイナミック型のイヤホンからなる。より詳細には、第二センサ212として、イヤホンのダイナミックスピーカーをマイクロホンとして利用している。
In the
第二センサ212としては感圧素子が好ましく用いられ、外耳道104における血管の脈動性信号を検出できるものであれば、特に限定されないが、外耳道104における血管の脈動に起因する外耳道104における皮膚または鼓膜部分の振動によって生じる空気の振動(音圧情報)を電気的に検出する、第一センサ121と同様のマイクロホンを用いることができる。
なお、外耳道104における血管という場合、外耳道104または鼓膜106に存在する血管をいう。
The
The blood vessels in the
<接続部>
本実施形態に係る接続部53は、図18に示すように、スイッチ回路68、スイッチ69、第二周波数補償処理部70、電源71、FET72、及び第一プラグ62を備えている。以下、接続部53の構成について、図18を参照して説明する。
<Connection section>
As shown in FIG. 18, the
接続部53は、第一プラグ62を情報処理装置23の第一ジャック81に挿入することで、第一プラグ62及び第一ジャック81を介して、検体情報検出装置13と、情報処理装置23とを接続している。接続部53は、スマートフォン23のジャック(第一ジャック81)に挿入される、イヤホンとしての検体情報検出ユニット32のプラグ部分を構成する。
The
(スイッチ回路及びスイッチ)
スイッチ回路68は、Rイヤホンユニット35の信号線36が、第二周波数補償処理部70と接続するか、第一プラグ62のRイヤホン端子65と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。言い換えれば、スイッチ回路68は、第二センサ212から第二周波数補償処理部70を経由しての第一プラグ62のマイク端子63への接続と、第二センサ212からRイヤホン端子65への接続とを切り替えるものである。
(Switch circuit and switch)
The
スイッチ69は、接続部53の外部からスイッチ回路68を操作可能に設けられたスイッチであり、例えば、プッシュスイッチ、スライドスイッチ、又はトグルスイッチ等が用いられる。スイッチ69の操作により、スイッチ回路68の接続を切り替えられるように構成されている。
The
(第二周波数補償処理部)
第二周波数補償処理部70は、検体情報検出ユニット32により検出された検出信号に対して、信号を増幅させる増幅処理と、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理(単に補償処理ともいう)とを施すものである。第二周波数補償処理部70により、増幅処理及び周波数補償処理を施す処理を、第二周波数補償処理ともいう。第二周波数補償処理部70により処理された信号は、FET72のゲート端子に入力される。
(Second frequency compensation processor)
The second frequency
[3−1−2.情報処理装置の構成]
情報処理装置23の構成について、図18を参照して説明する。
本実施形態に係る情報処理装置23は、検出された信号を処理するためのモバイル端末機としての携帯情報端末(スマートフォン)である。情報処理装置23(スマートフォン23)は、波形等化処理部93をさらに備えている以外は、第一実施形態に係る情報処理装置21と同様に構成されている。
[3-1-2. Configuration of information processing apparatus]
The configuration of the
The
情報処理装置23は、図18に示すように、第一ジャック81、信号入力部87、アンプ88、AD変換部89、波形等化処理部93、周波数補正処理部90、DA変換部91、及び音源92を備えて構成されている。
As shown in FIG. 18, the
(波形等化処理部)
波形等化処理部93は、検体情報検出装置13の第二センサ212により検出される信号の周波数特性における低周波領域のゲインの低下を補償するように、該低周波領域のゲインを増幅させる波形等化処理を施すものである。これにより、波形等化処理部93は、外耳道104が完全に閉じられないことによる脈波検出帯域の周波数特性の劣化を補償する。
(Waveform equalization processing unit)
The waveform
[3−1−3.検体情報処理装置の構成]
<検体情報処理装置の構成>
本実施形態に係る検体情報処理装置3は、図18に示すように、検体情報検出装置13と、情報処理装置23とを備えて構成されている。
[3-1-3. Configuration of specimen information processing apparatus]
<Configuration of specimen information processing apparatus>
As shown in FIG. 18, the sample
<検体>
検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3を適用する検体101としては、筐体部211により外部開口部105を塞いで外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成するために、外耳107に装着することが好ましい。
<Sample>
As the
<検体情報検出装置及び検体情報処理装置について>
本実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3は、上述のように構成されており、外耳道104における外部開口部105を塞いで外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として、検体101における外耳道104の内部または鼓膜106に存在する血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体101における血管の脈動性信号を検出するものである。
<About specimen information detection apparatus and specimen information processing apparatus>
The sample information detection apparatus 13 and the sample
[3−2.検体情報処理装置の機能構成]
検体情報処理装置3を機能的に表すとき、検体情報処理装置3は、図18に示すように、検体情報検出装置13及び情報処理装置23を備えている。検体情報検出装置13は、検体情報検出ユニット32と、第二周波数補償処理部70を有する接続部53とを備えている。情報処理装置23は、信号入力部87、アンプ88、AD変換部89、波形等化処理部93、周波数補正処理部90、DA変換部91、及び音源92を備えている。
[3-2. Functional configuration of sample information processing apparatus]
When functionally representing the sample
本実施形態に係る情報処理装置23としてのスマートフォン23には、信号処理用のアプリケーションソフトがダウンロードされており、このアプリケーションソフトを起動させることで、スマートフォン23によって信号処理を行うことができる。
Application software for signal processing is downloaded to the
本実施形態に係る情報処理装置23では、波形等化処理部93及び周波数補正処理部90は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてCPUにより実行されることで、波形等化処理手段及び周波数補正処理手段として機能する。信号入力部87はスマートフォン23に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。また、第二周波数補償処理部70は、接続部53に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
In the
(第二周波数補償処理部)
第二周波数補償処理部70の回路構成は、図20により示される。第二周波数補償処理部70は、図20に示すように、増幅処理部141と、補償処理部142とを有する。増幅処理部141は、図20に示すように、増幅回路であり、入力された信号について、信号を増幅させる増幅処理を施した信号を出力するものである。この増幅処理は、第二センサ212により検出される信号の強度が低いために、信号を増幅するために行うものである。補償処理部142は、第一実施形態に係る補償処理部142と同様に構成されている。
(Second frequency compensation processor)
The circuit configuration of the second frequency
第二周波数補償処理部70に入力された信号は、図20に示すように、まず、増幅処理部141による増幅処理を受けて、増幅処理を受けた信号は補償処理部142に入力される。次に、補償処理部142による周波数補償処理を受けて、この周波数補償処理を受けた信号が、第二周波数補償処理部70から出力される。
As shown in FIG. 20, the signal input to the second frequency
(波形等化処理部)
波形等化処理部93の回路構成は、図21により示される。波形等化処理部93は、図21に示すように、有限直流ゲインの不完全積分回路であり、入力された信号を、低周波数領域の減衰を増幅された信号として出力するものである。波形等化処理部93による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、外耳道104がほぼ閉鎖された空間構造となっている場合に生じる0.1〜10Hzの低周波数領域の減衰を補償する処理である。
(Waveform equalization processing unit)
The circuit configuration of the waveform
(接続部の機能構成)
接続部53の回路構成は、図18により示される。
Rイヤホンユニット35の信号線36は、スイッチ回路68と接続される。信号線36は、スイッチ回路68により、第一プラグ62のRイヤホン端子65、または第二周波数補償処理部70との接続が切り替えられる。
(Functional configuration of connection)
The circuit configuration of the
The
第二周波数補償処理部70はその電源71と接続される。第二周波数補償処理部70が、FET72のゲート端子(G)に接続されることで、第二周波数補償処理部70によって処理された信号は、FET72のゲート端子(G)に入力される。FET72のドレイン端子(D)は、接続部53の第一プラグ62に設けられたマイク端子63と接続する。FET72のソース端子(S)はグランド線41と合流して、第一プラグ62に設けられたグランド端子64と接続する。
The second frequency
上述した回路構成により、スイッチ回路68によって信号線36が第二周波数補償処理部70と接続した場合には、第二センサ212で検出された信号が第二周波数補償処理部70に入力される。さらに、第二周波数補償処理部70により処理された信号が、マイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して情報処理装置23の信号入力部87に入力される。この場合、第二センサ212はマイクロフォンとして機能する。スイッチ回路68によって信号線36がRイヤホン端子65と接続した場合には、Rイヤホンユニット35の第二センサ212へ音源92からの音信号が入力される。この場合、第二センサ212はスピーカーとして機能する。
このように、検体情報検出装置13は、第二センサ212により検出され、第二周波数補償処理部70により処理された信号を、情報処理装置23に出力する。
With the circuit configuration described above, when the
Thus, the sample information detection apparatus 13 outputs the signal detected by the
[3−3.周波数特性と信号処理]
本実施形態において脈動性信号は、外耳道104が閉鎖またはほぼ閉鎖されたクローズドキャビティを形成するようにした状態で第二センサ212によって検出されるものである。また、脈動性信号は、第二センサ212の特性によって検出される信号が影響を受け、また外耳道の閉鎖レベルによっても検出される信号が影響を受ける。
[3-3. Frequency characteristics and signal processing]
In the present embodiment, the pulsating signal is detected by the
このため、第二センサ212によって検出された脈動性信号に対する、検体情報処理装置3における信号処理は、クローズドキャビティにおける周波数応答、第二センサ212の特性、及び外耳道の閉鎖レベルを考慮して、周波数補正処理または波形等化処理等の信号処理を行うことが好ましい。
For this reason, the signal processing in the sample
以下に、クローズドキャビティの形成と周波数応答、第二センサ212として用いられるセンサの周波数特性、及び外耳道の閉鎖レベルと周波数特性、並びに周波数特性と信号処理との関係について説明する。さらに、第二周波数補償処理部70で行われる周波数補償処理と、信号入力部87で行われる入力処理との関係についても説明する。
The formation of the closed cavity and the frequency response, the frequency characteristics of the sensor used as the
[3−3−1.クローズドキャビティの形成と周波数応答]
<開放状態における周波数応答とクローズの状態における周波数応答>
本発明の検体情報検出装置13は、血管の拍動に起因する脈動性信号の振動を第二センサ212によって開放状態(開放系)で測定を行うのではなく、第二センサ212と振動源との関係において、外耳道104と、鼓膜106と、筐体部211と、第二センサ212とが閉鎖された空間構造(クロ−ズドキャビティ)を形成するように、すなわち第二センサ212と振動源とをクローズの状態にするようにして測定する。
この測定条件の違いを説明するために、第二センサ212としてダイナミックマイクロホンを使用した場合における、開放状態とクローズの状態との周波数応答の相違について説明する。
[3-3-1. Closed cavity formation and frequency response]
<Frequency response in open state and frequency response in closed state>
The sample information detection apparatus 13 according to the present invention does not measure the vibration of the pulsatility signal caused by the pulsation of the blood vessel by the
In order to explain the difference in the measurement conditions, the difference in frequency response between the open state and the closed state when a dynamic microphone is used as the
本実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3における第二センサ212としてダイナミックマイクロホンを用いた場合のオープンの状態とクローズの状態との周波数応答の相違は、上述の図9、図10を参照して説明した、検体情報検出装置11及び検体情報処理装置1における第一センサ121としてダイナミックマイクロホンを使用した場合のオープンの状態とクローズの状態との周波数応答の相違と同様の関係となっている。
The difference in frequency response between the open state and the closed state when a dynamic microphone is used as the
また、本実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3における第二センサ212としてコンデンサマイクロホンを用いた場合、バランスドアーマチュアマイクロホンを用いた場合の周波数応答の変化も、上述した検体情報検出装置11及び検体情報処理装置1における第一センサ121としてコンデンサマイクロホンを用いた場合、バランスドアーマチュアマイクロホンを用いた場合の周波数応答の変化と同様の関係となっている。
Further, when a condenser microphone is used as the
すなわち、本実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3では、第二センサ212としてダイナミックマイクロホン、コンデンサマイクロホン、またはバランスドアーマチュアマイクロホンを用いる場合には、クローズドキャビティの形成に伴う周波数応答の変化またはレベルの上昇を利用して、従来のオープンの状態では測定が困難であった、1Hz付近の検体101における血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体101における血管の脈動性信号を感度良く検出することができるものである。
That is, in the sample information detection apparatus 13 and the sample
<クローズドキャビティの形成と脈動性信号の検出>
第二センサ212としてマイクロホンを用いて、心臓に起因する血管の振動(脈動性信号)を捕らえようとするとき、上述したように第二センサ212を図10のような周波数特性で応答させるために、空洞109が形成する閉じた空間(クローズドキャビティ)の圧力変化として検出することが望ましい。そこで、本検体情報検出装置13では、検体101の外耳道104に筐体部211を挿入し、筐体部211で外耳道104における外部開口部105を塞いで、外耳道104と、鼓膜106と、筐体部211と、第二センサ212とによって、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成するようにして、検体情報検出装置13を検体101に装着するようになっている。これにより、本発明の検体情報検出装置13によれば、図10のような脈波が検出される低周波数領域の周波数応答が向上した周波数特性で信号が検出できると期待される。
<Formation of closed cavity and detection of pulsating signal>
In order to capture the vibration (pulsatility signal) of the blood vessel caused by the heart by using a microphone as the
[3−3−2.第二センサの周波数特性と周波数補正処理]
<第二センサの周波数特性について>
[3-3-2. Second sensor frequency characteristics and frequency correction processing]
<About the frequency characteristics of the second sensor>
本実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3における第二センサ212として用いられるダイナミックマイクロホン及びコンデンサマイクロホンの周波数特性は、上述した検体情報検出装置11及び検体情報処理装置1における第一センサ121として用いられるダイナミックマイクロホン及びコンデンサマイクロホンの周波数特性と同様の関係となっている。
The frequency characteristics of the dynamic microphone and the condenser microphone used as the
また、本実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3における第二センサ212として用いられるダイナミックマイクロホン及びコンデンサマイクロホンがクローズドキャビティを形成した場合の100Hz以下の低周波数領域の周波数特性についても、上述の図11(a)を参照して説明した、検体情報検出装置11及び検体情報処理装置1における第一センサ121として用いられるダイナミックマイクロホン及びコンデンサマイクロホンがクローズドキャビティを形成した場合の100Hz以下の低周波数領域の周波数特性と同様の関係となっている。
Further, the frequency characteristics in the low frequency region of 100 Hz or less when the dynamic microphone and the condenser microphone used as the
第二センサ212として用いられるダイナミック型のイヤホン、及びMEMS−ECMがクローズドキャビティを形成した場合において、100Hz以下の低周波数領域の周波数特性は、横軸に周波数(Hz)のスケールをLog(対数)としたものとり、縦軸にGain(dB)をとることで、図22(a)のように表わされる。なお以降のセンサの周波数特性と周波数補正処理についての説明でも、コンデンサマイクロホンとしてMEMS−ECMを挙げて説明するが、ECMの場合にも同様に適用できる。
When the dynamic earphone used as the
<周波数補正処理について>
第二センサ212としてMEMS−ECM、又はダイナミック型のイヤホンを用いた場合の脈動性信号出力の周波数補正処理は、上述の図8、図12を参照して説明した、検体情報検出装置11及び検体情報処理装置1における第一センサ121としてエレクトレットコンデンサーマイクロホンを用いた場合の脈動性信号出力の周波数補正処理と同様に行うことができる。
ここでは、100Hz以下における積分動作により容積脈波を得る周波数補正処理を行った場合を例に挙げて説明する。
<About frequency correction processing>
The frequency correction process of the pulsating signal output when the MEMS-ECM or the dynamic type earphone is used as the
Here, a case where frequency correction processing for obtaining a volume pulse wave by an integration operation at 100 Hz or less is described as an example.
図22(a)のように、低周波数領域に向かって20dB/decの感度低下する応答を示すダイナミック型のイヤホン及びMEMS−ECMの出力(測定データ)は、速度脈波(脈動性速度信号ともいう)として得られる。このため、クローズドキャビティを形成して、ダイナミック型のイヤホン又はMEMS−ECMを用いて血管の脈動性信号を検出した際に、周波数補正処理を行わない場合には速度脈波を得ることができる。 As shown in FIG. 22 (a), the outputs (measurement data) of the dynamic type earphone and the MEMS-ECM showing a response that decreases the sensitivity by 20 dB / dec toward the low frequency region are velocity pulse waves (pulsating velocity signals). Say). For this reason, when a closed cavity is formed and a pulsatility signal of a blood vessel is detected using a dynamic type earphone or MEMS-ECM, a velocity pulse wave can be obtained when the frequency correction processing is not performed.
ダイナミック型のイヤホンまたはMEMS−ECMの出力から脈波(容積脈波)を得るには図22(b)に示すような周波数応答をする電気回路(補償回路)を通過させる周波数補正処理を適用すればよい。 In order to obtain a pulse wave (volume pulse wave) from the output of a dynamic type earphone or MEMS-ECM, a frequency correction process of passing an electric circuit (compensation circuit) having a frequency response as shown in FIG. 22 (b) is applied. That's fine.
すなわち、ダイナミック型のイヤホン又はMEMS−ECMの出力に対して、図22(b)に示すように超低周波数領域から100Hz付近まで−20dB/decでその後はフラットなカーブを通過させれば脈波(容積脈波)が得られることになる。この様な回路を通過させた後のトータルな周波数特性は図22(c)のようになる。図22(c)に示す容積脈波は、周波数の変化に伴うゲインの変化は0dB/decであり、脈波の周波数付近では容積脈波を発生するフラットな周波数特性となっている。 That is, if the output of a dynamic earphone or MEMS-ECM is passed through a flat curve at −20 dB / dec from the ultra-low frequency region to near 100 Hz as shown in FIG. (A plethysmogram) will be obtained. The total frequency characteristic after passing through such a circuit is as shown in FIG. In the volume pulse wave shown in FIG. 22C, the change in gain with the change in frequency is 0 dB / dec, and it has a flat frequency characteristic that generates a volume pulse wave near the frequency of the pulse wave.
一方、ダイナミック型のイヤホンまたはMEMS−ECMの出力に対して、超低域から100Hzまで20dB/decで上昇し、その後フラットな電気回路を通せば加速度脈波が得られることになる。また、MEMS−ECMの出力に対して補正処理を行わない場合には、速度脈波が得られる。 On the other hand, with respect to the output of the dynamic type earphone or MEMS-ECM, an acceleration pulse wave can be obtained if it rises at 20 dB / dec from ultra low frequency to 100 Hz and then passes through a flat electric circuit. Further, when the correction process is not performed on the output of the MEMS-ECM, a velocity pulse wave is obtained.
本実施形態では、図22(a)に示されるような第二センサ212としてのダイナミック型のイヤホン又はMEMS−ECMによって検出される脈動性信号について、低周波数領域に向かって20dB/decの感度低下がみられる速度脈波の周波数特性から、図22(b)に示されるように超低周波数領域から100Hz付近まで−20dB/decでその後はフラットなカーブを通過させる周波数補正処理を行う(積分動作)。これにより、図22(c)に示されるような周波数の変化に伴うゲインの変化が0dB/decであるフラットな周波数特性を有する容積脈波を得ることで、脈波が検出される1Hz付近の低周波数領域の周波数応答を向上させることができる。
In the present embodiment, with respect to the pulsating signal detected by the dynamic type earphone or the MEMS-ECM as the
[3−3−3.外耳道の閉鎖レベルと周波数特性と波形等化処理]
<外耳道の閉鎖レベルと周波数特性と波形等化処理>
上述のダイナミックマイクロホンを使用した場合のクローズドキャビティの形成による周波数応答、またはコンデンサマイクロホンを使用した場合の周波数応答に鑑みて、検体情報検出装置13によって外耳道104が閉鎖またはほぼ閉鎖されたクローズドキャビティを形成するようにした状態で第二センサ212によって脈動性信号を検出し、この脈動性信号に第二センサ212の周波数特性を考慮して周波数補正処理を行うことにより、低周波数領域が補償された脈波を得ることが出来るとも考えられる。
3-3-3. Closure level and frequency characteristics of the ear canal and waveform equalization processing]
<Closed level and frequency characteristics of the ear canal and waveform equalization processing>
In view of the frequency response due to the formation of a closed cavity when using the above-mentioned dynamic microphone, or the frequency response when using a condenser microphone, the analyte information detection device 13 forms a closed cavity in which the
しかしながら、実際には、例えば外耳道104内には体毛が存在するために、筐体部211と外耳道104との間に空隙が生じて十分に閉鎖できず、完全なクローズドキャビティを形成できない場合がある。このように、外部開口部105が塞がれているものの外耳道104が完全に閉じられた空間構造とはならない空洞として形成されている場合、すなわち完全なクローズドキャビティを形成できない場合を、外耳道の閉鎖レベルが「ほぼ閉鎖」であるという。
However, in actuality, for example, since hair is present in the external
このような、外耳道の閉鎖レベルがほぼ閉鎖の場合に、第二センサ212により検出される脈動性信号について、周波数補正処理として積分動作を行った場合の周波数特性は図23(a)のように表される。完全に外耳道104を閉鎖できない場合には、図23(a)に示されるように、高周波数領域から10Hz付近までは図22(c)に示したようにフラットな周波数特性であるものの、脈波情報検出帯域である0.1〜10Hzの低周波数領域が、外耳道の閉鎖レベルに応じて減衰してGainが落ちることで、検出される脈波の波形が乱れることになる。
When the closing level of the external auditory canal is almost closed, the frequency characteristic when the integration operation is performed as the frequency correction processing for the pulsating signal detected by the
このため外耳道の閉鎖レベルがほぼ閉鎖の場合には、図23(b)に示すように、脈波検出帯域である0.1〜10Hzの低周波数領域のゲインの減衰にあわせて、信号のゲインを上昇させるような周波数補償を行い、脈波の検出に好適なレベルまで持ち上げる必要がある。なお、外耳道104の閉じ方(閉鎖の度合、閉鎖レベル)によって、図23(a)に示すような低周波数領域の減衰は変化するため、変化に応じて補償を行うブースト量を変化させて周波数補償を行うことが好ましい。
For this reason, when the closing level of the ear canal is almost closed, as shown in FIG. 23B, the gain of the signal is adjusted in accordance with the attenuation of the gain in the low frequency region of 0.1 to 10 Hz which is the pulse wave detection band. It is necessary to raise the frequency to a level suitable for pulse wave detection. Note that the attenuation in the low frequency region as shown in FIG. 23A varies depending on how the external
このように、完全に外耳道104を閉鎖できず、外耳道104がほぼ閉鎖された空間構造となっている場合に生じる0.1〜10Hzの低周波数領域の減衰を補償するように行う補正を、波形等化処理ともいう。
In this way, the waveform correction is performed so as to compensate for the attenuation in the low frequency region of 0.1 to 10 Hz that occurs when the external
<外耳道の閉鎖レベルと周波数特性の変化>
クローズドキャビティの形成と外耳道の閉鎖レベルによる周波数特性の変化の一例は、図24(a)〜図24(c)、図25(a)〜図25(c)に示す脈波波形により表すことができる。
<Changes in ear canal closure level and frequency characteristics>
One example of the change of the frequency characteristic due to the formation of the closed cavity and the closing level of the ear canal is represented by the pulse waveform shown in FIGS. 24 (a) to 24 (c) and 25 (a) to 25 (c). it can.
指先または腕においてクローズドキャビティを形成、すなわち完全に閉鎖した状態で、MEMS−ECMを第二センサ212として用いて血管の脈動性信号を検出した際に得られる脈波の波形の一例を表すのが図25(b)である。図25(b)に表される波形は、上述したように、クローズドキャビティを形成して脈波を計測する際のMEMS−ECMの周波数特性から、速度脈波であると考えることができる。図25(b)の波形を示す速度脈波の脈動性信号を積分することで、図25(a)の波形を示す容積脈波が得られる。また、図25(b)の波形を示す速度脈波の脈動性信号を微分することで、図25(c)に示す加速度脈波が得られる。
なお、図25(a)〜図25(c)において、図中横軸の単位[s]は秒を表す(以降、図中の単位[s]についても同様)。
An example of a pulse wave waveform obtained when a pulsatility signal of a blood vessel is detected using the MEMS-ECM as the
In addition, in FIG. 25 (a)-FIG.25 (c), unit [s] of a horizontal axis in a figure represents second (following, the same may be said of unit [s] in a figure).
一方、外耳道104に筐体部211を挿入し、筐体部211のイヤーピース213で外耳道104における外部開口部105を塞いで外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成するようにして、MEMS−ECMを第二センサ212として用いて外耳道104における血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形の一例を表すのが図24(b)である。図24(b)の波形を示す脈動性信号を積分することで、図24(a)の波形を示す脈波が得られる。また、図24(b)の波形を示す脈動性信号を微分することで、図24(c)に示す脈波が得られる。
On the other hand, the
図25において、図25(a)はいわゆる脈波(容積脈波)、図25(b)は速度脈波、図25(c)は加速度脈波を示す。図25(a)〜図25(c)の各波形と、図24(a)〜図24(c)の各波形とを比較すると、図24(a)の波形は図25(b)の速度脈波に近く、図24(b)の波形は図25(c)の加速度脈波に近く、図24(c)の波形は図25(b)の速度脈波の2重微分の波形、又は図25(c)の加速度脈波の微分波形に近いことが分かる。このことは、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成して脈動性信号を検出した場合の図24(a)〜図24(c)に表される波形は、クローズドキャビティを形成して脈動性信号を検出した場合の図25(a)〜図25(c)に表される波形と比較して、これら脈波成分の周波数で新たな微分要素が加わっていることを示す。
25 (a) shows a so-called pulse wave (volume pulse wave), FIG. 25 (b) shows a velocity pulse wave, and FIG. 25 (c) shows an acceleration pulse wave. When comparing each waveform of FIG. 25A to FIG. 25C with each waveform of FIG. 24A to FIG. 24C, the waveform of FIG. 24A is the speed of FIG. 25B. 24 (b) is close to the acceleration pulse wave of FIG. 25 (c), and the waveform of FIG. 24 (c) is a double differential waveform of the velocity pulse wave of FIG. 25 (b), or It can be seen that it is close to the differentiated waveform of the acceleration pulse wave in FIG. This is because the waveforms shown in FIGS. 24 (a) to 24 (c) when the external
<波形等化処理と脈波の波形>
ここで、図24(b)に表されるように、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成するようにして血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形を、図25(b)に表されるように、クローズドキャビティを形成した状態で血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形のように補正をするには、上述の図23(b)にて説明した波形等化処理における周波数補償と同様に、検出された脈動性信号を、図26に示すように脈波検出帯域である0.1〜10Hzの低周波数領域を上昇させるような周波数補償を行う周波数特性を持つ電気回路に入れればよい。
<Waveform equalization and pulse waveform>
Here, as shown in FIG. 24B, the waveform obtained when the pulsatility signal of the blood vessel is detected by forming the
なお、図26では、一例として、0.1Hzから0.68Hzまで、0.1Hzから7Hzまで、0.1Hzから10.6Hzまで、−20dB/decでその後はフラットなカーブを通過させることで、それぞれ0.1〜10Hzの低周波数領域を上昇させるブースト量が異なる、3通りの周波数特性の補償パターンを示している。
すなわち、図26は、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させて、脈波情報検出帯域の周波数成分のゲインを周波数の減少とともに漸増させて、脈波情報検出帯域より低い周波数成分のゲインを増幅させる波形等化処理の一例を示すものである。
In FIG. 26, as an example, by passing a flat curve at −20 dB / dec from 0.1 Hz to 0.68 Hz, from 0.1 Hz to 7 Hz, from 0.1 Hz to 10.6 Hz, and thereafter, The compensation pattern of three kinds of frequency characteristics in which the amount of boost which raises the low frequency region of 0.1 to 10 Hz respectively is different is shown.
That is, FIG. 26 passes frequency components higher than the pulse wave information detection band and gradually increases the gain of the frequency components of the pulse wave information detection band with the decrease of the frequency to obtain gain of the frequency components lower than the pulse wave information detection band. 8 illustrates an example of waveform equalization processing for amplifying the signal.
このような周波数特性の補償を実現できる電気回路として、例えば図21のような回路が挙げられる。図21の電気回路は、演算増幅器(以下、オペアンプという)221、容量C21のコンデンサ222、抵抗値R21の抵抗223、抵抗値R22の抵抗224、抵抗値R23の抵抗225からなる。
図21の電気回路の伝達関数は下記式(1)のように表すことができる。
As an electric circuit which can realize such compensation of the frequency characteristic, for example, a circuit as shown in FIG. 21 can be mentioned. The electric circuit of FIG. 21 includes an operational amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier) 221, a
The transfer function of the electric circuit of FIG. 21 can be expressed as the following formula (1).
また、図21の電気回路をボード線図で表すと、図27のように表すことができる。
図21、図27のR21〜R23及び/またはC21の値を変化させることで、図26に示されるような3種類の周波数特性の補償パターンを実現することが出来る。中でも、R23を変化させることで、図26に示す3パターンのように周波数特性の補償パターンを変化させることが望ましい。アナログ回路ではこのR23を連続的に変化させることが困難である場合があるため、何個かのR23の値を準備してそれらを切り替えて最適なものを選ぶことで、R23の値を変化させることが出来る。
Further, the electric circuit of FIG. 21 can be represented as shown in FIG.
By changing the values of R21 to R23 and / or C21 in FIGS. 21 and 27, three types of frequency characteristic compensation patterns as shown in FIG. 26 can be realized. In particular, it is desirable to change the compensation pattern of the frequency characteristics by changing R23 as shown in the three patterns shown in FIG. Since it may be difficult to continuously change R23 in an analog circuit, the value of R23 is changed by preparing several values of R23 and switching them to select the optimum value. I can do it.
波形等化処理とは、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成するようにして血管の脈動性信号を検出した際に得られる微分要素が加わっている脈波について、0.1〜10Hzの低周波数領域の減衰を補償するようにして、クローズドキャビティを形成した状態で血管の脈動性信号を検出した際に得られる微分要素が加わっていない脈波を得る補正ともいうことができる。または、波形等化処理とは、外耳道104が閉鎖またはほぼ閉鎖されたクローズドキャビティを形成するようにした状態で第二センサ212によって信号が検出されることによる影響を受けることにより、他の周波数領域よりも低周波数領域においてゲインが低下している周波数特性を持つ信号の低周波領域のゲインの低下を補償するように、低周波領域のゲインを増幅させる処理ともいうことができる。
The waveform equalization process is a pulse wave to which a differential element obtained when a pulsatility signal of a blood vessel is detected so as to form the external
<外耳道の閉鎖レベルとイヤホン>
外耳道の閉鎖レベルとイヤホンの種類との関係を図28に示す。
外耳道104が開放されている場合、外耳道の閉鎖レベルが「オープン(Open)」という。図28(a)の実線部に示すように、例えば非カナル型のオープンイヤホンを装着した場合には、外耳道の閉鎖レベルがオープンであるとみなすことができる。この場合、図28(a)に示す破線部の領域の完全に閉鎖から少し閉鎖までのレベルは達成できず、外耳道104においてクローズドキャビティを形成することができないため、クローズドキャビティの形成に伴う周波数応答の変化を利用した脈動性信号の検出は困難である。
<Closed ear canal level and earphone>
FIG. 28 shows the relationship between the closing level of the ear canal and the type of earphone.
When the
外部開口部105が塞がれているものの外耳道104が閉じられた空間構造とはならない空洞として形成されている場合には、外耳道の閉鎖レベルが「少し閉鎖」であるという。図28(b)の実線部に示すように、例えばカナル型のインナー型イヤホンを装着した場合には、外耳道の閉鎖レベルが少し閉鎖であるとみなすことができる。この場合、図28(b)に示す破線部の領域の完全に閉鎖からほぼ閉鎖レベルは達成できず、外耳道104において完全なクローズドキャビティを形成することができないため、クローズドキャビティの形成に伴う周波数応答の変化を利用した脈動性信号の検出は困難である。また、第二センサ212により検出される脈動性信号について、低周波数領域における減衰が高い周波数域から生じることで、波形等化処理の際の補償量を大きくする必要があり、得られる脈動性信号のS/N比が低下すると考えられる。
When the
外部開口部105が塞がれているものの外耳道104が完全に閉じられた空間構造とはならない空洞として形成されている場合、すなわち完全なクローズドキャビティを形成できない場合を、外耳道の閉鎖レベルが「ほぼ閉鎖」という。図28(c)の実線部に示すようにインナー密閉型イヤホンと呼ばれるイヤホンを装着した場合には、外耳道の閉鎖レベルがほぼ閉鎖であるとみなすことが出来る。この場合、図28(c)の破線部に示すように、完全ではないもののクローズドキャビティを形成することができ、上述の波形等化処理により、微分要素が加わっている脈波から、外耳道の閉鎖レベルが完全に閉鎖の状態と同等の脈波を得ることが出来る。また、外耳道の閉鎖レベルが少し閉鎖の場合と比べて、波形等化処理の際の補償量が少なくとも補償が可能となり、得られる脈動性信号の十分なS/N比の確保が可能となる。
If the
外部開口部105が塞がれて外耳道104が完全に閉じられた空間構造となる空洞として形成されている場合を、外耳道の閉鎖レベルが「閉鎖」であるという。この場合、完全に外耳道104を閉鎖できず外耳道104がほぼ閉鎖された空間構造となっている場合に生じる、第二センサ212により検出される脈動性信号についての低周波数領域の減衰が生じないため、上述の波形等化処理を行うことなく微分要素が加わっていない脈波を得ることができる。
The closure level of the ear canal is said to be "closed" when the
図28に示すように、周波数が20Hz以上である音声、又は歯を打ち合わせた際の音を検出する際には、外耳道の閉鎖レベルがほぼ閉鎖であることが求められる。また、周波数が0.1〜10Hzである脈波を検出する際には、外耳道の閉鎖レベルが完全に閉鎖からほぼ閉鎖であることが求められる。さらには、外耳道の閉鎖レベルがほぼ閉鎖である場合には、波形等化処理により微分要素が加わっていない脈波を得ることが可能である。 As shown in FIG. 28, when detecting a sound having a frequency of 20 Hz or more, or a sound when meeting teeth, the closing level of the ear canal is required to be almost closed. In addition, when detecting a pulse wave having a frequency of 0.1 to 10 Hz, it is required that the closing level of the ear canal is completely closed to almost closed. Furthermore, when the closing level of the ear canal is substantially closed, it is possible to obtain a pulse wave to which no differential element is added by the waveform equalization process.
[3−3−4.補償処理と入力処理]
本実施形態に係る検体情報検出ユニット32では、筐体部211によって閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造を形成して第二センサ212であるダイナミック型のイヤホンにより検体情報の検出を行うことで、加速度脈波が得られる。この加速度脈波が、スマートフォン201に入力された場合には、信号入力部206による入力処理により、加速度脈波に微分要素が加わったものが得られていた。すなわち、従来のスマートフォン201に入力された信号は、第二センサ212により検出された脈波波形を表すものではなく、加速度脈波がさらに一回微分された波形として得られていた。
[3-3-4. Compensation processing and input processing]
In the sample information detection unit 32 according to the present embodiment, acceleration is achieved by forming a space structure closed or substantially closed by the
そこで、本実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3では、第二周波数補償処理部70における周波数補償処理により、信号入力部87による入力処理を補償するものである。これにより、本実施形態に係る情報処理装置23(スマートフォン)によれば、第二センサ212により検出された信号が入力された場合に、脈波の信号を、信号入力部87による微分要素を除いた加速度脈波として得ることができる。
Therefore, in the sample information detection apparatus 13 and the sample
第二周波数補償処理部70で行われる、図20で示される補償処理部142の回路構成をボード線図で表すと、図14のように示すことができる。図14、図20のR3〜R5及び/またはC2の値を変化させることで、周波数特性の補償パターンを変化させることが出来る。中でも、R3を変化させることで、0.1〜10Hzの範囲の周波数で20dB/decとなるような周波数特性の補償パターンとすることにより、脈波が検出される周波数帯域において、信号入力部87における入力処理によるゲインの低下を補償することができる。
When the circuit configuration of the compensation processing unit 142 shown in FIG. 20 performed by the second frequency
第二周波数補償処理部70の補償処理部142による周波数補償処理の補償パターンは、第一実施形態に係る第一周波数補償処理部61の補償処理部142による周波数補償処理の補償パターンにおける周波数特性と同様に、適宜変更してもよい。また、信号入力部87におけるコーナー周波数についても、第一実施形態に係る信号入力部87と同様に、適宜変更してもよい。
The compensation pattern of the frequency compensation processing by the compensation processing unit 142 of the second frequency
[3−4.検体情報処理装置の動作]
検体情報処理装置3の動作を、第二センサ212から検出された信号が情報処理装置23へ入力される入力処理と、音源92からの信号が検体情報検出装置13へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
なお、スイッチ回路68が、Rイヤホンユニット35の信号線36と第二周波数補償処理部70とを接続している場合には、入力処理が行われる。一方、スイッチ回路68が、Rイヤホンユニット35の信号線36と第一プラグ62のRイヤホン端子65とを接続している場合には、出力処理が行われる。
[3-4. Operation of Sample Information Processing Device]
About the input process in which the signal detected from the
Note that, when the
(入力処理)
図29に示すフローチャートに従って、第二センサ212から検出された信号が情報処理装置23へ入力される場合の検体情報処理装置3の動作を説明する。
(Input processing)
The operation of the sample
検体情報処理装置3では、図29に示すように、まず、検体情報検出ユニット32のRイヤホンユニット35における第二センサ212によって脈動性信号を検出する(ステップS21)。このとき、第二センサ212により検出される脈動性信号は、第二センサ212の周波数特性によって微分要素が加わるとともに、外耳道104がほぼ閉鎖された空間構造となっていることによって微分要素が加わることで、検体101の本来の脈波の2回微分である加速度脈波として得られる。
In the sample
第二センサ212により検出された脈動性信号は、スイッチ回路68を介して、第二周波数補償処理部70に入力される。第二周波数補償処理部70は、第二センサ212により検出された脈動性信号に対して、信号を増幅させる増幅処理を施す(ステップS22)。さらに、第二周波数補償処理部70は、増幅された信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す(ステップS23)。このときの信号は、周波数補償処理により加速度脈波が1回積分されることで、速度脈波となっている。第二周波数補償処理部70により処理された信号は、第一プラグ62のマイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して情報処理装置23に入力される。
The pulsatility signal detected by the
第二周波数補償処理部70により処理された信号は、信号入力部87に入力される。信号入力部87は、第二周波数補償処理部70により処理された信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す(ステップS24)。このときの信号は、入力処理により速度脈波が1回微分されることで、加速度脈波となっている。
The signal processed by the second frequency
信号入力部87により処理された信号は、アンプ88により増幅され(ステップS25)、AD変換部89によりデジタル信号に変換される(ステップS26)。デジタル信号に変換された信号は、波形等化処理部93に入力される。
The signal processed by the
波形等化処理部93は、AD変換部89により変換された信号に対して、低周波数領域の減衰を増幅させる波形等化処理を施す(ステップS27)。このときの信号は、波形等化処理により加速度脈波が1回積分されることで、速度脈波となっている。
The waveform
波形等化処理部93により処理された信号は、周波数補正処理部90に入力される。周波数補正処理部90は、波形等化処理部93により処理された信号に対して、周波数補正処理を施し、脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す(ステップS28)。周波数補正処理部90に入力される信号は速度脈波であるから、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る。
The signal processed by the waveform
(出力処理)
音源92からの信号が検体情報検出装置13へ出力される出力処理は、検体情報処理装置1における、音源92からの信号が検体情報検出装置11へ出力される出力処理と同様に行われる。
(Output processing)
The output process in which the signal from the
検体情報検出装置13に出力された右耳用の音信号は、スイッチ回路68を介して、Rイヤホンユニット35に入力され、音源92の右耳用の音信号に対応する音が、Rイヤホンユニット35のイヤホン(スピーカー)から出力される。検体情報検出装置13に出力された左耳用の音信号は、Lイヤホンユニット37に入力され、音源92の左耳用の音信号に対応する音が、Lイヤホンユニット37のイヤホン(スピーカー)としての第二センサ212から出力される。
The right ear sound signal output to the specimen information detection device 13 is input to the
(脈波の検出)
本実施形態に係る検体情報処理装置3は上述したように構成されており、脈波を測定する際には、スイッチ69を操作してスイッチ回路68により、第二センサ212と第二周波数補償処理部70とを接続する。これにより、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造として、外耳107に装着したRイヤホンユニット35の第二センサ212により脈波を検出することができる。
(Detection of pulse wave)
The sample
実施形態に係る検体情報処理装置3によれば、第二センサ212として、イヤホンをマイクロホンとして利用しているため、Rイヤホンユニット35を装着したまま、装着しているRイヤホンユニット35により脈波を検出可能である。この場合、検体101が、例えば脈波の測定時には音楽を聴いている状態から切り替えて、長時間脈波を測定するのに適している。
According to the sample
[3−5.第三実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の効果]
第三実施形態に係る検体情報検出装置13によれば、筐体部211により検体101の外耳道104における外部開口部105を塞いで外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として、第二センサ212が外耳道104における血管の脈動性信号を、脈動性信号に起因し空洞109内を伝播する圧力情報として検出することで、外耳道104に存在する血管、特に鼓膜106に存在する血管を利用して、検体101の脈動性信号を検出することが出来る。
[3-5. Effects of specimen information detection apparatus and specimen information processing apparatus according to third embodiment]
According to the sample information detection apparatus 13 according to the third embodiment, the
また、第三実施形態に係る検体情報検出装置13によれば、外耳道104と、鼓膜106と、筐体部211と、第二センサ212とが閉鎖された空間構造(クロ−ズドキャビティ)を形成するようにして測定することで、従来よりも低周波数領域における脈動性信号のS/N比及び感度が改善される。
Moreover, according to the sample information detection device 13 according to the third embodiment, a space structure (closed cavity) in which the
さらに、第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3によれば、接続部53に備えられた第二周波数補償処理部70の補償処理部142により、第二センサ212により検出された検出信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施すことにより、あらかじめ低周波領域のゲインを増幅させておくことができる。第二周波数補償処理部70により処理された信号が情報処理装置23の信号入力部87に入力された場合、あらかじめ低周波領域のゲインを増幅されているため、入力処理が施された信号を、脈波の検出帯域において、入力処理によるゲインの低下が軽減された信号として得ることができる。
Furthermore, according to the sample information detection device 13 and the sample
また、第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3によれば、第二周波数補償処理部70の増幅処理部141により、第二センサ212により検出された検出信号に対して、信号を増幅させる増幅処理を行うことにより、第二センサ212がスピーカーとしても機能するものであって、検出される信号の強度が低いものであっても、信号強度が十分である信号を得ることができる。
Further, according to the sample information detection device 13 and the sample
さらに、第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3によれば、第二周波数補償処理部70の補償処理部142による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、信号入力部87における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であることで、信号入力部87に脈動性信号が入力された場合であっても、入力処理の影響を受けていない脈動性信号を得ることができる。このとき、情報処理装置23に入力されて、入力処理が施された信号を、入力処理による微分要素を除いた、加速度脈波として得ることができる。
Furthermore, according to the specimen information detection apparatus 13 and the specimen
第三実施形態に係る検体情報処理装置3によれば、波形等化処理部93によって、外耳道104がほぼ閉鎖されている場合に生じる低周波数領域の減衰を補償することができ、脈波が検出される0.1〜10Hz付近の低周波数領域の脈動性信号の検出感度を上げることができる。また、波形等化処理部93によって、脈動性信号を微分要素の加わっていない速度脈波信号として得ることが出来る。
According to the sample
また、第三実施形態に係る検体情報処理装置3によれば、周波数補正処理部90により、速度脈波、積分動作により容積脈波、又は微分動作により加速度脈波を得ることができる。中でも、積分動作により得られる容積脈波は、周波数の変化に伴うゲインの変化は0dB/decであり、脈波の周波数付近ではフラットな周波数特性となっている。
Further, according to the sample
また、第三実施形態に係る検体情報検出装置13、及び検体情報処理装置3によれば、接続部53が第二周波数補償処理部70を有する。このため、情報処理装置23(スマートフォン23)に接続されるイヤホンとして、本実施形態に係る検体情報検出装置13を用いることで、スマートフォン23に周波数補償処理及び増幅処理を施した信号を入力することができる。すなわち、スマートフォン23に変更を加えることなく、スマートフォン23に入力される信号に周波数補償処理及び増幅処理を施すことができる。
Further, according to the sample information detection apparatus 13 and the sample
また、第三実施形態に係る検体情報検出装置13によれば、接続部53が第一プラグ62を有し、情報処理装置23は第一プラグ62が接続される第一ジャック81を有し、第二周波数補償処理部70により処理された信号が、第一ジャック81を介して信号入力部87に入力される。このため、情報処理装置23に脈動性信号以外の情報、例えば音声信号を入力する際には、第一ジャック81に接続される検体情報検出装置13を取り外し、第二周波数補償処理部70を有さない通常のイヤホンマイクを接続すればよい。このとき情報処理装置23は、信号入力部87によって、情報処理装置23に入力された音声信号の低周波領域に含まれるノイズを軽減することができる。
Further, according to the sample information detection apparatus 13 according to the third embodiment, the
[4.第三実施形態の変形例]
本発明の第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置4は、一部の構成が上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様に構成されており、上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第三実施形態の変形例を、単に本変形例とも呼ぶ。
[4. Modification of Third Embodiment]
The sample
本変形例に係る検体情報処理装置4は、図30に示すように、検体情報検出装置14と、情報処理装置23とを備えて構成されている。ここで、第三実施形態に係る検体情報処理装置3では、検体情報検出ユニット32が接続部53と直接接続されていたのに対し、本変形例に係る検体情報処理装置4では、検体情報検出ユニット33が第二プラグ42及び第二ジャック73を介して接続部54と接続されている点で相違している。
The sample
[4−1.検体情報処理装置の構成]
本変形例に係る検体情報処理装置4、検体情報検出装置14、及び情報処理装置23の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図30は、本変形例に係る検体情報処理装置4の構成を模式的に表わしたものである。
[4-1. Configuration of sample information processing apparatus]
The configurations of the sample
[4−1−1.検体情報検出装置の構成]
検体情報検出装置14は、図30に示すように、検体情報検出ユニット33と、接続部54とを備えて構成されている。
[4-1-1. Configuration of specimen information detection apparatus]
As shown in FIG. 30, the sample information detection apparatus 14 includes a sample information detection unit 33 and a
<検体情報検出ユニット>
検体情報検出ユニット33は、右耳用のイヤホンユニット35(Rイヤホンユニット)と、左耳用のイヤホンユニット37(Lイヤホンユニット)と、第二プラグ42とを備えている、イヤホンである。
<Sample information detection unit>
The sample information detection unit 33 is an earphone including an
(第二プラグ)
第二プラグ42は、図30に示すように、プラグの根元から先端へ、グランド端子43、Rイヤホン端子44、及びLイヤホン端子45を順に有する。グランド端子43、Rイヤホン端子44、及びLイヤホン端子45は、導電性の金属板が略円筒状に加工されて形成されている。
(Second plug)
As shown in FIG. 30, the
グランド端子43とRイヤホン端子44との間、Rイヤホン端子44とLイヤホン端子45との間には、絶縁部材46a、46bがそれぞれ設けられている。絶縁部材46a、46bは、絶縁性の樹脂又はゴム製の素材からなり、導電性の各端子の間に介設されることで、各端子が互いに絶縁されている。
Insulating
図30に示すように、Rイヤホンユニット35の信号線36が、第二プラグ42に設けられたRイヤホン端子44と接続される。Lイヤホンユニット37の信号線38が、第二プラグ42に設けられたLイヤホン端子45と接続される。また、Rイヤホンユニット35のグランド線41a、及びLイヤホンユニット37のグランド線41bが合流したグランド線41が、第二プラグ42に設けられたグランド端子43と接続している。
As shown in FIG. 30, the
<接続部>
本変形例に係る接続部54は、第二ジャック73、スイッチ回路68、スイッチ69、第二周波数補償処理部70、電源71、FET72、及び第一プラグ62を備えている。以下、接続部54の構成について、図30を参照して説明する。
<Connection section>
The
接続部54は、第二ジャック73に検体情報検出ユニット33の第二プラグ42が挿入されることで、第二プラグ42及び第二ジャック73を介して、検体情報検出ユニット33と、接続部54とを接続している。また、接続部54は、第一プラグ62を情報処理装置23の第一ジャック81に挿入することで、第一プラグ62及び第一ジャック81を介して、検体情報検出装置14と、情報処理装置23とを接続している。接続部54は、スマートフォン23のジャック(第一ジャック81)に挿入されるとともに、接続部54の第二ジャック73にイヤホンとしての検体情報検出ユニット33が挿入されることで、検体情報検出ユニット33とスマートフォン23とに介挿されるアダプタを構成する。
The
(第二ジャック)
第二ジャック73は、第二プラグ42が挿入される挿入孔74を備える。図30に示すように、第二ジャック73の挿入孔74の内部には、挿入孔74の手前から奥へ、グランド端子75、Rイヤホン端子76、及びLイヤホン端子77を順に有する。グランド端子75、Rイヤホン端子76、及びLイヤホン端子77は、導電性の金属板が板状に加工されて、第二ジャック73の挿入孔74の壁面に設けられることで形成されている。板状の端子が挿入孔74の中心方向に向けて屈曲して、曲げ弾性を有する凸部を形成しており、この端子の凸部が挿入孔74の中心方向に張り出すようにして設けられている。
(Second jack)
The
第二ジャック73の構造を図31(a)〜図31(c)を参照して説明する。図31(a)〜図31(c)では、第二ジャック73の輪郭形状を二点鎖線で示している。図31(a)は、第二ジャック73を横方向から見た図であり、Rイヤホン端子76、及びLイヤホン端子77の配置を示している。図31(b)は、第二ジャック73のE−E’矢視端面を示す図であり、グランド端子75、Rイヤホン端子76、及びLイヤホン端子77の配置を示している。図31(c)は、第二ジャック73のF−F’矢視端面を示す図であり、グランド端子75,及びLイヤホン端子77の配置を示している。
The structure of the
第二プラグ42が第二ジャック73の挿入孔74に挿入された場合に、図30に示すように、第二プラグ42のグランド端子43と第二ジャック73のグランド端子75とが接触し、第二プラグ42のRイヤホン端子44と第二ジャック73のRイヤホン端子76とが接触し、第二プラグ42のLイヤホン端子45と第二ジャック73のLイヤホン端子77とが接触するように、第二プラグ42及び第二ジャック73は形成されている。
When the
第二プラグ42が第二ジャック73に挿入された場合の構造を図32(a)〜図32(c)を参照して説明する。図32(a)〜図32(c)では、第二ジャック73の輪郭形状を二点鎖線で示している。図32(a)は、第二ジャック73を横方向から見た図であり、第二プラグ42、Rイヤホン端子76、及びLイヤホン端子77の配置を示している。図32(b)は、第二ジャック73のG−G’矢視端面を示す図であり、第二プラグ42、グランド端子75、Rイヤホン端子76、及びLイヤホン端子77の配置を示している。図32(c)は、第二ジャック73のH−H’矢視端面を示す図であり、第二プラグ42、グランド端子75,及びLイヤホン端子77の配置を示している。
The structure in which the
第二プラグ42が第二ジャック73の挿入孔74に挿入された場合に、グランド端子75、Rイヤホン端子76、及びLイヤホン端子77は、対向する第二プラグ42の各々の端子と接触するとともに各々の端子の形状にあわせて弾性変形する。このとき、各々の端子の凸部における曲げ弾性により接触状態が維持される。これにより、グランド端子43とグランド端子75とが接続され、Rイヤホン端子44とRイヤホン端子76とが接続され、Lイヤホン端子45とLイヤホン端子77とが接続される。
When the
図30に示すように、第一ジャック81のグランド端子84は接地されており、第二プラグ42のグランド線に接続されたグランド線41が、第二ジャック73、第一プラグ62、及び第一ジャック81を介して接地される。第一ジャック81のRイヤホン端子85は、右耳用の音源92に対応するDA変換部91に接続されており、第二プラグ42のRイヤホン端子44、及びRイヤホン端子44に接続される信号線36に、右耳用の音源92に対応するDA変換部91からの信号が入力される。第一ジャック81のLイヤホン端子86は、左耳用の音源92に対応するDA変換部91に接続されており、第一プラグ62のLイヤホン端子45、及びLイヤホン端子45に接続される信号線38に、左耳用の音源92に対応するDA変換部91からの信号が入力される。
As shown in FIG. 30, the
(スイッチ回路及びスイッチ)
スイッチ回路68は、第二ジャック73のRイヤホン端子76が、第二周波数補償処理部70と接続するか、第一プラグ62のRイヤホン端子65と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。言い換えれば、スイッチ回路68は、第二センサ212から第二周波数補償処理部70を経由しての第一プラグ62のマイク端子63への接続と、第二センサ212からRイヤホン端子65への接続とを切り替えるものである。
(Switch circuit and switch)
The
(第二周波数補償処理部)
本変形例に係る第二周波数補償処理部70は、検体情報検出ユニット33により検出された検出信号が、第二プラグ42及び第二ジャック73を介して入力される以外は、第三実施形態に係る第二周波数補償処理部70と同様に構成されている。
(Second frequency compensation processor)
The second frequency
[4−1−2.情報処理装置の構成]
本変形例に係る情報処理装置23(スマートフォン23)は、第三実施形態に係る情報処理装置23と同様に構成されている。
[4-1-2. Configuration of Information Processing Device]
The information processing apparatus 23 (smart phone 23) according to this modification is configured in the same manner as the
[4−2.検体情報処理装置の機能構成]
検体情報処理装置4を機能的に表すとき、検体情報処理装置4は、図30に示すように、検体情報検出装置14及び情報処理装置23を備えている。検体情報検出装置14は、検体情報検出ユニット33と、第二周波数補償処理部70を有する接続部54とを備えている。情報処理装置23は、第三実施形態に係る情報処理装置23と同様に構成されている。
[4-2. Functional configuration of sample information processing apparatus]
When functionally representing the sample
本変形例に係る情報処理装置23では、波形等化処理部93及び周波数補正処理部90は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてCPUにより実行されることで、波形等化処理手段及び周波数補正処理手段として機能する。信号入力部87はスマートフォン25に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。また、第二周波数補償処理部70は、接続部54に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
In the
(接続部の機能構成)
接続部54の回路構成は、図30により示される。
Rイヤホンユニット35の信号線36は、第二プラグ42のRイヤホン端子44と接続される。Rイヤホン端子44は、第二ジャック73のRイヤホン端子76と接続される。Rイヤホン端子76は、スイッチ回路68に接続される。スイッチ回路68により、信号線36と、第二周波数補償処理部70、または第一プラグ62のRイヤホン端子65との接続が切り替えられる。
(Functional configuration of connection)
The circuit configuration of the
The
第二周波数補償処理部70はその電源71と接続される。第二周波数補償処理部70が、FET72のゲート端子(G)に接続されることで、第二周波数補償処理部70によって処理された信号は、FET72のゲート端子(G)に入力される。FET72のドレイン端子(D)は、接続部54の第一プラグ62に設けられたマイク端子63と接続する。FET72のソース端子(S)はグランド線41と合流して、第一プラグ62に設けられたグランド端子64と接続する。
The second frequency
上述した回路構成により、スイッチ回路68によって信号線36が第二周波数補償処理部70と接続した場合には、第二センサ212で検出された信号が第二周波数補償処理部70に入力される。さらに、第二周波数補償処理部70により処理された信号が、マイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して情報処理装置23の信号入力部87に入力される。この場合、第二センサ212はマイクロフォンとして機能する。スイッチ回路68によって信号線36がRイヤホン端子65と接続した場合には、Rイヤホンユニット35の第二センサ212へ音源92からの音信号が入力される。この場合、第二センサ212はスピーカーとして機能する。
このように、検体情報検出装置14は、第二センサ212により検出され、第二周波数補償処理部70により処理された信号を、情報処理装置23に出力する。
With the circuit configuration described above, when the
As described above, the specimen information detection device 14 outputs the signal detected by the
[4−3.周波数特性と信号処理]
本変形例の検体情報検出装置14及び検体情報処理装置4におけるクローズドキャビティの形成と周波数応答、第二センサ212として用いられるセンサの周波数特性、及び外耳道の閉鎖レベルと周波数特性、並びに周波数特性と信号処理との関係は、上述した第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3と同様である。また、第二周波数補償処理部70で行われる周波数補償処理と、信号入力部87で行われる入力処理との関係も、第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3と同様である。
[4-3. Frequency characteristics and signal processing]
Formation and frequency response of a closed cavity in the sample information detecting device 14 and the sample
[4−4.検体情報処理装置の動作]
検体情報処理装置4の動作を、第二センサ212から検出された信号が情報処理装置23へ入力される入力処理と、音源92からの信号が検体情報検出装置14へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
[4-4. Operation of Sample Information Processing Device]
About the input processing in which the signal detected from the
なお、スイッチ回路68が、第二ジャック73のRイヤホン端子76と第二周波数補償処理部70とを接続している場合には、入力処理が行われる。一方、スイッチ回路68が、第二ジャック73のRイヤホン端子76と第一プラグ62のRイヤホン端子65とを接続している場合には、出力処理が行われる。
When the
(入力処理)
検体情報処理装置4における入力処理は、第三実施形態に係る検体情報処理装置3では、第二センサ212により検出された脈動性信号が、スイッチ回路68を介して第二周波数補償処理部70に入力されるのに対して、検体情報処理装置4では、第二センサ212により検出された脈動性信号が、Rイヤホン端子44及びRイヤホン端子76、並びにスイッチ回路68を介して第二周波数補償処理部70に入力される以外は、検体情報処理装置3における入力処理と同様になっている。
(Input processing)
In the sample
(出力処理)
検体情報処理装置4における右耳用の音信号の出力処理は、第三実施形態に係る検体情報処理装置3では、検体情報検出装置13に出力された右耳用の音信号は、スイッチ回路68を介して、Rイヤホンユニット35に入力されるのに対して、検体情報処理装置4では、検体情報検出装置14に出力された右耳用の音信号が、スイッチ回路68、並びにRイヤホン端子76及びRイヤホン端子44を介して、Rイヤホンユニット35に入力される以外は、検体情報処理装置3における入力処理と同様になっている。
(Output processing)
In the sample
また、検体情報処理装置4における左耳用の音信号の出力処理は、第三実施形態に係る検体情報処理装置3では、検体情報検出装置13に出力された左耳用の音信号は、Lイヤホンユニット37に入力されるのに対して、検体情報処理装置4では、検体情報検出装置14に出力された左耳用の音信号が、Lイヤホン端子77及びLイヤホン端子45を介して、Lイヤホンユニット37に入力される以外は、検体情報処理装置3における入力処理と同様になっている。
In the sample
(脈波の検出)
本変形例に係る検体情報処理装置4は上述したように構成されており、脈波を測定する際には、スイッチ69を操作してスイッチ回路68により、第二センサ212と第二周波数補償処理部70とを接続する。これにより、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造として、外耳107に装着したRイヤホンユニット35の第二センサ212により脈波を検出することができる。
(Pulse wave detection)
The sample
本変形例に係る検体情報処理装置4によれば、第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様に、検体101が、例えば脈波の測定時には音楽を聴いている状態から切り替えて、長時間脈波を測定するのに適している。
According to the sample
[4−5.第三実施形態の変形例に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の効果]
第三実施形態の変形例に係る検体情報検出装置14、及び検体情報処理装置4によれば、前記第三実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
[4-5. Effects of sample information detection apparatus and sample information processing apparatus according to modification of third embodiment]
According to the sample information detection apparatus 14 and the sample
第三実施形態の変形例に係る検体情報検出装置14、及び検体情報処理装置4によれば、接続部54により、検体情報検出ユニット33と情報処理装置23とを接続することができる。これにより、第二周波数補償処理部70を備えない検体情報検出ユニット33であっても、接続部54を用いて情報処理装置23に接続することで、増幅処理及び周波数補償処理を行う、第三実施形態に係る脈波の検出を行うことができる。
According to the sample information detection device 14 and the sample
また、第三実施形態の変形例に係る情報処理装置14、及び検体情報処理装置4によれば、接続部54が第二周波数補償処理部70を有するとともに、接続部54により、検体情報検出ユニット33と情報処理装置23(スマートフォン23)とを接続することができる。このため、接続部54に接続されるイヤホンは特に制限されず、第二プラグ42を有し検出された信号を入力可能なイヤホンであれば第二ジャック73に接続して用いることができる。このとき、接続部54を介して、スマートフォン23に周波数補償処理及び増幅処理を施した信号を入力することができる。また、スマートフォン23に変更を加えることなく、スマートフォン23に入力される信号に周波数補償処理及び増幅処理を施すことができる。
Further, according to the information processing apparatus 14 and the sample
[5.第四実施形態]
本発明の第四実施形態に係る検体情報処理装置5は、一部の構成が上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様に構成されており、上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第四実施形態を、単に本実施形態とも呼ぶ。
[5. Fourth embodiment]
The sample
本実施形態に係る検体情報処理装置5は、図33に示すように、検体情報検出装置15と、情報処理装置25とを備えて構成されている。ここで、第三実施形態に係る検体情報処理装置3では、第二周波数補償処理部70が接続部53に備えられていたのに対し、本実施形態に係る検体情報処理装置5では、第二周波数補償処理部70が情報処理装置25に備えられている点で相違している。
As shown in FIG. 33, the sample
[5−1.検体情報処理装置の構成]
本実施形態に係る検体情報処理装置5、検体情報検出装置15、及び情報処理装置25の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図33は、本実施形態に係る検体情報処理装置5の構成を模式的に表わしたものである。
[5-1. Configuration of sample information processing apparatus]
The configuration of the sample
[5−1−1.検体情報検出装置の構成]
検体情報検出装置15は、図33に示すように、検体情報検出ユニット32と、接続部55とを備えて構成されている。
[5-1-1. Configuration of specimen information detection apparatus]
As shown in FIG. 33, the sample
<検体情報検出ユニット>
検体情報検出ユニット32は、上述の第三実施形態に係る検体情報検出ユニット32と同様に構成されている。
<Sample information detection unit>
The sample information detection unit 32 is configured in the same manner as the sample information detection unit 32 according to the third embodiment described above.
図33に示すように、Rイヤホンユニット35の信号線36が、接続部55のスイッチ回路68と接続される。Lイヤホンユニット37の信号線38が、接続部55の第一プラグ62に設けられたLイヤホン端子66と接続される。また、Rイヤホンユニット35のグランド線41a、及びLイヤホンユニット37のグランド線41bが合流したグランド線41が、接続部55の第一プラグ62に設けられたグランド端子64と接続される。
As shown in FIG. 33, the
<接続部>
本実施形態に係る接続部55は、スイッチ回路68、スイッチ69、FET72、及び第一プラグ62を備えている。以下、接続部55の構成について、図33を参照して説明する。
<Connection section>
The
接続部55は、第一プラグ62を情報処理装置25の第一ジャック81に挿入することで、第一プラグ62及び第一ジャック81を介して、検体情報検出装置15と、情報処理装置25とを接続している。接続部55は、スマートフォン23のジャック(第一ジャック81)に挿入される、イヤホンとしての検体情報検出ユニット32のプラグ部分を構成する。
The
(スイッチ回路及びスイッチ)
スイッチ回路68は、Rイヤホンユニット35の信号線36が、FET72と接続するか、第一プラグ62のRイヤホン端子65と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。言い換えれば、スイッチ回路68は、第二センサ212からFET72を経由しての第一プラグ62のマイク端子63への接続と、第二センサ212からRイヤホン端子65への接続とを切り替えるものである。
(Switch circuit and switch)
The
[5−1−2.情報処理装置の構成]
情報処理装置25の構成について、図33を参照して説明する。
本実施形態に係る情報処理装置25(スマートフォン25)は、第二周波数補償処理部70をさらに備えている以外は、第三実施形態に係る情報処理装置23と同様に構成されている。
[5-1-2. Configuration of Information Processing Device]
The configuration of the
The information processing apparatus 25 (smart phone 25) according to the present embodiment is configured in the same manner as the
すなわち、情報処理装置25は、図33に示すように、第一ジャック81、信号入力部87、第二周波数補償処理部70、アンプ88、AD変換部89、波形等化処理部93、周波数補正処理部90、DA変換部91、及び音源92を備えて構成されている。
That is, as shown in FIG. 33, the
(第二周波数補償処理部)
第二周波数補償処理部70は、情報処理装置25に備えられている以外は、第三実施形態に係る第二周波数補償処理部70と同様に構成されている。第二周波数補償処理部70により処理された信号は、アンプ88に入力される。
(Second frequency compensation processor)
The second frequency
[5−2.検体情報処理装置の機能構成]
検体情報処理装置5を機能的に表すとき、検体情報処理装置5は、図33に示すように、検体情報検出装置15及び情報処理装置25を備えている。検体情報検出装置15は、検体情報検出ユニット32と、接続部55とを備えている。情報処理装置25は、信号入力部87、第二周波数補償処理部70、アンプ88、AD変換部89、波形等化処理部93、周波数補正処理部90、DA変換部91、及び音源92を備えている。
[5-2. Functional configuration of sample information processing apparatus]
When functionally representing the sample
本実施形態に係る情報処理装置25としてのスマートフォン25には、信号処理用のアプリケーションソフトがダウンロードされており、このアプリケーションソフトを起動させることで、スマートフォン25によって信号処理を行うことができる。
Application software for signal processing is downloaded to the
本実施形態に係る情報処理装置25では、波形等化処理部93及び周波数補正処理部90は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてCPUにより実行されることで、波形等化処理手段及び周波数補正処理手段として機能する。信号入力部87及び第二周波数補償処理部70はスマートフォン25に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
In the
(第二周波数補償処理部)
第二周波数補償処理部70は、情報処理装置25に備えられている以外は、第三実施形態に係る第二周波数補償処理部70と同様に構成されている。
(Second frequency compensation processor)
The second frequency
(接続部の機能構成)
接続部55の回路構成は、図33により示される。
Rイヤホンユニット35の信号線36は、スイッチ回路68と接続される。信号線36は、スイッチ回路68により、FET72、または第一プラグ62のRイヤホン端子65との接続が切り替えられる。
(Functional configuration of connection)
The circuit configuration of the
The
スイッチ回路68が、FET72のゲート端子(G)に接続されることで、第二センサ212により検出された信号は、FET72のゲート端子(G)に入力される。FET72のドレイン端子(D)は、接続部55の第一プラグ62に設けられたマイク端子63と接続する。FET72のソース端子(S)はグランド線41と合流して、第一プラグ62に設けられたグランド端子64と接続する。
The
上述した回路構成により、スイッチ回路68によって信号線36がFET72と接続した場合には、第二センサ212で検出された信号がFET72に入力される。さらに、第二センサ212で検出された信号が、マイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して情報処理装置25の信号入力部87に入力される。この場合、第二センサ212はマイクロフォンとして機能する。スイッチ回路68によって信号線36がRイヤホン端子65と接続した場合には、Rイヤホンユニット35の第二センサ212へ音源92からの音信号が入力される。この場合、第二センサ212はスピーカーとして機能する。
このように、検体情報検出装置15は、第二センサ212により検出された検出信号を、情報処理装置25に出力する。
With the circuit configuration described above, when the
Thus, the sample
[5−3.周波数特性と信号処理]
本実施形態に係る検体情報検出装置15及び検体情報処理装置5におけるクローズドキャビティの形成と周波数応答、第二センサ212として用いられるセンサの周波数特性、及び外耳道の閉鎖レベルと周波数特性、並びに周波数特性と信号処理との関係は、上述した第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3と同様である。また、第二周波数補償処理部70で行われる周波数補償処理と、信号入力部87で行われる入力処理との関係も、第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3と同様である。
[5-3. Frequency characteristics and signal processing]
The formation and frequency response of the closed cavity in the specimen
[5−4.検体情報処理装置の動作]
検体情報処理装置5の動作を、第二センサ212から検出された信号が情報処理装置25へ入力される入力処理について説明する。なお、音源92からの信号が検体情報検出装置15へ出力される出力処理については、第三実施形態に係る検体情報処理装置3における出力処理と同様の処理となっている。
[5-4. Operation of Sample Information Processing Device]
The operation of the sample
スイッチ回路68が、Rイヤホンユニット35の信号線36とFET72とを接続している場合には、入力処理が行われる。一方、スイッチ回路68が、Rイヤホンユニット35の信号線36と第一プラグ62のRイヤホン端子65とを接続している場合には、出力処理が行われる。
When the
(入力処理)
図34に示すフローチャートに従って、第二センサ212から検出された信号が情報処理装置25へ入力される場合の検体情報処理装置5の動作を説明する。
(Input processing)
The operation of the sample
検体情報処理装置5では、図34に示すように、まず、検体情報検出ユニット32のRイヤホンユニット35における第二センサ212によって脈動性信号を検出する(ステップS31)。このとき、第二センサ212により検出される脈動性信号は、第二センサ212の周波数特性によって微分要素が加わり、外耳道104がほぼ閉鎖された空間構造となっていることによって微分要素が加わることで、検体101の本来の脈波の2回微分である加速度脈波として得られる。
In the sample
第二センサ212により検出された脈動性信号は、スイッチ回路68及びFET72を介して、第一プラグ62のマイク端子63に入力され、さらに、第一ジャック81のマイク端子83を介して、情報処理装置25の信号入力部87に入力される。信号入力部87は、第二センサ212により検出された脈動性信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す(ステップS32)。このときの信号は、入力処理により加速度脈波が1回微分されることで、加速度脈波に微分要素が加わった信号となっている。信号入力部87により処理された信号は、第二周波数補償処理部70に入力される。
The pulsation signal detected by the
第二周波数補償処理部70は、信号入力部87により処理された信号に対して、信号を増幅させる増幅処理を施す(ステップS33)。さらに、第二周波数補償処理部70は、増幅された信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す(ステップS34)。このときの信号は、周波数補償処理により加速度脈波に微分要素が加わった信号が1回積分されることで、加速度脈波となっている。第二周波数補償処理部70により処理された信号は、アンプ88に入力される。
The second frequency
第二周波数補償処理部70により処理された信号は、アンプ88により増幅され(ステップS35)、AD変換部89によりデジタル信号に変換される(ステップS36)。デジタル信号に変換された信号は、波形等化処理部93に入力される。
The signal processed by the second frequency
波形等化処理部93は、AD変換部89により変換された信号に対して、低周波数領域の減衰を増幅させる波形等化処理を施す(ステップS37)。このときの信号は、波形等化処理により加速度脈波が1回積分されることで、速度脈波となっている。
The waveform
波形等化処理部93により処理された信号は、周波数補正処理部90に入力される。周波数補正処理部90は、波形等化処理部93により処理された信号に対して、周波数補正処理を施し、脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す(ステップS38)。周波数補正処理部90に入力される信号は速度脈波であるから、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る。
The signal processed by the waveform
(脈波の検出)
本変形例に係る検体情報処理装置5は上述したように構成されており、脈波を測定する際には、スイッチ69を操作してスイッチ回路68により、第二センサ212とFET72とを接続する。これにより、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造として、外耳107に装着したRイヤホンユニット35の第二センサ212により脈波を検出することができる。
(Pulse wave detection)
The sample
本実施形態に係る検体情報処理装置5によれば、第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様に、検体101が、例えば脈波の測定時には音楽を聴いている状態から切り替えて、長時間脈波を測定するのに適している。
According to the sample
[5−5.第四実施形態に係る検体情報処理装置の効果]
第四実施形態に係る検体情報処理装置5によれば、前記第三実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
[5-5. Effects of the sample information processing apparatus according to the fourth embodiment]
According to the sample
第四実施形態に係る検体情報処理装置5によれば、情報処理装置25に備えられた第二周波数補償処理部70の補償処理部142により、信号入力部87により処理された信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施すことにより、入力処理により減少した低周波領域のゲインを増幅させることができる。これにより、周波数補償処理が施された信号を、脈波の検出帯域において、入力処理によるゲインの低下が軽減された信号として得ることができる。
According to the sample
また、第四実施形態に係る検体情報処理装置5によれば、第二周波数補償処理部70の増幅処理部141により、信号処理部87により処理された信号に対して、信号を増幅させる増幅処理を行うことにより、第二センサ212がスピーカーとしても機能するものであって、検出される信号の強度が低いものであっても、信号強度が十分である信号を得ることができる。
Further, according to the sample
さらに、第四実施形態に係る検体情報処理装置5によれば、第二周波数補償処理部70の補償処理部142による低周波領域のゲインを増幅させる処理が、信号入力部87における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であることで、信号入力部87により処理された信号に対して、第二周波数補償処理部70による周波数補償処理を施すことにより、入力処理の影響を受けていない脈動性信号を得ることができる。このとき、情報処理装置25に入力されて、周波数補償処理が施された信号を、入力処理による微分要素を除いた、加速度脈波として得ることができる。
Furthermore, according to the sample
[6.第四実施形態の変形例]
本発明の第四実施形態の変形例に係る検体情報処理装置6は、一部の構成が、上述の第四実施形態に係る検体情報処理装置5、または第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置4と同様に構成されており、上述の第四実施形態に係る検体情報処理装置5、または第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置4と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第四実施形態の変形例を、単に本変形例とも呼ぶ。
[6. Modification of Fourth Embodiment]
The sample
本変形例に係る検体情報処理装置6は、図35に示すように、検体情報検出装置16と、情報処理装置25とを備えて構成されている。ここで、第四実施形態に係る検体情報処理装置5では、検体情報検出ユニット32が接続部53と直接接続されていたのに対し、本変形例に係る検体情報処理装置6では、検体情報検出ユニット33が第二プラグ42及び第二ジャック73を介して接続部56と接続されている点で相違している。
As shown in FIG. 35, the sample
[6−1.検体情報処理装置の構成]
本変形例に係る検体情報処理装置6、検体情報検出装置16、及び情報処理装置25の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図35は、本実施形態に係る検体情報処理装置6の構成を模式的に表わしたものである。
[6-1. Configuration of specimen information processing apparatus]
The configurations of the sample
[6−1−1.検体情報検出装置の構成]
検体情報検出装置16は、図35に示すように、検体情報検出ユニット33と、接続部56とを備えて構成されている。
<検体情報検出ユニット>
検体情報検出ユニット33は、上述の第三実施形態の変形例に係る検体情報検出ユニット33と同様に構成されている。
6-1-1. Configuration of specimen information detection apparatus]
As shown in FIG. 35, the sample information detection apparatus 16 includes a sample information detection unit 33 and a
<Sample information detection unit>
The sample information detection unit 33 is configured the same as the sample information detection unit 33 according to the modification of the third embodiment described above.
<接続部>
本実施形態に係る接続部56は、第二ジャック73、スイッチ回路68、スイッチ69、FET72、及び第一プラグ62を備えている。以下、接続部56の構成について、図35を参照して説明する。
<Connection section>
The
接続部56は、第二ジャック73に検体情報検出ユニット33の第二プラグ42が挿入されることで、第二プラグ42及び第二ジャック73を介して、検体情報検出ユニット33と、接続部56とを接続している。また、接続部56は、第一プラグ62を情報処理装置25の第一ジャック81に挿入することで、第一プラグ62及び第一ジャック81を介して、検体情報検出装置16と、情報処理装置25とを接続している。接続部56は、スマートフォン25のジャック(第一ジャック81)に挿入されるとともに、接続部56の第二ジャック73にイヤホンとしての検体情報検出ユニット33が挿入されることで、検体情報検出ユニット33とスマートフォン25とに介挿されるアダプタを構成する。
The
(第二ジャック)
第二ジャック73は、第三実施形態の変形例に係る第二ジャック73と同様に構成されている。
(Second jack)
The
(スイッチ回路及びスイッチ)
スイッチ回路68は、第二ジャック73のRイヤホン端子44が、FET72と接続するか、第一プラグ62のRイヤホン端子65と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。言い換えれば、スイッチ回路68は、第二センサ212からFET72を経由しての第一プラグ62のマイク端子63への接続と、第二センサ212からRイヤホン端子65への接続とを切り替えるものである。
(Switch circuit and switch)
The
[6−1−2.情報処理装置の構成]
本変形例に係る情報処理装置25(スマートフォン25)は、第四実施形態に係る情報処理装置25と同様に構成されている。
6-1-2. Configuration of Information Processing Device]
The information processing apparatus 25 (smart phone 25) according to this modification is configured in the same manner as the
[6−2.検体情報処理装置の機能構成]
検体情報処理装置6を機能的に表すとき、検体情報処理装置6は、図35に示すように、検体情報検出装置16及び情報処理装置25を備えている。検体情報検出装置16は、検体情報検出ユニット33と接続部56とを備えている。情報処理装置25は、第四実施形態に係る情報処理装置25と同様に構成されている。
[6-2. Functional configuration of sample information processing apparatus]
When functionally representing the sample
本実施形態に係る情報処理装置25では、波形等化処理部93及び周波数補正処理部90は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてCPUにより実行されることで、波形等化処理手段及び周波数補正処理手段として機能する。信号入力部87及び第二周波数補償処理部70はスマートフォン25に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
In the
(接続部の機能構成)
接続部56の回路構成は、図35により示される。
Rイヤホンユニット35の信号線36は、第二プラグ42のRイヤホン端子44と接続される。Rイヤホン端子44は、第二ジャック73のRイヤホン端子76と接続される。Rイヤホン端子76は、スイッチ回路68と接続される。スイッチ回路68により、信号線36と、FET72、または第一プラグ62のRイヤホン端子65との接続が切り替えられる。
(Functional configuration of connection)
The circuit configuration of the
The
スイッチ回路68が、FET72のゲート端子(G)に接続されることで、第二センサ212により検出された信号は、FET72のゲート端子(G)に入力される。FET72のドレイン端子(D)は、接続部56の第一プラグ62に設けられたマイク端子63と接続する。FET72のソース端子(S)は、グランド線41と接続するグランド端子75からグランド端子64への配線に合流して、第一プラグ62に設けられたグランド端子64と接続する。
The
上述した回路構成により、スイッチ回路68によって信号線36がFET72と接続した場合には、第二センサ212で検出された信号がFET72に入力される。さらに、第二センサ212で検出された信号が、マイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して情報処理装置25の信号入力部87に入力される。この場合、第二センサ212はマイクロフォンとして機能する。スイッチ回路68によって信号線36がRイヤホン端子65と接続した場合には、Rイヤホンユニット35の第二センサ212へ音源92からの音信号が入力される。この場合、第二センサ212はスピーカーとして機能する。
このように、検体情報検出装置16は、第二センサ212により検出された検出信号を、情報処理装置25に出力する。
With the circuit configuration described above, when the
Thus, the sample information detection device 16 outputs the detection signal detected by the
[6−3.周波数特性と信号処理]
本変形例の検体情報検出装置16及び検体情報処理装置6におけるクローズドキャビティの形成と周波数応答、第二センサ212として用いられるセンサの周波数特性、及び外耳道の閉鎖レベルと周波数特性、並びに周波数特性と信号処理との関係は、上述した第四実施形態に係る検体情報検出装置15及び検体情報処理装置5と同様である。また、第二周波数補償処理部70で行われる周波数補償処理と、信号入力部87で行われる入力処理との関係も、第四実施形態に係る検体情報検出装置15及び検体情報処理装置5と同様である。
[6-3. Frequency characteristics and signal processing]
Formation and frequency response of a closed cavity in the specimen information detection apparatus 16 and the specimen
[6−4.検体情報処理装置の動作]
検体情報処理装置6の動作を、第二センサ212から検出された信号が情報処理装置25へ入力される入力処理と、音源92からの信号が検体情報検出装置16へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
[6-4. Operation of Sample Information Processing Device]
About the input processing in which the signal detected from the
なお、スイッチ回路68が、Rイヤホンユニット35の信号線36とFET72とを接続している場合には、入力処理が行われる。一方、スイッチ回路68が、Rイヤホンユニット35の信号線36と第一プラグ62のRイヤホン端子65とを接続している場合には、出力処理が行われる。
When the
(入力処理)
検体情報処理装置6における入力処理は、第四実施形態に係る検体情報処理装置5では、第二センサ212により検出された脈動性信号が、スイッチ回路68を介して、FET72に入力されるのに対して、検体情報処理装置6では、第二センサ212により検出された脈動性信号が、Rイヤホン端子44及びRイヤホン端子76、並びにスイッチ回路68を介してFET72に入力される以外は、検体情報処理装置5における入力処理と同様になっている。
(Input processing)
In the sample
(出力処理)
検体情報処理装置6における右耳用の音信号の出力処理は、第四実施形態に係る検体情報処理装置5では、検体情報検出装置15に出力された右耳用の音信号は、スイッチ回路68を介して、Rイヤホンユニット35に入力されるのに対して、検体情報処理装置6では、検体情報検出装置16に出力された右耳用の音信号が、スイッチ回路68、並びにRイヤホン端子76及びRイヤホン端子44を介して、Rイヤホンユニット35に入力される以外は、検体情報処理装置5における入力処理と同様になっている。
(Output processing)
In the sample
また、検体情報処理装置6における左耳用の音信号の出力処理は、第四実施形態に係る検体情報処理装置5では、検体情報検出装置15に出力された左耳用の音信号は、Lイヤホンユニット37に入力されるのに対して、検体情報処理装置6では、検体情報検出装置16に出力された左耳用の音信号が、Lイヤホン端子77及びLイヤホン端子45を介して、Lイヤホンユニット37に入力される以外は、検体情報処理装置5における入力処理と同様になっている。
Further, in the sample
(脈波の検出)
本変形例に係る検体情報処理装置6は上述したように構成されており、脈波を測定する際には、スイッチ69を操作してスイッチ回路68により、第二センサ212とFET72とを接続する。これにより、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造として、外耳107に装着したRイヤホンユニット35の第二センサ212により脈波を検出することができる。
(Pulse wave detection)
The sample
本変形例に係る検体情報処理装置6によれば、第四実施形態に係る検体情報処理装置5と同様に、検体101が、例えば脈波の測定時には音楽を聴いている状態から切り替えて、長時間脈波を測定するのに適している。
According to the sample
[6−5.第四実施形態の変形例に係る検体情報処理装置の効果]
第四実施形態の変形例に係る検体情報処理装置6によれば、前記第四実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
[6-5. Effects of Sample Information Processing Apparatus According to Modification of Fourth Embodiment]
According to the sample
第四実施形態の変形例に係る検体情報処理装置6では、情報処理装置25(スマートフォン25)が第二周波数補償処理部70を有し、接続部56により、検体情報検出ユニット33とスマートフォン25とを接続することができる。このため、接続部56に接続されるイヤホンは特に制限されず、第二プラグ42を有し検出された信号を入力可能なイヤホンであれば第二ジャック73に接続して用いることができる。
In the sample
[7.第五実施形態]
本発明の第五実施形態に係る検体情報処理装置7は、一部の構成が上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様に構成されており、上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第五実施形態を、単に本実施形態とも呼ぶ。
第五実施形態に係る検体情報処理装置7は、図36に示すように、検体情報検出装置17と、情報処理装置27とを備えて構成されている。
[7. Fifth embodiment]
The sample
The sample
第三実施形態に係る検体情報処理装置3は、第二周波数補償処理部70が、増幅処理部141と、補償処理部142とを有する。これに対して、第五実施形態に係る検体情報処理装置7は、第二周波数補償処理部70が、さらにLPF(ローパスフィルタ)143を有し、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させる処理を施す(図37)。このLPF143を有する第二周波数補償処理部70を、ここでは第三周波数補償処理部78という。また、検体情報処理装置7は、検体情報検出装置17に出力する信号に対して、脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理を施す出力処理部94を備えている(図36)。さらに、出力処理部94により処理された信号は、第二センサ212に入力される。
In the sample
[7−1.検体情報処理装置の構成]
本実施形態に係る検体情報処理装置7、検体情報検出装置17、及び情報処理装置27の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図36は、本実施形態に係る検体情報処理装置7の構成を模式的に表わしたものである。
[7-1. Configuration of specimen information processing apparatus]
The configuration of the sample
[7−1−1.検体情報検出装置の構成]
検体情報検出装置17は、図36に示すように、検体情報検出ユニット32と、接続部57とを備えて構成されている。
[7-1-1. Configuration of specimen information detection apparatus]
As shown in FIG. 36, the sample information detection apparatus 17 includes a sample information detection unit 32 and a
<検体情報検出ユニット>
検体情報検出ユニット32は、上述の第三実施形態に係る検体情報検出ユニット32と同様に構成されている。
<Sample information detection unit>
The sample information detection unit 32 is configured in the same manner as the sample information detection unit 32 according to the third embodiment described above.
図36に示すように、Rイヤホンユニット35の信号線36が、接続部57の第一プラグ62に設けられたRイヤホン端子65と、第一プラグ62に設けられたマイク端子63にFET72を介して接続される第三周波数補償処理部78とに接続している。
As shown in FIG. 36, the
<接続部>
本実施形態に係る接続部57は、第三周波数補償処理部78、電源71、FET72、及び第一プラグ62を備えている。以下、接続部57の構成について、図36を参照して説明する。
<Connection section>
The
接続部57は、第一プラグ62及び第一ジャック81を介して、検体情報検出装置17と、情報処理装置27とを接続している。接続部57は、スマートフォン27のジャック(第一ジャック81)に挿入される、イヤホンとしての検体情報検出ユニット32のプラグ部分を構成する。
The
(第三周波数補償処理部)
第三周波数補償処理部78は、検体情報検出ユニット32により検出された検出信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させるLPF(ローパスフィルタ)処理(単に、LPFともいう)と、信号を増幅させる増幅処理と、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理(単に補償処理ともいう)を施すものである。第三周波数補償処理部78により、LPF処理、増幅処理、及び周波数補償処理を施す処理を、第三周波数補償処理ともいう。第三周波数補償処理部78により処理された信号は、FET72のゲート端子に入力される。
(Third frequency compensation processor)
The third frequency
[7−1−2.情報処理装置の構成]
情報処理装置27の構成について、図36を参照して説明する。
本実施形態に係る情報処理装置27は、検出された信号を処理するためのモバイル端末機としての携帯情報端末(スマートフォン)である。
[7-1-2. Configuration of Information Processing Device]
The configuration of the
The
情報処理装置27は、図36に示すように、第一ジャック81、信号入力部87、アンプ88、AD変換部89、波形等化処理部93、周波数補正処理部90、DA変換部91、音源92、及び出力処理部94を備えて構成されている。
As shown in FIG. 36, the
(出力処理部)
出力処理部94は、音源92からの検体情報検出装置17に出力する右耳用の音信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させるHPF(ハイパスフィルタ)処理(単に、HPFともいう)を施すものである。この出力処理部94によるHPF処理を出力処理ともいう。
(Output processing unit)
The
[7−1−3.検体情報処理装置の構成]
<検体情報処理装置の構成>
本実施形態に係る検体情報処理装置7は、図36に示すように、検体情報検出装置17と、情報処理装置27とを備えて構成されている。
[7-1-3. Configuration of specimen information processing apparatus]
<Configuration of specimen information processing apparatus>
As shown in FIG. 36, the sample
<検体>
検体情報検出装置17及び検体情報処理装置7を適用する検体101としては、筐体部211により外部開口部105を塞いで外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成するために、外耳107に装着することが好ましい。
<Sample>
As the
<検体情報検出装置及び検体情報処理装置について>
本実施形態に係る検体情報検出装置17及び検体情報処理装置7は、上述のように構成されており、外耳道104における外耳道105を塞いで外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として、検体101における外耳道104の内部または鼓膜106に存在する血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体101における血管の脈動性信号を検出するものである。
<About specimen information detection apparatus and specimen information processing apparatus>
The sample information detection apparatus 17 and the sample
[7−2.検体情報処理装置の機能構成]
検体情報処理装置7を機能的に表すとき、検体情報処理装置7は、図36に示すように、検体情報検出装置17及び情報処理装置27を備えている。検体情報検出装置17は、検体情報検出ユニット32と、第三周波数補償処理部78を有する接続部57とを備えている。情報処理装置27は、信号入力部87、アンプ88、AD変換部89、波形等化処理部93、周波数補正処理部90、DA変換部91、音源92、及び出力処理部94を備えている。
7-2. Functional configuration of sample information processing apparatus]
When functionally representing the sample
本実施形態に係る情報処理装置27としてのスマートフォン27には、信号処理用のアプリケーションソフトがダウンロードされており、このアプリケーションソフトを起動させることで、スマートフォン27によって信号処理を行うことができる。
Application software for signal processing is downloaded to the
本実施形態に係る情報処理装置27では、波形等化処理部93及び周波数補正処理部90は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてCPUにより実行されることで、波形等化処理手段及び周波数補正処理手段として機能する。信号入力部87はスマートフォン27に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。また、第三周波数補償処理部78は、接続部57に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
In the
(第三周波数補償処理部)
第三周波数補償処理部78の回路構成は、図37により示される。第三周波数補償処理部78は、図37に示すように、LPF143と、増幅処理部141と、補償処理部142とを有する。LPF143は、図37に示すように、OPアンプで構成されたアクティブフィルタであり、入力された信号について、所定の周波数よりも高い周波数成分を減衰させて、所定の周波数よりも低い周波数成分を通過させるLPFを施した信号を出力するものである。補償処理部142は、第一実施形態に係る補償処理部142と同様に構成されている。増幅処理部141は、第三実施形態に係る増幅処理部141と同様に構成されている。
(Third frequency compensation processor)
The circuit configuration of the third frequency
なかでも、LPF143は、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域よりも高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分と脈波情報検出帯域よりも低い周波数成分を通過させるものである。このLPFは、第二センサ212により検出される脈動性信号の強度が他の周波数成分よりも低いために、血管の脈波情報が含まれない高周波成分の信号を遮断するために行うものである。血管の脈波情報が検出される周波数帯域とは、0.1〜10Hzの低周波数領域である。
Among them, the
第三周波数補償処理部78入力された信号は、図37に示すように、まず、LPF143によるLPFを受けて、LPFを受けた信号は増幅処理部141に入力される。次に、増幅処理部141による増幅処理を受けて、増幅処理を受けた信号は補償処理部142に入力される。さらに、補償処理部142による周波数補償処理を受けて、この周波数補償処理を受けた信号が、第三周波数補償処理部78から出力される。
As shown in FIG. 37, the signal input to the third frequency
(出力処理部)
出力処理部94は、音源92からの検体情報検出装置17に出力する右耳用の音信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理を施すものである。出力処理部94により処理された信号は、DA変換部91に入力される。
(Output processing unit)
The
血管の脈波情報が検出される周波数帯域とは0.1〜10Hzの低周波数領域であるが、脈波を検出する際に、第二センサ212に入力される信号に応じて発せられる音の影響を低減するためには、より広い周波数帯域の周波数成分を低減させることが好ましい。ただし、過度に広い周波数帯域の周波数成分を低減させると、第二センサ212から発せられる音の品質が損なわれる場合がある。このため、本実施形態に係る出力処理部94は、100Hz以下の周波数成分を減衰させて、100Hzより高い周波数成分を通過させる。
The frequency band in which the pulse wave information of the blood vessel is detected is a low frequency region of 0.1 to 10 Hz, but when detecting the pulse wave, the sound generated according to the signal input to the
(接続部の機能構成)
接続部57の回路構成は、図36により示される。
第三周波数補償処理部78は、その電源71と接続される。第三周波数補償処理部78が、FET72のゲート端子(G)に接続されることで、第三周波数補償処理部78によって処理された信号は、FET72のゲート端子(G)に入力される。FET72のドレイン端子(D)は、接続部57の第一プラグ62に設けられたマイク端子63と接続する。FET72のソース端子(S)はグランド線41と合流して、第一プラグ62に設けられたグランド端子64と接続する。
(Functional configuration of connection)
The circuit configuration of the
The third
Rイヤホンユニット35の信号線36は、接続部57の第一プラグ62に設けられたRイヤホン端子65と接続しているともに、第一プラグ62に設けられたマイク端子63にFET72を介して接続される第三周波数補償処理部78とも接続している。
The
上述した回路構成により、Rイヤホンユニット35の第二センサ212へ、音源92からの音信号が入力されるとともに、第二センサ212で検出された信号が第三周波数補償処理部78に入力され、さらに情報処理装置27に入力される。すなわち、第二センサ212はスピーカーとしてもマイクロフォンとしても同時に機能する。このとき、第三周波数補償処理部78により処理された信号は、マイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して、情報処理装置27の信号入力部87に入力される。
このように、検体情報検出装置17は、第二センサ212により検出され、第三周波数補償処理部78により処理された信号を、情報処理装置27に出力する。
With the circuit configuration described above, the sound signal from the
Thus, the sample information detection device 17 outputs the signal detected by the
[7−3.周波数特性と信号処理]
本実施形態に係る検体情報検出装置17及び検体情報処理装置7におけるクローズドキャビティの形成と周波数応答、第二センサ212として用いられるセンサの周波数特性、及び外耳道の閉鎖レベルと周波数特性、並びに周波数特性と信号処理との関係は、上述した第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3と同様である。また、第三周波数補償処理部78で行われる周波数補償処理と、信号入力部87で行われる入力処理との関係も、第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3と同様である。ここではさらに、第三周波数補償処理部78で行われるLPFと、出力処理部94で行われる出力処理の関係について説明する。
[7-3. Frequency characteristics and signal processing]
The closed cavity formation and frequency response in the sample information detection apparatus 17 and the sample
[7−3−1.LPFと出力処理]
本実施形態に係る検体情報処理装置7では、第二センサ212が、スピーカーとしてもマイクロフォンとしても同時に機能する。これは、Rイヤホンユニット35の第二センサ212へ音源92からの音信号が入力されるとともに、第二センサ212で検出された信号が第三周波数補償処理部78を介して情報処理装置27に入力されることによる。
[7-3-1. LPF and output processing]
In the sample
このとき、音源92から出力される音信号には、脈波情報検出帯域の周波数成分も含まれるため、音源92から出力される音信号をそのまま第二センサ212へ入力した場合には、音源92から出力される音信号により脈波の検出が困難となる。また、スピーカーとしての第二センサ212から出力された音が、マイクとしての第二センサ212に帰還されることになる。また、音源92から検体情報検出装置17に出力された音信号が、情報処理装置27に帰還される。
At this time, since the sound signal output from the
上記の問題を解決するため、本実施形態に係る検体情報処理装置7では、出力処理部94におけるHPFにより、第二センサ212に出力される脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させている。また、第三周波数補償処理部78におけるLPF143により、第二センサ212により検出された検出信号に対して、脈波情報検出帯域よりも高い周波数成分を減衰させている。
In order to solve the above problems, in the sample
これにより、本実施形態に係る検体情報処理装置7によれば、第二センサ212から発せられる音が脈波情報検出帯域の周波数成分が低減されるよう、脈波の検出への影響を抑えた音信号を検体情報検出装置17に出力することができる。また、第二センサ212により検出された検出信号は、脈波の検出に必要な周波数成分のみを、情報処理装置27に入力することができる。
Thereby, according to the sample
第三周波数補償処理部78におけるLPF143は、コーナー周波数より高い周波数の成分を逓減するローパスフィルタである。LPF143は、遷移域においてそのコーナー周波数より高い周波数成分を周波数の増加とともに漸減させる。LPF143によるローパスフィルタのコーナー周波数は、脈波情報検出帯域よりも高い周波数であれば特に限定されないがS/N比を向上させるためには10Hz程度に設定するのがよい。但し、波形の揺らぎなどを見る場合には10Hz以上で100Hz程度まで伸ばしてもよい。
The
本実施形態に係るLPF143は、コーナー周波数を10Hzとしてこれより高い周波数成分を周波数の増加とともに40dB/decで漸減させるフィルタである。本実施形態に係る第三周波数補償処理部78は、このフィルタを3段備えており、これらのフィルタが、入力された信号に対して、コーナー周波数より高い周波数成分を周波数の増加とともに120dB/decで漸減させるローパスフィルタとして機能する。
The
出力処理部94は、コーナー周波数より低い周波数の成分を逓減するハイパスフィルタである。出力処理部94は、遷移域においてそのコーナー周波数より低い周波数成分を周波数の減少とともに漸減させる。出力処理部94によるハイパスフィルタのコーナー周波数は、脈波情報検出帯域よりも高い周波数であれば特に限定されない。
The
本実施形態に係る出力処理部94は、コーナー周波数を100Hzとしてこれより低い周波数成分を周波数の減少とともに40dB/decで漸減させるフィルタ機能を有するものである。本実施形態に係る出力処理部94は、このフィルタを3段備えており、これらのフィルタが、入力された信号に対して、コーナー周波数より高い周波数成分を周波数の減少とともに120dB/decで漸減させるハイパスフィルタとして機能する。
The
[7−4.検体情報処理装置の動作]
検体情報処理装置7の動作を、第二センサ212から検出された信号が情報処理装置27へ入力される入力処理と、音源92からの信号が検体情報検出装置17へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
[7-4. Operation of Sample Information Processing Device]
About the input process in which the signal detected from the
(入力処理)
図38に示すフローチャートに従って、第二センサ212から検出された信号が情報処理装置27へ入力される場合の検体情報処理装置7の動作を説明する。
(Input processing)
The operation of the sample
検体情報処理装置7では、図38に示すように、まず、検体情報検出ユニット32のRイヤホンユニット35における第二センサ212によって脈動性信号を検出する(ステップS41)。このとき、第二センサ212により検出される脈動性信号は、第二センサ212の周波数特性によって微分要素が加わり、外耳道104がほぼ閉鎖された空間構造となっていることによって微分要素が加わることで、検体101の本来の脈波の2回微分である加速度脈波として得られる。
In the sample
第二センサ212により検出された脈動性信号は、第三周波数補償処理部78に入力される。第三周波数補償処理部78は、第二センサ212により検出された脈動性信号に対して、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させるLPFを施す(ステップS42)。第三周波数補償処理部78は、LPFを施された信号に対して、信号を増幅させる増幅処理を施す(ステップS43)。さらに、第三周波数補償処理部78は、増幅処理を施された信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す(ステップS44)。このときの信号は、周波数補償処理により加速度脈波が1回積分されることで、速度脈波となっている。また、このときの信号は、脈波情報検出帯域の周波数成分からなるものとなっている。第三周波数補償処理部78により処理された信号は、第一プラグ62のマイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して情報処理装置27に入力される。
The pulsatility signal detected by the
第三周波数補償処理部78により処理された信号は、信号入力部87に入力される。信号入力部87は、第三周波数補償処理部78により処理された信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す(ステップS45)。このときの信号は、入力処理により速度脈波が1回微分されることで、加速度脈波となっている。
The signal processed by the third frequency
信号入力部87により処理された信号は、アンプ88により増幅され(ステップS46)、AD変換部89によりデジタル信号に変換される(ステップS47)。デジタル信号に変換された信号は、波形等化処理部93に入力される。
The signal processed by the
波形等化処理部93は、AD変換部89により変換された信号に対して、低周波数領域の減衰を増幅させる波形等化処理を施す(ステップS48)。このときの信号は、波形等化処理により加速度脈波が1回積分されることで、速度脈波となっている。
The waveform
波形等化処理部93により処理された信号は、周波数補正処理部90に入力される。周波数補正処理部90は、波形等化処理部93により処理された信号に対して、周波数補正処理を施し、脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す(ステップS49)。周波数補正処理部90に入力される信号は速度脈波であるから、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る。また、これらの信号はいずれも、脈波情報検出帯域の周波数成分からなるものとなっている。
The signal processed by the waveform
(出力処理)
デジタル形式の右耳用の音信号は、音源92から出力処理部94に入力される。出力処理部94は、脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理(HPF)を施す。出力処理部94により処理された右耳用の音信号は、DA変換部91に入力される。DA変換部91により、出力処理部94により処理された右耳用の音信号は、アナログ形式の音信号に変換される。
(Output processing)
The sound signal for the right ear in digital form is input from the
出力処理部94及びDA変換部91により処理された右耳用の音信号は、第一ジャック81のRイヤホン端子85に入力されて、第1プラグ62を介して検体情報検出装置17に出力される。検体情報検出装置17に出力された右耳用の音信号は、Rイヤホンユニット35に入力される。このとき、音源92の右耳用の音信号の脈波情報検出帯域より高い周波数成分からなる音が、Rイヤホンユニット35のイヤホン(スピーカー)としての第二センサ212から出力される。
The sound signal for the right ear processed by the
デジタル形式の左耳用の音信号は、音源92からのDA変換部91に入力される。DA変換部91により、左耳用の音信号はアナログ形式の音信号に変換される。DA変換部91により処理された左耳用の音信号は、第一ジャック81のLイヤホン端子73に入力されて、第1プラグ62を介して検体情報検出装置17に出力される。
The sound signal for the left ear in digital form is input from the
検体情報検出装置17に出力された左耳用の音信号は、Lイヤホンユニット37に入力され、音源92の左耳用の音信号に対応する音が、Lイヤホンユニット37のイヤホン(スピーカー)から出力される。
The left ear sound signal output to the specimen information detection device 17 is input to the
(脈波の検出)
本実施形態に係る検体情報処理装置7は上述したように構成されており、出力処理部94によりHPFを受けた音信号が第二センサ212に出力されて、第二センサ212からは脈波情報検出帯域の周波数成分が減衰された音が出力される。また、第二センサ212により検出された脈動性信号は、第三周波数補償処理部78によりLPFを受けて脈波情報検出帯域の周波数成分からなる信号として情報処理装置27に入力される。
(Pulse wave detection)
The sample
本実施形態に係る検体情報処理装置7によれば、外耳107に装着したRイヤホンユニット35の第二センサ212が、スピーカーとして音を発するとともに、同時にマイクロフォンとして脈波を検出ことができる。この場合、検体101が、例えば音楽を聴きながら、常時脈波を測定するのに適している。
According to the sample
[7−5.第五実施形態に係る検体情報処理装置の効果]
第五実施形態に係る検体情報処理装置7によれば、前記第三実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
7-5. Effects of Sample Information Processing Apparatus According to Fifth Embodiment]
According to the sample
第五実施形態に係る検体情報処理装置7によれば、接続部57に備えられた第三周波数補償処理部78の補償処理部142により、第二センサ212により検出された検出信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施すことにより、あらかじめ低周波領域のゲインを増幅させておくことができる。第三周波数補償処理部78により処理された信号が情報処理装置27の信号入力部87に入力された場合、あらかじめ低周波領域のゲインを増幅されているため、入力処理が施された信号を、脈波の検出帯域において、入力処理によるゲインの低下が軽減された信号として得ることができる。
According to the sample
また、第五実施形態に係る検体情報処理装置7によれば、第三周波数補償処理部78の増幅処理部141により、第二センサ212により検出された検出信号に対して、信号を増幅させる増幅処理を行うことにより、第二センサ212がスピーカーとしても機能するものであって、検出される信号の強度が低いものであっても、信号強度が十分である信号を得ることができる。
Further, according to the sample
さらに、第五実施形態に係る検体情報処理装置7によれば、第三周波数補償処理部78の補償処理部142による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、信号入力部87における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であることで、信号入力部87に脈動性信号が入力された場合であっても、入力処理の影響を受けていない脈動性信号を得ることができる。このとき、情報処理装置27に入力されて、入力処理が施された信号を、入力処理による微分要素を除いた、加速度脈波として得ることができる。
Furthermore, according to the sample
さらに、本実施形態に係る検体情報処理装置7によれば、第三周波数補償処理部78のLPF143により、第二センサ212により検出された検出信号に対して、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させるLPF処理を施す。また、出力処理部94により、検体情報検出装置17に出力する信号に対して、脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理を施す。これにより、検体情報処理装置7は、第二センサ212がスピーカーとして音を発するとともに、同時にマイクロフォンとして脈波を検出ことができることで、検体101が、例えば音楽を聴きながら、常時脈波を測定することができる。
Furthermore, according to the sample
また、第五実施形態に係る検体情報検出装置17によれば、接続部57が第一プラグ62を有し、情報処理装置27は第一プラグ62が接続される第一ジャック81を有し、第三周波数補償処理部78により処理された信号が、第一ジャック81を介して信号入力部87に入力される。このため、情報処理装置27に脈動性信号以外の情報、例えば音声信号を入力する際には、第一ジャック81に接続される検体情報検出装置17を取り外し、第三周波数補償処理部78を有さない通常のイヤホンマイクを接続すればよい。このとき情報処理装置27は、信号入力部87によって、情報処理装置27に入力された音声信号の低周波領域に含まれるノイズを軽減することができる。
Further, according to the sample information detection apparatus 17 according to the fifth embodiment, the
[8.第五実施形態の変形例]
本発明の第五実施形態の変形例に係る検体情報処理装置8は、一部の構成が上述の第五実施形態に係る検体情報処理装置7、または第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置4と同様に構成されており、上述の第五実施形態に係る検体情報処理装置7、または第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置4と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第五実施形態の変形例を、単に本変形例とも呼ぶ。
[8. Modification of the fifth embodiment]
The sample
本変形例に係る検体情報処理装置8は、図39に示すように、検体情報検出装置18と、情報処理装置27とを備えて構成されている。ここで、第五実施形態に係る検体情報処理装置7では、検体情報検出ユニット32が接続部57と直接接続されていたのに対し、本変形例に係る検体情報処理装置8では、検体情報検出ユニット33が第二プラグ42及び第二ジャック73を介して接続部58と接続されている点で相違している。
As shown in FIG. 39, the sample
[8−1.検体情報処理装置の構成]
本変形例に係る検体情報処理装置8、検体情報検出装置18、及び情報処理装置27の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図39は、本変形例に係る検体情報処理装置8の構成を模式的に表わしたものである。
[8-1. Configuration of specimen information processing apparatus]
The configuration of the sample
[8−1−1.検体情報検出装置の構成]
検体情報検出装置18は、図39に示すように、検体情報検出ユニット33と、接続部58とを備えて構成されている。
[8-1-1. Configuration of specimen information detection apparatus]
As shown in FIG. 39, the sample information detection apparatus 18 includes a sample information detection unit 33 and a
<検体情報検出ユニット>
検体情報検出ユニット33は、上述の第三実施形態の変形例に係る検体情報検出ユニット33と同様に構成されている。
<Sample information detection unit>
The sample information detection unit 33 is configured the same as the sample information detection unit 33 according to the modification of the third embodiment described above.
<接続部>
本変形例に係る接続部58は、第二ジャック73、第三周波数補償処理部78、電源71、FET72、及び第一プラグ62を備えている。以下、接続部58の構成について、図39を参照して説明する。
<Connection section>
The
接続部58は、第二ジャック73に検体情報検出ユニット33の第二プラグ42が挿入されることで、第二プラグ42及び第二ジャック73を介して、検体情報検出ユニット33と、接続部58とを接続している。また、接続部58は、第一プラグ62を情報処理装置27の第一ジャック81に挿入することで、第一プラグ62及び第一ジャック81を介して、検体情報検出装置18と、情報処理装置27とを接続している。接続部58は、スマートフォン27のジャック(第一ジャック81)に挿入されるとともに、接続部58の第二ジャック73にイヤホンとしての検体情報検出ユニット33が挿入されることで、検体情報検出ユニット33とスマートフォン27とに介挿されるアダプタを構成する。
The
(第二ジャック)
第二ジャック73は、第三実施形態の変形例に係る第二ジャック73と同様に構成されている。
(Second jack)
The
(第三周波数補償処理部)
本変形例に係る第三周波数補償処理部78は、検体情報検出ユニット33により検出された検出信号が、第二プラグ42及び第二ジャック73を介して入力される以外は、第五実施形態に係る第三周波数補償処理部78と同様に構成されている。
(Third frequency compensation processor)
The third frequency
[8−1−2.情報処理装置の構成]
本変形例に係る情報処理装置27(スマートフォン27)は、第五実施形態に係る情報処理装置27と同様に構成されている。
[8-1-2. Configuration of Information Processing Device]
The information processing apparatus 27 (smart phone 27) according to this modification is configured in the same manner as the
[8−2.検体情報処理装置の機能構成]
検体情報処理装置8を機能的に表すとき、検体情報処理装置8は、図39に示すように、検体情報検出装置18及び情報処理装置27を備えている。検体情報検出装置18は、検体情報検出ユニット33と、第三周波数補償処理部78を有する接続部58とを備えている。情報処理装置27は、第五実施形態に係る情報処理装置27と同様に構成されている。
[8-2. Functional configuration of sample information processing apparatus]
When functionally representing the sample
本変形例に係る情報処理装置27では、波形等化処理部93及び周波数補正処理部90は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてCPUにより実行されることで、波形等化処理手段及び周波数補正処理手段として機能する。信号入力部87はスマートフォン27に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。また、第三周波数補償処理部78は、接続部58に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
In the
(接続部の機能構成)
接続部58の回路構成は、図39により示される。
Rイヤホンユニット35の信号線36は、第二プラグ42のRイヤホン端子44と接続される。Rイヤホン端子44は、第二ジャック73のRイヤホン端子76と接続される。Rイヤホン端子76が、接続部58の第一プラグ62に設けられたRイヤホン端子65と、第三周波数補償処理部78とに接続されることで、Rイヤホンユニット35の信号線36は、Rイヤホン端子65と、第三周波数補償処理部78とに接続される。
(Functional configuration of connection)
The circuit configuration of the
The
第三周波数補償処理部78は、その電源71と接続される。第三周波数補償処理部78が、FET72のゲート端子(G)に接続されることで、第三周波数補償処理部78によって処理された信号は、FET72のゲート端子(G)に入力される。FET72のドレイン端子(D)は、接続部58の第一プラグ62に設けられたマイク端子63と接続する。FET72のソース端子(S)は、グランド線41と接続するグランド端子75からグランド端子64への配線に合流して、第一プラグ62に設けられたグランド端子64と接続する。
The third frequency
上述した回路構成により、Rイヤホンユニット35の第二センサ212へ、音源92からの音信号が入力されるとともに、第二センサ212で検出された信号が第三周波数補償処理部78に入力され、さらに情報処理装置27に入力される。すなわち、第二センサ212はスピーカーとしてもマイクロフォンとしても同時に機能する。このとき、第三周波数補償処理部78により処理された信号は、マイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して、情報処理装置27の信号入力部87に入力される。
このように、検体情報検出装置18は、第二センサ212により検出され、第三周波数補償処理部78により処理された信号を、情報処理装置27に出力する。
With the circuit configuration described above, the sound signal from the
Thus, the sample information detection apparatus 18 outputs the signal detected by the
[8−3.周波数特性と信号処理]
本変形例の検体情報検出装置18及び検体情報処理装置8におけるクローズドキャビティの形成と周波数応答、第二センサ212として用いられるセンサの周波数特性、及び外耳道の閉鎖レベルと周波数特性、並びに周波数特性と信号処理との関係は、上述した第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3と同様である。また、第三周波数補償処理部78で行われる周波数補償処理と、信号入力部87で行われる入力処理との関係は、第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3と同様である。また、第三周波数補償処理部78で行われるLPFと、出力処理部94で行われる出力処理の関係は、第五実施形態に係る検体情報処理装置7と同様である。
[8-3. Frequency characteristics and signal processing]
Formation and frequency response of a closed cavity in the specimen information detecting device 18 and the specimen
[8−4.検体情報処理装置の動作]
検体情報処理装置8の動作を、第二センサ212から検出された信号が情報処理装置27へ入力される入力処理と、音源92からの信号が検体情報検出装置18へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
[8-4. Operation of Sample Information Processing Device]
About the input processing in which the signal detected from the
(入力処理)
検体情報処理装置8における入力処理は、第五実施形態に係る検体情報処理装置7では、第二センサ212により検出された脈動性信号が、第三周波数補償処理部78に入力されるのに対して、検体情報処理装置8では、第二センサ212により検出された脈動性信号が、Rイヤホン端子44及びRイヤホン端子76を介して第三周波数補償処理部78に入力される以外は、検体情報処理装置7における入力処理と同様になっている。
(Input processing)
In the input processing in the sample
(出力処理)
検体情報処理装置8における右耳用の音信号の出力処理は、第五実施形態に係る検体情報処理装置7では、検体情報検出装置17に出力された右耳用の音信号は、Rイヤホンユニット35に入力されるのに対して、検体情報処理装置8では、検体情報検出装置18に出力された右耳用の音信号が、Rイヤホン端子76及びRイヤホン端子44を介して、Rイヤホンユニット35に入力される以外は、検体情報処理装置7における入力処理と同様になっている。
(Output processing)
In the sample
また、検体情報処理装置8における左耳用の音信号の出力処理は、第五実施形態に係る検体情報処理装置7では、検体情報検出装置17に出力された左耳用の音信号は、Lイヤホンユニット37に入力されるのに対して、検体情報処理装置8では、検体情報検出装置18に出力された左耳用の音信号が、Lイヤホン端子77及びLイヤホン端子45を介して、Lイヤホンユニット37に入力される以外は、検体情報処理装置7における入力処理と同様になっている。
In the sample
(脈波の検出)
本変形例に係る検体情報処理装置8は上述したように構成されており、出力処理部94によりHPFを受けた音信号が第二センサ212に出力されて、第二センサ212からは脈波情報検出帯域の周波数成分が減衰された音が出力される。また、第二センサ212により検出された脈動性信号は、第三周波数補償処理部78によりLPFを受けて脈波情報検出帯域の周波数成分からなる信号として情報処理装置27に入力される。
(Pulse wave detection)
The sample
本変形例に係る検体情報処理装置8によれば、第五実施形態に係る検体情報処理装置7と同様に、外耳107に装着したRイヤホンユニット35の第二センサ212が、スピーカーとして音を発するとともに、同時にマイクロフォンとして脈波を検出ことができる。この場合、検体101が、例えば音楽を聴きながら、常時脈波を測定するのに適している。
According to the sample
[8−5.第五実施形態の変形例に係る検体情報処理装置の効果]
第五実施形態の変形例に係る検体情報処理装置8によれば、前記第五実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
[8-5. Effects of Sample Information Processing Apparatus According to Modification of Fifth Embodiment]
According to the sample
第五実施形態の変形例に係る検体情報処理装置8によれば、接続部58が第三周波数補償処理部78を有するとともに、接続部58により、検体情報検出ユニット33と情報処理装置27(スマートフォン27)とを接続することができる。このため、接続部58に接続されるイヤホンは特に制限されず、第二プラグ42を有し検出された信号を入力可能なイヤホンであれば第二ジャック73に接続して用いることができる。このとき、接続部58を介して、スマートフォン27にLPF処理、周波数補償処理及び増幅処理を施した信号を入力することができる。
According to the sample
[9.第六実施形態]
本発明の第六実施形態に係る検体情報処理装置9は、一部の構成が上述の第四実施形態に係る検体情報処理装置5または上述の第五実施形態に係る検体情報処理装置7と同様に構成されており、上述の第四実施形態に係る検体情報処理装置5または上述の第五実施形態に係る検体情報処理装置7と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する
[9. Sixth embodiment]
The sample information processing apparatus 9 according to the sixth embodiment of the present invention is similar in part to the sample
第六実施形態に係る検体情報処理装置9は、図40に示すように、検体情報検出装置19と、情報処理装置29とを備えて構成されている。ここで、第五実施形態に係る検体情報処理装置7では、第三周波数補償処理部78が接続部57に備えられていたのに対し、本実施形態に係る検体情報処理装置9では、第三周波数補償処理部78が情報処理装置29に備えられている点で相違している。
The sample information processing apparatus 9 according to the sixth embodiment includes a sample information detection apparatus 19 and an
第四実施形態に係る検体情報処理装置5は、第二周波数補償処理部70が、増幅処理部141と、補償処理部142とを有する。これに対して、第六実施形態に係る検体情報処理装置9は、第二周波数補償処理部70が、さらにLPF143を有し、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させる処理を施す(図37)。このLPF143を有する第二周波数補償処理部70を、ここでは第三周波数補償処理部78という。また、検体情報処理装置9は、検体情報検出装置19に出力する信号に対して、脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理を施す出力処理部94を備えている(図40)。さらに、出力処理部94により処理された信号は、第二センサ212に入力される。
In the sample
[9−1.検体情報処理装置の構成]
本実施形態に係る検体情報処理装置9、検体情報検出装置19、及び情報処理装置29の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図40は、本実施形態に係る検体情報処理装置9の構成を模式的に表わしたものである。
[9-1. Configuration of specimen information processing apparatus]
The configuration of the sample information processing device 9, the sample information detection device 19, and the
[9−1−1.検体情報検出装置の構成]
検体情報検出装置19は、図40に示すように、検体情報検出ユニット32と、接続部59とを備えて構成されている。
[9-1-1. Configuration of specimen information detection apparatus]
As shown in FIG. 40, the sample information detection apparatus 19 includes a sample information detection unit 32 and a
<検体情報検出ユニット>
検体情報検出ユニット32は、上述の第三実施形態に係る検体情報検出ユニット32と同様に構成されている。
<Sample information detection unit>
The sample information detection unit 32 is configured in the same manner as the sample information detection unit 32 according to the third embodiment described above.
図40に示すように、Rイヤホンユニット35の信号線36が、接続部59の第一プラグ62に設けられたRイヤホン端子65と、第一プラグ62に設けられたマイク端子63に接続されるFET72とに接続している。
As shown in FIG. 40, the
<接続部>
本実施形態に係る接続部59は、図40に示すように、FET72、及び第一プラグ62を備えている。
接続部59は、第一プラグ62及び第一ジャック81を介して、検体情報検出装置19と、情報処理装置29とを接続している。接続部59は、スマートフォン29のジャック(第一ジャック81)に挿入される、イヤホンとしての検体情報検出ユニット32のプラグ部分を構成する。
<Connection section>
The
The
[9−1−2.情報処理装置の構成]
情報処理装置29の構成について、図40を参照して説明する。
本実施形態に係る情報処理装置29(スマートフォン29)は、第三周波数補償処理部78をさらに備えている以外は、第五実施形態に係る情報処理装置27と同様に構成されている。
[9-1-2. Configuration of Information Processing Device]
The configuration of the
The information processing apparatus 29 (smart phone 29) according to the present embodiment is configured the same as the
すなわち、情報処理装置29は、図40に示すように、第一ジャック81、信号入力部87、第三周波数補償処理部78、アンプ88、AD変換部89、波形等化処理部93、周波数補正処理部90、DA変換部91、音源92、及び出力処理部94を備えて構成されている。
That is, as shown in FIG. 40, the
(第三周波数補償処理部)
第三周波数補償処理部78は、情報処理装置29に備えられている以外は、第五実施形態に係る第三周波数補償処理部78と同様に構成されている。第三周波数補償処理部78により処理された信号は、アンプ88に入力される。
(Third frequency compensation processor)
The third frequency
[9−2.検体情報処理装置の機能構成]
検体情報処理装置9を機能的に表すとき、検体情報処理装置9は、図40に示すように、検体情報検出装置19及び情報処理装置29を備えている。検体情報検出装置19は、検体情報検出ユニット32と、接続部59とを備えている。情報処理装置29は、信号入力部87、第三周波数補償処理部78、アンプ88、AD変換部89、波形等化処理部93、周波数補正処理部90、DA変換部91、音源92、及び出力処理部94を備えている。
9-2. Functional configuration of sample information processing apparatus]
When functionally representing the sample information processing apparatus 9, the sample information processing apparatus 9 includes a sample information detection apparatus 19 and an
本実施形態に係る情報処理装置29としてのスマートフォン29には、信号処理用のアプリケーションソフトがダウンロードされており、このアプリケーションソフトを起動させることで、スマートフォン29によって信号処理を行うことができる。
Application software for signal processing is downloaded to the
本実施形態に係る情報処理装置29では、波形等化処理部93及び周波数補正処理部90は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてCPUにより実行されることで、波形等化処理手段及び周波数補正処理手段として機能する。信号入力部87及び第三周波数補償処理部78はスマートフォン29に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
In the
(第三周波数補償処理部)
第三周波数補償処理部78の回路構成は、情報処理装置29に備えられている以外は、第五実施形態に係る第三周波数補償処理部78と同様に構成されている。
(Third frequency compensation processor)
The circuit configuration of the third frequency
(接続部の機能構成)
接続部59の回路構成は、図40により示される。
Rイヤホンユニット35の信号線36は、接続部59の第一プラグ62に設けられたRイヤホン端子65と接続しているともに、第一プラグ62に設けられたマイク端子63に接続されるFET72のゲート端子(G)と接続している。
(Functional configuration of connection)
The circuit configuration of the connecting
The
信号線36が、FET72のゲート端子(G)に接続されることで、第二センサ212により検出された信号は、FET72のゲート端子(G)に入力される。FET72のドレイン端子(D)は、接続部59の第一プラグ62に設けられたマイク端子63と接続する。FET72のソース端子(S)はグランド線41と合流して、第一プラグ62に設けられたグランド端子64と接続する。
The
上述した回路構成により、Rイヤホンユニット35の第二センサ212へ、音源92からの音信号が入力されるとともに、第二センサ212で検出された信号が、情報処理装置29に入力される。すなわち、第二センサ212はスピーカーとしてもマイクロフォンとしても同時に機能する。これにより、第二センサ212で検出された信号は、マイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して、情報処理装置29の信号入力部87に入力される。
このように、検体情報検出装置19は、第二センサ212により検出された検出信号を、情報処理装置29に出力する。
With the circuit configuration described above, a sound signal from the
Thus, the sample information detection device 19 outputs the detection signal detected by the
[9−3.周波数特性と信号処理]
本実施形態に係る検体情報検出装置19及び検体情報処理装置9におけるクローズドキャビティの形成と周波数応答、第二センサ212として用いられるセンサの周波数特性、及び外耳道の閉鎖レベルと周波数特性、並びに周波数特性と信号処理との関係は、上述した第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3と同様である。また、第三周波数補償処理部78で行われる周波数補償処理と、信号入力部87で行われる入力処理との関係も、第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3と同様である。また、第三周波数補償処理部78で行われるLPFと、出力処理部94で行われる出力処理の関係は、第五実施形態に係る検体情報処理装置7と同様である。
[9-3. Frequency characteristics and signal processing]
The formation and frequency response of the closed cavity in the specimen information detection apparatus 19 and the specimen information processing apparatus 9 according to the present embodiment, the frequency characteristic of the sensor used as the
[9−4.検体情報処理装置の動作]
検体情報処理装置9の動作を、第二センサ212から検出された信号が情報処理装置29へ入力される入力処理について説明する。なお、音源92からの信号が検体情報検出装置19へ出力される出力処理については、第五実施形態に係る検体情報処理装置7における出力処理と同様の処理となっている。
[9-4. Operation of Sample Information Processing Device]
The operation of the sample information processing apparatus 9 will be described with reference to input processing in which a signal detected from the
(入力処理)
図41に示すフローチャートに従って、第二センサ212から検出された信号が情報処理装置29へ入力される場合の検体情報処理装置9の動作を説明する。
(Input processing)
The operation of the sample information processing apparatus 9 when the signal detected from the
検体情報処理装置9では、図41に示すように、まず、検体情報検出ユニット32のRイヤホンユニット35における第二センサ212によって脈動性信号を検出する(ステップS51)。このとき、第二センサ212により検出される脈動性信号は、第二センサ212の周波数特性によって微分要素が加わり、外耳道104がほぼ閉鎖された空間構造となっていることによって微分要素が加わることで、検体101の本来の脈波の2回微分である加速度脈波として得られる。
In the sample information processing apparatus 9, as shown in FIG. 41, first, a pulsation signal is detected by the
第二センサ212により検出された脈動性信号は、FET72を介して、第一プラグ62のマイク端子63に入力され、さらに、第一ジャック81のマイク端子83を介して、情報処理装置29の信号入力部87に入力される。信号入力部87は、第二センサ212により検出された脈動性信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す(ステップS52)。このときの信号は、入力処理により加速度脈波が1回微分されることで、加速度脈波に微分要素が加わった信号となっている。信号入力部87により処理された信号は、第三周波数補償処理部78に入力される。
The pulsating signal detected by the
第三周波数補償処理部78は、信号入力部87により処理された信号に対して、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させるLPFを施す(ステップS53)。第三周波数補償処理部78は、LPFを施された信号に対して、信号を増幅させる増幅処理を施す(ステップS54)。さらに、第三周波数補償処理部78は、増幅処理を施された信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す(ステップS55)。このときの信号は、周波数補償処理により加速度脈波が1回積分されることで、加速度脈波となっている。また、このときの信号は、脈波情報検出帯域の周波数成分からなるものとなっている。第三周波数補償処理部78により処理された信号は、アンプ88に入力される。
The third frequency
第三周波数補償処理部78により処理された信号は、アンプ88により増幅され(ステップS56)、AD変換部89によりデジタル信号に変換される(ステップS57)。デジタル信号に変換された信号は、波形等化処理部93に入力される。
The signal processed by the third frequency
波形等化処理部93は、AD変換部89により変換された信号に対して、低周波数領域の減衰を増幅させる波形等化処理を施す(ステップS58)。このときの信号は、波形等化処理により加速度脈波が1回積分されることで、速度脈波となっている。
The waveform
波形等化処理部93により処理された信号は、周波数補正処理部90に入力される。周波数補正処理部90は、波形等化処理部93により処理された信号に対して、周波数補正処理を施し、脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す(ステップS59)。周波数補正処理部90に入力される信号は速度脈波であるから、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る。また、これらの信号はいずれも、脈波情報検出帯域の周波数成分からなるものとなっている。
The signal processed by the waveform
(脈波の検出)
本実施形態に係る検体情報処理装置9は上述したように構成されており、出力処理部94によりHPFを受けた音信号が第二センサ212に出力されて、第二センサ212からは脈波情報検出帯域の周波数成分が減衰された音が出力される。また、第二センサ212により検出された脈動性信号は情報処理装置29に入力され、第三周波数補償処理部78によりLPFを受けて脈波情報検出帯域の周波数成分からなる信号として得られる。
(Pulse wave detection)
The sample information processing apparatus 9 according to the present embodiment is configured as described above, and a sound signal having received the HPF from the
本実施形態に係る検体情報処理装置9によれば、第五実施形態に係る検体情報処理装置7と同様に、外耳107に装着したRイヤホンユニット35の第二センサ212が、スピーカーとして音を発するとともに、同時にマイクロフォンとして脈波を検出ことができる。この場合、検体101が、例えば音楽を聴きながら、常時脈波を測定するのに適している。
According to the sample information processing apparatus 9 according to the present embodiment, as in the sample
[9−5.第六実施形態に係る検体情報処理装置の効果]
第六実施形態に係る検体情報処理装置9によれば、前記第三実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
9-5. Effects of Sample Information Processing Apparatus According to Sixth Embodiment]
According to the sample information processing apparatus 9 according to the sixth embodiment, in addition to the effects obtained in the third embodiment, the following effects can be obtained.
第六実施形態に係る検体情報処理装置9によれば、情報処理装置29に備えられた第三周波数補償処理部78の補償処理部142により、信号入力部87により処理された信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施すことにより、入力処理により減少した低周波領域のゲインを増幅させることができる。これにより、周波数補償処理が施された信号を、脈波の検出帯域において、入力処理によるゲインの低下が軽減された信号として得ることができる。
According to the sample information processing apparatus 9 according to the sixth embodiment, with respect to the signal processed by the
また、第六実施形態に係る検体情報処理装置9によれば、第三周波数補償処理部78の増幅処理部141により、信号処理部87により処理された信号に対して、信号を増幅させる増幅処理を行うことにより、第二センサ212がスピーカーとしても機能するものであって、検出される信号の強度が低いものであっても、信号強度が十分である信号を得ることができる。
Further, according to the sample information processing apparatus 9 according to the sixth embodiment, the amplification processing unit 141 of the third frequency
さらに、第六実施形態に係る検体情報処理装置9によれば、第三周波数補償処理部78の補償処理部142による低周波領域のゲインを増幅させる処理が、信号入力部87における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であることで、信号入力部87により処理された信号に対して、第三周波数補償処理部78による周波数補償処理を施すことにより、入力処理の影響を受けていない脈動性信号を得ることができる。このとき、情報処理装置29に入力されて、周波数補償処理が施された信号を、入力処理による微分要素を除いた、加速度脈波として得ることができる。
Furthermore, according to the sample information processing apparatus 9 according to the sixth embodiment, the process of amplifying the gain in the low frequency region by the compensation processing unit 142 of the third frequency
さらに、本実施形態に係る検体情報処理装置9によれば、第三周波数補償処理部78のLPF143により、信号入力部87により処理された信号に対して、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させるLPF処理を施す。また、出力処理部94により、検体情報検出装置19に出力する信号に対して、脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理を施す。これにより、検体情報処理装置9は、第二センサ212がスピーカーとして音を発するとともに、同時にマイクロフォンとして脈波を検出ことができることで、検体101が、例えば音楽を聴きながら、常時脈波を測定することができる。
Furthermore, according to the sample information processing apparatus 9 according to the present embodiment, a frequency component higher than the pulse wave information detection band is applied to the signal processed by the
[10.第六実施形態の変形例]
本発明の第六実施形態の変形例に係る検体情報処理装置10は、一部の構成が上述の第六実施形態に係る検体情報処理装置9、または第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置4と同様に構成されており、上述の第六実施形態に係る検体情報処理装置9、または第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置4と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第六実施形態の変形例を、単に本変形例とも呼ぶ。
[10. Modification of Sixth Embodiment]
The sample
本変形例に係る検体情報処理装置10は、図42に示すように、検体情報検出装置20と、情報処理装置29とを備えて構成されている。ここで、第六実施形態に係る検体情報処理装置9では、検体情報検出ユニット32が接続部59と直接接続されていたのに対し、本変形例に係る検体情報処理装置10では、検体情報検出ユニット33が第二プラグ42及び第二ジャック73を介して接続部60と接続されている点で相違している。
As shown in FIG. 42, the sample
[10−1.検体情報処理装置の構成]
本変形例に係る検体情報処理装置10、検体情報検出装置20、及び情報処理装置29の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図42は、本変形例に係る検体情報処理装置10の構成を模式的に表わしたものである。
10-1. Configuration of specimen information processing apparatus]
The configurations of the sample
[10−1−1.検体情報検出装置の構成]
検体情報検出装置20は、図42に示すように、検体情報検出ユニット33と、接続部60とを備えて構成されている。
[10-1-1. Configuration of specimen information detection apparatus]
As shown in FIG. 42, the sample
<検体情報検出ユニット>
検体情報検出ユニット33は、上述の第三実施形態の変形例に係る検体情報検出ユニット33と同様に構成されている。
<Sample information detection unit>
The sample information detection unit 33 is configured the same as the sample information detection unit 33 according to the modification of the third embodiment described above.
<接続部>
本変形例に係る接続部60は、第二ジャック73、FET72、及び第一プラグ62を備えている。以下、接続部60の構成について、図42を参照して説明する。
<Connection section>
The
接続部60は、第二ジャック73に検体情報検出ユニット33の第二プラグ42が挿入されることで、第二プラグ42及び第二ジャック73を介して、検体情報検出ユニット33と、接続部60とを接続している。また、接続部60は、第一プラグ62を情報処理装置29の第一ジャック81に挿入することで、第一プラグ62及び第一ジャック81を介して、検体情報検出装置20と、情報処理装置29とを接続している。接続部60は、スマートフォン29のジャック(第一ジャック81)に挿入されるとともに、接続部60の第二ジャック73にイヤホンとしての検体情報検出ユニット33が挿入されることで、検体情報検出ユニット33とスマートフォン29とに介挿されるアダプタを構成する。
The
(第二ジャック)
第二ジャック73は、第三実施形態の変形例に係る第二ジャック73と同様に構成されている。
(Second jack)
The
[10−1−2.情報処理装置の構成]
本変形例に係る情報処理装置29(スマートフォン29)は、第六実施形態に係る情報処理装置29と同様に構成されている。
[10-1-2. Configuration of Information Processing Device]
An information processing device 29 (smart phone 29) according to this modification is configured in the same manner as the
[10−2.検体情報処理装置の機能構成]
検体情報処理装置10を機能的に表すとき、検体情報処理装置10は、図42に示すように、検体情報検出装置20及び情報処理装置29を備えている。検体情報検出装置20は、検体情報検出ユニット33と、接続部60とを備えている。情報処理装置29は、第六実施形態に係る情報処理装置29と同様に構成されている。
10-2. Functional configuration of sample information processing apparatus]
When functionally representing the sample
本変形例に係る情報処理装置29では、波形等化処理部93及び周波数補正処理部90は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてCPUにより実行されることで、波形等化処理手段及び周波数補正処理手段として機能する。信号入力部87及び第三周波数補償処理部78はスマートフォン29に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
In the
(接続部の機能構成)
接続部60の回路構成は、図42により示される。
Rイヤホンユニット35の信号線36は、第二プラグ42のRイヤホン端子44と接続される。Rイヤホン端子44は、第二ジャック73のRイヤホン端子76と接続される。Rイヤホン端子76が、接続部60の第一プラグ62に設けられたRイヤホン端子65と、FET72とに接続されることで、Rイヤホンユニット35の信号線36は、Rイヤホン端子65と、FET72とに接続される。
(Functional configuration of connection)
The circuit configuration of the
The
信号線36が、FET72のゲート端子(G)に接続されることで、第二センサ212により検出された信号は、FET72のゲート端子(G)に入力される。FET72のドレイン端子(D)は、接続部60の第一プラグ62に設けられたマイク端子63と接続する。FET72のソース端子(S)はグランド線41と合流して、第一プラグ62に設けられたグランド端子64と接続する。
By connecting the
上述した回路構成により、Rイヤホンユニット35の第二センサ212へ、音源92からの音信号が入力されるとともに、第二センサ212で検出された信号が、情報処理装置29に入力される。これにより、第二センサ212はスピーカーとしてもマイクロフォンとしても同時に機能する。このとき、第二センサ212で検出された信号は、マイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して、情報処理装置29の信号入力部87に入力される。
このように、検体情報検出装置20は、第二センサ212により検出された信号を、情報処理装置29に出力する。
With the circuit configuration described above, a sound signal from the
As described above, the sample
[10−3.周波数特性と信号処理]
本変形例の検体情報検出装置20及び検体情報処理装置10におけるクローズドキャビティの形成と周波数応答、第二センサ212として用いられるセンサの周波数特性、及び外耳道の閉鎖レベルと周波数特性、並びに周波数特性と信号処理との関係は、上述した第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3と同様である。また、第三周波数補償処理部78で行われる周波数補償処理と、信号入力部87で行われる入力処理との関係は、第三実施形態に係る検体情報検出装置13及び検体情報処理装置3と同様である。また、第三周波数補償処理部78で行われるLPFと、出力処理部94で行われる出力処理の関係は、第五実施形態に係る検体情報処理装置7と同様である。
10-3. Frequency characteristics and signal processing]
Formation and frequency response of a closed cavity in the sample
[10−4.検体情報処理装置の動作]
検体情報処理装置10の動作を、第二センサ212から検出された信号が情報処理装置29へ入力される入力処理と、音源92からの信号が検体情報検出装置20へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
[10-4. Operation of Sample Information Processing Device]
About the input process in which the signal detected from the
(入力処理)
検体情報処理装置10における入力処理は、第六実施形態に係る検体情報処理装置9では、第二センサ212により検出された脈動性信号が、FET72に入力されるのに対して、検体情報処理装置10では、第二センサ212により検出された脈動性信号が、Rイヤホン端子44及びRイヤホン端子76を介してFET72に入力される以外は、検体情報処理装置9における入力処理と同様になっている。
(Input processing)
In the sample information processing apparatus 9 according to the sixth embodiment, the input processing in the sample
(出力処理)
検体情報処理装置10における右耳用の音信号の出力処理は、第六実施形態に係る検体情報処理装置9では、検体情報検出装置19に出力された右耳用の音信号は、Rイヤホンユニット35に入力されるのに対して、検体情報処理装置10では、検体情報検出装置20に出力された右耳用の音信号が、Rイヤホン端子76及びRイヤホン端子44を介して、Rイヤホンユニット35に入力される以外は、検体情報処理装置9における入力処理と同様になっている。
(Output processing)
In the sample information processing apparatus 9 according to the sixth embodiment, the right ear sound signal output to the sample information detection apparatus 19 is the R earphone unit. In the sample
また、検体情報処理装置10における左耳用の音信号の出力処理は、第六実施形態に係る検体情報処理装置9では、検体情報検出装置19に出力された左耳用の音信号は、Lイヤホンユニット37に入力されるのに対して、検体情報処理装置10では、検体情報検出装置20に出力された左耳用の音信号が、Lイヤホン端子77及びLイヤホン端子45を介して、Lイヤホンユニット37に入力される以外は、検体情報処理装置9における入力処理と同様になっている。
Further, in the sample information processing apparatus 9 according to the sixth embodiment, the output process of the sound signal for the left ear in the sample
(脈波の検出)
本変形例に係る検体情報処理装置10は上述したように構成されており、出力処理部94によりHPFを受けた音信号が第二センサ212に出力されて、第二センサ212からは脈波情報検出帯域の周波数成分が減衰された音が出力される。また、第二センサ212により検出された脈動性信号は情報処理装置29に入力され、第三周波数補償処理部78によりLPFを受けて脈波情報検出帯域の周波数成分からなる信号として得られる。
(Pulse wave detection)
The sample
本変形例に係る検体情報処理装置10によれば、第六実施形態に係る検体情報処理装置9と同様に、外耳107に装着したRイヤホンユニット35の第二センサ212が、スピーカーとして音を発するとともに、同時にマイクロフォンとして脈波を検出ことができる。この場合、検体101が、例えば音楽を聴きながら、常時脈波を測定するのに適している。
According to the sample
[10−5.第六実施形態の変形例に係る検体情報処理装置の効果]
第六実施形態の変形例に係る検体情報処理装置10によれば、前記第六実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
[10-5. Effects of Sample Information Processing Apparatus According to Modification of Sixth Embodiment]
According to the sample
第六実施形態の変形例に係る検体情報処理装置10によれば、接続部60により、検体情報検出ユニット33と情報処理装置29(スマートフォン29)とを接続することができる。このため、接続部60に接続されるイヤホンは特に制限されず、第二プラグ42を有し検出された信号を入力可能なイヤホンであれば第二ジャック73に接続して用いることができる。
According to the sample
[11.その他]
[11−1.装置の構成について]
[11. Others]
[11-1. About device configuration]
上記の実施形態においては、Rイヤホンユニット35に設けられた第二センサ212により、血管102の脈動性信号を検出する場合について説明したが、Lイヤホンユニット37に設けられた第二センサ212により、血管102の脈動性信号を検出してもよい。
In the above embodiment, the case where the
上記の実施形態においては、プラグの根元から先端へ、マイク端子63、グランド端子64、Rイヤホン端子65、及びLイヤホン端子66を順に有する第一プラグ62、及びプラグの根元から先端へ、グランド端子43、Rイヤホン端子44、及びLイヤホン端子45を順に有する第二プラグ42を例に挙げて説明したが、プラグの構成はこれらに限定されず、第一プラグ62及び第二プラグ42の端子の順序は任意である。また、第一ジャック81及び第二ジャック73についても、第一プラグ62及び第二プラグ42の端子の順序と適合するものであれば任意である。
In the above embodiment, the
上記の実施形態においては、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37を備える検体情報検出ユニット31,32,33を備える構成について説明したが、Rイヤホンユニット35又はLイヤホンユニット37のいずれか1方のイヤホンユニットを備え、いずれか一方のイヤホンユニットの第二センサ212により、血管102の脈動性信号を検出してもよい。
In the above embodiment, the configuration including the sample information detection units 31, 32, 33 including the
上記の実施形態においては、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37に対応する音源92がステレオである場合について説明したが、音源92が、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37に同じ音信号を出力するモノラルであってもよい。
In the above embodiment, the case where the
上記の実施形態においては、音源92から音信号が出力される構成について説明したが、音源92としては、例えばスマートフォンに保存される音楽のデータであってもよく、または通話による受話音声を音源92としてもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the sound signal is output from the
上記の実施形態においては、接続部51〜60が第一プラグ62を備え、検体情報検出装置11〜20と、情報処理装置21,22,23,25,27,29とが、プラグとジャックにより接続されて信号を入出力する構成について説明したが、第一センサ121又は第二センサ212から、情報処理装置21,22,23,25,27,29への信号の入出力はこれらに限定されない。例えば、第一センサ121又は第二センサ212と、情報処理装置21,22,23,25,27,29とを、USB(Universal Serial Bus)規格のコネクタ及びケーブルを介して接続してもよい。または、Wifi(登録商標)又はBluetooth(登録商標)を利用した無線通信によって、第一センサ121又は第二センサ212から、情報処理装置21,22,23,25,27,29への信号の入出力を行ってもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記の実施形態では、情報処理装置21,22,23,25,27,29としてスマートフォンを例示したが、情報処理装置はこれに限るものではない。例えば、タブレット型の端末(タブレットPC)、デスクトップパソコン、ノートパソコン等にも適用できる。
Moreover, in said embodiment, although the smart phone was illustrated as
上記の第一実施形態では、マイクユニット39は第一センサ121がエレクトレットコンデンサーマイクロホンからなり、第一センサ121が信号線40及びグランド線41cと接続されている構成について説明した。また、上記の第三実施形態では、Rイヤホンユニット35は第二センサ212がダイナミック型のイヤホンからなり、第二センサ212が信号線36及びグランド線41aと接続されている構成について説明した。第一センサ121及び第二センサ212の構成はこれらに限定されず、第一センサ121及び第二センサ212がMEMS−ECMからなり、接続部51及び接続部53から第一センサ121及び第二センサ212に電力を供給する構成としてもよい。この場合、例えば、接続部51及び接続部53に電池を設けることで、第一センサ121及び第二センサ212に電力を供給することができる。
In the first embodiment described above, the configuration in which the
[11−2.内蔵マイクの利用]
上記の第一実施形態及び第二実施形態においては、検体情報検出ユニット31のマイクユニット39として、イヤホンマイクを利用する場合について説明したが、スマートフォン301に内蔵されているマイクユニット302を利用してもよい。図43(a)、図43(b)に示すように、マイクユニット302を内蔵しているスマートフォン301には、ケース303にマイクユニット302の圧力情報取込部122としての音孔304が設けられている。この音孔304の周囲を覆うようにして、ケース303にリング状部材305を密着させるようにして取り付けることで、センサ取付部111を設けることができる。
[11-2. Use of built-in microphone]
In the first embodiment and the second embodiment described above, the case of using an earphone microphone as the
この状態で、リング状部材305に検体101の指や腕などの体の一部を対向させて装着する。このとき、リング状部材305の内部の空洞とマイクユニット302の内部の空間とがクローズドキャビティを形成することによって、マイクユニット302により検体101における血管102の脈動性信号を検出する。
In this state, a part of the body such as a finger or an arm of the
リング状部材305の取り付けは、脈動性信号を検出する際に、検体101とスマートフォン301の間にリング状部材305を挟みこんで、圧接することにより測定することで行ってもよいが、リング状部材305をケース303に接着することによって、より確実にクローズドキャビティを形成することが出来る。
The attachment of the ring-shaped
内蔵マイクを利用して血管102の脈動性信号を検出する場合、リング状部材305と検体101とがクローズドキャビティを形成することに加えて、マイクユニット302も含めた空間がクローズドキャビティを形成する必要がある。このため、マイクユニット302は、音孔304のみにおいて外部に開口している必要がある。すなわち、リング状部材305は、その開口部312を検体101に対向させて検体101に当接させた状態で、内部の空洞314が音孔304を除いて閉鎖された空間構造を形成することが必要である。
When the pulsation signal of the
スマートフォン301のマイクユニット302を利用することで、外部接続のマイクロホンまたはイヤホンを介することなく脈動性信号を検出することが出来るため、脈波の検出を容易に行うことができる。
By using the
スマートフォン301のマイクユニット302を利用して脈動性信号を検出した場合には、検出された信号はスマートフォン301の内部の信号入力部87に入力されて信号入力処理を受ける。このため、図16を参照して説明した、第二実施形態に係る検体情報処理装置2と同様の構成を備えることが好ましい。すなわち、スマートフォン301の内部に、検出信号に対して低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す、第一周波数補償処理部61を備えることが好ましい。または、信号入力処理を受けた信号が、AD変換部89を経て変換されたデジタル信号に対して、検出信号に対して低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施してもよい。
When a pulsatility signal is detected using the
[11−3.スマートフォンカバー]
上述したスマートフォン301に内蔵されているマイクユニット302を利用する場合には、スマートフォン301のケース303、すなわちスマートフォン301の筐体303にリング状部材305を取り付ける場合について説明したが、リング状部材305は、スマートフォン301に装着するカバー(スマートフォンカバー311、スマートフォンケースともいう)の一部に設けられた取付部313として取り付けてもよい。
[11-3. Smartphone cover]
Although the case where the ring-shaped
図46(a)、(b)に示すように、スマートフォンカバー311は、スマートフォン301が内蔵するマイクロホン(マイクユニット302)と外部とを連通する音孔304が形成された筐体303の外形にあわせて、スマートフォン301の周囲を覆い、スマートフォン301の外側に装着しうる形状に形成されている。スマートフォンカバー311には、スマートフォン301に装着した際に、少なくとも表示部と操作部とを兼ねるディスプレイ306がある位置には開口部が形成されている。また、スマートフォンカバー311は、スマートフォン301に装着した際に、音孔304がある位置には開口部312が形成されている。スマートフォンカバー311は、弾性変形してスマートフォン301に装着できるよう、シリコン又はウレタン等の弾性素材により形成されている。
As shown in FIGS. 46A and 46B, the
スマートフォンカバー311には、音孔304の周囲を覆うように取り付けられる取付部313が設けられている。この取付部313は、リング状部材305と同様の構成を備えており、取付部313は、検体101に当接する部位に開口部312を有するとともに、開口部312と音孔304とを連通する空洞314を内部に有している。スマートフォンカバー311をスマートフォン301に装着した際に、筐体303に取付部313を密着させるようにして取り付ける。
The
この状態で、開口部312に検体101の指や腕などの体の一部を対向させて、当接させた状態で、取付部313の空洞314が音孔304を除いて閉鎖された空間構造を形成する。さらに、マイクユニット302は、音孔304のみにおいて外部に開口していることによって、取付部313の空洞314は、マイクユニット302の内部の空間とクローズドキャビティを形成する。
In this state, a space structure in which the
スマートフォンカバー311によれば、取付部313により検体101とマイクユニット302との関係でクローズドキャビティを形成して脈動性信号の検出を行うことができる。スマートフォンカバー311に取付部313を設けていることにより、スマートフォンカバー311のスマートフォン301への装着を利用して、取付部313をスマートフォン301の筐体303に対して取り付けることができる。また、取付部313がスマートフォンカバー311に隠れることで、リング状部材305をスマートフォン301に直接取り付ける場合と比較して、美観を向上させることができる。
According to the
スマートフォンカバー311の取付部313は、スマートフォンカバー311と一体に形成されており、開口部312の周囲の部分が取付部313として機能するものであってもよい。また、開口部312の周囲の部分に、リング状部材305が設けられており、これが取付部313として機能するものであってもよい。
ここでは、スマートフォン301の側面部(下面部)に音孔304が設けられている場合について説明したが、スマートフォン301の前面部に音孔304が設けられている場合であっても、適用することができる。
The
Here, the case where the
[11−4.信号処理について]
上記の実施形態及び変形例においては、第一周波数補償処理部61、第二周波数補償処理部70、第三周波数補償処理部78による処理をアナログ回路による処理について説明したが、デジタル回路、例えばデジタルシグナルプロセッサ(以下、「DSP」ともいう)を含む回路とアナログ回路とを組み合わせたり、演算処理装置(CPU)やDSPを組み合わせたりして、このデジタル回路を含む回路により信号を処理する構成としてもよい。このとき、増幅処理部141による処理、補償処理部142による処理、LPF143による処理について、いずれかをアナログ回路による処置をして、他をDSPまたはデジタル回路を含む回路により信号を処理する構成としてもよい。
[11-4. About signal processing]
In the embodiment and the modification described above, the processing by the first frequency
また、上記の実施形態及び変形例においては、接続部53,54、又は情報処理装置25が、第二周波数補償処理部70を備える構成について説明したが、増幅処理部141又は補償処理部142のいずれかを接続部53,54に備え、他を情報処理装置25に備える構成としてもよい。
In the above-described embodiment and modification, the configuration in which the
また、上記の実施形態及び変形例においては、接続部57,58、又は情報処理装置29が、第三周波数補償処理部78を備える構成について説明したが、増幅処理部141、補償処理部142、又はLPF143のいずれかを接続部57,58に備え、他を情報処理装置29に備える構成としてもよい。
In the above-described embodiment and modification, the
また、上記の実施形態及び変形例においては、第二周波数補償処理部70において、増幅処理部141により増幅処理を行った後に、補償処理部142により周波数補償処理を行う構成について説明したが、処理の順番を入れ替えて行ってもよい。
In the embodiment and the modification described above, the configuration in which the second frequency
すなわち、第二周波数補償処理部70は、増幅処理部141と、補償処理部142とを備え、増幅処理と、周波数補償処理とを施すものであればよい。
That is, the second frequency
具体的には、補償処理部142により周波数補償処理を行った後に、増幅処理部141により増幅処理を行う構成に変更してもよい。なお、電源電圧を有効に使い、飽和を避ける点からは、増幅処理部141で直流をカットしたのちに、補償処理部142に送ることが望ましい。 Specifically, after the frequency compensation processing is performed by the compensation processing unit 142, the configuration may be changed to a configuration in which the amplification processing unit 141 performs the amplification processing. From the viewpoint of effectively using the power supply voltage and avoiding saturation, it is desirable that the amplification processing unit 141 cut the direct current and then send it to the compensation processing unit 142.
また、上記の実施形態及び変形例においては、第三周波数補償処理部78において、LPF143によりLPFを施し、増幅処理部141により増幅処理を行った後に、補償処理部142により周波数補償処理を行う構成について説明したが、処理の順番を入れ替えて行ってもよい。
In the above embodiment and modification, the third frequency
すなわち、第三周波数補償処理部78は、LPF143と、増幅処理部141と、補償処理部142とを備え、LPFと、増幅処理と、周波数補償処理とを施すものであればよい。
That is, the third frequency
具体的には、第三周波数補償処理部78において、LPF143によりLPFを施し、補償処理部142により周波数補償処理を行った後に、増幅処理部141により増幅処理を行ってもよい。また、増幅処理部141により増幅処理を行い、LPF143によりLPFを施した後に補償処理部142により周波数補償処理を行ってもよい。また、増幅処理部141により増幅処理を行い、補償処理部142により周波数補償処理を行った後にLPF143によりLPFを施したてもよい。また、補償処理部142により周波数補償処理を行い、LPF143によりLPFを施した後に、増幅処理部141により増幅処理を行ってもよい。また、補償処理部142により周波数補償処理を行い、増幅処理部141により増幅処理を行った後に、LPF143によりLPFを施してもよい。
Specifically, in the third frequency
なお、LPFを施すことによって脈波情報検出帯域より高い周波数成分をあらかじめ減衰させておくことで、その後に増幅処理を行った場合に脈波情報検出帯域より高い周波数成分の増幅を押さえて、脈波情報検出帯域の周波数成分を増幅することができる。このため、LPFを施した後に増幅処理を行うよう構成されていることが好ましい。 By applying LPF, frequency components higher than the pulse wave information detection band are attenuated in advance, so that when amplification processing is performed thereafter, amplification of frequency components higher than the pulse wave information detection band is suppressed. The frequency component of the wave information detection band can be amplified. For this reason, it is preferable that the amplification process is performed after the LPF.
また、上記の第三実施形態においては、接続部53の回路構成について、図18、図44(a)により示されるように、第二周波数補償処理部70がFET72のゲート端子(G)に接続される構成について説明したが、図44(b)に示すように、第二周波数補償処理部70がコンデンサ79を介して第一プラグ62のマイク端子63に接続される構成にしてもよい。または、図44(c)に示すように、第二周波数補償処理部70の出力インピーダンスと出力の電源コンプライアンスがR9で電源につながった状況を許容できるようであれば、マイク端子63に直接接続される構成にしてもよい。
In the third embodiment, the second frequency
第二周波数補償処理部70がコンデンサ79を介して第一プラグ62のマイク端子63に接続される場合、コンデンサ79の容量は、図7に示す信号入力部87における抵抗R10とコンデンサC4とのハイパスフィルタの時定数と、脈波の検出周波数とを考えて選択することが望ましい。具体的には、脈波波形の観測を行う際に、その波形に含まれる主成分よりも一桁低い周波数で低域を減衰させることで、低周波数領域のノイズを低減させる観点から、抵抗R10、コンデンサC4及びコンデンサ79により決まるHPFのコーナー周波数が、測定する最低脈拍数の1/10以下となるように設定することが望ましい。検出される波形のS/N比が十分ではない場合には、上記のHPFのコーナー周波数が、測定する最低脈拍数の1/10より大きく1/3以下となるように設定してもよい。
When the second frequency
なお、上述した接続部53の回路構成についての図44(b)、図44(c)についての変形例は、接続部54,55,56,57,58,59,60に適用してもよい。すなわち、Rイヤホンユニット35の信号線36と、第一プラグ62のマイク端子63との接続は、図44(a)により示されるように、FET72のゲート端子(G)とドレイン端子(D)を介して接続してもよい。または、図44(b)により示されるように、コンデンサ79を介して接続してもよい。または、図44(c)により示されるように、直接接続してもよい。
44 (b) and 44 (c) regarding the circuit configuration of the connecting
また、上記の実施形態及び変形例においては、情報処理装置21,22,23,25,27,29に入力された信号は、初めに信号入力部87に入力されて入力処理を施される構成について説明した。入力処理を施すタイミングはこれに限定されない。例えば、情報処理装置22,25,29に入力された信号は、第二周波数補償処理部70又は第三周波数補償処理部78による処理を受けた後に、信号入力部87に入力されて入力処理を施される構成としてもよい。
In the above-described embodiment and modification, the signals input to the
また、上記の実施形態及び変形例においては、情報処理装置23,25,27,29に入力された信号に対して、波形等化処理を行った後に周波数補正処理を行う構成について説明したが、情報処理装置23,25,27,29に入力された信号の処理の順番は適宜変更してもよい。
Further, in the above-described embodiment and modification, the configuration has been described in which frequency correction processing is performed after waveform equalization processing is performed on signals input to the
また、上記の実施形態及び変形例においては、情報処理装置21,22,23,25,27,29によって信号入力部87により処理を受けた信号を処理する構成について説明したが、入力された信号をAD変換部89によりデジタル信号に変換した後、他の情報処理装置によって信号処理を行ってもよい。例えば入力された信号情報を記録媒体に保存して、その記録媒体により他の情報処理装置に信号情報を写してもよく、入力された信号情報を無線又は有線により他の情報処理装置に信号情報を送ってもよい。
Also, in the above embodiment and modification, the configuration in which the
[11−5.アンプについて]
アンプ88が、1Hz付近を含む周波数成分の振幅を検出してゲインを変更するAGCアンプである場合には、AGC機能により、入力された信号の脈波のピークに応じてゲインが変更されて、アンプ88による信号処理後に得られる信号の増幅の程度が変化する場合がある。このような動作が頻繁に繰り返されることにより、例えば数10msec毎に信号のレベルが変わることになる。このため、第一センサ121又は第二センサ212により検出された信号を一定のゲインで増幅して、検体101における血管の脈波情報を反映した信号を得るためには、情報処理装置21,22,23,25,27,29に入力された信号が、AGCの影響を受けないようにしてアンプ88により一定の増幅幅によって増幅されるよう構成されていることが好ましい。
[11-5. About amplifier]
When the
このような構成として、以下に示す(1)〜(4)の例を挙げる。
(1)AGC機能を有するアンプ88のAGC機能を動作させないようにする、または脈波を検出する際にはAGC機能を有さないアンプ88により信号を増幅させる。なお、電気信号を増幅するアンプ88には、AGC機能を有するLSI(Large Scale Integration;大規模集積回路)として回路構成されており、AGC機能を任意にオフにできるよう設計されているものが知られている。
(2)第一センサ121又は第二センサ212により検出される脈波の信号の波形について、スパイク状の波形が入らないように脈波を容積脈波にまで補正した後に、AGC機能を有するアンプ88に信号を入力させる。
(3)Closed Cavityを形成して、第一センサ121又は第二センサ212と振動源とを閉鎖(閉じた状態)またはほぼ閉鎖された状態にして、血管の脈波情報に基づく脈動性信号を検出した場合には、第一センサ121又は第二センサ212を開放状態にして検出した場合と対比して信号が大きなレベルとして検出される。このため、第一センサ121又は第二センサ212により検出された信号を、アッテネータ(減衰器)、または抵抗分割回路により、AGC機能が動作するよりも低いレベルにまで信号を減衰させた後に、AGC機能を有するアンプ88に信号を入力させる。この場合、第二周波数補償処理部70又は第三周波数補償処理部78において、増幅処理部141を備えておらず、増幅処理を施さないものとしてもよい。
As such a configuration, the following examples (1) to (4) will be described.
(1) The AGC function of the
(2) An amplifier having an AGC function after correcting the pulse wave to a volume pulse wave so that a spike-like waveform does not enter for the waveform of the pulse wave signal detected by the
(3) Closed Cavity is formed, and the
(4)AGC機能を有するアンプ88のAGC機能が常に動作するように、第一センサ121又は第二センサ212により検出された信号に対して、AGCが働く信号を重畳させる。ここでは、図18を参照して説明した第三実施形態について、正弦波発生器231及び加算処理部232を備えるようにした変形例を挙げて説明する。この第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置3aは、一部の構成が上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様に構成されており、上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。
(4) A signal in which the AGC works is superimposed on the signal detected by the
図47に示すように、第三実施形態の変形例に係る検体情報検出装置13a及び検体情報処理装置3aは、接続部53aが正弦波発生器231及び加算処理部232をさらに備える。正弦波発生器231は、脈波検出帯域より大きい周波数成分からなる、アンプ88のAGC機能が動作する振幅レベルよりも大きい振幅の正弦波を発生するものである。加算処理部232は、第二周波数補償処理部70により処理された信号と、正弦波発生器231により発生された信号とを加算したものを出力する電気回路である。検体情報検出装置13aでは、第二周波数補償処理部70により処理された信号が、加算処理部232に入力されて、正弦波発生器231により発生される信号と加算される。この加算された信号が、FET72に出力される。
As shown in FIG. 47, in the sample information detection apparatus 13a and the sample information processing apparatus 3a according to the modification of the third embodiment, the
図48は、脈波が検出される10Hz以下の周波数帯域と正弦波発生器231により発生させる正弦波の周波数との関係を説明するための図である。通常、脈波が検出される周波数帯域が10Hz以下であることから、正弦波発生器231により発生される正弦波の周波数は数kHzオーダーである。正弦波発生器231により発生される正弦波の周波数が脈波が検出される周波数帯域よりも離れていることにより、信号がアンプ88を通過した後に、例えばローパスフィルタにより、正弦波発生器231により発生された正弦波と、脈波が検出される周波数帯域に含まれる信号とを分離することができる。
FIG. 48 is a diagram for explaining the relationship between the frequency band of 10 Hz or less in which the pulse wave is detected and the frequency of the sine wave generated by the
上述した構成を備える検体情報処理装置3aによれば、アンプ88に入力された信号に対して、AGC機能が常に動作するため、AGCによるアタックとリリースが繰りかえされることなく、検体101における血管の脈波情報を反映した信号を得ることが可能となる。
According to the sample information processing apparatus 3a having the above-described configuration, the AGC function always operates on the signal input to the
上述したAGCが働く信号を重畳させる説明では、図47を参照して第三実施形態の変形例について説明したが、検体情報検出ユニット31,32,33により検出された信号に対して、アンプ88に入力される前に、AGCが働く信号を重畳させることができるものであれば、これに限定されない。例えば、上述した説明では、接続部53aが正弦波発生器231及び加算処理部232を備える場合について説明したが、情報処理装置23が正弦波発生器231及び加算処理部232を備えていてもよい。また、第一実施形態、第二実施形態、第四実施形態〜第六実施形態及びこれらの変形例、並びに第三実施形態の変形例について、正弦波発生器231及び加算処理部232を備えるものであっても同様に行うことができる。
In the above description of superimposing the signal that the AGC operates, the modification of the third embodiment has been described with reference to FIG. 47, but with respect to the signals detected by the sample information detection units 31, 32, and 33, the
[11−6.インシュレータを備えるマイクユニットについて]
上記の実施形態では、第一センサ121として、外部からの音信号を入力するイヤホンマイクのマイクロホンである場合について説明した。
11-6. About a microphone unit with an insulator]
In the above embodiment, the case where the
スマートフォンに用いられるイヤホンマイクとしては、左右一対のイヤホンと、このイヤホンとスマートフォンとを接続するコードと、このコードにおいてイヤホンとスマートフォンとの間に設けられるマイクロホンを備えるものが知られている。このようなマイクロホンを備えるマイクユニット39を利用して脈波を検出する場合には、マイクユニット39に設けられたセンサ取付部111の開口部112を指などの検体101の一部で抑えることで行う。このとき、例えば人差し指で開口部112を抑えるのであれば、マイクユニット39を保持するために、マイクユニット39を摘むようにして人差し指の逆側から親指で狭持する必要がある。
As an earphone microphone used for a smartphone, one having a pair of left and right earphones, a cord connecting the earphone and the smartphone, and a microphone provided between the earphone and the smartphone in the cord is known. When a pulse wave is detected using the
このとき、脈波の検出を十分に行うことができない場合がある。これは、上記の例であれば、脈波の検出は、血管102の脈動に起因する検体101の人差し指の皮膚103の振動によって生じる空気の振動を第一センサ121により検出することにより行うものであるが、親指側の皮膚の振動が干渉することによって、振動がキャンセルされているものと考えられる。
At this time, the pulse wave may not be sufficiently detected. In this example, in the above example, the pulse wave is detected by the
そこで、検体情報検出ユニット31においてセンサ取付部111及び第一センサ121が設けられたマイクユニット39は、センサ取付部111及び第一センサ121とが設けられる箇所以外の位置に、脈波検出帯域の振動を減衰させるインシュレータを備えていてもよい。
Therefore, the
図49は、インシュレータ322を備えるマイクユニット321の構造の一例を模式的に表した図である。マイクユニット321の筐体126の圧力情報取込部122を有する面に、圧力情報取込部122の周囲を覆うようにして、開口部112を有するセンサ取付部111が設けられている。一方、筐体126のセンサ取付部111とは逆側の面に、インシュレータ322が設けられている。
FIG. 49 is a diagram schematically illustrating an example of the structure of the
図50は、インシュレータ322を備えるマイクユニット321を人差し指331と親指332とで狭持する場合の一例を示す図である。人差し指331で開口部112を抑えるとともに、逆側からインシュレータ322を挟み込むようにして、親指332でマイクユニット321を狭持している。この状態で、人差し指331から脈波を検出することが出来る。
FIG. 50 is a diagram illustrating an example when the
図51は、インシュレータ322の伝達特性の一例を示す図である。図51に示すように、脈波検出帯域である10Hzより大きい周波数帯域の振動は通過させるものであるが、脈波検出帯域である10Hz以下の周波数帯域の振動を減衰させる伝達特性を有している。このような伝達特性を有するインシュレータ322としては、例えば、ジェル、シリコン、ゴム、ウレタン等の弾性の素材を用いることができる。
FIG. 51 is a diagram illustrating an example of transfer characteristics of the
これにより、マイクユニット321を保持する親指332からの振動がインシュレータ322に伝わった場合であっても、インシュレータ322から筐体126へと伝わる周波数帯域の振動は減衰させることになる。このため、インシュレータ322を備えるマイクユニット321であれば、検体101の測定を行う部分にセンサ取付部111の開口部112を当接させるとともに、インシュレータ322が設けられた箇所を押さえて保持することによって、開口部112と当接する部位以外からの脈圧を減衰させて、S/N比の高い脈動性信号を得ることができる。また、インシュレータ322側からマイクユニット321を押さえていることにより、開口部112側に隙間を生じさせること無くクローズドキャビティを形成して脈動性信号の検出を行うことができる。
Thus, even if the vibration from the
[11−7.両耳で脈動性信号を検出する場合について]
上記の実施形態では、検体情報検出ユニット32,33のRイヤホンユニット35における第二センサ212によって脈動性信号を検出する場合について説明した。脈動性信号の検出は、Rイヤホンユニット35に限られず、Lイヤホンユニット37によって検出してもよい。また、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37によって検出した信号の両方を用いて信号処理を行ってもよい。
11-7. About detecting pulsating signal with both ears]
In the above embodiment, the case where the pulsatility signal is detected by the
図52は、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37によってそれぞれ検出した信号を重ね合わせて表示した波形を表す図である。ここでは、Rイヤホンユニット35によって検出された信号の波形を実線で、Rイヤホンユニット35によって検出された信号の波形を破線で示している。図52に示すように、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とは、同様の波形を示すことが分かる。中でも、負の値を示すピーク部分はおおむね一致している。
FIG. 52 is a diagram illustrating a waveform in which signals detected by the
図53は、図52に示した波形について、負の値を示すピーク部分の一部を拡大して示すものである。図53では、図52と同様に、Rイヤホンユニット35によって検出された信号の波形を実線で、Rイヤホンユニット35によって検出された信号の波形を破線で示している。図53に示すように、Rイヤホンユニット35で得られた信号の波形とLイヤホンユニット37で得られた信号の波形とは、ピーク位置が約4msec程ずれている。これは、心臓から右耳と左耳までの距離がそれぞれ異なることが一因であると考えられる。
FIG. 53 shows an enlarged part of the peak portion showing a negative value in the waveform shown in FIG. In FIG. 53, similarly to FIG. 52, the waveform of the signal detected by the
Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とでは、約4msec程のずれがあるとはいえ、波形全体として考えた場合には大きなずれではないと考えられる。このため、Rイヤホンユニット35で得られた信号と、Lイヤホンユニット37で得られた信号とを利用して信号処理を行うことで、単独の場合よりも有用な脈波波形を得ることができる。
Although there is a deviation of about 4 msec between the signal obtained by the
図54(a)〜(c)は、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とを加算する、加算処理による信号処理の例を説明するための図である。図54(a)は、Rイヤホンユニット35で得られた信号の波形を表し、図54(b)はLイヤホンユニット37で得られた信号の波形を表す。このような波形を示す、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とを加算した波形を示したのが図54(c)である。図54(c)に示すように、信号を加算することで、図54(a)及び図54(b)に示す波形においてそれぞれ見られていたノイズが軽減されて、加算された信号のS/N比が向上していることが分かる。
54 (a) to 54 (c) are diagrams for explaining an example of signal processing by addition processing in which a signal obtained by the
外耳道104において検出される脈動性信号には、様々な要因によりノイズ(外乱)が含まれる。例えば、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37で検出された信号が、信号線36,38を介して情報処理装置21,22,23,25,27,29に入力されるまでに、信号線36,38が検体101の体や衣服等に触れることで、脈動性信号にノイズが発生することがある。また、血管の脈波情報に基づく信号以外の外来の音の信号が、第二センサ212によってノイズとして検出される場合がある。Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とを加算処理することによって、左右のイヤホンユニットにおいてそれぞれ別に入ってきた信号を軽減することが出来るために有効である。
The pulsating signal detected in the
図55(a)〜(c)は、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とを積算する、積算処理による信号処理の例を説明するための図である。図55(a)は、Rイヤホンユニット35で得られた信号の波形を表し、図55(b)はLイヤホンユニット37で得られた信号の波形を表す。このような波形を示す、Rイヤホンユニット35で得られた信号と、Lイヤホンユニット37で得られた信号とを積算した波形を示したのが図55(c)である。図55(c)に示すように、信号を積算することで、脈波に含まれている信号の振幅に応じて、大きい信号部分が大きくなり、小さい信号部分が小さくなる波形として得られる。
55 (a) to 55 (c) are diagrams for explaining an example of signal processing by integration processing in which the signal obtained by the
以下に、加算処理を行う検体情報検出装置及び検体情報処理装置の変形例の構成について説明する。また、加算除算処理を行う検体情報検出装置及び検体情報処理装置の変形例の構成についても説明する。 Below, the structure of the modification of the sample information detection apparatus and sample information processing apparatus which perform an addition process is demonstrated. A configuration of a modified example of the sample information detection apparatus and the sample information processing apparatus that performs addition division processing will also be described.
<加算処理を行う検体情報処理装置の変形例>
図18を参照して説明した第三実施形態について、加算処理部241を備えるようにして、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とを加算する加算処理を行う変形例を説明する。この第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置3bは、一部の構成が上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様に構成されており、上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。
<Modification of Sample Information Processing Apparatus that Performs Addition Processing>
With respect to the third embodiment described with reference to FIG. 18, an addition process for adding the signal obtained by the
検体情報処理装置3bの検体情報検出装置13bでは、図56に示すように、Rイヤホンユニット35の信号線36が、接続部53bのスイッチ回路68と接続され、Lイヤホンユニット37の信号線38が、接続部53bのスイッチ回路80と接続される。
Lイヤホンユニット37は左耳の外耳道に挿入されるイヤホンユニットであって、Rイヤホンユニット35と同様に構成されている。
In the sample information detection apparatus 13b of the sample information processing apparatus 3b, as shown in FIG. 56, the
The
スイッチ回路68は、信号線36が、加算処理部241と接続するか、第一プラグ62のRイヤホン端子65と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。スイッチ回路80は、信号線38が、加算処理部241と接続するか、第一プラグ62のLイヤホン端子66と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。
The
スイッチ69は、接続部53bの外部からスイッチ回路68,80を操作可能に設けられたスイッチであり、スイッチ69の操作により、スイッチ回路68,80の接続を同時に切り替えられるように構成されている。
The
加算処理部241は、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とを加算する、加算処理を施すものである。加算処理部241により処理された信号は、第二周波数補償処理部70に入力される。
The
上述した構成により、スイッチ回路68,80によって信号線36,38が加算処理部241と接続した場合には、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37におけるそれぞれの第二センサ212で検出された信号が、加算処理部241に入力される。さらに、加算処理部241により処理された信号が、第二周波数補償処理部70、FET72を介して、マイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して情報処理装置23の信号入力部87に入力される。この場合、第二センサ212はマイクロフォンとして機能する。一方、スイッチ回路68,80によって信号線36がRイヤホン端子65と接続し、信号線38がLイヤホン端子66と接続した場合には、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37の第二センサ212へ音源92からの音信号が入力される。この場合、第二センサ212はスピーカーとして機能する。
With the configuration described above, when the
このように、検体情報検出装置13bは、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37におけるそれぞれの第二センサ212により検出され、加算処理部241により加算された信号を、情報処理装置23に出力する。これにより、ノイズが軽減されて、S/N比が向上した信号を出力することができる。
In this way, the sample information detection device 13 b outputs the signals detected by the respective
上述した加算処理を行う変形例の説明では、図56を参照して第三実施形態の変形例について説明したが、検体情報検出ユニット32,33により検出された信号について、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とを加算する加算処理を行うものであれば、これに限定されない。例えば、第四実施形態〜第六実施形態及びこれらの変形例、並びに第三実施形態の変形例について、加算処理部241を備えるものであっても同様に行うことができる。
In the description of the modification for performing the addition processing described above, although the modification of the third embodiment has been described with reference to FIG. 56, the
<加算除算処理を行う検体情報処理装置の変形例>
図18を参照して説明した第三実施形態について、波形乱れ検出部251,252、加算除算処理部253、及びセレクタ254を備えるようにして、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とについて加算と除算をする加算除算処理を行う変形例を説明する。この第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置3cは、一部の構成が上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様に構成されており、上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置3と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。
<Modification of Sample Information Processing Apparatus that Performs Addition and Division Processing>
The third embodiment described with reference to FIG. 18 includes the waveform
検体情報処理装置3cの検体情報検出装置13cでは、図57に示すように、Rイヤホンユニット35の信号線36が、接続部53bのスイッチ回路68と接続され、Lイヤホンユニット37の信号線38が、接続部53bのスイッチ回路80と接続される。
Lイヤホンユニット37は左耳の外耳道に挿入されるイヤホンユニットであって、Rイヤホンユニット35と同様に構成されている。
In the sample information detection device 13c of the sample information processing device 3c, as shown in FIG. 57, the
The
スイッチ回路68は、信号線36が、波形乱れ検出部251及びセレクタ254の端子256と接続するか、第一プラグ62のRイヤホン端子65と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。スイッチ回路68が、波形乱れ検出部251及びセレクタ254の端子256と接続する側に接続した場合、Rイヤホンユニット35で得られた信号は、波形乱れ検出部251とセレクタ254の端子256にそれぞれ入力される。
The
スイッチ回路80は、信号線38が、波形乱れ検出部252及びセレクタ254の端子257と接続するか、第一プラグ62のLイヤホン端子66と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。スイッチ回路80が、波形乱れ検出部252及びセレクタ254の端子257と接続する側に接続した場合、Lイヤホンユニット37で得られた信号は、波形乱れ検出部252とセレクタ254の端子257にそれぞれ入力される。
The
スイッチ69は、接続部53cの外部からスイッチ回路68,80を操作可能に設けられたスイッチであり、スイッチ69の操作により、スイッチ回路68,80の接続を同時に切り替えられるように構成されている。
The
波形乱れ検出部251,252は、入力された信号のレベルに応じて、波形の乱れの有無を表す「波形乱れ検出出力」をセレクタ254に出力するものである。波形乱れ検出部251,252の動作を図58(a)、図58(b)を参照して説明する。
The waveform
図58(a)は、波形乱れ検出部251,252に入力された脈波波形の一例を示す図であり、図中右側の5分の1程の領域において大きな外乱が表れている。このような波形の乱れは、電源電圧一杯に脈波の振幅を大きくして脈動性信号の検出を行っている際に、例えば、イヤホンリードとしての信号線36,38のいずれかが検体101の身体又は衣服等に触れた場合の結果として、脈波波形にパルス状の乱れが加わったことにより生じる。ここでは、波形乱れ検出部251,252は、図58(b)に示すように、波形乱れ検出出力として、波形の乱れを検出していない場合には信号0を出力する。一方で、脈波の波形がプラス側に振り切る程の一定以上のレベルを検出した場合には、リトリガブルのような設定で波形乱れを検出したことを表す信号1を出力する。
FIG. 58 (a) is a diagram showing an example of the pulse waveform inputted to the waveform
このとき、波形乱れ検出部251からの出力を波形乱れ検出出力Aとし、波形乱れ検出部252からの出力を波形乱れ検出出力Bとして、これらがそれぞれセレクタ254の端子259,260に入力される。
At this time, the output from the waveform
セレクタ254は、入力されたRイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とを、それぞれセレクタ254の端子256,257から加算除算処理部253に出力する。なお、セレクタ254は、端子258が接地されている。
The
加算除算処理部253は、入力された二つの信号の加算を行い、次に2で除算する処理を行うものである。すなわち、加算除算処理部253は、入力された信号の平均を取った信号を出力する。具体的には、加算除算処理部253は、セレクタ254からRイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号が入力され、これらの信号が平均された信号をセレクタ254の端子255に出力する。加算除算処理部253では、2で除算する処理について、例えば、アナログ回路で行う場合にはオペアンプ1個で行うことができ、ディジタル処理する場合にはでは1ビットシフトで行うことができる。
The addition /
セレクタ254では、波形乱れ検出出力A,Bに応じて、第二周波数補償処理部70に信号を出力する。波形乱れ検出出力A,Bがともに信号0である場合には、加算除算処理部253により処理された、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号との平均を取った結果を出力する。波形乱れ検出出力Aが0で波形乱れ検出出力Bが1である場合には、Rイヤホンユニット35で得られた信号を出力する。波形乱れ検出出力Aが1で波形乱れ検出出力Bが0ある場合には、Lイヤホンユニット37で得られた信号を出力する。さらに、波形乱れ検出出力A,Bがともに信号1である場合には、0Vをセレクタ254が選んで出力する。
The
上述した構成により、スイッチ回路68,80によって信号線36,38がそれぞれ波形乱れ検出部251,252とセクレタ254とに接続した場合には、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37におけるそれぞれの第二センサ212で検出された信号について、波形乱れ検出部251,252が波形の乱れを検出して波形乱れ検出出力A,Bをセレクタ254に出力する。また、セレクタ254には、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37においてそれぞれ検出された信号が入力されて、これらの信号が加算除算処理部253に出力されて信号の平均をとる処理がなされる。セレクタ254からは、波形乱れ検出出力A,Bに応じた信号が、第二周波数補償処理部70、FET72を介して、マイク端子63に入力され、第一ジャック81のマイク端子83を介して情報処理装置23の信号入力部87に入力される。この場合、第二センサ212はマイクロフォンとして機能する。一方、スイッチ回路68,80によって信号線36がRイヤホン端子65と接続し、信号線38がLイヤホン端子66と接続した場合には、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37の第二センサ212へ音源92からの音信号が入力される。この場合、第二センサ212はスピーカーとして機能する。
With the configuration described above, when the
このように、検体情報検出装置13cは、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37におけるそれぞれの第二センサ212により検出された信号について、波形乱れ検出出力A,Bに応じた信号を情報処理装置23に出力する。このとき、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号との双方に乱れが無いのであれば、加算除算処理部253により平均を取る処理がなされることで、ノイズが軽減されてS/N比の向上した信号が出力される。また、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とのいずれかに乱れが無いのであれば、乱れが無い側の検出された信号を出力することができる。
In this way, the sample information detection device 13c outputs signals corresponding to the waveform disturbance detection outputs A and B for the signals detected by the respective
本変形例に係る検体情報処理装置3cによれば、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とを加算してから2で除算して平均を取る加算除算処理を行い、S/N比が向上した信号を得ることができる。また、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号との波形の乱れに応じて、適切な信号を出力することができる。
According to the sample information processing device 3c according to this modification, the signal obtained by the
上述した加算除算処理を行う変形例の説明では、図57を参照して第三実施形態の変形例について説明したが、検体情報検出ユニット32,33により検出された信号について、Rイヤホンユニット35で得られた信号とLイヤホンユニット37で得られた信号とについて平均を取る加算除算処理を行うものであれば、これに限定されない。例えば、第四実施形態〜第六実施形態及びこれらの変形例、並びに第三実施形態の変形例について、波形乱れ検出部251,252、加算除算処理部253、及びセレクタ254を備えるものであっても同様に行うことができる。
In the description of the modification performing the addition division process described above, the modification of the third embodiment has been described with reference to FIG. 57, but the signals detected by the sample information detection units 32 and 33 are detected by the
[11−8.イヤホンの形状について]
上記の実施形態においては、第二センサ212の筐体部211として、カナル型インナーイヤホンに用いられるイヤーピース213を用いることができることについて記載したが、イヤホンの形状はこれに限定されない。例えば、図59(a)〜図59(d)に示すような、オープンエアー型とカナル型を合わせた形状を備えるハイブリッド型のイヤホンを用いてもよい。なお、図59(a)〜図59(d)では、右耳に装着するイヤホンを示している。
11-8. About the shape of the earphone]
In the above embodiment, it has been described that the
図59(a)は、ハイブリッド型のイヤホン401について、図示しないドライバユニットが収納されたハウジング402に形成された第一開口部403を正面から見た場合の図を示す正面図である。図59(b)は、ハイブリッド型のイヤホン401の右側面図であり、ハウジング402の側面には第二開口部404が形成されている。図59(c)は、ハイブリッド型のイヤホン401の平面図であり、ハウジング402の側面上部には第三開口部405が形成されている。
FIG. 59 (a) is a front view showing a view of a
図59(d)は、ハイブリッド型のイヤホン401の斜視図であって、これらの図に示すように、ハイブリッド型のイヤホン401は、オープンエアー型のイヤホンのようにハウジング402は中央部が盛り上がった略円板形状部分を有しており、この略円板形状部分を耳珠に引っ掛けるようにして装着する。このとき、第一開口部403は略円板形状部分の端部であって、やや細まって形成された部分に設けられており、ハイブリッド型のイヤホン401を装着した際に、第一開口部403を外耳道104に向けるような形で装着することが可能となっている。これにより、ハイブリッド型のイヤホン401によれば、カナル型のイヤホンのように、外耳道104に挿入されたハウジング402の第一開口部403を通じて、イヤホンのドライバユニットと外耳道104とが連通して、空気振動を伝達するようになっている。
FIG. 59 (d) is a perspective view of the
このようなハイブリッド型のイヤホン401を装着した場合にも、外耳道の閉鎖レベルがほぼ閉鎖であるとみなすことができ、図28(c)の破線部に示すように、完全ではないもののクローズドキャビティを形成することができ、上述の波形等化処理により、微分要素が加わっている脈波から、外耳道の閉鎖レベルが完全に閉鎖の状態と同等の脈波を得ることが出来る。
Even when such a
なお、図59(a)〜図59(d)では、ハウジング402の端部に第一開口部403が形成されたハイブリッド型のイヤホン401について説明したが、外耳道104に向けてドライバユニットと連通する開口部を、イヤーピース(イヤーチップ)により形成するものとしてもよい。例えば、オープンエアー型のイヤホンのように、ドライバユニットの振動面の正面部分が開放されている略円板状のハウジングを有しているイヤホンにおいて、この開放部分を覆うイヤーチップであって、外耳道104に向けて挿入される端部が開放されている構造を備えるものとしてもよい。
59A to 59D, the
[11−9.イヤーピースの素材について]
上記の実施形態においては、第二センサ212の筐体部211として、カナル型インナーイヤホンに用いられるイヤーピース213を用いることができることについて記載した。イヤーピース213としては、図19に示すように、円筒状、ドーム形状、砲弾形状、又は釣鐘形状であるものが用いられているが、このイヤーピース213は、性質の異なる複数の材質で構成された、ハイブリッドの素材からなるものであってもよい。
[11-9. About the material of the earpiece]
In the above embodiment, it has been described that the
例えば、凹状部214を形成している周囲の壁部であって、第二センサ212が設けられる内筒部分は、第二センサ212を装着した際に外れにくくするために、厚みを持たせるとともに、硬い素材により構成されることが好ましい。一方、内筒部分の外側を覆う、頂部216から端部217にかけての外筒部分は、外耳道104に挿入された際に変形して外耳道104にフィットするよう、内筒部分よりも柔らかい素材であることが好ましい。中でも、端部217は、外耳道104内部で広がって外耳道104を閉鎖しようとする点からは、頂部216よりも薄く形成されて、柔らかい素材により構成されていることが好ましい。
For example, the inner wall portion where the
[11−10.イヤホンのドライバユニットについて]
上記の実施形態においては、第二センサ212として、イヤホンのダイナミックスピーカーをマイクロホンとして利用している場合を挙げて、ダイナミックスピーカーのドライバユニットにより脈波を検出することについて説明した。ここで、イヤホンにはドライバユニットが複数設けられている、ドライバユニットがハイブリッドのイヤホンが知られている。例えば、主に低音を出力するウーハーと、高音を出力するツイーターとの2種類のドライバユニットを備えるものがある。また、さらに中間の領域をカバーするドライバユニットを備えるものについても知られている。
[11-10. About the earphone driver unit]
In the above embodiment, as the
本発明の第二センサ212としては、このようなドライバユニットがハイブリッドのイヤホンを用いて脈波を検出することができる。このとき、ドライバユニットの周波数特性の適性の観点から、低音の出力に用いられるドライバユニット(ウーハー)を用いて脈波の検出を行うことが好ましい。
As the
[11−11.変形して外耳道を塞ぐイヤーピースについて]
上記の実施形態においては、第二センサ212の筐体部211として、カナル型インナーイヤホンに用いられるイヤーピース213を用いることができることについて記載した。ここでは、上記のイヤーピース213に替えて用いることができる、変形して外耳道104を塞ぐイヤーピースについて説明する。図60は、変形して外耳道104を塞ぐイヤーピース501の構造を模式的に表す斜視図であり、イヤーピース501を構成する内筒部511を実線で示し、外筒部521を二点鎖線で示している。
[11-11. About earpieces that deform and block the ear canal]
In the above embodiment, it has been described that the
変形して外耳道104を塞ぐイヤーピース501は、図61(a)に示すように、第二センサ212としてのイヤホンのドライバユニット531を収納するハウジング532に形成された開口部533に装着されて、外耳道104における外部開口部105に挿入されるイヤーピースである。イヤーピース501は、図60に示すように、筒状の円錐台状に形成されてイヤホンのハウジング532に設けられた開口部533と連通する内筒部511と、内筒部511の外周を覆うように筒状に形成される外筒部521とを有している。内筒部511及び外筒部521は、ともに弾性を有するシリコン素材で形成されている。
As shown in FIG. 61A, the
内筒部511は、外筒部521と連接する連接端部512と、イヤホンが装着されてイヤホンの開口部533と連通する装着端部513とを有している。連接端部512は、内筒部511における開口面積が大きい端部であり、装着端部513は、内筒部512における開口面積が小さい端部である。イヤホンが装着端部513に装着されることで、イヤーピース501を外耳道104に挿入した際に、イヤホンのハウジング532に設けられた開口部533を介して、イヤホンのドライバユニット531と外耳道104とが連通するようになっている。
The
内筒部511の外周において、第一係合突起514と第二係合突起515とが、周方向に環状に、且つ連続的に形成されている。第一係合突起514は、連接端部512に近い側に形成されており、第二係合突起515は、装着端部513に近い側に形成されている。内筒部511において、連接端部512と第一係合突起514との間を第一壁部516といい、第一係合突起514と第二係合突起515との間を第二壁部517という。
On the outer periphery of the
外筒部521は、連接端部512から内筒部511の外側に、反転するようにして折り曲げて延出されることで形成されている。これにより、外筒部521は、連接端部512を頂部とした、ドーム形状、砲弾形状、又は釣鐘形状をとっている。
The
図61(a)、図61(b)は、イヤーピース501と外耳道104との関係を模式的に示す図であり、外耳道104、イヤーピース501、及び第二センサ212の断面を図示している。図61(a)は、イヤーピース501の装着端部513に第二センサ212が装着されており、イヤーピース501が外耳107の外耳道104に挿入されている状態を示している。この状態では、外筒部521が外耳道104の内壁と接触して、外筒部521によって外耳道の閉鎖レベルが「ほぼ閉鎖」となっている。
FIGS. 61A and 61B are diagrams schematically showing the relationship between the
第二センサ212を外耳道104に向けて押し込む力を加えることで、内筒部511が屈曲変形して、図61(b)に示す状態となる。このとき、第一壁部516と第二壁部517とが屈曲することにより、第一係合突起514と第二係合突起515とが向かい合うように内筒部511が変形する。本実施形態に係る内筒部511は、押し込む力が働く装着端部513が、押し込まれる力が働く連接端部512よりも開口面積が小さい、すなわち径が小さく形成されている。このため、装着端部513側に外耳道104に向けて押し込むように力が加えられた場合、第一壁部516が内筒部511の外側に向けて凸状に屈曲するとともに、第二壁部517が内筒部511の内側に向けて凹状に屈曲することで、第一係合突起514と第二係合突起515とが向かい合うとともに係合する。このとき、第一壁部516と第二壁部517とが屈曲されていることにより、内筒部511が外筒部521を外耳道104の内壁に向けて拡開する。これにより、外筒部521が広がることで、外耳道104をいっそう確実に塞ぐことが可能となる。この状態では、第一係合突起514と第二係合突起515とが係合しており、内筒部511及び外筒部521の弾性力が付与されているため、第二センサ212を外耳道104に向けて押し込む力を解除したとしても、第一係合突起514と第二係合突起515との係合状態が維持される。
By applying a force to push the
第二センサ212を外耳道104とは反対側に引くことで、第一係合突起514と第二係合突起515との係合状態が解除され、内筒部511及び外筒部521による拡開も解除されて、図61(a)の状態に戻る。さらに第二センサ212を引くことで、第二センサ212及びイヤーピース501を外耳道104から引き出すことができる。
By pulling the
変形して外耳道104を塞ぐイヤーピース501によれば、カナル型のイヤーピースを用いたインナー密閉型イヤホンと比べて、より外耳道の閉鎖レベルを上げることが可能になる。これにより、検出される脈動性信号のS/N比を向上させることができる。
According to the
上述した説明では、第二センサ212を引くことで、第一係合突起514と第二係合突起515との係合状態が解除される場合について説明したが、第一係合突起514と第二係合突起515とが係合した状態で第二センサ212を外耳道104に向けて押すことで、第一係合突起514と第二係合突起515との係合状態が解除される構成としてもよい。この場合には、例えば、内筒部511を形成する素材の硬さ、又は内筒部511における第一係合突起514と第二係合突起515の大きさ、及び第一壁部516と第二壁部517の長さ若しくは厚み等を調整すればよい。
In the above description, the case where the engagement state between the
また、内筒部511、並びに第一係合突起514及び第二係合突起515の形状は上述した説明の態様に限定されず、内筒部511が屈曲変形して第一係合突起514と第二係合突起515とが係合するものであれば適宜変更してもよい。例えば、内筒部511を筒状の円錐台状に形成するとともに、連接端部512が内筒部511における開口面積が小さい端部であり、装着端部513が内筒部512における開口面積が大きい端部となるように形成してもよく、第一係合突起514及び第二係合突起515が、内筒部511の内周に形成されるものであってもよい。この場合、第一壁部516が内筒部511の外側に向けて凹状に屈曲するとともに、第二壁部517が内筒部511の外側に向けて凸状に屈曲することで、第一係合突起514と第二係合突起515とが向かい合うとともに係合する。また、第一係合突起514と第二係合突起515とが、周方向に環状に、且つ連続的に形成されている場合について説明したが、第一係合突起514と第二係合突起515とは、断続的に形成されていてもよい。
Further, the shapes of the inner
第三実施形態〜第六実施形態及びこれらの変形例に係る検体情報検出ユニット32,33の、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37には、上述した変形して外耳道104を塞ぐイヤーピース501を適用することができる。
The
[11−12.変形して外耳道を塞ぐイヤーピースの変形例について]
変形して外耳道104を塞ぐイヤーピースは、第一係合突起514と第二係合突起515とが、内筒部511の外周において、周方向に環状に、且つ断続的に形成されているとともに、さらに、らせん状の溝部518を備えるものであってもよい。図62は、この外耳道104を塞ぐイヤーピースの変形例であるイヤーピース502の構造を模式的に表す斜視図である。この変形例に係るイヤーピース502は、一部の構成が上述のイヤーピース501と同様に構成されており、上述のイヤーピース501と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。
[11-12. On a modification of the earpiece that deforms and blocks the ear canal]
The earpiece, which is deformed to close the
イヤーピース502は、内筒部511の外周において、周方向に環状に、且つ断続的に、第一係合突起514a,514bと、第二係合突起515a,515bとが形成されている。第一係合突起514a,514bは、連接端部512に近い側に形成されており、第二係合突起515a,515bは、装着端部513に近い側に形成されている。第一係合突起514a,514bの間の間隙の長さは、少なくとも第二係合突起515a,515bがそれぞれ挿入される長さとなるよう形成されている。第二係合突起515a,515bは、第一係合突起514a,514bの間の間隙の周方向の位置に対向する位置に配置されるように形成されている。
In the
内筒部511において、第一係合突起514a,514bと、第二係合突起515a,515bとの間の第二壁部517の外周に、らせん状に溝部518が、内筒部511を一周するようにして形成されている。溝部518は、イヤーピース502の中心軸I−I’に対して、装着端部513の側から見た場合に反時計回りに連接端部512の側に向かうようらせん状に形成されている。
In the
第二センサ212を外耳道104に向けて押し込むことで、内筒部511が屈曲変形する。このとき、内筒部511は、溝部518の形状にあわせて、イヤーピース502の中心軸I−I’に対して、装着端部513の側から見た場合に反時計回りとなるように、ねじれる(ひねる)とともに、図61(b)を参照して説明したイヤーピース501と同様に第一壁部516と第二壁部517とが屈曲する。さらに、内筒部511がねじれることで、第一係合突起514a,514bと、第二係合突起515a,515bとの位置関係が変化することで、内筒部511が屈曲変形する際に、第一係合突起514a,514bの端部と、第二係合突起515a,515bの端部とが係合する。この状態で、内筒部511が外筒部521を外耳道104の内壁に向けて拡開し、係合状態が維持される。
By pushing the
イヤーピース502では、係合状態において、第二センサ212を時計回りにひねることで、内筒部511も同じく時計回りにひねる力を受けて、第一係合突起514a,514bの端部と、第二係合突起515a,515bの端部との係合状態が解除され、内筒部511及び外筒部521による拡開も解除されて、図61(a)の状態に戻る。
In the
本変形例に係るイヤーピース502によれば、上述のイヤーピース501で得られる効果に加えて、イヤーピース502及び第二センサ212による外耳道104の閉鎖を容易に行うことができる。特に、イヤーピース502屈曲変形がねじり(回転)によって引き起こされるため、押し込む場合と比較して外耳107への負担を軽減することができる。
According to the
第三実施形態〜第六実施形態及びこれらの変形例に係る検体情報検出ユニット32,33の、Rイヤホンユニット35及びLイヤホンユニット37には、上述した変形して外耳道104を塞ぐイヤーピース502を適用することができる。
The
[11−13.検体情報検出ユニットの変形例について]
<検体情報検出ユニットとヘッドホン>
上記の実施形態においては、検体情報検出ユニット32,33が、Rイヤホンユニット35とLイヤホンユニット37とを備えているイヤホンであって、図19に示すように、Rイヤホンユニット35が筐体部211をそなえる場合について説明した。また、筐体部211が外耳道104における外部開口部105を塞いで外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成可能に検体101の外耳107に装着することのできるものである場合について説明した。すなわち、検体情報検出ユニット32,33が、筐体部211のイヤーピース213を外耳道104に挿入してこれを塞いで装着した状態で使用する、いわゆるカナル型のインナーイヤータイプのヘッドホン(カナル型のインナーイヤーイヤホン)である場合について説明した。
[11-13. Modification of specimen information detection unit]
<Sample information detection unit and headphones>
In the above embodiment, the sample information detection units 32, 33 are earphones including the
検体情報検出ユニットは、上記の実施形態の構成に限定されず、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成可能に検体101に装着することのできる筐体部を備えるものであればよい。すなわち、筐体部を検体101の外耳107に装着した際に、外耳道104と、鼓膜106と、第二センサ212とが、閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109を形成するものであればよい。
The sample information detection unit is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and includes a housing unit that can be mounted on the
言い換えれば、検体情報検出ユニットを装着した際に、空洞109が閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造を形成し、空洞109内の容積が一定に保たれるような構成を備えていればよい。これにより、血管の脈動に伴う外耳道104の皮膚または鼓膜部分の振動によって生じる空気の振動が空洞109内の空気を伝わり、この振動を第二センサ212で検出することができる。よって、検体情報検出ユニットが、検体101の脈動性信号を、脈動性信号に起因し空洞109内を伝播する圧力情報として検出することができる。
In other words, it suffices to have a configuration in which when the sample information detection unit is mounted, a space structure is formed in which the cavity 109 is closed or substantially closed, and the volume in the cavity 109 is kept constant. Thereby, the vibration of the air generated by the vibration of the skin or tympanic membrane portion of the
このような検体情報検出ユニット611としては、図63に示すように、耳介108の上の位置601に筐体部612を装着した状態で使用する、オンイヤータイプのヘッドホンを用いることができる(図64)。または、検体情報検出ユニット621として、図63に示すように、耳介108の周囲を覆う位置602に筐体部622を装着した状態で使用する、アラウンドイヤータイプ(またはオーバーイヤータイプとも呼ばれる。)のヘッドホンを用いることができる(図67)。これらのオンイヤータイプのヘッドホンとアラウンドイヤータイプのヘッドホンは、あわせてオーバーヘッドタイプのヘッドホンとも呼ばれる。
As such a specimen
<オンイヤータイプのヘッドホンに係る変形例>
(オンイヤータイプのヘッドホンの構造)
オンイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニット611は、図64に示すように、第二センサ212を内蔵する左右一対の筐体部612と、筐体部612に接続されて検体101へ筐体部612を装着するための装着部材615とを備えている。
<Modification of the on-ear type headphone>
(Structure of on-ear type headphones)
The sample
筐体部612は内部に第二センサ212を備え、第二センサ212を収納するハウジング613と、ハウジング613に取り付けられるイヤーパッド614を備えている。
The
ハウジング613は、合成樹脂、金属、又は木材等の硬質の素材よりなり、内部に空間を有する背の低い円筒状またはドーム状に形成されている。ハウジング613は、イヤーパッド614の形状及び大きさにあわせて、耳介108の上の位置601と同程度の大きさの長円状または楕円状に形成されている。
The
ハウジング613の内部の空間にはドライバユニットが収納されている。検体情報検出ユニット611をヘッドホンとして利用して音楽等を聴く場合には、ドライバユニットはヘッドホンのスピーカーユニットとして機能する。検体情報検出ユニット611は、このドライバユニットを、第二センサ212として利用している。ドライバユニットとして、ダイナミック型、バランスドアーマチュア型、コンデンサ型を用いることができるのは、上述の実施形態の場合と同様である。
A driver unit is accommodated in the space inside the
ハウジング613には、検体101が検体情報検出ユニット611を装着した際に検体101と向き合う側の面に開口部を有しており、この開口部をイヤーパッド614が塞ぐようにして設けられている。ハウジング613の内部のドライバユニットには、この開口部とイヤーパッド614を通じて外部の空気の振動が伝わるようになっている。
The
ハウジング613には、上述した開口部以外の部分が密閉されている密閉型(クローズドタイプ)と、開口部以外の部分が開放されている開放型(オープンエアタイプ)と、密閉型と開放型との中間的に閉じられた半開放型(セミオープンタイプ)のものが存在する。密閉型の場合には、検体101が検体情報検出ユニット611を装着した際に、外耳道104の閉鎖レベルを高めることができるため、脈動性信号の検出には好ましい。半開放型の場合であっても、密閉型の場合よりも外耳道104の閉鎖レベルは低下するものの、脈動性信号の検出は可能である。ここでは、ハウジング613が密閉型の場合について説明する。
The
イヤーパッド614は、略円盤状に形成されたクッション性のある内部材と、内部材を覆い検体101と接触する外部材からなる。内部材は合成樹脂またはゴムを原料とし、弾力変形する多孔質の素材であり、中央部がやや窪んだ略円盤状に形成されている。内部材の素材は主にウレタンが用いられる。外部材は、合成皮革、人工皮革、布、または合成樹脂からなる、柔軟性を有する薄いシート状の部材である。イヤーパッド614はハウジングの上述した開口部を覆うことで、検体101が検体情報検出ユニット611を装着した際に、検体101と接触する部分に取り付けられている。
The
筐体部612は左耳用と右耳用との一対を備えてなり、装着部材615はこの一対の筐体部612の間を連結している。装着部材615は略C字状に形成され、その両端部分に筐体部612がイヤーパッド614部分を内側に向け合うように取り付けられている。装着部材615は略C字状の両端部分を内側部分に向けて張力を付勢するよう形成されている。装着部材615は伸縮可能または折りたたみ可能に作られている。これにより、筐体部612の間の長さを、所定の長さとなるようにして位置決めすることができる。このため、検体101の頭部の大きさまたは耳介108の位置に併せて装着部材615の長さを伸長または短縮させることで、検体101が検体情報検出ユニット611を装着する際に、筐体部612がそれぞれ右耳と左耳の位置に来るようにして装着することができる。また、装着部材615が折りたたみ可能な場合には、折りたたみ部分を使用時には延ばし、収納時または運搬時には折りたたむことで、省スペースな保存と容易な運搬が可能となる。
The
検体101は、耳介108の上の位置601にイヤーパッド614をあてて、装着部材615を頭の上に掛けるようにして検体情報検出ユニット611を頭に装着する。イヤーパッド614は装着部材615の張力によって頭部に押し付けられるようにして圧迫を受け、頭部及び耳介108の形状にあわせて変形する。これにより、検体101は、イヤーパッド614と、頭部及び耳介108との間に隙間が生じるのを防ぐようにして、検体情報検出ユニット611を装着することができる。このとき、イヤーパッド614は、鼓膜106と第二センサ212の間に介在し、空気の振動を透過することができる。
The
検体101が検体情報検出ユニット611を装着した際に、筐体部612のイヤーパッド614と耳介108とが気密をとるようにして接触することで、外耳道104が外部の空間から塞がれる。これにより、外耳道104と、鼓膜106と、筐体部612とによって、外耳道104が閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となるよう空洞109が形成される。すなわち、外耳道104内部の空間と、外耳道104とイヤーパッド614との間の空間と、筐体部612の内部の空間とからなる空洞109が形成される。これにより、外耳道104の内部または鼓膜106に存在する血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、第二センサ212が検体101における血管の脈動性信号を検出することができる。
When the
(オンイヤータイプのヘッドホンの外耳道の閉鎖レベルと周波数特性と波形等化処理)
上述のようにして、筐体部612により外耳道104を塞ぐことで外耳道104が閉鎖された空間構造となるようにすることができる。しかしながら、実際には、イヤーパッド614の内部材の多孔質部分、または外部材の素材自体が有する空隙、または筐体部612のハウジング612が密閉型で無い場合の隙間が存在する場合がある。または、イヤーパッド614と検体101の頭部または耳介108との間は、イヤーパッドの頭部または耳介108の形状にあわせた変形が不十分であったり、もしくは毛髪が挟まったりなどして、空隙が生じる場合がある。このような要素が存在するために、外耳道104を完全には閉鎖できない場合があるといえる。よって、筐体部612により外耳道104を塞ぐことで、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞として形成することになる。
(Closed level and frequency characteristics of the ear canal of on-ear type headphones and waveform equalization processing)
As described above, the
検体情報検出ユニット611を用いて、外耳道の閉鎖レベルがほぼ閉鎖の場合に、第二センサ212により検出される脈動性信号について、周波数特性は図65(a)のように表される。完全に外耳道104を閉鎖できないことから、高周波数領域ではフラットな周波数特性であるものの、脈波情報検出帯域である0.1〜10Hzの低周波数領域を含む領域が、外耳道の閉鎖レベルに応じて減衰してGainが落ちることで、検出される脈波の波形が影響を受けることになる。
The frequency characteristic of the pulsatility signal detected by the
検体情報検出ユニット611を用いた場合には、図65(b)に示すように、脈波検出帯域である0.1〜10Hzの低周波数領域を含む領域のゲインの減衰にあわせて、信号のゲインを上昇させるような周波数補償である波形等化処理を行う。すなわち、脈波検出帯域を含む低周波数領域のゲインの低下を補償するようにして、低周波数領域のゲインを増幅させるような周波数補償を行えばよい。
When the sample
なお、筐体部として、カナル型のインナーイヤーイヤホンに用いられるイヤーピース213を用いた場合では、ヘッドホンに比べて密閉性がよいため、図23(a)に示すように、脈波検出帯域付近で減衰してGainが落ちる。これに対して、検体情報検出ユニット611では、一般に脈波検出帯域付近よりも、カナル型のインナーイヤーイヤホンと比較すると高い領域から減衰してGainが落ちるため、脈波検出帯域付近のゲインの低下が安定しているという特徴がある。しかしながら、例えば、検体情報検出ユニット611の装着の仕方や、イヤーパッド614の耳介108へのフィット具合、筐体部612の密閉度合等により、外耳道104の閉鎖レベルが影響を受けることによって、図65(a)に示すような周波数特性の減衰は変化する。このため、この変化に応じて補償を行うブースト量を変化させて周波数補償を行う必要がある。
Note that when the
外耳道の閉鎖レベルとイヤホンの種類との関係を図28に示したが、オンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、外耳道の閉鎖レベルが少し閉鎖よりも閉鎖レベルが低く、Openに近いレベルであると解される。すなわち、図28(c)の実線部に示したカナル型のイヤホンと呼ばれるイヤホンを装着した場合よりも外耳道の閉鎖レベルが低く、図28(b)の実線部に示したオープンイヤホンを装着した場合よりも外耳道の閉鎖レベルが高いと推測される。 FIG. 28 shows the relationship between the closing level of the ear canal and the type of earphone. When on-ear type headphones are used, the closing level of the ear canal is slightly lower than the closing level and close to Open. It is understood. That is, when the ear canal closing level is lower than when the earphones called canal-type earphones shown in the solid line part of FIG. 28C are worn, and the open earphones shown in the solid line part of FIG. It is estimated that the level of closure of the ear canal is higher than that.
(オンイヤータイプのヘッドホンによる脈波の検出)
検体情報検出ユニット611を用いて、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成するようにして血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形の一例を表すのが図66(a)である。さらに、図66(a)の波形を示す脈動性信号を積分することで、図66(b)の波形を示す脈波が得られる。
(Detection of pulse wave with on-ear type headphones)
An example of a waveform obtained when a pulsatility signal of a blood vessel is detected by using the sample
このとき、図66(a),図66(b)の波形と、図25(a)〜図25(c)の各波形とを比較すると、図66(a)の波形は図25(c)の加速度脈波と同様の波形であり、図66(b)の波形は図25(b)の速度脈波と同様の波形であることが分かる。また、図24(a)〜図24(c)の各波形と比較すると、図66(a)の波形は加速度脈波に近い図24(b)の波形よりもピークが明りょうであることが分かる。また、図66(b)の波形は速度脈波に近い図24(a)の波形よりもピークが明りょうであることが分かる。 At this time, when the waveforms of FIGS. 66A and 66B are compared with the waveforms of FIGS. 25A to 25C, the waveform of FIG. It can be seen that the waveform of FIG. 66B is the same waveform as the velocity pulse wave of FIG. 25B. Moreover, compared with each waveform of FIG. 24 (a)-FIG.24 (c), the peak of the waveform of FIG. 66 (a) is clearer than the waveform of FIG. 24 (b) near acceleration plethysm I understand. Also, it can be seen that the waveform in FIG. 66 (b) has a clearer peak than the waveform in FIG. 24 (a) which is close to the velocity pulse wave.
このことから、検体情報検出ユニット611としてオンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、カナル型のインナーイヤーイヤホンを用いた場合よりも、ピークが明りょうでS/N比に優れた脈動性信号を検出できることがわかる。また、加速度脈波に近い波形が得られることから、ほぼ1回微分が加わった状態で脈動性信号が検出されたことが分かる。
Therefore, when an on-ear type headphone is used as the specimen
これは、図65(a)に示したように、検体情報検出ユニット611としてオンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、脈波検出帯域付近よりも高い領域から減衰してGainが落ちる周波数特性であることが影響しているものと考えられる。また、オンイヤータイプの場合には、カナル型のインナーイヤーイヤホンの場合よりも外耳道の閉鎖レベルが低いため、空気の漏れによる微分要素が強くなることで、1回微分が加わった状態で脈動性信号が検出されたと推測される。
As shown in FIG. 65 (a), when on-ear type headphones are used as the sample
ここで、一般的にヘッドホンのダイヤフラムの直径は、データ上では、カナル型のインナーイヤーイヤホンの場合であれば、8.8mmφから12.5mmφとされている。一方、オンイヤータイプ又はアラウンドイヤータイプの場合であれば、30mmφから53mmφとされている。なお、これらの値はダイヤフラムの周りのフリンジを含めた外形であり、振動に寄与するダイヤフラムの有効径は上記の値よりも小さくなる。仮に、上記のこれらのデータ上のダイヤフラム径を利用してそのまま面積を求めてみると、8mmφと53mmφでは、面積比で約33倍の差がある。 Here, in general, in the case of a canal-type inner-ear earphone, the diameter of a headphone diaphragm is set to 8.8 mmφ to 12.5 mmφ in data. On the other hand, in the case of an on-ear type or an around-ear type, it is set to 30 mmφ to 53 mmφ. These values are external shapes including fringes around the diaphragm, and the effective diameter of the diaphragm contributing to vibration is smaller than the above value. If the area is directly determined using the diameter of the diaphragm on the above data, there is a difference of about 33 times in area ratio between 8 mmφ and 53 mmφ.
また、カナル型のインナーイヤーイヤホンを外耳道104に挿入した時に形成される空洞109の容積は2ccであるとされている。一方、オンイヤータイプ又はアラウンドイヤータイプの場合であれば、ヘッドホンの容積は約6ccとされている。このことから、計算上は約一桁、オンイヤータイプ又はアラウンドイヤータイプのヘッドホンの方が検出される信号が大きいことになる。さらには、上述のようにダイヤフラムの有効径にはより大きい差があるため、これらの信号差はより大きくなると推測される。
The volume of the cavity 109 formed when the canal-type inner-ear earphone is inserted into the
以上を総合すると、オンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、カナル型のインナーイヤーイヤホンの場合よりも外耳道の閉鎖レベルが低いために空気が漏れることで、血管の脈動に起因して生じる空気の振動の周波数の検出感度が弱まるようにも思われる。しかしながら、オンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、そのダイヤフラム部分の大きさ、すなわち第二センサとして機能するドライバユニットの感度が高いことと、空洞109の容積が大きい。これにより、検体情報検出ユニット611としてオンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、カナル型のインナーイヤーイヤホンの場合よりも、高感度に脈動性信号の検出を行うことができるものと考えられる。
In summary, when using earphones with on-ear type, air leaks due to pulsation of blood vessels due to air leakage due to the closing level of the ear canal being lower than that of canal-type inner-ear earphones. It seems that the detection sensitivity of the frequency is weakened. However, when the on-ear type headphone is used, the size of the diaphragm portion, that is, the sensitivity of the driver unit functioning as the second sensor is high, and the volume of the cavity 109 is large. Thereby, when the on-ear type headphone is used as the sample
<アラウンドイヤータイプのヘッドホンに係る変形例>
(アラウンドイヤータイプのヘッドホンの構造)
アラウンドイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニット621は、図67に示すように、第二センサ212を内蔵する左右一対の筐体部622と、筐体部622に接続されて検体101へ筐体部622を装着するための装着部材625とを備えている。検体情報検出ユニット621は、一部の構成が上述の検体情報検出ユニット611と同様に構成されており、上述の検体情報検出ユニット611と同様のものについては説明を省略する。
<Modification of headphone of around-ear type>
(Structure of around-ear type headphones)
As shown in FIG. 67, the sample
筐体部622は、内部に第二センサ212を備え、第二センサ212を収納するハウジング623と、ハウジング623に取り付けられるイヤーパッド624を備えている。なお、図67では、一方のイヤーパッド624が図示手前側を向き、他方のイヤーパッド624が図示奥側を向けるようにして示しているが、使用時には一対の筐体部622がイヤーパッド624部分を内側に向けあうようにして装着する。
The
ハウジング623は、ハウジング613と同様に構成されているが、イヤーパッド624の形状及び大きさにあわせて、耳介108の上の位置601よりも一回り大きく、耳介108を覆う位置602と同程度の大きさの長円状または楕円状に形成されている。
The
イヤーパッド624は、イヤーパッド614と同様に構成されているが、内部材が耳介108を覆う位置602と同程度の大きさとなる略円環状に形成された円環部を有し、これを外部材が覆っている。また、この円環部は、検体101が検体情報検出ユニット621を装着した際に、円環部の内側部分が耳介108を圧迫しない程度の厚みをもって形成されている。さらに、イヤーパッド624は、円環部の内側部分において、ハウジングの開口部を覆うように取り付けられている。
The
装着部材625は、装着部材615と同様に構成されている。
The mounting
検体101は、耳介108を覆う位置602にイヤーパッド624をあてて、装着部材625を頭の上に掛けるようにして検体情報検出ユニット621を頭に装着する。このとき、イヤーパッド624の円環部の内側部分に耳介108が収まるようにして装着する。イヤーパッド624は装着部材625の張力によって頭部に押し付けられるようにして圧迫を受け、頭部の形状にあわせて変形する。これにより、検体101は、イヤーパッド624と、頭部との間に隙間が生じるのを防ぐようにして、検体情報検出ユニット621を装着することができる。このとき、イヤーパッド624は、円環部の内側部分が鼓膜106と第二センサ212の間に介在し、空気の振動を透過することができる。
The
検体101が検体情報検出ユニット621を装着した際に、筐体部622のイヤーパッド624と頭部とが気密をとるようにして接触することで、外耳道104が外部の空間から塞がれる。これにより、外耳道104と、鼓膜106と、筐体部622とによって、外耳道104が閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となるよう空洞109が形成される。すなわち、外耳道104内部の空間と、外耳道104とイヤーパッド624に囲まれた部分の空間と、筐体部622の内部の空間とからなる空洞109が形成される。これにより、外耳道104の内部または鼓膜106に存在する血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、第二センサ212が検体101における血管の脈動性信号を検出することができる。
When the
(アラウンドイヤータイプのヘッドホンの外耳道の閉鎖レベルと周波数特性と波形等化処理)
上述のようにして、筐体部622により外耳道104を塞ぐことで外耳道104が閉鎖された空間構造となるようにすることができる。しかしながら、筐体部612と同様に、実際には、空隙が生じて外耳道104を完全には閉鎖できない場合があるといえる。よって、筐体部622により外耳道104を塞ぐことで、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞として形成することになる。
(Closed level, frequency characteristics, and waveform equalization of the ear canal of around-ear headphones)
As described above, the
検体情報検出ユニット621を用いた場合の周波数特性は、検体情報検出ユニット611と同様に、図65(a)のように表される。検体情報検出ユニット621を用いた場合には、図65(b)に示すように、脈波検出帯域である0.1〜10Hzの低周波数領域を含む領域のゲインの減衰にあわせて、信号のゲインを上昇させるような周波数補償である波形等化処理を行う。すなわち、脈波検出帯域を含む低周波数領域のゲインの低下を補償するようにして、低周波数領域のゲインを増幅させるような周波数補償を行えばよい。
Similar to the sample
アラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合の外耳道の閉鎖レベルは、オンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合と同等と推測される。 The closing level of the external auditory canal when using around-ear type headphones is estimated to be equivalent to that when using on-ear type headphones.
(アラウンドイヤータイプのヘッドホンによる脈波の検出)
検体情報検出ユニット621を用いて、外耳道104を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞109として形成するようにして血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形の一例を表すのが図68(a)である。さらに、図68(a)の波形を示す脈動性信号を積分することで、図68(b)の波形を示す脈波が得られる。
(Detection of pulse wave with around ear type headphones)
An example of a waveform obtained when a pulsatility signal of a blood vessel is detected by using the sample
このとき、図68(a),図68(b)の波形は、図66(a),図66(b)の波形と同様の波形として得られている。このことから、検体情報検出ユニット621としてアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合にも、オンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合と同様に、カナル型のインナーイヤーイヤホンを用いた場合よりも、ピークが明りょうであって、より加速度脈波に近い波形が検出できることがわかる。
At this time, the waveforms in FIGS. 68A and 68B are obtained as waveforms similar to the waveforms in FIGS. 66A and 66B. Therefore, when the around-ear type headphones are used as the sample
よって、アラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、オンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合と同様に、ダイヤフラム部分の大きさ、すなわち第二センサ212として機能するドライバユニットの感度が高いことと、空洞109の容積が大きいことにより、高感度に脈動性信号の検出を行うことができるものと考えられる。
Therefore, when the around-ear type headphones are used, the size of the diaphragm portion, that is, the sensitivity of the driver unit functioning as the
<オーバーヘッドタイプのヘッドホンの適用例>
上述したオーバーヘッドタイプのヘッドホンである検体情報検出ユニット611,621の適用例としては、例えば、救急車で搬送される患者への利用が挙げられる。カナル型のインナーイヤーイヤホンである検体情報検出ユニット32,33の場合には、装着時に、検体情報検出ユニット32,33を患者の外耳道104に向けて挿入して、外部開口部105を塞ぐように押し込む必要があった。また、検体情報検出ユニット32,33では、患者が動いた際に筐体部211が外耳道104から抜け落ちて、外れてしまうことがあった。一方、検体情報検出ユニット611,621によれば、筐体部612,622の間を広げて、患者の両耳を挟み込むようにして装着できるため、インナーイヤータイプの場合よりも手早く装着することができる。また、筐体部612,622を装着部材615,625によって頭部または耳介108に押し付けるようにして装着することから、患者が動いても外れにくく、さらには外耳道の閉鎖レベルを保った状態で、脈動性信号を検出することができる。
<Application example of overhead type headphones>
As an application example of the specimen
<その他ヘッドホンの変形例>
上述の検体情報検出ユニット611,621は、筐体部612,622が密閉型の場合について説明したが、半密閉型の場合でも脈動性信号の検出を行うことができる。このとき、外耳道の閉鎖レベルがさらに低下すると考えられるため、閉鎖レベルの低下に応じた波形等化処理を行えばよい。
<Other examples of headphones>
Although the above-described sample
筐体部612,622は通常、左耳用と右耳用との一対を備えるが、筐体部612,622を1個だけ備えるものであってもよい。この場合、1個の筐体部612,622のイヤーパッド614,624が、装着部材615,625の他端部によって検体101の頭部または耳介108に圧迫されて変形することにより装着される。
The
装着部材615,625が、筐体部612,622を連結して、装着時に首の周りを周回する形状を有するネックバンドとともに、耳介108に引っ掛けるループ状の構造を有するものであってもよい。このような装着部材を有するヘッドホンは、いわゆるネックバンドタイプと呼ばれる。この場合、ネックバンド部分の張力により筐体部612,622を耳介108に押し付けて、外耳道104の閉鎖レベルが脈動性信号の検出に十分な程度となるよう圧迫することが好ましい。
The mounting
[11−14.検体情報検出ユニットの変形例とゲイン切り替えについて]
上述の通り、検体情報検出ユニット32,33として、カナル型のインナーイヤータイプ、オンイヤータイプ、またはアラウンドイヤータイプのいずれかのヘッドホンを用いることができる。しかしながら、通常、オンイヤータイプまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンの場合は、インナーイヤータイプのヘッドホンの場合よりも検出される信号が大きく、情報処理装置23,25,27,29に入力される信号が飽和することがある。また、センサ212により得られる信号レベルは、センサ212として用いられるドライバユニットドライバユニットの特性によっても影響を受ける。
[11-14. Example of specimen information detection unit and gain switching]
As described above, canal-type inner ear type, on-ear type, or around-ear type headphones can be used as the sample information detection units 32 and 33. However, in the case of the on-ear type or around-ear type headphones, the signal detected is usually larger than in the case of the inner-ear type headphones, and the signals input to the
このような検体情報検出ユニット32,33から出力される信号のレベルの相違について、適切なゲインに自動的に補正することが好ましい。中でも、検体情報検出ユニット32,33から出力された信号が飽和する場合に信号を減衰させることが好ましい。これにより、検体情報検出ユニット32,33によって検出される信号のレベルが変化したとしても、自動的にゲインを切り替えて、信号レベルが調整された適切な信号を報処理装置23,25,27,29に入力することができる。
It is preferable to automatically correct such differences in the levels of the signals output from the sample information detection units 32 and 33 to appropriate gains. In particular, it is preferable to attenuate the signal when the signals output from the specimen information detection units 32 and 33 are saturated. As a result, even if the level of the signal detected by the sample information detection unit 32, 33 changes, the gain is automatically switched, and the appropriate signal whose signal level has been adjusted is reported by the
[12.付記]
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
[12. Appendix]
Regarding the above embodiment, the following additional notes are disclosed.
(付記1)
検体に当接する部位に開口部を有するとともに、該開口部と連通する空洞を内部に有し、該開口部を該検体に対向させて該検体に装着された状態で該空洞が閉鎖された空間構造を形成するセンサ取付部と、該センサ取付部に設けられ、該検体における血管の脈波情報に基づく脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該開口部を通じ入力され該空洞を伝播する圧力情報として検出する第一センサとが設けられた検体情報検出ユニットと、
該第一センサにより検出された検出信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す第一周波数補償処理部とを備える検体情報検出装置であって、
該第一センサは、外部からの音信号を入力するマイクロホンであり、
該検体情報検出装置は、上記の第一周波数補償処理部により処理された信号を出力することを特徴とする、検体情報検出装置。
(Supplementary Note 1)
A space having an opening at a portion in contact with the sample and a cavity communicating with the opening inside, and the space is closed when the cavity is attached to the sample with the opening facing the sample. A sensor mounting portion forming a structure, and a pulsating signal based on pulse wave information of a blood vessel in the sample provided in the sensor mounting portion are input through the opening and propagate through the cavity due to the pulsating signal A sample information detection unit provided with a first sensor that detects pressure information;
A specimen information detection apparatus comprising: a first frequency compensation processing unit that performs frequency compensation processing for amplifying a gain in a low frequency region with respect to a detection signal detected by the first sensor,
The first sensor is a microphone for inputting an external sound signal,
The specimen information detection apparatus outputs the signal processed by the first frequency compensation processing unit.
(付記2)
該検体情報検出ユニットにおいて該センサ取付部及び該第一センサが設けられたマイクユニットが、該センサ取付部及び該第一センサとが設けられる箇所以外の位置に、脈波検出帯域の振動を減衰させるインシュレータを備える
ことを特徴とする、付記1記載の検体情報検出装置。
(Supplementary Note 2)
In the sample information detection unit, the sensor mounting portion and the microphone unit provided with the first sensor attenuate the vibration of the pulse wave detection band at a position other than the portion where the sensor mounting portion and the first sensor are provided. The specimen information detection apparatus according to
(付記3)
付記1または付記2に記載の検体情報検出装置と情報処理装置とを備える検体情報処理装置であって、
該情報処理装置は、入力された信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す信号入力部を備え、
上記の第一周波数補償処理部による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、上記の信号入力部における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であり、
上記の第一周波数補償処理部により処理された信号が、該信号入力部に入力される
ことを特徴とする、検体情報処理装置。
(Supplementary Note 3)
A sample information processing apparatus comprising the sample information detection apparatus according to
The information processing apparatus includes a signal input unit that performs an input process for reducing a gain in a low frequency region with respect to an input signal,
The processing for amplifying the gain in the low frequency region by the first frequency compensation processing unit described above is a processing for compensating for the reduction in gain due to the input processing in the above-mentioned signal input unit,
The sample information processing apparatus, wherein the signal processed by the first frequency compensation processing unit is input to the signal input unit.
(付記4)
上記の信号入力部により処理された信号に対して、該脈波情報の有する周波数帯域で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なう周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出す周波数補正処理部を備えて構成された
ことを特徴とする、付記3記載の検体情報処理装置。
(Supplementary Note 4)
The signal processed by the signal input unit is subjected to a frequency correction process for performing at least one of an amplification operation, an integration operation, and a differentiation operation in a frequency band possessed by the pulse wave information, thereby at
(付記5)
検体情報検出装置と情報処理装置とを備える検体情報処理装置であって、
該検体情報検出装置は、検体に当接する部位に開口部を有するとともに、該開口部と連通する空洞を内部に有し、該開口部を該検体に対向させて該検体に装着された状態で該空洞が閉鎖された空間構造を形成するセンサ取付部と、該センサ取付部に設けられ、該検体における血管の脈波情報に基づく脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該開口部を通じ入力され該空洞を伝播する圧力情報として検出する第一センサとが設けられた検体情報検出ユニットを備え、
該第一センサは、外部からの音信号を入力するマイクロホンであり、
該情報処理装置は、入力された信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す信号入力部と、該信号入力部により処理された信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す第一周波数補償処理部とを備え、
上記の第一周波数補償処理部による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、上記の信号入力部における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であり、
上記の第一センサにより検出された検出信号が、該信号入力部に入力される
ことを特徴とする、検体情報処理装置。
(Supplementary Note 5)
A sample information processing apparatus comprising a sample information detection apparatus and an information processing apparatus, comprising:
The sample information detection apparatus has an opening at a portion in contact with the sample and a cavity communicating with the opening in the inside, the opening being opposed to the sample and mounted on the sample. A sensor mounting portion forming a closed space structure of the cavity, and a pulsating signal provided in the sensor mounting portion, based on pulse wave information of a blood vessel in the sample, are derived from the pulsating signal through the opening A specimen information detection unit provided with a first sensor that detects pressure information that is input and propagates through the cavity;
The first sensor is a microphone for inputting an external sound signal,
The information processing apparatus performs a signal input unit that performs an input process for lowering a gain in a low frequency region on an input signal, and sets a gain in a low frequency region on a signal processed by the signal input unit. A first frequency compensation processing unit for performing frequency compensation processing for amplification;
The processing for amplifying the gain in the low frequency region by the first frequency compensation processing unit described above is a processing for compensating for the reduction in gain due to the input processing in the above-mentioned signal input unit,
A sample information processing apparatus, wherein a detection signal detected by the first sensor is input to the signal input unit.
(付記6)
上記の第一周波数補償処理部により処理された信号に対して、該脈波情報の有する周波数帯域で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なう周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出す周波数補正処理部を備えて構成された
ことを特徴とする、付記5記載の検体情報処理装置。
(Supplementary Note 6)
By subjecting the signal processed by the first frequency compensation processing unit to frequency correction processing for performing at least one of an amplification operation, an integration operation, and a differentiation operation in the frequency band of the pulse wave information. The sample information processing apparatus according to
(付記7)
該検体情報検出ユニットにおいて該センサ取付部及び該第一センサが設けられたマイクユニットが、該センサ取付部及び該第一センサとが設けられる箇所以外の位置に、脈波検出帯域の振動を減衰させるインシュレータを備える
ことを特徴とする、付記5又は付記6に記載の検体情報処理装置。
(Appendix 7)
In the sample information detection unit, the sensor mounting portion and the microphone unit provided with the first sensor attenuate the vibration of the pulse wave detection band at a position other than the portion where the sensor mounting portion and the first sensor are provided. The sample information processing apparatus according to
(付記8)
検体の外耳道を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞として形成可能に該検体の外耳に装着することのできる筐体部と、該筐体部に設けられ、該外耳道における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出する該第二センサとが設けられた検体情報検出ユニットと、
該第二センサにより検出された検出信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す第二周波数補償処理部と備える検体情報検出装置であって、
該第二センサは、入力された信号に応じて空気振動を生じさせるスピーカーとして機能するものであり、
該検体情報検出装置は、上記の第二周波数補償処理部により処理された信号を出力する
ことを特徴とする、検体情報検出装置。
(Supplementary Note 8)
A housing capable of being attached to the outer ear of the sample, which can be formed as a cavity forming a closed or substantially closed space structure, and a pulsating signal of a blood vessel in the outer ear canal An analyte information detection unit provided with the second sensor that detects the pressure information that propagates in the cavity due to the pulsatility signal;
An analyte information detection apparatus comprising: a second frequency compensation processing unit that performs frequency compensation processing for amplifying a gain in a low frequency region to a detection signal detected by the second sensor;
The second sensor functions as a speaker that generates air vibration according to an input signal,
The specimen information detection apparatus outputs the signal processed by the second frequency compensation processing unit.
(付記9)
該第二周波数補償処理部が、該第二センサにより検出された検出信号に対して、信号を増幅させる処理を施す
ことを特徴とする、付記8記載の検体情報検出装置。
(Appendix 9)
9. The specimen information detection apparatus according to
(付記10)
付記8または付記9記載の検体情報検出装置と情報処理装置とを備える検体情報処理装置であって、
該情報処理装置は、入力された信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す信号入力部を備え、
上記の第二周波数補償処理部による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、上記の信号入力部における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であり、
上記の第二周波数補償処理部により処理された信号が、該信号入力部に入力される
ことを特徴とする、検体情報処理装置。
(Supplementary Note 10)
A specimen information processing apparatus comprising the specimen information detection apparatus according to
The information processing apparatus includes a signal input unit that performs an input process for reducing a gain in a low frequency region with respect to an input signal,
The processing for amplifying the gain in the low frequency region by the second frequency compensation processing unit described above is a processing for compensating for the reduction in gain due to the input processing in the signal input unit,
The sample information processing apparatus, wherein the signal processed by the second frequency compensation processing unit is input to the signal input unit.
(付記11)
第二周波数補償処理部が、上記の血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させる処理を更に施し、
該検体情報処理装置が、該検体情報検出装置に出力する信号に対して、該脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理を施す出力処理部を備え、
該出力処理部により処理された信号が、該第二センサに入力される
ことを特徴とする、付記10に記載の検体情報処理装置。
(Supplementary Note 11)
A process in which the second frequency compensation processing unit attenuates a frequency component higher than the pulse wave information detection band, which is a frequency band in which the pulse wave information of the blood vessel is detected, and passes the frequency component of the pulse wave information detection band Give more
The sample information processing apparatus attenuates the frequency component of the pulse wave information detection band and passes the frequency component higher than the pulse wave information detection band to the signal output to the sample information detection apparatus. An output processing unit to be applied,
The sample information processing apparatus according to
(付記12)
上記の信号入力部により処理された信号に対して、上記の第二センサにより検出される信号の周波数特性における低周波領域のゲインの低下を補償するように、該低周波領域のゲインを増幅させる波形等化処理を施す波形等化処理部を備える
ことを特徴とする、付記10または付記11に記載の検体情報処理装置。
(Supplementary Note 12)
For the signal processed by the signal input unit, the gain in the low frequency region is amplified so as to compensate for the decrease in gain in the low frequency region in the frequency characteristic of the signal detected by the second sensor. The sample information processing apparatus according to
(付記13)
上記の波形等化処理部により処理された信号に対して、該脈波情報の有する周波数帯域で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なう周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出す周波数補正処理部を備えて構成された
ことを特徴とする、付記12記載の検体情報処理装置。
(Supplementary Note 13)
By applying a frequency correction process for performing at least one of an amplification operation, an integration operation, and a differentiation operation on the signal processed by the waveform equalization processing unit in the frequency band of the pulse wave information, The sample information processing apparatus according to
(付記14)
該検体情報検出ユニットが、該筐体部と該第二センサとが設けられたイヤホンユニットを左右の耳に対応して一対備え、
上記のそれぞれのイヤホンユニットに由来する信号を加算する加算処理部を備える
ことを特徴とする、付記10〜13のいずれか1項に記載の検体情報処理装置。
(Supplementary Note 14)
The sample information detection unit includes a pair of earphone units each provided with the casing and the second sensor corresponding to left and right ears,
15. The sample information processing apparatus according to any one of
(付記15)
検体情報検出装置と情報処理装置とを備える検体情報処理装置であって、
該検体情報検出装置は、検体の外耳道を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞として形成可能に該検体の外耳に装着することのできる筐体部と、該筐体部に設けられ、該外耳道における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出する該第二センサとが設けられた検体情報検出ユニットを備え、
該第二センサは、入力された信号に応じて空気振動を生じさせるスピーカーとして機能するものであり、
該情報処理装置は、入力された信号に対して、低周波領域のゲインを低下させる入力処理を施す信号入力部と、
該信号入力部により処理された信号に対して、低周波領域のゲインを増幅させる周波数補償処理を施す第二周波数補償処理部とを備え、
上記の第二周波数補償処理部による低周波領域のゲインを増幅させる処理は、上記の信号入力部における入力処理によるゲインの低下を補償する処理であり、
上記の第二センサにより検出された検出信号が、該信号入力部に入力される
ことを特徴とする、検体情報処理装置。
(Supplementary Note 15)
A sample information processing apparatus comprising a sample information detection apparatus and an information processing apparatus,
The specimen information detection device is provided in the casing part, which can be attached to the outer ear of the specimen so as to be formed as a cavity having a spatial structure in which the outer ear canal of the specimen is closed or substantially closed, A specimen information detection unit provided with the second sensor for detecting a pulsation signal of a blood vessel in the ear canal as pressure information caused by the pulsation signal and propagating in the cavity;
The second sensor functions as a speaker that generates air vibration according to an input signal,
The information processing apparatus includes a signal input unit that performs an input process for reducing a gain in a low frequency region with respect to an input signal;
A second frequency compensation processing unit that performs frequency compensation processing for amplifying a gain in a low frequency region for the signal processed by the signal input unit;
The process of amplifying the gain in the low frequency region by the second frequency compensation processing unit is a process for compensating for a decrease in gain due to the input process in the signal input unit,
A sample information processing apparatus, wherein a detection signal detected by the second sensor is input to the signal input unit.
(付記16)
該第二周波数補償処理部が、該第二センサにより検出された検出信号に対して、信号を増幅させる処理を施す
ことを特徴とする、付記15記載の検体情報処理装置。
(Supplementary Note 16)
16. The sample information processing apparatus according to
(付記17)
第二周波数補償処理部が、上記の血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させる処理を更に施し、
該検体情報処理装置が、該検体情報検出装置に出力する信号に対して、該脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理を施す出力処理部を備え、
該出力処理部により処理された信号が、該第二センサに入力される
ことを特徴とする、付記15または付記16に記載の検体情報処理装置。
(Supplementary Note 17)
A process in which the second frequency compensation processing unit attenuates a frequency component higher than the pulse wave information detection band, which is a frequency band in which the pulse wave information of the blood vessel is detected, and passes the frequency component of the pulse wave information detection band Give more
The sample information processing apparatus attenuates the frequency component of the pulse wave information detection band and passes the frequency component higher than the pulse wave information detection band to the signal output to the sample information detection apparatus. An output processing unit to be applied,
The sample information processing apparatus according to
(付記18)
上記の第二周波数補償処理部により処理された信号に対して、上記の第二センサにより検出される信号の周波数特性における低周波領域のゲインの低下を補償するように、該低周波領域のゲインを増幅させる波形等化処理を施す波形等化処理部を備える
ことを特徴とする、付記15〜17のいずれか1項に記載の検体情報処理装置。
(Appendix 18)
The gain of the low frequency region is compensated for the signal processed by the second frequency compensation processing unit so as to compensate for the decrease in the gain of the low frequency region in the frequency characteristic of the signal detected by the second sensor. 20. The sample information processing apparatus according to any one of
(付記19)
上記の波形等化処理部により処理された信号に対して、該脈波情報の有する周波数帯域で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの1つの動作を行なう周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの1つの信号を取り出す周波数補正処理部を備えて構成された
ことを特徴とする、付記18記載の検体情報処理装置。
(Appendix 19)
By applying a frequency correction process for performing at least one of an amplification operation, an integration operation, and a differentiation operation on the signal processed by the waveform equalization processing unit in the frequency band of the pulse wave information, 24. The sample information processing apparatus according to claim 18, further comprising: a frequency correction processing unit for extracting at least one of the pulsating volume signal, the pulsating velocity signal, and the pulsating acceleration signal.
(付記20)
該検体情報検出ユニットが、該筐体部と該第二センサとが設けられたイヤホンユニットを左右の耳に対応して一対備え、
上記のそれぞれのイヤホンユニットに由来する信号を加算する加算処理部を備える
ことを特徴とする、付記15〜19のいずれか1項に記載の検体情報処理装置。
(Supplementary Note 20)
The sample information detection unit includes a pair of earphone units each provided with the casing and the second sensor corresponding to left and right ears,
15. The sample information processing apparatus according to any one of
(付記21)
イヤホンに装着されて外耳道における外部開口部に挿入されるイヤーピースであって、
該イヤーピースは、筒状に形成されて該イヤホンの開口部と連通する内筒部と、該内筒部の外周を覆うように筒状に形成される外筒部とを有し、
該内筒部は、該外筒部と連接する連接端部と、該イヤホンが装着されて該開口部と連通する装着端部とを有し、該内筒部の外周方向において、該連接端部の側に第一係合突起が環状に形成され、該装着端部の側に第二係合突起が環状に形成されており、
該外筒部は、該連接端部から該内筒部の外側に折り曲げて延出されて形成されており、
該連接端部と該第一係合突起との間の壁部と、該第一係合突起と該第二係合突起との間の壁部とが屈曲することにより、該第一係合突起と該第二係合突起とが向かい合うように該内筒部が屈曲変形した状態で、該第一係合突起と該第二係合突起とが係合して、該内筒部が該外筒部を拡開する
ことを特徴とする、イヤーピース。
(Supplementary Note 21)
An earpiece that is attached to an earphone and inserted into an external opening in the ear canal,
The earpiece has an inner cylindrical portion that is formed in a cylindrical shape and communicates with an opening of the earphone, and an outer cylindrical portion that is formed in a cylindrical shape so as to cover the outer periphery of the inner cylindrical portion,
The inner cylindrical portion has a connecting end connected to the outer cylindrical portion, and a mounting end on which the earphone is mounted and in communication with the opening, the connecting end in the outer circumferential direction of the inner cylindrical portion. A first engagement protrusion is formed annularly on the side of the part, and a second engagement protrusion is formed annularly on the side of the mounting end,
The outer cylinder part is formed by being bent and extended from the connecting end part to the outside of the inner cylinder part,
The wall portion between the connecting end portion and the first engagement protrusion and the wall portion between the first engagement protrusion and the second engagement protrusion are bent, whereby the first engagement is performed. In a state in which the inner cylindrical portion is bent and deformed such that the protrusion and the second engagement protrusion face each other, the first engagement protrusion and the second engagement protrusion are engaged, and the inner cylindrical portion is engaged with the second engagement protrusion. An earpiece characterized by expanding the outer tube.
(付記22)
該内筒部が筒状の円錐台状に形成されており、
該連接端部は、該内筒部における開口面積が大きい端部であり、
該装着端部は、該内筒部における開口面積が小さい端部であり、
該連接端部と該第一係合突起との間の壁部が凸状に屈曲するとともに、該第一係合突起と該第二係合突起との間の壁部が凹状に屈曲する
ことを特徴とする、付記21記載のイヤーピース。
(Supplementary Note 22)
The inner cylindrical portion is formed in a cylindrical truncated cone shape,
The connecting end is an end having a large opening area in the inner cylindrical portion,
The mounting end is an end with a small opening area in the inner cylindrical portion,
The wall portion between the connecting end portion and the first engagement protrusion is bent in a convex shape, and the wall portion between the first engagement protrusion and the second engagement protrusion is bent in a concave shape. The earpiece according to
(付記23)
該第一係合突起及び該第二係合突起がそれぞれ断続的に形成されており、
上記の断続的に形成されている該第一係合突起の間の間隙の長さは、少なくとも該第二係合突起が挿入される長さであり、
上記の断続的に形成されている該第二係合突起は、上記の断続的に形成されている該第一係合突起の間の間隙の周方向の位置に対向する位置に配置されるように形成されており、
上記の該第一係合突起と該第二係合突起との間の壁部の外周にらせん状に溝が形成されており、
該内筒部が屈曲変形する際に、該第一係合突起の端部と該第二係合突起の端部とが係合する
ことを特徴とする、付記23記載のイヤーピース。
(Supplementary Note 23)
The first engagement protrusion and the second engagement protrusion are formed intermittently,
The length of the gap between the above-mentioned intermittently formed first engagement projections is a length at which at least the second engagement projections are inserted,
The intermittently formed second engaging protrusion is disposed at a position opposite to the circumferential position of the gap between the intermittently formed first engaging protrusions. Is formed,
A spiral groove is formed on the outer periphery of the wall portion between the first engagement protrusion and the second engagement protrusion.
The earpiece according to
(付記24)
付記21〜23の何れか1項に記載のイヤーピースと、
ドライバユニットを収納するハウジングとを備え、
該ハウジングに形成された開口部を覆うように該イヤーピースが装着される
ことを特徴とする、イヤホン。
(Supplementary Note 24)
The earpiece according to any one of appendices 21-23,
And a housing for housing the driver unit,
The earphone is attached to the earpiece so as to cover an opening formed in the housing.
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 検体情報処理装置
11,12,13,14,15,16,17,18,19,20 検体情報検出装置
21,22,23,25,27,29 情報処理装置
31,32,33 検体情報検出ユニット
35 Rイヤホンユニット(イヤホン)
37 Lイヤホンユニット(イヤホン)
39 マイクユニット
42 第二プラグ
43 第二プラグのグランド端子
44 第二プラグのRイヤホン端子(イヤホン端子)
45 第二プラグのLイヤホン端子(イヤホン端子)
51,52,53,54,55,56,57,58,59,60 接続部
61 第一周波数補償処理部
62 第一プラグ
63 第一プラグのマイク端子(マイク端子)
65 第一プラグのRイヤホン端子(イヤホン端子)
66 第一プラグのLイヤホン端子(イヤホン端子)
68 スイッチ回路
70 第二周波数補償処理部
73 第二ジャック
78 第三周波数補償処理部
81 第一ジャック
87 信号入力部
90 周波数補正処理部
93 波形等化処理部
101 検体
102 血管
111 センサ取付部
112 開口部
113 空洞
121 第一センサ
211 筐体部
212 第二センサ
241 加算処理部
301 スマートフォン
302 マイクユニット
303 ケース(筐体)
304 音孔
311 スマートフォンカバー
312 開口部
313 取付部
314 空洞
501,502 イヤーピース
511 内筒部
512 連接端部
513 装着端部
514,514a,514b 第一係合突起
515,515a,515b 第二係合突起
516 第一壁部
517 第二壁部
518 溝部
521 外筒部
531 ドライバユニット
532 ハウジング
533 開口部
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 Sample
37 L Earphone Unit (Earphone)
39
45 L earphone terminal of the second plug (earphone terminal)
51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60
65 First plug R earphone terminal (earphone terminal)
66 L earphone terminal of the first plug (earphone terminal)
68
Claims (4)
該イヤーピースは、筒状に形成されて該イヤホンの開口部と連通する内筒部と、該内筒部の外周を覆うように筒状に形成される外筒部とを有し、
該内筒部は、該外筒部と連接する連接端部と、該イヤホンが装着されて該開口部と連通する装着端部とを有し、該内筒部の外周方向において、該連接端部の側に第一係合突起が環状に形成され、該装着端部の側に第二係合突起が環状に形成されており、
該外筒部は、該連接端部から該内筒部の外側に折り曲げて延出されて形成されており、
該連接端部と該第一係合突起との間の壁部と、該第一係合突起と該第二係合突起との間の壁部とが屈曲することにより、該第一係合突起と該第二係合突起とが向かい合うように該内筒部が屈曲変形した状態で、該第一係合突起と該第二係合突起とが係合して、該内筒部が該外筒部を拡開する
ことを特徴とする、イヤーピース。 An earpiece that is attached to an earphone and inserted into an external opening in the ear canal,
The earpiece has an inner cylindrical portion that is formed in a cylindrical shape and communicates with an opening of the earphone, and an outer cylindrical portion that is formed in a cylindrical shape so as to cover the outer periphery of the inner cylindrical portion,
The inner cylindrical portion has a connecting end connected to the outer cylindrical portion, and a mounting end on which the earphone is mounted and in communication with the opening, the connecting end in the outer circumferential direction of the inner cylindrical portion. A first engagement protrusion is formed annularly on the side of the part, and a second engagement protrusion is formed annularly on the side of the mounting end,
The outer cylinder part is formed by being bent and extended from the connecting end part to the outside of the inner cylinder part,
The wall portion between the connecting end portion and the first engagement protrusion and the wall portion between the first engagement protrusion and the second engagement protrusion are bent, whereby the first engagement is performed. In a state where the inner tube portion is bent and deformed so that the protrusion and the second engagement protrusion face each other, the first engagement protrusion and the second engagement protrusion are engaged, and the inner tube portion is An earpiece characterized by expanding the outer tube.
該連接端部は、該内筒部における開口面積が大きい端部であり、
該装着端部は、該内筒部における開口面積が小さい端部であり、
該連接端部と該第一係合突起との間の壁部が凸状に屈曲するとともに、該第一係合突起と該第二係合突起との間の壁部が凹状に屈曲する
ことを特徴とする、請求項1記載のイヤーピース。 The inner cylinder part is formed in a cylindrical truncated cone shape,
The connecting end portion is an end portion having a large opening area in the inner cylindrical portion,
The mounting end is an end with a small opening area in the inner cylindrical portion,
The wall portion between the connecting end portion and the first engagement protrusion is bent in a convex shape, and the wall portion between the first engagement protrusion and the second engagement protrusion is bent in a concave shape. The earpiece according to claim 1, wherein:
上記の断続的に形成されている該第一係合突起の間の間隙の長さは、少なくとも該第二係合突起が挿入される長さであり、
上記の断続的に形成されている該第二係合突起は、上記の断続的に形成されている該第一係合突起の間の間隙の周方向の位置に対向する位置に配置されるように形成されており、
上記の該第一係合突起と該第二係合突起との間の壁部の外周にらせん状に溝が形成されており、
該内筒部が屈曲変形する際に、該第一係合突起の端部と該第二係合突起の端部とが係合する
ことを特徴とする、請求項2記載のイヤーピース。 The first engagement protrusion and the second engagement protrusion are formed intermittently,
The length of the gap between the above-mentioned intermittently formed first engagement projections is a length at which at least the second engagement projections are inserted,
The intermittently formed second engaging protrusion is disposed at a position opposite to the circumferential position of the gap between the intermittently formed first engaging protrusions. Is formed,
A spiral groove is formed on the outer periphery of the wall portion between the first engagement protrusion and the second engagement protrusion.
The earpiece according to claim 2, wherein when the inner cylinder portion is bent and deformed, an end portion of the first engagement protrusion and an end portion of the second engagement protrusion are engaged with each other.
ドライバユニットを収納するハウジングとを備え、
該ハウジングに形成された開口部を覆うように該イヤーピースが装着される
ことを特徴とする、イヤホン。 The earpiece according to any one of claims 1 to 3;
And a housing for housing the driver unit,
The earphone is attached to the earpiece so as to cover an opening formed in the housing.
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