JPH07308299A - 脈波検出方法及び装置 - Google Patents
脈波検出方法及び装置Info
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- JPH07308299A JPH07308299A JP10394794A JP10394794A JPH07308299A JP H07308299 A JPH07308299 A JP H07308299A JP 10394794 A JP10394794 A JP 10394794A JP 10394794 A JP10394794 A JP 10394794A JP H07308299 A JPH07308299 A JP H07308299A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、脈波検出方法及び装置に関し、特
に、体動によるノイズ成分を除去し、脈波のみを高精度
に検出することを目的とする。 【構成】 本発明による脈波検出方法及び装置は、波長
の異なる２種類の光を人体(10)の同一部分に投射し、光
検出部(2) で得た１対の出力信号（4a,4b)うち一方を反
転かつ位相ずらしを行って各出力信号（4a,4b) を合成
することにより、同一レベルのノイズを除去し、脈波信
号(7a)のみを得る構成である。
に、体動によるノイズ成分を除去し、脈波のみを高精度
に検出することを目的とする。 【構成】 本発明による脈波検出方法及び装置は、波長
の異なる２種類の光を人体(10)の同一部分に投射し、光
検出部(2) で得た１対の出力信号（4a,4b)うち一方を反
転かつ位相ずらしを行って各出力信号（4a,4b) を合成
することにより、同一レベルのノイズを除去し、脈波信
号(7a)のみを得る構成である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、脈波検出方法及び装置
に関し、特に、体動によるノイズ成分を除去し、脈波の
みを高精度に検出するための新規な改良に関する。
に関し、特に、体動によるノイズ成分を除去し、脈波の
みを高精度に検出するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光透過法や光反射法（以下、前
記２法を光電法と呼ぶ）による脈波の検出は、心臓の収
縮拡張による生体組織中の動脈血量の変化による吸光率
の変化や、反射率の変化を光電素子で検出しており、そ
の信号の変化は非常に微小であるため、体位の変動等に
おけるノイズの処理が一番大きな問題であり、周波数フ
ィルターを使用したり、心電によるゲート回路を設けた
りしていたが、体位の変動によるノイズは各種の周波数
成分を含み、脈波の周波数に近似した成分も含むため、
被検者の体位の変動が激しい場合には、光電法による脈
波の検出は不可能であった。すなわち、動脈血液中に含
まれる、酸化ヘモグロビン（HbO2）及び還元ヘモグロビ
ン(Hb)は、図４で示す様に異なった光吸収特性をもって
いる。いま仮に、被検者の指先や耳介等の同一微小部分
に、500nm 付近の波長の光と、800nm 付近の波長の光を
交互に照射し、その透過光を光検出素子で検出すれば、
脈拍つまり間欠的な動脈血の移動によるヘモグロビンの
量の変化によって、このヘモグロビンによる光の波長の
差による光吸収の違いにより、図２のような光吸収曲線
が光検出部から電気的出力信号として得られていた。
記２法を光電法と呼ぶ）による脈波の検出は、心臓の収
縮拡張による生体組織中の動脈血量の変化による吸光率
の変化や、反射率の変化を光電素子で検出しており、そ
の信号の変化は非常に微小であるため、体位の変動等に
おけるノイズの処理が一番大きな問題であり、周波数フ
ィルターを使用したり、心電によるゲート回路を設けた
りしていたが、体位の変動によるノイズは各種の周波数
成分を含み、脈波の周波数に近似した成分も含むため、
被検者の体位の変動が激しい場合には、光電法による脈
波の検出は不可能であった。すなわち、動脈血液中に含
まれる、酸化ヘモグロビン（HbO2）及び還元ヘモグロビ
ン(Hb)は、図４で示す様に異なった光吸収特性をもって
いる。いま仮に、被検者の指先や耳介等の同一微小部分
に、500nm 付近の波長の光と、800nm 付近の波長の光を
交互に照射し、その透過光を光検出素子で検出すれば、
脈拍つまり間欠的な動脈血の移動によるヘモグロビンの
量の変化によって、このヘモグロビンによる光の波長の
差による光吸収の違いにより、図２のような光吸収曲線
が光検出部から電気的出力信号として得られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の光電法による脈
波検出方法は、以上のように構成されていたため、次の
ような課題が存在していた。すなわち、前述の図２の波
形図に示される検出出力信号では、曲線が脈波を表現し
ているが、この時、体動等があれば光検出部から得られ
る出力は、測定部位の組織の体動による収縮、拡張、移
動などにより光投射角度や距離の微小な変化により大き
なノイズ成分を含んだ信号出力となり、この信号の中か
ら脈波の信号成分のみを検出するのは極めて困難であっ
た。
波検出方法は、以上のように構成されていたため、次の
ような課題が存在していた。すなわち、前述の図２の波
形図に示される検出出力信号では、曲線が脈波を表現し
ているが、この時、体動等があれば光検出部から得られ
る出力は、測定部位の組織の体動による収縮、拡張、移
動などにより光投射角度や距離の微小な変化により大き
なノイズ成分を含んだ信号出力となり、この信号の中か
ら脈波の信号成分のみを検出するのは極めて困難であっ
た。
【０００４】本考案は以上のような課題を解決するため
になされたもので、特に、体動によるノイズ成分を除去
し、脈波のみを高精度に検出するようにした脈波検出方
法及び装置を提供することを目的とする。
になされたもので、特に、体動によるノイズ成分を除去
し、脈波のみを高精度に検出するようにした脈波検出方
法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による脈波検出方
法は、波長の異なる２種類の各光を人体の同一部分に対
し、被検者の体動に比し十分に早い速度で交互に投射
し、その時の透過光又は反射光を光検出部で検出し、前
記各光のうちの何れか一方による前記光検出部からの第
１出力信号の極性を反転させ、前記各光のうちの何れか
他方による前記光検出部からの第２出力信号と前記第１
出力信号とを合成し、前記体動によるノイズ成分を除去
して脈波信号を検出する方法である。
法は、波長の異なる２種類の各光を人体の同一部分に対
し、被検者の体動に比し十分に早い速度で交互に投射
し、その時の透過光又は反射光を光検出部で検出し、前
記各光のうちの何れか一方による前記光検出部からの第
１出力信号の極性を反転させ、前記各光のうちの何れか
他方による前記光検出部からの第２出力信号と前記第１
出力信号とを合成し、前記体動によるノイズ成分を除去
して脈波信号を検出する方法である。
【０００６】本発明による脈波検出方法は、人体の同一
部分に波長の異なる２種類の各光を投射するための１対
の発光部と、前記人体を経た透過光又は反射光を受光す
るための光検出部と、前記光検出部に接続され前記各光
に対応した第１，第２出力信号に分離するための信号分
離回路と、前記信号分離回路の第１端子に極性反転回路
を介して接続された位相可変回路と、前記位相可変回路
及び前記信号分離回路の第２端子に接続された信号混合
回路とを備え、前記各光の波長は互いに異なると共に被
検者の体動に比し十分に早い速度で交互に投射するよう
にした構成である。
部分に波長の異なる２種類の各光を投射するための１対
の発光部と、前記人体を経た透過光又は反射光を受光す
るための光検出部と、前記光検出部に接続され前記各光
に対応した第１，第２出力信号に分離するための信号分
離回路と、前記信号分離回路の第１端子に極性反転回路
を介して接続された位相可変回路と、前記位相可変回路
及び前記信号分離回路の第２端子に接続された信号混合
回路とを備え、前記各光の波長は互いに異なると共に被
検者の体動に比し十分に早い速度で交互に投射するよう
にした構成である。
【０００７】さらに詳細には、前記発光部と信号分離回
路との間には、発光部駆動回路及び同期信号発生回路が
直列に設けられている構成である。
路との間には、発光部駆動回路及び同期信号発生回路が
直列に設けられている構成である。
【０００８】
【作用】本発明による脈波検出方法及び装置において
は、波長の異なる２種類の各光を人体の同一部分に対し
て、被検者の体動に比し十分に早い速度で交互に投射
し、その時の透過光又は反射光を光検出部で検出し、何
れか一方の光による第１出力信号の極性を反転させ、他
方の光による第２出力信号と前記第１出力信号とを合成
し、減算処理することにより脈波信号のみを検出するこ
とができる。
は、波長の異なる２種類の各光を人体の同一部分に対し
て、被検者の体動に比し十分に早い速度で交互に投射
し、その時の透過光又は反射光を光検出部で検出し、何
れか一方の光による第１出力信号の極性を反転させ、他
方の光による第２出力信号と前記第１出力信号とを合成
し、減算処理することにより脈波信号のみを検出するこ
とができる。
【０００９】
【実施例】以下、図面と共に本発明による脈波検出方法
及び装置の好適な実施例について詳細に説明する。図１
において符号１で示されるものは第１発光部１ａ及び第
２発光部１ｂとからなる発光体であり、各発光部１ａ，
１ｂは互いに異なる波長（例えば、500nmと800nm ）を
有するＬＥＤ等より構成されている。
及び装置の好適な実施例について詳細に説明する。図１
において符号１で示されるものは第１発光部１ａ及び第
２発光部１ｂとからなる発光体であり、各発光部１ａ，
１ｂは互いに異なる波長（例えば、500nmと800nm ）を
有するＬＥＤ等より構成されている。
【００１０】前記各発光部１ａ，１ｂに対応して光検出
部２が設けられ、この光検出部２からの出力２ａは信号
増幅部３を介して信号分離回路４に入力されている。こ
の信号分離回路４の第１端子４Ａからの第１出力信号４
ａが極性反転回路５で極性反転された後に位相可変回路
６で位相をずらせた状態（すなわち、第２出力信号４ｂ
と同位相となる）で信号混合回路７に入力されている。
部２が設けられ、この光検出部２からの出力２ａは信号
増幅部３を介して信号分離回路４に入力されている。こ
の信号分離回路４の第１端子４Ａからの第１出力信号４
ａが極性反転回路５で極性反転された後に位相可変回路
６で位相をずらせた状態（すなわち、第２出力信号４ｂ
と同位相となる）で信号混合回路７に入力されている。
【００１１】前記信号分離回路４で分離され第２端子４
Ｂからの第２出力信号４ｂは、前記信号混合回路７に直
接入力されており、この信号混合回路７からは脈波信号
７ａが出力されるように構成されている。前記各発光部
１ａ，１ｂは発光部駆動回路８に接続されており、この
発光部駆動回路８は同期信号発生回路９を介して前記信
号分離回路４に接続されている。
Ｂからの第２出力信号４ｂは、前記信号混合回路７に直
接入力されており、この信号混合回路７からは脈波信号
７ａが出力されるように構成されている。前記各発光部
１ａ，１ｂは発光部駆動回路８に接続されており、この
発光部駆動回路８は同期信号発生回路９を介して前記信
号分離回路４に接続されている。
【００１２】次に、前述の構成において実際に脈波検出
を行う場合について述べる。まず、図１の構成におい
て、人体１０の指（指以外でも可）を各発光部１ａ，１
ｂと光発光部２との間に挿入し、各発光部１ａ，１ｂか
ら互いに異なる波長の光を人体１０の同一微小部分に対
し、被検者の体動周期に比し十分に早い周期で交互（す
なわち位相が異なった状態）で投射し、その時の透過光
又は反射光（図示していないが反射の場合も可）を光検
出部２で検出し、各透過光（又は反射光）により光検出
部２で得られた出力２ａは信号分離回路４で分離されて
第１出力信号４ａ及び第２出力信号４ｂが得られる。す
なわち、この各出力信号４ａ，４ｂは前記各発光部１
ａ，１ｂからの光に対応して得られている。なお、この
各出力信号４ａ，４ｂは、前述の図４で示した周期のヘ
モグロビンの吸光特性によるものである。
を行う場合について述べる。まず、図１の構成におい
て、人体１０の指（指以外でも可）を各発光部１ａ，１
ｂと光発光部２との間に挿入し、各発光部１ａ，１ｂか
ら互いに異なる波長の光を人体１０の同一微小部分に対
し、被検者の体動周期に比し十分に早い周期で交互（す
なわち位相が異なった状態）で投射し、その時の透過光
又は反射光（図示していないが反射の場合も可）を光検
出部２で検出し、各透過光（又は反射光）により光検出
部２で得られた出力２ａは信号分離回路４で分離されて
第１出力信号４ａ及び第２出力信号４ｂが得られる。す
なわち、この各出力信号４ａ，４ｂは前記各発光部１
ａ，１ｂからの光に対応して得られている。なお、この
各出力信号４ａ，４ｂは、前述の図４で示した周期のヘ
モグロビンの吸光特性によるものである。
【００１３】前記第１出力信号４ａは、極性反転回路５
で極性反転されかつ位相可変回路６で位相が半周期ずら
され、図３で示すように、各出力信号４ａ，４ｂが互い
に同位相となった状態で信号混合回路７に入力される。
この信号混合回路７では、各出力信号４ａ，４ｂが互い
に打ち消し合う減算処理が行われ、ノイズレベルは同一
であるため、極性の異なる同一レベルのノイズ成分（図
示せず）は打ち消され、異なる光の波長に対するヘモグ
ロビンの吸光の差のみが脈波信号７ａとして得られる。
また、この時の吸光の程度は人体脈波に比例（周知）す
るので、高精度な脈波信号７ａを得ることができる。
で極性反転されかつ位相可変回路６で位相が半周期ずら
され、図３で示すように、各出力信号４ａ，４ｂが互い
に同位相となった状態で信号混合回路７に入力される。
この信号混合回路７では、各出力信号４ａ，４ｂが互い
に打ち消し合う減算処理が行われ、ノイズレベルは同一
であるため、極性の異なる同一レベルのノイズ成分（図
示せず）は打ち消され、異なる光の波長に対するヘモグ
ロビンの吸光の差のみが脈波信号７ａとして得られる。
また、この時の吸光の程度は人体脈波に比例（周知）す
るので、高精度な脈波信号７ａを得ることができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明による脈波検出方法及び装置は、
以上のように構成されているため、次のような効果を得
ることができる。すなわち、２つの異なる波長の光を用
いて、互いに反転して減算処理することにより、激しい
運動中に発生する体動による種々のノイズの中から脈波
成分のみを選別的に検出することができる。
以上のように構成されているため、次のような効果を得
ることができる。すなわち、２つの異なる波長の光を用
いて、互いに反転して減算処理することにより、激しい
運動中に発生する体動による種々のノイズの中から脈波
成分のみを選別的に検出することができる。
【図１】本発明による脈波検出装置を示すブロック図で
ある。
ある。
【図２】２種類の波長の異なる光の脈波による光吸収曲
線図である。
線図である。
【図３】信号混合回路に入力される各出力信号の波形図
である。
である。
【図４】ヘモグロビンの吸光特性図である。
１ａ，１ｂ 発光部 ２ 光検出部 ４ 信号分離回路 ４Ａ，４Ｂ 第１，第２端子 ４ａ，４ｂ 第１，第２出力信号 ６ 位相可変回路 ７ 信号混合回路 ７ａ 脈波信号 １０ 人体
Claims (3)
- 【請求項１】 波長の異なる２種類の各光を人体(10)の
同一部分に対し、被検者の体動に比し十分に早い速度で
交互に投射し、その時の透過光又は反射光を光検出部
(2) で検出し、前記各光のうちの何れか一方による前記
光検出部(2) からの第１出力信号(4a)の極性を反転さ
せ、前記各光のうちの何れか他方による前記光検出部
(2) からの第２出力信号(4b)と前記第１出力信号(4a)と
を合成し、前記体動によるノイズ成分を除去して脈波信
号(7a)を検出することを特徴とする脈波検出方法。 - 【請求項２】 人体(10)の同一部分に波長の異なる２種
類の各光を投射するための１対の発光部(1a,1b)と、前
記人体(10)を経た透過光又は反射光を受光するための光
検出部(2) と、前記光検出部(2) に接続され前記各光に
対応した第１，第２出力信号（4a,4b)に分離するための
信号分離回路(4) と、前記信号分離回路(4) の第１端子
(4A)に極性反転回路(5) を介して接続された位相可変回
路(6)と、前記位相可変回路(6) 及び前記信号分離回路
(4) の第２端子(4B)に接続された信号混合回路(7) とを
備え、前記各光の波長は互いに異なると共に被検者の体
動に比し十分に早い速度で交互に投射するように構成し
たことを特徴とする脈波検出装置。 - 【請求項３】 前記発光部(1a,1b) と信号分離回路(4)
との間には、発光部駆動回路(8) 及び同期信号発生回路
(9) が直列に設けられていることを特徴とする請求項２
記載の脈波検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10394794A JPH07308299A (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | 脈波検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10394794A JPH07308299A (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | 脈波検出方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07308299A true JPH07308299A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=14367637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10394794A Pending JPH07308299A (ja) | 1994-05-18 | 1994-05-18 | 脈波検出方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07308299A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999012469A1 (fr) * | 1997-09-05 | 1999-03-18 | Seiko Epson Corporation | Photodetecteur a reflexion et instrument de mesure de donnees biologiques |
| JPH11104089A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-04-20 | Seiko Epson Corp | 心機能診断装置 |
| JP2004202218A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-07-22 | Nippon Koden Corp | 信号処理方法／装置及びそれを用いたパルスフォトメータ |
| JP2009072639A (ja) * | 2002-10-31 | 2009-04-09 | Nippon Koden Corp | パルスフォトメータ |
| JP2017000424A (ja) * | 2015-06-10 | 2017-01-05 | Tdk株式会社 | 生体信号計測装置 |
| WO2021177701A1 (ko) * | 2020-03-02 | 2021-09-10 | 삼성전자 주식회사 | 광을 이용하여 생체 신호를 측정하는 전자 장치 및 그의 동작 방법 |
| US11744519B2 (en) | 2018-07-31 | 2023-09-05 | Seiko Epson Corporation | Biological information measurement device |
-
1994
- 1994-05-18 JP JP10394794A patent/JPH07308299A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999012469A1 (fr) * | 1997-09-05 | 1999-03-18 | Seiko Epson Corporation | Photodetecteur a reflexion et instrument de mesure de donnees biologiques |
| US6198951B1 (en) | 1997-09-05 | 2001-03-06 | Seiko Epson Corporation | Reflection photodetector and biological information measuring instrument |
| JPH11104089A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-04-20 | Seiko Epson Corp | 心機能診断装置 |
| JP2004202218A (ja) * | 2002-10-31 | 2004-07-22 | Nippon Koden Corp | 信号処理方法／装置及びそれを用いたパルスフォトメータ |
| JP2009072639A (ja) * | 2002-10-31 | 2009-04-09 | Nippon Koden Corp | パルスフォトメータ |
| JP2017000424A (ja) * | 2015-06-10 | 2017-01-05 | Tdk株式会社 | 生体信号計測装置 |
| US11744519B2 (en) | 2018-07-31 | 2023-09-05 | Seiko Epson Corporation | Biological information measurement device |
| WO2021177701A1 (ko) * | 2020-03-02 | 2021-09-10 | 삼성전자 주식회사 | 광을 이용하여 생체 신호를 측정하는 전자 장치 및 그의 동작 방법 |
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