JPH05176901A - 光電型容積計 - Google Patents
光電型容積計Info
- Publication number
- JPH05176901A JPH05176901A JP3347324A JP34732491A JPH05176901A JP H05176901 A JPH05176901 A JP H05176901A JP 3347324 A JP3347324 A JP 3347324A JP 34732491 A JP34732491 A JP 34732491A JP H05176901 A JPH05176901 A JP H05176901A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amplifier
- light source
- signal
- light
- operating point
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Abstract
(57)【要約】
【目的】長時間、安定に動作できる光電型容積計を提供
する。 【構成】光源より生体組織に光を照射して、光検出器に
より透過光または反射光を検出し、増幅器により増幅し
て検出信号を求め、この検出信号に基づき生体組織の容
積変化を求めるようにした光電型容積計において、検出
信号と、増幅器３の最適動作点に対応して任意に設定し
得る基準信号とを比較し、その差に応じた補正信号を作
成し、この補正信号に基づき光源１の光量を制御するフ
ィードバック手段９、１１を具えている。
する。 【構成】光源より生体組織に光を照射して、光検出器に
より透過光または反射光を検出し、増幅器により増幅し
て検出信号を求め、この検出信号に基づき生体組織の容
積変化を求めるようにした光電型容積計において、検出
信号と、増幅器３の最適動作点に対応して任意に設定し
得る基準信号とを比較し、その差に応じた補正信号を作
成し、この補正信号に基づき光源１の光量を制御するフ
ィードバック手段９、１１を具えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生体信号の計測に使用
する光電型容積計に関する。
する光電型容積計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、脈波計、パルスオキシメータ或は
血圧計等の光電型容積計においては、指先、耳タブ等の
生体組織に光を当て、その透過光又は反射光を検出して
脈波、酸素飽和度或は血圧等の生体信号を測定するよう
にしている。図３は、斯かる従来の光電型容積計の要部
の概略構成を示すものである。同図の破線Ａ内におい
て、１は発光ダイオード等の光源で、指或は耳タブ等の
生体組織の被測定部Ｓに光を照射し、その透過光又は反
射光をフォトダイオード等の光検出器２により検出す
る。検出された信号は増幅器３により増幅され検出信号
として、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４及びローパスフ
ィルタ（ＬＰＦ）５に送られ、検出光の交流信号成分及
び直流信号成分が出力信号として取り出されるように構
成されている。斯かる従来例においては、光源１の光量
は一定であり、光検出器２及び増幅器３の動作点は固定
されている。また、最近では、上記従来例に、Ａ／Ｄ変
換器６、マイクロコンピュータ７及びＤ／Ａ変換器８に
よるコンピュータ構成の制御部（破線Ｂ内）を付加した
ものも使用されている。斯かる構成の制御部は、検出光
の直流信号成分が設定値になるように光源１の光量を制
御し、増幅器３の動作点が最適となるようにしたもので
ある。
血圧計等の光電型容積計においては、指先、耳タブ等の
生体組織に光を当て、その透過光又は反射光を検出して
脈波、酸素飽和度或は血圧等の生体信号を測定するよう
にしている。図３は、斯かる従来の光電型容積計の要部
の概略構成を示すものである。同図の破線Ａ内におい
て、１は発光ダイオード等の光源で、指或は耳タブ等の
生体組織の被測定部Ｓに光を照射し、その透過光又は反
射光をフォトダイオード等の光検出器２により検出す
る。検出された信号は増幅器３により増幅され検出信号
として、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）４及びローパスフ
ィルタ（ＬＰＦ）５に送られ、検出光の交流信号成分及
び直流信号成分が出力信号として取り出されるように構
成されている。斯かる従来例においては、光源１の光量
は一定であり、光検出器２及び増幅器３の動作点は固定
されている。また、最近では、上記従来例に、Ａ／Ｄ変
換器６、マイクロコンピュータ７及びＤ／Ａ変換器８に
よるコンピュータ構成の制御部（破線Ｂ内）を付加した
ものも使用されている。斯かる構成の制御部は、検出光
の直流信号成分が設定値になるように光源１の光量を制
御し、増幅器３の動作点が最適となるようにしたもので
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例の前者（破線Ａ内）においては、光検出器及び
増幅器の動作点は固定されているため、対象とする生体
組織の被測定部における個人差により、その都度、特に
増幅器の動作点が最適な動作点となるように調整しなけ
ればならない煩わしさがある。あるいは、どの様な生体
組織の被測定部においても動作点が飽和しないようにす
るために、感度を低下させて増幅器の動作点が飽和しな
いようにしていた。このため、交流分のみ後の段で更に
増幅して必要な感度を得ていたが、この方式では雑音が
多く非常に使い難く、特に電池駆動などによる低電圧の
下では、ダイナミックレンジが狭いので斯かる傾向が顕
著になる。また、後者（破線Ｂ内）を付加した例におい
ては装置として大がかりとなり、コスト増となる。更
に、両者に共通する点は、検出信号の直流及び交流信号
成分の分離、増幅に多くの回路素子が必要となり、ま
た、光源の消費電力が大きく、電池等による長時間の駆
動が出来ないという不都合点が有った。従って、本発明
は、簡単な構成で上記不都合点を解消した光電型容積計
を提供することを目的とする。
た従来例の前者（破線Ａ内）においては、光検出器及び
増幅器の動作点は固定されているため、対象とする生体
組織の被測定部における個人差により、その都度、特に
増幅器の動作点が最適な動作点となるように調整しなけ
ればならない煩わしさがある。あるいは、どの様な生体
組織の被測定部においても動作点が飽和しないようにす
るために、感度を低下させて増幅器の動作点が飽和しな
いようにしていた。このため、交流分のみ後の段で更に
増幅して必要な感度を得ていたが、この方式では雑音が
多く非常に使い難く、特に電池駆動などによる低電圧の
下では、ダイナミックレンジが狭いので斯かる傾向が顕
著になる。また、後者（破線Ｂ内）を付加した例におい
ては装置として大がかりとなり、コスト増となる。更
に、両者に共通する点は、検出信号の直流及び交流信号
成分の分離、増幅に多くの回路素子が必要となり、ま
た、光源の消費電力が大きく、電池等による長時間の駆
動が出来ないという不都合点が有った。従って、本発明
は、簡単な構成で上記不都合点を解消した光電型容積計
を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図１に
示す如く、光源より生体組織に光を照射して、光検出器
により透過光又は反射光を検出し、増幅器により増幅し
て検出信号を求め、この検出信号に基づき生体組織の容
積変化を求めるようにした光電型容積計において、検出
信号と、増幅器３の最適動作点に対応して任意に設定し
得る基準信号とを比較し、その差に応じた補正信号を作
成し、この補正信号に応じて光源１の光量を制御するフ
ィードバック手段９、１１を具えている。また、斯かる
構成において、光源１を点滅させるスイッチング手段１
４と、光検出器２の検知信号をサンプリングして保持す
るサンプルホールド手段１２と、このサンプルホールド
手段１２並びにスイッチング手段１４を制御するタイミ
ング信号発生手段１３とを具える。
示す如く、光源より生体組織に光を照射して、光検出器
により透過光又は反射光を検出し、増幅器により増幅し
て検出信号を求め、この検出信号に基づき生体組織の容
積変化を求めるようにした光電型容積計において、検出
信号と、増幅器３の最適動作点に対応して任意に設定し
得る基準信号とを比較し、その差に応じた補正信号を作
成し、この補正信号に応じて光源１の光量を制御するフ
ィードバック手段９、１１を具えている。また、斯かる
構成において、光源１を点滅させるスイッチング手段１
４と、光検出器２の検知信号をサンプリングして保持す
るサンプルホールド手段１２と、このサンプルホールド
手段１２並びにスイッチング手段１４を制御するタイミ
ング信号発生手段１３とを具える。
【０００５】
【作用】生体組織の被測定部を透過又は反射した光を、
光検出器で検出し、この信号を増幅して得られる検出信
号と、増幅器の最適動作点に対応して設定した基準信号
とを比較し、その差に応じた補正信号を発生させる。更
に、この補正信号を積分して光源にフィードバックする
ことにより、増幅器の動作点を最適動作点に維持するこ
とが出来る。従って、対象とする生体組織の被測定部に
個人差がある場合においても、増幅器の動作点の調整等
は不要となる。また、光源の点灯を間欠的に行うことに
より低消費電力化が可能となる。
光検出器で検出し、この信号を増幅して得られる検出信
号と、増幅器の最適動作点に対応して設定した基準信号
とを比較し、その差に応じた補正信号を発生させる。更
に、この補正信号を積分して光源にフィードバックする
ことにより、増幅器の動作点を最適動作点に維持するこ
とが出来る。従って、対象とする生体組織の被測定部に
個人差がある場合においても、増幅器の動作点の調整等
は不要となる。また、光源の点灯を間欠的に行うことに
より低消費電力化が可能となる。
【０００６】
【実施例】以下、図１を参照して本発明を説明する。図
３の従来例と対応する部分には同一符号を付し、説明を
省略する。本発明が従来例と異なる部分は、光検出器２
により検出された信号を増幅した検出信号と、増幅器３
の最適動作点に対応して設定した基準信号とを比較し、
その差に応じた補正信号を出力して、光源１にフィード
バックするようにした点と、光源１を点滅させるように
した点である。図１は本発明の光電型容積計の一実施例
を示すもので、その作用について説明する。光源１より
生体組織の被測定部Ｓを透過した光は、光検出器２によ
り検出され、増幅器３で増幅後検出信号として取り出さ
れる。この検出信号は誤差増幅器９に加えられ、更にこ
の誤差増幅器９において、基準電圧発生器１０から送出
される、増幅器３の最適動作点に対応する基準電圧と比
較される。誤差増幅器９は、例えば、検出信号が基準電
圧より大きい場合は、光源１の光量を低下させ、また、
検出信号が基準電圧より小さい場合は、光源１の光量を
増加させるような補正信号を出力する。基準電圧発生器
１０より発生される基準電圧は、目的とする測定対象
（脈波或は組織容積等）に応じて任意に設定することが
出来るようになっている。誤差増幅器９より出力される
補正信号はＬＰＦ１１に加えられ、積分されて直流信号
成分として光源１にフィードバックされ、光量が制御さ
れる。従って、増幅器３は、基準電圧発生器１０で設定
される最適動作点に常に保持することが出来る。また、
ＬＰＦ１１の遮断周波数を所要の値に設定することによ
り、図示の如く、交流信号成分は増幅器３から得られ、
直流信号成分はＬＰＦ１１より得られる。実際には、こ
の交流信号成分、即ち、変動成分を利用して、例えば、
脈波或は血圧等を測定するようになっている。
３の従来例と対応する部分には同一符号を付し、説明を
省略する。本発明が従来例と異なる部分は、光検出器２
により検出された信号を増幅した検出信号と、増幅器３
の最適動作点に対応して設定した基準信号とを比較し、
その差に応じた補正信号を出力して、光源１にフィード
バックするようにした点と、光源１を点滅させるように
した点である。図１は本発明の光電型容積計の一実施例
を示すもので、その作用について説明する。光源１より
生体組織の被測定部Ｓを透過した光は、光検出器２によ
り検出され、増幅器３で増幅後検出信号として取り出さ
れる。この検出信号は誤差増幅器９に加えられ、更にこ
の誤差増幅器９において、基準電圧発生器１０から送出
される、増幅器３の最適動作点に対応する基準電圧と比
較される。誤差増幅器９は、例えば、検出信号が基準電
圧より大きい場合は、光源１の光量を低下させ、また、
検出信号が基準電圧より小さい場合は、光源１の光量を
増加させるような補正信号を出力する。基準電圧発生器
１０より発生される基準電圧は、目的とする測定対象
（脈波或は組織容積等）に応じて任意に設定することが
出来るようになっている。誤差増幅器９より出力される
補正信号はＬＰＦ１１に加えられ、積分されて直流信号
成分として光源１にフィードバックされ、光量が制御さ
れる。従って、増幅器３は、基準電圧発生器１０で設定
される最適動作点に常に保持することが出来る。また、
ＬＰＦ１１の遮断周波数を所要の値に設定することによ
り、図示の如く、交流信号成分は増幅器３から得られ、
直流信号成分はＬＰＦ１１より得られる。実際には、こ
の交流信号成分、即ち、変動成分を利用して、例えば、
脈波或は血圧等を測定するようになっている。
【０００７】図２は他の実施例を示すもので、上述した
図１の実施例に、サンプルホールド回路１２、タイミン
グ信号発生回路１３及びスイッチング回路１４を付加す
ることにより、光源１の消費電力を低減するようにした
ものである。以下、その作用について説明する。タイミ
ング信号発生回路１３は、所定の周期でタイミングパル
スをサンプルホールド回路１２及びスイッチング回路１
４へ送る。スイッチング回路１４は、タイミング信号発
生回路１３よりのパルスに応じて、光源１をオン／オフ
（点灯／消灯）させる。光源１より生体組織の被測定部
Ｓを透過又は反射した光は、光検出器２により検出さ
れ、サンプルホールド回路１２に出力される。サンプル
ホールド回路１２は、光源１の点灯時に光検出器２で検
出された検知信号をサンプリングし、光源１の消灯時に
このサンプリング値を保持する。光源１の消灯中、光検
出器２の検知信号はサンプルホールド回路１２に保持さ
れているので、その検知信号は増幅器３により増幅後、
検出信号として誤差増幅器９に送られる。検出信号は、
基準電圧発生器１０より出力される、増幅器３の最適動
作点に対応する基準電圧と比較され、その差に応じた補
正信号が出力され、ＬＰＦ１１に送出される。ＬＰＦ１
１は、補正信号を積分し、直流信号成分としてスイッチ
ング回路１４に出力する。更に、直流信号成分はスイッ
チング回路１４のオン／オフにより光源１へ印加され、
光源１が点滅駆動されてその光量が制御される。光源１
を点滅駆動する際、所要の周波数の倍の周波数で点滅さ
せることにより、点灯時間を少なくして消費電力を低減
させることが出来る。
図１の実施例に、サンプルホールド回路１２、タイミン
グ信号発生回路１３及びスイッチング回路１４を付加す
ることにより、光源１の消費電力を低減するようにした
ものである。以下、その作用について説明する。タイミ
ング信号発生回路１３は、所定の周期でタイミングパル
スをサンプルホールド回路１２及びスイッチング回路１
４へ送る。スイッチング回路１４は、タイミング信号発
生回路１３よりのパルスに応じて、光源１をオン／オフ
（点灯／消灯）させる。光源１より生体組織の被測定部
Ｓを透過又は反射した光は、光検出器２により検出さ
れ、サンプルホールド回路１２に出力される。サンプル
ホールド回路１２は、光源１の点灯時に光検出器２で検
出された検知信号をサンプリングし、光源１の消灯時に
このサンプリング値を保持する。光源１の消灯中、光検
出器２の検知信号はサンプルホールド回路１２に保持さ
れているので、その検知信号は増幅器３により増幅後、
検出信号として誤差増幅器９に送られる。検出信号は、
基準電圧発生器１０より出力される、増幅器３の最適動
作点に対応する基準電圧と比較され、その差に応じた補
正信号が出力され、ＬＰＦ１１に送出される。ＬＰＦ１
１は、補正信号を積分し、直流信号成分としてスイッチ
ング回路１４に出力する。更に、直流信号成分はスイッ
チング回路１４のオン／オフにより光源１へ印加され、
光源１が点滅駆動されてその光量が制御される。光源１
を点滅駆動する際、所要の周波数の倍の周波数で点滅さ
せることにより、点灯時間を少なくして消費電力を低減
させることが出来る。
【０００８】上記構成において、回路素子を理想的なも
のとし、最適動作点を電源電圧の中点に選定し、且つ積
分信号と光源１の光量を所定の関係に設定することによ
り、検出信号の直流信号成分及び交流信号成分共に最大
のダイナミックレンジが得られる。しかし、前述したよ
うに最適動作点は、目的とする測定対象に応じて、電源
電圧の中点に限らず、任意に設定できることは云うまで
もない。
のとし、最適動作点を電源電圧の中点に選定し、且つ積
分信号と光源１の光量を所定の関係に設定することによ
り、検出信号の直流信号成分及び交流信号成分共に最大
のダイナミックレンジが得られる。しかし、前述したよ
うに最適動作点は、目的とする測定対象に応じて、電源
電圧の中点に限らず、任意に設定できることは云うまで
もない。
【０００９】尚、本発明は上述の実施例に限ることな
く、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成
を取り得ることは勿論である。
く、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成
を取り得ることは勿論である。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、増
幅器の動作点を任意の最適動作点に設定可能とし、更
に、光源を点滅させるようにしたので、下記に示す如く
種々の効果が得られる。 測定すべき生体組織に個人差があっても、動作点の調
整は不要となり、多数の患者に要する測定時間が短縮出
来る。 増幅器より得られる検出信号は、光源及び光検出器と
被測定部との位置関係、被測定部の透過又は反射光量の
固有値及び外来光等による変動が有っても、電源電圧に
ほぼ等しいダイナミックレンジが得られる。 動作点が最適値に設定出来るので、従来のようにどん
な被測定組織に対しても動作点が飽和しないように感度
を下げることなく、所要の感度が得られる。 光源の点滅駆動により、光源による消費電力が大幅に
低減出来、電池駆動時においても、長時間安定に動作さ
せることが可能となる。 光検出器の追従遅延を補うように光源の光量が増加
し、また、光量は光源の最大定格の関係より、連続発光
に比べ点滅時は大きく設定することが出来るため、見か
け上、光検出器の速度改善が成されたことになり、従来
のフィードバックの無い構成に比較して、光検出器の追
従速度を超えた点灯時間の短縮が可能となる。
幅器の動作点を任意の最適動作点に設定可能とし、更
に、光源を点滅させるようにしたので、下記に示す如く
種々の効果が得られる。 測定すべき生体組織に個人差があっても、動作点の調
整は不要となり、多数の患者に要する測定時間が短縮出
来る。 増幅器より得られる検出信号は、光源及び光検出器と
被測定部との位置関係、被測定部の透過又は反射光量の
固有値及び外来光等による変動が有っても、電源電圧に
ほぼ等しいダイナミックレンジが得られる。 動作点が最適値に設定出来るので、従来のようにどん
な被測定組織に対しても動作点が飽和しないように感度
を下げることなく、所要の感度が得られる。 光源の点滅駆動により、光源による消費電力が大幅に
低減出来、電池駆動時においても、長時間安定に動作さ
せることが可能となる。 光検出器の追従遅延を補うように光源の光量が増加
し、また、光量は光源の最大定格の関係より、連続発光
に比べ点滅時は大きく設定することが出来るため、見か
け上、光検出器の速度改善が成されたことになり、従来
のフィードバックの無い構成に比較して、光検出器の追
従速度を超えた点灯時間の短縮が可能となる。
【図１】本発明の光電型容積計の実施例を示すブロック
図である。
図である。
【図２】本発明の他の実施例を示すブロック図である。
【図３】従来例の構成を示す説明図である。
１ 光源 ２ 光検出器 ３ 増幅器 ９ 誤差増幅器 １０ 基準電圧発生器 １１ ローパスフィルタ（ＬＰＦ） １２ サンプルホールド回路 １３ タイミング発生回路 １４ スイッチング回路
Claims (2)
- 【請求項１】 光源より生体組織に光を照射して、光検
出器により透過光または反射光を検出し、増幅器により
増幅して検出信号を求め、この検出信号に基づき上記生
体組織の容積変化を求めるようにした光電型容積計にお
いて、 上記検出信号と、上記増幅器の最適動作点に対応して任
意に設定し得る基準信号とを比較し、その差に応じた補
正信号を作成し、この補正信号に応じて上記光源の光量
を制御するフィードバック手段を具えることを特徴とす
る光電型容積計。 - 【請求項２】 光源を点滅させるスイッチング手段と、
光検出器の検知信号をサンプリングして保持するサンプ
ルホールド手段と、該サンプルホールド手段並びに上記
スイッチング手段を制御するタイミング信号発生手段と
を具えることを特徴とする請求項１記載の光電型容積
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3347324A JPH05176901A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 光電型容積計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3347324A JPH05176901A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 光電型容積計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05176901A true JPH05176901A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=18389454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3347324A Pending JPH05176901A (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 光電型容積計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05176901A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012160856A1 (ja) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | 株式会社村田製作所 | 光センサ装置 |
| JP2014210018A (ja) * | 2013-04-18 | 2014-11-13 | パイオニア株式会社 | 生体装置 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP3347324A patent/JPH05176901A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012160856A1 (ja) * | 2011-05-20 | 2012-11-29 | 株式会社村田製作所 | 光センサ装置 |
| JP5713103B2 (ja) * | 2011-05-20 | 2015-05-07 | 株式会社村田製作所 | 光センサ装置 |
| US9360365B2 (en) | 2011-05-20 | 2016-06-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Optical sensor device for detecting a pulse of a living body |
| US9983053B2 (en) | 2011-05-20 | 2018-05-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Optical sensor device |
| JP2014210018A (ja) * | 2013-04-18 | 2014-11-13 | パイオニア株式会社 | 生体装置 |
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