JPH11164826A - 生体光計測装置 - Google Patents
生体光計測装置Info
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- JPH11164826A JPH11164826A JP9333922A JP33392297A JPH11164826A JP H11164826 A JPH11164826 A JP H11164826A JP 9333922 A JP9333922 A JP 9333922A JP 33392297 A JP33392297 A JP 33392297A JP H11164826 A JPH11164826 A JP H11164826A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- living body
- measurement
- biological
- optical fiber
- Prior art date
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- Pending
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 微弱な生体通過光強度変化を高精度に計測す
る。 【解決手段】 予備計測および本計測時に、光検出部か
らの信号をバイアス調整回路および増幅器の設定値を変
更することで、最適なアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）
変換器の計測レンジを確保する。
る。 【解決手段】 予備計測および本計測時に、光検出部か
らの信号をバイアス調整回路および増幅器の設定値を変
更することで、最適なアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）
変換器の計測レンジを確保する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を用いて生体内
部の代謝物質を計測する装置に関する。
部の代謝物質を計測する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】可視から近赤外の光を用いた生体機能を
計測する装置が、例えば特開昭57−115232号あるいは特
開昭63−275323号に示されている。また、脳機能計測に
用いる光トポグラフィ（特願平7−25976号）等がある。
これらは、光ファイバー等で代表されるような光導波手
段を用い、生体に光を照射し数mmから数cm離れた位置で
生体内部で散乱され通過してくる光（以降生体通過光と
略す）を集光計測する。 計測された生体通過光の強度
より、酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビン等で代表
されるような生体内部の光吸収物質の濃度あるいは濃度
に相当する値を求める。光吸収物質濃度あるいは濃度に
相当する値を求める際には、照射した光の波長に対応し
た、目的とする光吸収物質の光吸収特性を用いる。一般
的に、生体深部を計測する場合には、生体透過性の高い
６５０ｎｍから１３００ｎｍの範囲内にある波長の光を
用いる。
計測する装置が、例えば特開昭57−115232号あるいは特
開昭63−275323号に示されている。また、脳機能計測に
用いる光トポグラフィ（特願平7−25976号）等がある。
これらは、光ファイバー等で代表されるような光導波手
段を用い、生体に光を照射し数mmから数cm離れた位置で
生体内部で散乱され通過してくる光（以降生体通過光と
略す）を集光計測する。 計測された生体通過光の強度
より、酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビン等で代表
されるような生体内部の光吸収物質の濃度あるいは濃度
に相当する値を求める。光吸収物質濃度あるいは濃度に
相当する値を求める際には、照射した光の波長に対応し
た、目的とする光吸収物質の光吸収特性を用いる。一般
的に、生体深部を計測する場合には、生体透過性の高い
６５０ｎｍから１３００ｎｍの範囲内にある波長の光を
用いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】生体光計測では、計測
される生体通過光強度の時間変化を精度良く計測する必
要がある。例えば光トポグラフィ（特願平7−25976号）
のように、人の脳機能活動に伴う脳内血流変化を、頭皮
上より光を用いて計測すると、その生体通過光強度の変
化は最大でも２％程度である。
される生体通過光強度の時間変化を精度良く計測する必
要がある。例えば光トポグラフィ（特願平7−25976号）
のように、人の脳機能活動に伴う脳内血流変化を、頭皮
上より光を用いて計測すると、その生体通過光強度の変
化は最大でも２％程度である。
【０００４】通常、信号強度は最終的にアナログ−ディ
ジタル（以降Ａ／Ｄと略す）変換器でＡ／Ｄ変換され、
コンピュータなどに取り込まれ記録及び演算される。従
って、取り込まれる信号の精度はＡ／Ｄ変換器の性能に
依存する。例えば、取り込まれるアナログ信号を１２bi
t(４０９６）の分解能でディジタル変換するＡ／Ｄコン
バータを用いると、最大約０.０２５％ の信号変化を計
測することが可能となる。この場合、前記したように２
％程度の信号変化は、８０段階のディジタル値として記
録される。そのため、十分な精度は得られない。
ジタル（以降Ａ／Ｄと略す）変換器でＡ／Ｄ変換され、
コンピュータなどに取り込まれ記録及び演算される。従
って、取り込まれる信号の精度はＡ／Ｄ変換器の性能に
依存する。例えば、取り込まれるアナログ信号を１２bi
t(４０９６）の分解能でディジタル変換するＡ／Ｄコン
バータを用いると、最大約０.０２５％ の信号変化を計
測することが可能となる。この場合、前記したように２
％程度の信号変化は、８０段階のディジタル値として記
録される。そのため、十分な精度は得られない。
【０００５】十分な精度を確保するためには１６bit(６
５５３６）の分解能を有するＡ／Ｄ変換器を用いれば良
いが、高価でありさらに変換速度が遅くなってしまう。
そこで、高精度なＡ／Ｄ変換器を用いずに、計測信号の
精度を改善する必要がある。
５５３６）の分解能を有するＡ／Ｄ変換器を用いれば良
いが、高価でありさらに変換速度が遅くなってしまう。
そこで、高精度なＡ／Ｄ変換器を用いずに、計測信号の
精度を改善する必要がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、光を用いた
生体計測時に、短時間の予備的計測を行い、検出された
生体通過光強度のバイアスおよび増幅率の最適設定をす
ることで、効率良くＡ／Ｄ変換器を使用する。また、本
計測時には、信号サンプル待ち時間を利用し、通過光強
度の信号を監視し、バイアスおよび増幅率の実時間最適
設定を行う。本手段によって、実質的なダイナミックレ
ンジを拡大することが可能であり、上記課題が解決され
る。
生体計測時に、短時間の予備的計測を行い、検出された
生体通過光強度のバイアスおよび増幅率の最適設定をす
ることで、効率良くＡ／Ｄ変換器を使用する。また、本
計測時には、信号サンプル待ち時間を利用し、通過光強
度の信号を監視し、バイアスおよび増幅率の実時間最適
設定を行う。本手段によって、実質的なダイナミックレ
ンジを拡大することが可能であり、上記課題が解決され
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】（実施例）以降、本発明に基づく
実施例を示す。本実施例では、頭部計測を代表的な計測
例として示すが、他の生体各部でも同様な手段で課題を
解決することが可能である。生体光計測装置では、生体
に１点または多点から単数または複数の波長の光を照射
し、生体組織で散乱され通過してきた光（以降生体通過
光と略す）を集光・検出する。この時、生体組織中にあ
る酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビン等の各吸光物
質固有の吸光特性から、前記吸光物質の濃度あるいは濃
度に対応する量を計測することができる。
実施例を示す。本実施例では、頭部計測を代表的な計測
例として示すが、他の生体各部でも同様な手段で課題を
解決することが可能である。生体光計測装置では、生体
に１点または多点から単数または複数の波長の光を照射
し、生体組織で散乱され通過してきた光（以降生体通過
光と略す）を集光・検出する。この時、生体組織中にあ
る酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビン等の各吸光物
質固有の吸光特性から、前記吸光物質の濃度あるいは濃
度に対応する量を計測することができる。
【０００８】本発明は、特に前記生体光計測装置の中
で、光集光検出手段後の信号処理手段および方法に関す
る。光照射手段としては例えば、半導体レーザあるいは
発光ダイオードあるいはタングステンランプ等で代表さ
れる光源、もしくは光源からの光を伝達する光ファイバ
ー及び光ファーバー束（以降両者を総称して光ファイバ
ーと略す）で代表される導波路を用いる。
で、光集光検出手段後の信号処理手段および方法に関す
る。光照射手段としては例えば、半導体レーザあるいは
発光ダイオードあるいはタングステンランプ等で代表さ
れる光源、もしくは光源からの光を伝達する光ファイバ
ー及び光ファーバー束（以降両者を総称して光ファイバ
ーと略す）で代表される導波路を用いる。
【０００９】光集光検出手段としては、生体通過光を集
光し伝達する光ファイバーで代表される導波路と、フォ
トダイオードあるいはフォトマルチプライヤ等で代表さ
れる光検出器からなる。
光し伝達する光ファイバーで代表される導波路と、フォ
トダイオードあるいはフォトマルチプライヤ等で代表さ
れる光検出器からなる。
【００１０】図１に、理解を助けるために基本的な生体
光計測装置構成を示す。生体光計測では、多点入射及び
多点検出ができるが、本実施例では簡単のため、基本と
なる１点入射１点検出の装置構成によって詳細を示す。
また、光照射手段及び光集光検出手段としては、光ファ
イバーを用いた構成を示す。
光計測装置構成を示す。生体光計測では、多点入射及び
多点検出ができるが、本実施例では簡単のため、基本と
なる１点入射１点検出の装置構成によって詳細を示す。
また、光照射手段及び光集光検出手段としては、光ファ
イバーを用いた構成を示す。
【００１１】光照射部は光を発する光源部１（半導体レ
ーザ，発光ダイオード，ハロゲンランプやキセノンラン
プで代表されるランプ等）と、光源部１からの光を導く
照射用光ファイバー２からなる。照射用光ファイバーは
ヘルメット状の固定具３に取り付けられた光ファイバー
ガイド４で保持されている。この固定具３は固定用ベル
ト５によって、被験者６に固定されている。照射用光フ
ァイバー２の端面は、被験者頭部の皮膚上に接してお
り、上記端面より被験者６に光が照射される。生体内で
散乱された生体通過光は、照射用光ファイバー２と同様
に頭皮上にその端面を接する集光用光ファイバー７で集
光される。
ーザ，発光ダイオード，ハロゲンランプやキセノンラン
プで代表されるランプ等）と、光源部１からの光を導く
照射用光ファイバー２からなる。照射用光ファイバーは
ヘルメット状の固定具３に取り付けられた光ファイバー
ガイド４で保持されている。この固定具３は固定用ベル
ト５によって、被験者６に固定されている。照射用光フ
ァイバー２の端面は、被験者頭部の皮膚上に接してお
り、上記端面より被験者６に光が照射される。生体内で
散乱された生体通過光は、照射用光ファイバー２と同様
に頭皮上にその端面を接する集光用光ファイバー７で集
光される。
【００１２】集光用光ファイバー８は、固定具３に取り
付けられた光ファイバーガイド７で保持されている。集
光された生体通過光は、光検出部９（フォトダイオー
ド，アバランシェフォトダイオード，ＣＣＤ，フォトマ
ルチプライヤ等の光電変換素子と増幅回路または必要に
応じて任意周波数弁別回路で構成される）で強度が検出
され電気信号に変換される。
付けられた光ファイバーガイド７で保持されている。集
光された生体通過光は、光検出部９（フォトダイオー
ド，アバランシェフォトダイオード，ＣＣＤ，フォトマ
ルチプライヤ等の光電変換素子と増幅回路または必要に
応じて任意周波数弁別回路で構成される）で強度が検出
され電気信号に変換される。
【００１３】変換された電気信号は、アナログ−ディジ
タル（以降Ａ／Ｄと略す）変換器１０によってＡ／Ｄ変
換され、信号処理及び各機器の制御及び結果を表示する
単数あるいは複数の信号処理制御部１１に送られる。
タル（以降Ａ／Ｄと略す）変換器１０によってＡ／Ｄ変
換され、信号処理及び各機器の制御及び結果を表示する
単数あるいは複数の信号処理制御部１１に送られる。
【００１４】図２に、本発明に基づく装置構成を示す。
本図は、図１の光検出部９以降を詳細に示す。光検出部
９において、生体通過光が光電変換され、光電変換され
た電気的信号は、必要に応じて増幅あるいは任意周波数
成分が弁別される。光検出部９からの電気的信号は、信
号加算あるいは減算可能なバイアス調整回路１２及び増
幅回路１３を通り、Ａ／Ｄ変換器１０に入力され、信号
処理制御部１１に入力される。ここで、バイアス調整回
路１２及び増幅回路１３の順序は逆になってもかまわな
い。また、光検出部９内部にバイアス調整回路１２及び
増幅回路１３が含まれてもかまわない。さらに、バイア
ス調整回路１２の信号加算あるいは減算値及び増幅回路
１３の増幅率は、信号処理制御部１１より制御線１４−
１および１４−２によって設定される。Ａ／Ｄ変換され
た信号は記憶装置１５に格納される。ここで、記憶装置
１５は揮発性記憶装置及び不揮発性記憶装置を意味す
る。次に、バイアス調整回路１２の信号加算あるいは減
算値及び増幅回路１３の増幅率の設定方法を説明する。
この設定方法は、主に計測制御を行うソフトウェアまた
はディジタル回路で動作する。各設定値は、被験者に照
射用光ファイバー２と集光用光ファイバー７の装着後に
予備計測を行い、得られた信号強度に基づいて決定され
る。
本図は、図１の光検出部９以降を詳細に示す。光検出部
９において、生体通過光が光電変換され、光電変換され
た電気的信号は、必要に応じて増幅あるいは任意周波数
成分が弁別される。光検出部９からの電気的信号は、信
号加算あるいは減算可能なバイアス調整回路１２及び増
幅回路１３を通り、Ａ／Ｄ変換器１０に入力され、信号
処理制御部１１に入力される。ここで、バイアス調整回
路１２及び増幅回路１３の順序は逆になってもかまわな
い。また、光検出部９内部にバイアス調整回路１２及び
増幅回路１３が含まれてもかまわない。さらに、バイア
ス調整回路１２の信号加算あるいは減算値及び増幅回路
１３の増幅率は、信号処理制御部１１より制御線１４−
１および１４−２によって設定される。Ａ／Ｄ変換され
た信号は記憶装置１５に格納される。ここで、記憶装置
１５は揮発性記憶装置及び不揮発性記憶装置を意味す
る。次に、バイアス調整回路１２の信号加算あるいは減
算値及び増幅回路１３の増幅率の設定方法を説明する。
この設定方法は、主に計測制御を行うソフトウェアまた
はディジタル回路で動作する。各設定値は、被験者に照
射用光ファイバー２と集光用光ファイバー７の装着後に
予備計測を行い、得られた信号強度に基づいて決定され
る。
【００１５】図３に、上記設定方法のフローを示し、以
下詳細を説明する。
下詳細を説明する。
【００１６】（ステップ １）予備計測を開始し、予め
設定した任意時間（例えば１０秒程度）通過光強度計測
を行う。
設定した任意時間（例えば１０秒程度）通過光強度計測
を行う。
【００１７】（ステップ ２）計側値から通過光強度
（電圧値）の平均値（Ｖ１）及び標準偏差（Ｖ２）を演
算する。
（電圧値）の平均値（Ｖ１）及び標準偏差（Ｖ２）を演
算する。
【００１８】（ステップ ３）演算されたＶ１と予め設
定したＶbaseから、バイアス調整回路で減算あるいは加
算する電圧値を求める（加減電圧値Ｖbias＝Ｖ１−Ｖba
seで得られる）。ここで、Ｖbaseは予め設定した本計測
時中のベースライン（Ｂase line）であり、例えば、Ａ
／Ｄ変換器の計測レンジが±１００ｍｖである時に中央
値であるＶbase＝０ｍｖとする。また、演算されたＶ２
と予め設定したＡ／Ｄ変換器の計測レンジ幅Ｖrangeか
ら増幅器の増幅率を求める。増幅率ｋは、ｋ＝ｌ×Ｖra
nge／（ｍ×Ｖ２）で与える。ここで、ｌ及びｍは予め
任意に設定する定数である。
定したＶbaseから、バイアス調整回路で減算あるいは加
算する電圧値を求める（加減電圧値Ｖbias＝Ｖ１−Ｖba
seで得られる）。ここで、Ｖbaseは予め設定した本計測
時中のベースライン（Ｂase line）であり、例えば、Ａ
／Ｄ変換器の計測レンジが±１００ｍｖである時に中央
値であるＶbase＝０ｍｖとする。また、演算されたＶ２
と予め設定したＡ／Ｄ変換器の計測レンジ幅Ｖrangeか
ら増幅器の増幅率を求める。増幅率ｋは、ｋ＝ｌ×Ｖra
nge／（ｍ×Ｖ２）で与える。ここで、ｌ及びｍは予め
任意に設定する定数である。
【００１９】（ステップ ４）ステップ ３で演算され
たバイアス電圧Ｖbiasをバイアス調整回路に設定する。
（ステップ ５）ステップ ３で演算された増幅率ｋを
増幅回路に設定する。
たバイアス電圧Ｖbiasをバイアス調整回路に設定する。
（ステップ ５）ステップ ３で演算された増幅率ｋを
増幅回路に設定する。
【００２０】以上予備計測によって設定されたバイアス
調整回路および増幅回路の設定値は、図２中の信号処理
制御部１１に接続もしくは内蔵された記憶手段１５（ラ
ンダムアクセス記憶装置の様な揮発性記憶装置あるいは
光磁気または磁気ディスクのような不揮発性記憶装置）
に記憶される。
調整回路および増幅回路の設定値は、図２中の信号処理
制御部１１に接続もしくは内蔵された記憶手段１５（ラ
ンダムアクセス記憶装置の様な揮発性記憶装置あるいは
光磁気または磁気ディスクのような不揮発性記憶装置）
に記憶される。
【００２１】続いて、本計測時中のバイアス調整回路お
よび増幅回路の制御について説明する。生体光計測で
は、長時間のモニターをすることがあり、生体の代謝活
動の揺らぎに起因して、計測信号のベースラインが大き
く変動することがある。この場合、予備計測時に設定し
た、バイアス調整回路および増幅回路の設定値を維持し
たまま計測を行うと、Ａ／Ｄ変換器のレンジをスケール
オーバーし、計測不能となる。従って、本計測時中も常
時計測信号を監視し、必要に応じてバイアス調整回路お
よび増幅回路の制御を行う。
よび増幅回路の制御について説明する。生体光計測で
は、長時間のモニターをすることがあり、生体の代謝活
動の揺らぎに起因して、計測信号のベースラインが大き
く変動することがある。この場合、予備計測時に設定し
た、バイアス調整回路および増幅回路の設定値を維持し
たまま計測を行うと、Ａ／Ｄ変換器のレンジをスケール
オーバーし、計測不能となる。従って、本計測時中も常
時計測信号を監視し、必要に応じてバイアス調整回路お
よび増幅回路の制御を行う。
【００２２】図４に、本計測時中の制御方法を示す。
【００２３】連続した矩形波で示したシーケンスは、横
軸が時間であり、各矩形波はサンプリング時間を表し、
各矩形波毎にＡ／Ｄ変換器でデータサンプリングする。
サンプルされる信号はすべて記憶装置に格納される。各
矩形波と矩形波間は、サンプリング待ち時間である。こ
こで、任意時間においてサンプリングされた信号をＳ
（ｉ）とし（ｉは任意時刻において最後にサンプルされ
た信号のサンプルカウントを表す）、該サンプリング直
後のサンプリング待ち時間内に、バイアス調整回路およ
び増幅回路の監視と設定を行う。このサンプリング待ち
時間内に行われる処理は、ステップ２−１からステップ
２−５に分けられ、ソフトウェアまたはディジタル回路
で動作する。この時点において、Ｎ個（Ｎは予め設定す
る）の信号列（Ｓ（ｉ−Ｎ−２）からＳ（ｉ−１））が
記憶装置内に記憶されている。
軸が時間であり、各矩形波はサンプリング時間を表し、
各矩形波毎にＡ／Ｄ変換器でデータサンプリングする。
サンプルされる信号はすべて記憶装置に格納される。各
矩形波と矩形波間は、サンプリング待ち時間である。こ
こで、任意時間においてサンプリングされた信号をＳ
（ｉ）とし（ｉは任意時刻において最後にサンプルされ
た信号のサンプルカウントを表す）、該サンプリング直
後のサンプリング待ち時間内に、バイアス調整回路およ
び増幅回路の監視と設定を行う。このサンプリング待ち
時間内に行われる処理は、ステップ２−１からステップ
２−５に分けられ、ソフトウェアまたはディジタル回路
で動作する。この時点において、Ｎ個（Ｎは予め設定す
る）の信号列（Ｓ（ｉ−Ｎ−２）からＳ（ｉ−１））が
記憶装置内に記憶されている。
【００２４】（ステップ２−１）Ｓ（ｉ）サンプリング
後に、既に記憶装置内に記憶されている信号列（Ｓ（ｉ
−Ｎ−２）からＳ（ｉ−１）に対し、Ｓ（ｉ）を追加し
Ｓ（ｉ−Ｎ−２）を消去する。
後に、既に記憶装置内に記憶されている信号列（Ｓ（ｉ
−Ｎ−２）からＳ（ｉ−１）に対し、Ｓ（ｉ）を追加し
Ｓ（ｉ−Ｎ−２）を消去する。
【００２５】（ステップ２−２）記憶装置内に記憶され
たＮ個の信号列から、該信号列を母集団とする通過光強
度の平均値（Ｖａ）および標準偏差（Ｖσ）を演算す
る。
たＮ個の信号列から、該信号列を母集団とする通過光強
度の平均値（Ｖａ）および標準偏差（Ｖσ）を演算す
る。
【００２６】（ステップ２−３）前記ステップ２−２で
演算されたＶａ及びＶσより、計測される通過光強度が
Ａ／Ｄ変換器のレンジに対して許容範囲内にあるかを判
定する。判定は、例えば、（数１）及び（数２）を基準
とする。
演算されたＶａ及びＶσより、計測される通過光強度が
Ａ／Ｄ変換器のレンジに対して許容範囲内にあるかを判
定する。判定は、例えば、（数１）及び（数２）を基準
とする。
【００２７】
【数１】 Ｖｃ−α≦Ｖａ≦Ｖｃ＋β …（数１） ここで、ＶｃはＡ／Ｄのレンジ内における予め設定する
任意の値であり、例えばレンジ中央値（例えばレンジが
０ｍｖから１００ｍｖであれば５０ｍｖ）を設定する。
α及びβはあらかじめ設定する許容閾値である。
任意の値であり、例えばレンジ中央値（例えばレンジが
０ｍｖから１００ｍｖであれば５０ｍｖ）を設定する。
α及びβはあらかじめ設定する許容閾値である。
【００２８】
【数２】 γ≦Ｖσ≦δ …（数２） γ及びδはあらかじめ設定する許容閾値であり、例え
ば、ＶｒをＡ／Ｄ変換器のレンジ幅（レンジが０ｍｖか
ら１００ｍｖであれば１００ｍｖ）とした時に、γ＝ｌ
１×Ｖｒ／ｍ１，δ＝ｌ２×Ｖｒ／ｍ２のように設定す
る。ｌ１及びｌ２及びｍ１及びｍ２は、予め設定する定
数であり、例えばｌ１＝０.６ ，ｌ２＝０.８，ｍ１＝
ｍ２＝４とする。
ば、ＶｒをＡ／Ｄ変換器のレンジ幅（レンジが０ｍｖか
ら１００ｍｖであれば１００ｍｖ）とした時に、γ＝ｌ
１×Ｖｒ／ｍ１，δ＝ｌ２×Ｖｒ／ｍ２のように設定す
る。ｌ１及びｌ２及びｍ１及びｍ２は、予め設定する定
数であり、例えばｌ１＝０.６ ，ｌ２＝０.８，ｍ１＝
ｍ２＝４とする。
【００２９】（数１）及び（数２）の両条件を満たす場
合には、ステップ２−５に進み、どちらかの条件が満た
されない場合には、ステップ２−４に進む。
合には、ステップ２−５に進み、どちらかの条件が満た
されない場合には、ステップ２−４に進む。
【００３０】（ステップ２−４）Ｖａ及びＶσが、それ
ぞれ（数１）及び（数２）の両条件を満たすための、バ
イアス回路設定値及び増幅回路のバイアス回路加減値及
び増幅率を、予備計測時と同様に演算して求める。得ら
れた、設定値に基づきバイアス回路の加減電圧と増幅回
路の増幅率を設定する。設定された値と、サンプリング
カウントｉを記憶装置（不揮発性記憶装置または揮発性
記憶装置）に記憶する。
ぞれ（数１）及び（数２）の両条件を満たすための、バ
イアス回路設定値及び増幅回路のバイアス回路加減値及
び増幅率を、予備計測時と同様に演算して求める。得ら
れた、設定値に基づきバイアス回路の加減電圧と増幅回
路の増幅率を設定する。設定された値と、サンプリング
カウントｉを記憶装置（不揮発性記憶装置または揮発性
記憶装置）に記憶する。
【００３１】（ステップ２−５）次のサンプリングを開
始し、ステップ２−１に戻る。
始し、ステップ２−１に戻る。
【００３２】上記ステップ２−１からステップ２−５ま
での一連の処理を、計測終了まで繰り返すことで、最適
なＡ／Ｄ変換器の計測レンジを確保しながら、生体通過
光強度の実時間計測が可能となる。ここで示した処理制
御フローは、全信号サンプル待ち時間に、生体通過光強
度を評価することを想定しているが、任意に時間毎ある
いは任意の複数サンプル毎に評価することも可能であ
る。
での一連の処理を、計測終了まで繰り返すことで、最適
なＡ／Ｄ変換器の計測レンジを確保しながら、生体通過
光強度の実時間計測が可能となる。ここで示した処理制
御フローは、全信号サンプル待ち時間に、生体通過光強
度を評価することを想定しているが、任意に時間毎ある
いは任意の複数サンプル毎に評価することも可能であ
る。
【００３３】本実施例では、１点計測に関して記載した
が、多点計測の場合も、各光検出部以降にバイアス調整
回路および増幅回路を設け、各バイアス調整回路および
増幅回路毎に、予備計測設定及び本計測設定を行う。
が、多点計測の場合も、各光検出部以降にバイアス調整
回路および増幅回路を設け、各バイアス調整回路および
増幅回路毎に、予備計測設定及び本計測設定を行う。
【００３４】
【発明の効果】本発明は、生体光計測装置において、簡
便な手段によって、高速サンプリングを保ちつつ、信号
のダイナミックレンジを拡大できる。従って、計測信号
の精度が向上する。
便な手段によって、高速サンプリングを保ちつつ、信号
のダイナミックレンジを拡大できる。従って、計測信号
の精度が向上する。
【図１】本発明の一実施例の生体光計測装置の基本構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図２】本発明に基づく生体光計測および計測制御部の
構成例を示すブロック図。
構成例を示すブロック図。
【図３】本発明に基づく予備計測におけるバイアス調整
回路及び増幅器設定の手順図。
回路及び増幅器設定の手順図。
【図４】本発明に基づく本計測中におけるバイアス調整
回路及び増幅器設定の説明図。
回路及び増幅器設定の説明図。
１…光源部、２…照射用光ファイバー、３…固定具、４
…光ファイバーガイド、５…固定ベルト、６…被験者、
７…光ファイバーガイド、８…集光用光ファイバー、９
…光検出部、１０…アナログ−ディジタル変換器、１１
…信号処理制御表示部、１２…バイアス調整回路、１３
…増幅器、１４−１…バイアス調整回路制御線、１４−
２…増幅器制御線、１５…記憶装置。
…光ファイバーガイド、５…固定ベルト、６…被験者、
７…光ファイバーガイド、８…集光用光ファイバー、９
…光検出部、１０…アナログ−ディジタル変換器、１１
…信号処理制御表示部、１２…バイアス調整回路、１３
…増幅器、１４−１…バイアス調整回路制御線、１４−
２…増幅器制御線、１５…記憶装置。
Claims (8)
- 【請求項１】生体を通過する光（以降生体通過光と略
す）を光電変換する光検出器と、前記光電変換した信号
を必要に応じて増幅あるいは任意周波数成分を弁別する
回路とによって構成される光検出部を有する生体光計測
装置において、前記光検出部後段あるいは内部にバイア
ス調整回路および増幅器を有し、計測される生体通過光
強度と生体通過光強度の雑音に応じて、前記バイアス調
整回路における信号加減値及び増幅器の増幅率を設定す
ることを特徴とする生体光計測装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の生体光計測装置におい
て、生体通過光強度を計測するための光照射手段および
光検出手段を、被計測者に装着後に予備計測を行い、そ
の後本計測を行うことを特徴とする生体光計測装置。 - 【請求項３】請求項２に記載の生体光計測装置におい
て、予備計測中に計測される生体通過光強度の平均値か
らバイアス調整回路の加減値を決定し、予備計測中に計
測された生体通過光強度の標準偏差から増幅器の増幅率
を決定することを特徴とする生体光計測装置。 - 【請求項４】請求項２に記載の生体光計測装置におい
て、本計測中の信号サンプル待ち時間に、生体通過光強
度の平均値及び標準偏差を演算及び評価し、バイアス調
整回路および増幅器の加減値及び増幅率を設定すること
を特徴とする生体光計測装置。 - 【請求項５】請求項４に記載の生体光計測装置におい
て、本計測中の任意時刻における最後にサンプルした信
号から数えて、Ｎ（予め指定する数値）個前までの信号
を記憶装置内に記憶することを特徴とする生体光計測装
置。 - 【請求項６】請求項５に記載の生体光計測装置におい
て、前記記憶装置内に記憶されたＮ個の信号列を母集団
とし、生体通過光強度の平均値及び標準偏差を演算する
ことを特徴とする生体光計測装置。 - 【請求項７】請求項６に記載の生体光計測装置におい
て、前記演算された生体通過光強度の平均値または前記
演算された生体通過光強度の標準偏差値が予め設定され
た範囲外にある場合、バイアス調整回路の加減値または
増幅器の増幅率を再設定することを特徴とする生体光計
測装置。 - 【請求項８】請求項７に記載の生体光計測装置におい
て、再設定したバイアス調整回路の加減値及び増幅器の
増幅率及び再設定したタイミングを記憶装置に格納する
ことを特徴とする生体光計測装置。
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|---|---|---|---|
| JP9333922A JPH11164826A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 生体光計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP9333922A JPH11164826A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 生体光計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11164826A true JPH11164826A (ja) | 1999-06-22 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9333922A Pending JPH11164826A (ja) | 1997-12-04 | 1997-12-04 | 生体光計測装置 |
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