WO2018147045A1 - Sensor module, and control method therefor - Google Patents
Sensor module, and control method therefor Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018147045A1 WO2018147045A1 PCT/JP2018/001542 JP2018001542W WO2018147045A1 WO 2018147045 A1 WO2018147045 A1 WO 2018147045A1 JP 2018001542 W JP2018001542 W JP 2018001542W WO 2018147045 A1 WO2018147045 A1 WO 2018147045A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- unit
- light
- mode
- temperature
- sensor module
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
Definitions
- a device that irradiates a subject with light and measures living body related information
- the temperature of the site may increase. If there is a continuous temperature rise at the same site, heat transfer of the heat generating part becomes difficult, and a problem of thermal stress applied to the subject may occur.
- an alert may be output when the measured temperature exceeds a preset alert temperature. Accordingly, it is possible to notify that the temperature of the subject has exceeded the alert temperature during measurement, and to take action.
- FIG. 1A and 1B are perspective views illustrating a sensor module according to this embodiment.
- FIG. 1A shows a perspective view seen from the side opposite to the light emitting / receiving surface
- FIG. 1B shows a perspective view seen from the light receiving / emitting surface.
- FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the sensor module according to this embodiment.
- control unit 30 executes a stop process that stops in a state where the sensor module 1 cannot be restored by itself (a state in which the sensor module 1 cannot be restored) when the temperature measured by the temperature measurement unit 20 is equal to or higher than a predetermined value, that is, a shutdown.
- the shutdown state includes at least one of a state where power supply other than standby power is stopped and a state where execution of software related to measurement is stopped.
- the heat generation is lower in the shutdown state than in the state operating in the second mode.
- the light emitting unit 11 includes a drive circuit 11b that drives the first light emitting element 11a1 and the second light emitting element 11a2.
- the light receiving unit 12 includes an amplification circuit 12b that amplifies a light reception signal output from the light receiving element 12a. These circuits may be formed into chips.
- the light receiving element 12a receives light passing through the subject S and outputs a signal corresponding to the received light.
- the signal output from the light receiving element 12 a is amplified by the amplifier circuit 12 b and input to the control unit 30.
- the control unit 30 performs analog-to-digital conversion on the input signal and obtains signal outputs for each wavelength (760 nm and 850 nm).
- Calculation formulas and tables indicating the relationship between the signal output values and the values of the biological information are stored in advance in the memory 32 or the like.
- the calculation unit 31 performs calculation for estimating each biological related information according to the signal output value by referring to a calculation formula or a table.
- Time zone until start (because it is a time zone in which processing other than AD conversion can be performed, also referred to as “processable time zone”)
- a signal corresponding to near-infrared light of the first center wavelength ⁇ 1 is sent.
- a moving average process to be averaged is executed.
- the calculation unit 31 starts AD conversion of the signal corresponding to the near-infrared light of the next first center wavelength ⁇ 1 after the AD conversion of the signal corresponding to the near-infrared light of the second center wavelength ⁇ 2 is completed.
- a moving averaging process for averaging signals corresponding to near-infrared light having the second center wavelength ⁇ 2 is executed.
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
A sensor module (1) according to one embodiment of the present invention is provided with: a light receiving/emitting unit (15) which is provided to a substrate (100), and which is provided with light emitting units (11) for emitting light of a prescribed wavelength towards a subject, and a light receiving unit (12) for receiving the light which has passed through the subject; a temperature measurement unit (20) which measures the temperature of the subject; and a control unit (30) which is provided to the substrate (100), and which is provided with a calculation unit for estimating biological information on the basis of a signal outputted from the light receiving unit (12). The control unit (30) in the sensor module (1) implements control such that: the light receiving/emitting unit (15) and the calculation unit are operated in a first mode when the temperature measured by the temperature measurement unit (20) is less than a prescribed value; and, when the temperature is equal to or higher than the prescribed value, either the light receiving/emitting unit (15) and/or the calculation unit are/is operated in a second mode in which less heat is generated than when operated in the first mode, or stop processing is executed in which the operation of the light receiving/emitting unit (15) and/or the calculation unit is stopped in a state in which self-reset is disabled.
Description
本発明は、センサモジュールおよびその制御方法に関し、特に人体(皮膚)に密着させて血液内の物質に関する情報の計測を行うセンサモジュールおよびその制御方法に関する。
The present invention relates to a sensor module and a control method thereof, and more particularly, to a sensor module and a control method thereof that measure information related to substances in blood while being in close contact with a human body (skin).
血圧等の生体関連情報を計測する装置として、光を利用して計測を行う装置が開示されている。例えば、特許文献1には、使用者の手首に装着されて、手首の血管を流れる血液から脈拍及び血中酸素濃度を取得する手首装着型パルスオキシメータが開示されている。この装置は、第1波長の赤外光を射出する第1発光素子及び第1波長よりも波長の長い第2波長の赤外光を射出する第2発光素子を有する発光部と、発光部から射出されて手首を通過した赤外光を検出する受光素子を有する受光部と、受光部により得られる光強度信号から脈拍及び血中酸素濃度を算出する演算部とを備えている。
As an apparatus for measuring living body related information such as blood pressure, an apparatus that performs measurement using light is disclosed. For example, Patent Document 1 discloses a wrist-worn pulse oximeter that is attached to a user's wrist and acquires a pulse and blood oxygen concentration from blood flowing through the blood vessels of the wrist. The apparatus includes a light emitting unit including a first light emitting element that emits infrared light having a first wavelength, a second light emitting element that emits infrared light having a second wavelength longer than the first wavelength, and a light emitting unit. A light receiving unit having a light receiving element that detects infrared light that has been emitted and passed through the wrist, and a calculation unit that calculates a pulse and a blood oxygen concentration from a light intensity signal obtained by the light receiving unit.
また、特許文献2には、光源からの光照射により生体を刺激する生体刺激装置が開示される。この装置は、生体と接触する照射面の温度を検知する温度センサーと、温度センサーからの検知出力を受けて光源の輝度を可変制御する輝度制御装置と、を備えている。
Patent Document 2 discloses a biological stimulation device that stimulates a biological body by light irradiation from a light source. This apparatus includes a temperature sensor that detects the temperature of an irradiation surface that comes into contact with a living body, and a luminance control device that variably controls the luminance of a light source in response to a detection output from the temperature sensor.
被検体に光を照射して生体関連情報を計測する装置において、装置から同じ部位に連続して光を放出することで、その部位の温度上昇を招くことがある。同一部位で継続した温度上昇があると発熱部の熱移動が困難となり、被検体に与える熱ストレスの問題が生じ得る。
In a device that irradiates a subject with light and measures living body related information, by emitting light continuously from the device to the same site, the temperature of the site may increase. If there is a continuous temperature rise at the same site, heat transfer of the heat generating part becomes difficult, and a problem of thermal stress applied to the subject may occur.
本発明は、被検体に与える熱ストレスを抑制することができるセンサモジュールおよびその制御方法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a sensor module capable of suppressing thermal stress applied to a subject and a control method thereof.
本発明の一態様に係るセンサモジュールは、基板に設けられ、被検体に向けて所定波長の光を放出する発光部、および被検体を経由した前記光を受ける受光部を有する受発光部と、被検体の温度を測定する温度測定部と、基板に設けられ、受光部から出力された信号に基づき生体関連情報を推定する演算部を有する制御部と、を備える。このセンサモジュールにおいて、制御部は、温度測定部によって測定された温度が所定値未満のとき、受発光部および演算部を第1モードで動作させ、温度が所定値以上のとき、受発光部および演算部の少なくともいずれかの動作を第1モードでの動作時よりも低発熱となる第2モードで動作させる、または自己復帰不能な状態で停止する停止処理を実行するよう制御する。
A sensor module according to an aspect of the present invention includes a light emitting unit that is provided on a substrate and emits light of a predetermined wavelength toward a subject, and a light receiving and emitting unit that has the light receiving unit that receives the light via the subject; A temperature measurement unit that measures the temperature of the subject; and a control unit that is provided on the substrate and includes a calculation unit that estimates biological information based on a signal output from the light receiving unit. In this sensor module, the control unit operates the light emitting / receiving unit and the calculation unit in the first mode when the temperature measured by the temperature measuring unit is less than the predetermined value, and when the temperature is equal to or higher than the predetermined value, Control is performed so that at least one of the operations of the computing unit is operated in the second mode in which heat generation is lower than that in the operation in the first mode, or a stop process is executed to stop the self-recovery state.
このような構成によれば、被検体の温度が所定値以上になった場合、第1モードでの動作時よりも低発熱となる第2モードで動作するよう切り替わるか、自らでは測定可能な状態に復帰できない自己復帰不能な状態で停止するため、計測に伴う被検体の温度上昇を抑制することができる。
According to such a configuration, when the temperature of the subject reaches a predetermined value or higher, the operation is switched to the operation in the second mode in which the heat generation is lower than that in the operation in the first mode, or the state can be measured by itself. Since it stops in a state where self-recovery cannot be performed, it is possible to suppress an increase in the temperature of the subject accompanying measurement.
上記センサモジュールにおいて、制御部は、第2モードとして、受光部での光の検出周波数を第1モードよりも低下させること、発光部での光の発光周波数を第1モードよりも低下させること、演算部のクロック周波数を第1モードよりも低下させること、演算部で生体関連情報を推定する間隔を第1モードよりも長くすること、の少なくとも1つを行うようにしてもよい。これにより、第1モードから第2モードに切り替えた際に、発熱の原因となる動作の変更によって低発熱化を図ることができる。
In the sensor module, the control unit, as the second mode, lowers the detection frequency of light in the light receiving unit than in the first mode, lowers the light emission frequency of light in the light emitting unit than in the first mode, You may make it perform at least 1 of lowering | hanging the clock frequency of a calculating part from 1st mode, and making the space | interval which estimates biometric relevant information in a calculating part longer than 1st mode. As a result, when switching from the first mode to the second mode, it is possible to reduce heat generation by changing the operation that causes heat generation.
上記センサモジュールにおいて、制御部は、第1モードおよび第2モードのいずれにおいても受発光部および前算部を動作させて生体関連情報の推定を行ってもよい。これにより、いずれのモードであっても動作している際には生体関連情報の推定を行うことができる。
In the above sensor module, the control unit may estimate the biological information by operating the light emitting / receiving unit and the previous calculation unit in both the first mode and the second mode. This makes it possible to estimate biological information when operating in any mode.
上記センサモジュールにおいて、制御部は、第2モードとして、演算部および受発光部のうち少なくとも演算部を休止させる休止処理を実行してもよい。これにより、第2モードに切り替わった際には演算部や受発光部といった発熱の多い部分の動作が休止して、効果的な低発熱化を図ることができる。
In the above sensor module, the control unit may execute a pause process in which at least the calculation unit among the calculation unit and the light emitting and receiving unit is paused as the second mode. As a result, when the mode is switched to the second mode, the operation of the heat generating portion such as the calculation unit and the light emitting / receiving unit is stopped, and an effective low heat generation can be achieved.
前記制御部が前記休止処理を実行中は、前記温度測定部も動作を休止してもよい。この場合には、休止処理を実行中に起動している機器をさらに少なくすることができるため、より効率的な低発熱化を図ることができる。
While the control unit is executing the pause process, the temperature measurement unit may also pause the operation. In this case, since it is possible to further reduce the number of devices that are activated during the suspension process, more efficient heat generation can be achieved.
上記センサモジュールにおいて、受発光部は基板の一方面に設けられ、制御部および温度測定部は基板の他方面に設けられていてもよい。これにより、受発光部が設けられた基板の一方面側を被検体側とした場合、発熱体である制御部を被検体から遠ざけることができる。また、温度測定部が基板の他方面側に設けられていることで、基板を介して被検体の温度を検出することができる。
In the sensor module, the light emitting / receiving unit may be provided on one surface of the substrate, and the control unit and the temperature measuring unit may be provided on the other surface of the substrate. Thereby, when the one surface side of the board | substrate with which the light emitting / receiving part was provided is made into the subject side, the control part which is a heat generating body can be kept away from the subject. Further, since the temperature measuring unit is provided on the other surface side of the substrate, the temperature of the subject can be detected through the substrate.
上記センサモジュールにおいて、前記基板の一方面または側面に、前記温度測定部とは異なる他の温度測定部が設けられていてもよい。温度測定部と他の温度測定部のそれぞれによる温度測定値を比較することで、被検体の温度をより精度よく測定することができる。
In the sensor module, another temperature measurement unit different from the temperature measurement unit may be provided on one surface or side surface of the substrate. By comparing the temperature measurement values obtained by the temperature measurement unit and the other temperature measurement units, the temperature of the subject can be measured with higher accuracy.
上記センサモジュールにおいて、基板の一方面に設けられた熱伝導部材をさらに備えていてもよい。これにより、熱伝導部材を被検体に接触させることで、被検体の温度を効率良く熱伝導部材から温度測定部に伝えて、精度の高い温度測定を行うことができる。
The sensor module may further include a heat conducting member provided on one surface of the substrate. Thus, by bringing the heat conducting member into contact with the subject, the temperature of the subject can be efficiently transmitted from the heat conducting member to the temperature measuring unit, and highly accurate temperature measurement can be performed.
本発明の一態様に係るセンサモジュールの制御方法は、受発光部の発光部から被検体に向けて所定波長の光を放出し、被検体を経由した光を受発光部の受光部で受け、受光部から出力された信号に基づき生体関連情報を演算部で推定するセンサモジュールの制御方法である。この制御方法では、被検体の温度を測定する温度測定工程と、測定された温度が所定値未満のとき、受発光部および演算部を第1モードで動作させ、温度が所定値以上のとき、受発光部および演算部の少なくともいずれかを第1モードでの動作時よりも低発熱となる第2モードで動作させる、または自己復帰不能な状態で停止する停止処理を実行するよう制御する動作選択工程と、を備えている。
The method for controlling the sensor module according to one aspect of the present invention emits light of a predetermined wavelength from the light emitting unit of the light receiving and emitting unit toward the subject, and receives light passing through the subject by the light receiving unit of the light receiving and emitting unit. This is a sensor module control method in which biological information is estimated by a calculation unit based on a signal output from a light receiving unit. In this control method, the temperature measuring step for measuring the temperature of the subject, and when the measured temperature is less than a predetermined value, the light emitting and receiving unit and the calculation unit are operated in the first mode, and when the temperature is equal to or higher than the predetermined value, Operation selection for controlling at least one of the light emitting / receiving unit and the calculation unit to operate in a second mode that generates less heat than when operating in the first mode, or to perform a stop process that stops in a state where it cannot self-recover And a process.
このような構成により、被検体の温度が所定値以上になった場合、第1モードでの動作時よりも低発熱となる第2モードで動作するよう切り替えるか、自己復帰不能な状態で停止するため、計測に伴う被検体の温度上昇を抑制することができる。
With such a configuration, when the temperature of the subject exceeds a predetermined value, the operation is switched to operate in the second mode, which generates less heat than when operating in the first mode, or stopped in a state where self-recovery is not possible. Therefore, the temperature rise of the subject accompanying measurement can be suppressed.
上記センサモジュールの制御方法において、動作選択工程では、第2モードとして、受光部での光の検出周波数を第1モードよりも低下させること、発光部での光の発光周波数を第1モードよりも低下させること、演算部のクロック周波数を第1モードよりも低下させること、演算部で生体関連情報を推定する間隔を第1モードよりも長くすること、の少なくとも1つを行うようにしてもよい。これにより、第1モードから第2モードに切り替えた際に、発熱の原因となる動作の変更によって低発熱化を図ることができる。
In the control method for the sensor module, in the operation selection step, as the second mode, the light detection frequency at the light receiving unit is decreased from the first mode, and the light emission frequency at the light emitting unit is set to be lower than that in the first mode. It is possible to perform at least one of lowering, lowering the clock frequency of the calculation unit than the first mode, and increasing the interval at which the calculation unit estimates the biological related information longer than the first mode. . As a result, when switching from the first mode to the second mode, it is possible to reduce heat generation by changing the operation that causes heat generation.
上記センサモジュールの制御方法において、測定した温度が予め設定されたアラート温度を超えた場合、アラートを出力するようにしてもよい。これにより、計測中に被検体の温度がアラート温度を超えたことを報知して、対処を促すことができる。
In the sensor module control method described above, an alert may be output when the measured temperature exceeds a preset alert temperature. Accordingly, it is possible to notify that the temperature of the subject has exceeded the alert temperature during measurement, and to take action.
上記センサモジュールの制御方法において、生体関連情報の推定開始からの動作時間を計測し、動作時間が予め定めた閾値を超えた場合、発光部からの光の放出を停止するよう制御してもよい。これにより、動作時間が予め定めた閾値を超えた場合、発光部からの光の放出が自動的に停止して、一定時間を超えた光の照射による被検体の温度上昇を抑制することができる。
In the sensor module control method, the operation time from the start of the estimation of the biological information may be measured, and when the operation time exceeds a predetermined threshold, the emission from the light emitting unit may be stopped. . As a result, when the operating time exceeds a predetermined threshold, the emission of light from the light emitting unit is automatically stopped, and the temperature rise of the subject due to light irradiation exceeding a certain time can be suppressed. .
前記動作選択工程では、前記第2モードとして、前記演算部および前記受発光部のうち少なくとも前記演算部を休止させる休止処理を実行してもよい。これにより、被検体の温度上昇をより効率的に抑制することができる。
In the operation selection step, as the second mode, a pause process that pauses at least the calculation unit of the calculation unit and the light emitting / receiving unit may be executed. Thereby, the temperature rise of the subject can be more efficiently suppressed.
本発明によれば、被検体に与える熱ストレスを抑制することができるセンサモジュールおよびその制御方法を提供することが可能になる。
According to the present invention, it is possible to provide a sensor module that can suppress thermal stress applied to a subject and a control method thereof.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。また、「上下」を示す記載は各部材間の相対的な位置関係を説明するために便宜的に用いているものであり、絶対的な位置関係を示すものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description of the members once described is omitted as appropriate. In addition, the description indicating “upper and lower” is used for convenience to explain the relative positional relationship between the members, and does not indicate an absolute positional relationship.
(センサモジュールの構成)
図1(a)および(b)は、本実施形態に係るセンサモジュールを例示する斜視図である。
図1(a)には受発光面とは反対側からみた斜視図が示され、図1(b)には受発光面からみた斜視図が示される。
図2は、本実施形態に係るセンサモジュールの構成を例示するブロック図である。 (Configuration of sensor module)
1A and 1B are perspective views illustrating a sensor module according to this embodiment.
FIG. 1A shows a perspective view seen from the side opposite to the light emitting / receiving surface, and FIG. 1B shows a perspective view seen from the light receiving / emitting surface.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the sensor module according to this embodiment.
図1(a)および(b)は、本実施形態に係るセンサモジュールを例示する斜視図である。
図1(a)には受発光面とは反対側からみた斜視図が示され、図1(b)には受発光面からみた斜視図が示される。
図2は、本実施形態に係るセンサモジュールの構成を例示するブロック図である。 (Configuration of sensor module)
1A and 1B are perspective views illustrating a sensor module according to this embodiment.
FIG. 1A shows a perspective view seen from the side opposite to the light emitting / receiving surface, and FIG. 1B shows a perspective view seen from the light receiving / emitting surface.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the sensor module according to this embodiment.
本実施形態に係るセンサモジュール1は、例えば人体の皮膚に密着させて血液内の物質に関する情報の計測を行う装置である。図1に示すように、センサモジュール1は、基板100に設けられた受発光部15と、被検体の温度を測定する温度測定部20と、基板100に設けられた制御部30とを備える。
The sensor module 1 according to the present embodiment is a device that measures information related to substances in blood, for example, in close contact with the skin of a human body. As shown in FIG. 1, the sensor module 1 includes a light emitting / receiving unit 15 provided on the substrate 100, a temperature measuring unit 20 that measures the temperature of the subject, and a control unit 30 provided on the substrate 100.
受発光部15は基板100の一方面側に設けられる。基板100の一方面側は受発光面10aであり、計測の際には被検体側(例えば、被検体と接触する面)となる。受発光部15は、被検体に向けて所定波長の光を放出する発光部11と、被検体を経由した光を受ける受光部12とを有する。本実施形態では、受発光面10aに、一対の発光部11と、一対の発光部11の間に配置される受光部12とが配置されている。
The light emitting / receiving unit 15 is provided on one side of the substrate 100. One surface side of the substrate 100 is a light emitting / receiving surface 10a, which is a subject side (for example, a surface in contact with the subject) during measurement. The light receiving / emitting unit 15 includes a light emitting unit 11 that emits light of a predetermined wavelength toward the subject, and a light receiving unit 12 that receives light that has passed through the subject. In the present embodiment, a pair of light emitting units 11 and a light receiving unit 12 disposed between the pair of light emitting units 11 are disposed on the light emitting / receiving surface 10a.
基板100の一方面側において、受発光部15を取り囲むようにメタルプレート110が設けられていてもよい。メタルプレート110は、被検体と接して被検体からの温度を基板100の他方面側へ伝える熱伝導部材として機能する。また、受発光部15の上にPET(polyethylene terephthalate:ポリエチレンテレフタレート)シートなどのカバー120が設けられていてもよい。カバー120は、受発光部15で送受する光の波長(例えば、近赤外光)に対して十分な透過性を有する合成樹脂シートで構成されている。
The metal plate 110 may be provided on one side of the substrate 100 so as to surround the light emitting / receiving unit 15. The metal plate 110 functions as a heat conducting member that contacts the subject and transmits the temperature from the subject to the other surface side of the substrate 100. Further, a cover 120 such as a PET (polyethylene terephthalate) sheet may be provided on the light emitting / receiving unit 15. The cover 120 is made of a synthetic resin sheet having sufficient transparency with respect to the wavelength of light transmitted and received by the light emitting / receiving unit 15 (for example, near infrared light).
温度測定部20は、基板100の他方面側に設けられる。温度測定部20が被検体と接触しない場合、温度測定部20は被検体の温度を間接的に測定する。この場合、被検体と接する面(例えば、メタルプレート110)から温度測定部20の接する面までの熱伝導率を考慮して、被検体の温度を推定してもよい。
The temperature measuring unit 20 is provided on the other surface side of the substrate 100. When the temperature measurement unit 20 does not contact the subject, the temperature measurement unit 20 indirectly measures the temperature of the subject. In this case, the temperature of the subject may be estimated in consideration of the thermal conductivity from the surface in contact with the subject (for example, the metal plate 110) to the surface in contact with the temperature measuring unit 20.
なお、温度測定部20は、基板100の一方面側に設けられていても、基板100の内部に埋め込まれていてもよい。また、基板100の他方面側に設けた温度測定部20のほか、基板100の一方面側や側面に温度測定部20とは異なる他の温度測定部(図示せず)を設けてもよい。温度測定部20と他の温度測定部のそれぞれによる温度測定値を比較することで、被検体Sの温度をより精度よく測定することができる。
Note that the temperature measurement unit 20 may be provided on one side of the substrate 100 or embedded in the substrate 100. In addition to the temperature measurement unit 20 provided on the other surface side of the substrate 100, another temperature measurement unit (not shown) different from the temperature measurement unit 20 may be provided on the one surface side or side surface of the substrate 100. By comparing the temperature measurement values obtained by the temperature measurement unit 20 and the other temperature measurement units, the temperature of the subject S can be measured with higher accuracy.
制御部30は、基板100の他方面側に設けられる。制御部30は、受光部12から出力された信号に基づき生体関連情報を推定する演算部31(図2参照)を有する。基板100の他方面側にはコネクタ80が設けられていてもよい。コネクタ80は、センサモジュール1と外部との信号の入出力や、センサモジュール1と電源との接続のために用いられる。
The control unit 30 is provided on the other surface side of the substrate 100. The control unit 30 includes a calculation unit 31 (see FIG. 2) that estimates biological information based on the signal output from the light receiving unit 12. A connector 80 may be provided on the other surface side of the substrate 100. The connector 80 is used for input / output of signals between the sensor module 1 and the outside, and connection between the sensor module 1 and a power source.
本実施形態に係るセンサモジュール1において、制御部30は、温度測定部20によって測定された温度が所定値未満のとき第1モードでの動作を選択し、測定された温度が所定値以上のとき第2モードでの動作を選択する。ここで、第1モードおよび第2モードといった各モードは、受発光部15および演算部31のそれぞれの動作態様である。第2モードは、第1モードよりも受発光部15および演算部31の少なくともいずれかの動作が第1モードでの動作時よりも低発熱となるモードである。
In the sensor module 1 according to the present embodiment, the control unit 30 selects the operation in the first mode when the temperature measured by the temperature measurement unit 20 is less than a predetermined value, and when the measured temperature is greater than or equal to the predetermined value. The operation in the second mode is selected. Here, each mode such as the first mode and the second mode is an operation mode of each of the light emitting / receiving unit 15 and the calculation unit 31. The second mode is a mode in which at least one of the operations of the light emitting / receiving unit 15 and the calculation unit 31 generates less heat than that in the first mode than in the first mode.
このような制御によって、被検体の温度が所定値以上になった場合には第1モードでの動作時よりも低発熱となる第2モードでの動作に切り替わるため、計測に伴う被検体の温度上昇を抑制することができる。例えば、センサモジュール1によって連続的に計測を行う場合、被検体の温度が所定値以上に上昇しないように制限をかけて、被検体に与える熱ストレスを抑制することができる。
By such control, when the temperature of the subject exceeds a predetermined value, the operation is switched to the operation in the second mode in which the heat generation is lower than that in the operation in the first mode. The rise can be suppressed. For example, when the measurement is continuously performed by the sensor module 1, it is possible to limit thermal stress applied to the subject by limiting the temperature of the subject so as not to exceed a predetermined value.
第2モードでは、演算部31および受発光部15のうち少なくとも演算部31を休止(スリープ)させる休止処理を実行してもよい。これにより、第2モードに切り替わった際には演算部31や受発光部15といった発熱の多い部分の動作が休止して、効果的な低発熱化を図ることができる。この休止処理を実行している間において、温度測定部20による温度測定を実行してもよいし、実行しなくてもよい。温度測定を実行する場合には、演算部31は、測定された温度に基づいて、休止処理を終了するか否かを判断することができる。具体例として、所定の温度以下に至ったことを条件として休止処理を終了することが挙げられる。温度測定を実行しない場合には、温度測定部20も休止させることができるため、被検体に与える熱ストレスをより効率的に抑制することができる。なお、休止処理を実行中に温度測定部20による温度測定を実行しない場合には、例えば、温度測定を休止してから所定時間が経過したことを条件として温度測定部20による温度測定を再開して、さらに休止処理の実行を維持するか否かを判断するようにしてもよい。
In the second mode, a pause process that pauses at least the calculation unit 31 of the calculation unit 31 and the light emitting / receiving unit 15 may be executed. As a result, when the mode is switched to the second mode, the operation of the heat generating portion such as the calculation unit 31 and the light emitting / receiving unit 15 is stopped, and an effective low heat generation can be achieved. While the pause process is being executed, the temperature measurement by the temperature measurement unit 20 may or may not be executed. When performing the temperature measurement, the calculation unit 31 can determine whether to end the pause process based on the measured temperature. As a specific example, it is possible to terminate the pause process on condition that the temperature has reached a predetermined temperature or lower. When temperature measurement is not performed, the temperature measurement unit 20 can also be paused, so that thermal stress applied to the subject can be more efficiently suppressed. In the case where temperature measurement by the temperature measurement unit 20 is not performed during the pause process, for example, the temperature measurement by the temperature measurement unit 20 is restarted on the condition that a predetermined time has passed since the temperature measurement was paused. Further, it may be determined whether or not the execution of the pause process is to be maintained.
また、制御部30は、温度測定部20によって測定された温度が所定値以上のとき、センサモジュール1が自らでは復帰できない状態(自己復帰不能な状態)で停止する停止処理、すなわちシャットダウンを実行するよう制御してもよい。シャットダウンの状態とは、待機電力以外の電力供給が停止されている状態、計測に関するソフトウェアの実行が停止されている状態の少なくともいずれかを含む。いずれにおいても、シャットダウンしている状態では第2モードで動作している状態よりも低発熱となる。このようなシャットダウンを行うことによって、センサモジュール1が発熱する可能性が特に低減されるため、被検体に与える熱ストレスをより安定的に抑制することができる。なお、シャットダウンした後は、センサモジュール1の電源を再投入(再起動)することで機能を復帰させることができる。
In addition, the control unit 30 executes a stop process that stops in a state where the sensor module 1 cannot be restored by itself (a state in which the sensor module 1 cannot be restored) when the temperature measured by the temperature measurement unit 20 is equal to or higher than a predetermined value, that is, a shutdown. You may control so. The shutdown state includes at least one of a state where power supply other than standby power is stopped and a state where execution of software related to measurement is stopped. In any case, the heat generation is lower in the shutdown state than in the state operating in the second mode. By performing such a shutdown, the possibility that the sensor module 1 generates heat is particularly reduced, so that the thermal stress applied to the subject can be more stably suppressed. In addition, after shutting down, the function can be restored by turning on the power of the sensor module 1 again (restarting).
(センサモジュールのブロック構成)
図2に示すように、センサモジュール1は、一対の発光部11と、一対の発光部11の間に設けられた受光部12と、制御部30と、温度測定部20と、入出力インタフェース部14とを備える。 (Block configuration of sensor module)
2, thesensor module 1 includes a pair of light emitting units 11, a light receiving unit 12 provided between the pair of light emitting units 11, a control unit 30, a temperature measuring unit 20, and an input / output interface unit. 14.
図2に示すように、センサモジュール1は、一対の発光部11と、一対の発光部11の間に設けられた受光部12と、制御部30と、温度測定部20と、入出力インタフェース部14とを備える。 (Block configuration of sensor module)
2, the
発光部11は、発光波長が806nm以上855nm以下の第1近赤外光を含む光を発光する第1発光素子11a1を含む。また、発光部11は、発光波長が755nm以上765nm以下、好ましくは758nm以上762nm以下の第2近赤外光を含む光を発光する第2発光素子11a2を含んでいてもよい。第1発光素子11a1および第2発光素子11a2は、発光ダイオード素子やレーザ素子である。なお、本実施形態では発光部11から第1近赤外光および第2近赤外光を放出するよう構成されるが、少なくとも第1近赤外光を放出するよう構成されていればよい。
The light emitting unit 11 includes a first light emitting element 11a1 that emits light including first near infrared light having an emission wavelength of 806 nm or more and 855 nm or less. In addition, the light emitting unit 11 may include a second light emitting element 11a2 that emits light including second near infrared light having an emission wavelength of 755 nm to 765 nm, preferably 758 nm to 762 nm. The first light emitting element 11a1 and the second light emitting element 11a2 are light emitting diode elements or laser elements. In the present embodiment, the light emitting unit 11 is configured to emit the first near-infrared light and the second near-infrared light, but may be configured to emit at least the first near-infrared light.
受光部12は、発光部11から放出され被検体の血管を流れる血液を経由した第1近赤外光を受けて電気信号に変換する受光素子12aを有する。受光素子12aは、例えばフォトダイオードである。本実施形態では、受光素子12aは第1近赤外光のほか、第2近赤外光も受光して、その受光量に応じた電気信号を出力する感度を有する。
The light receiving unit 12 includes a light receiving element 12a that receives first near-infrared light that is emitted from the light emitting unit 11 and flows through the blood vessel of the subject and converts the light into an electrical signal. The light receiving element 12a is, for example, a photodiode. In the present embodiment, the light receiving element 12a has a sensitivity to receive not only the first near-infrared light but also the second near-infrared light and output an electrical signal corresponding to the amount of received light.
発光部11と受光部12とは一体となって受発光部15を構成している。センサモジュール1は、受発光部15(発光部11および受光部12)、制御部30、温度測定部20および入出力インタフェース部14をパッケージ化したものであってもよい。
The light emitting part 11 and the light receiving part 12 constitute a light receiving / emitting part 15 together. The sensor module 1 may be a package of the light emitting / receiving unit 15 (the light emitting unit 11 and the light receiving unit 12), the control unit 30, the temperature measuring unit 20, and the input / output interface unit 14.
発光部11は、第1発光素子11a1および第2発光素子11a2をそれぞれ駆動するドライブ回路11bを有する。また、受光部12は、受光素子12aが出力する受光信号を増幅する増幅回路12bを有する。これらの回路はチップ化されていてもよい。
The light emitting unit 11 includes a drive circuit 11b that drives the first light emitting element 11a1 and the second light emitting element 11a2. In addition, the light receiving unit 12 includes an amplification circuit 12b that amplifies a light reception signal output from the light receiving element 12a. These circuits may be formed into chips.
制御部30は、マイクロコンピュータで構成されている。制御部30は、発光部11のドライブ回路11bにタイミング信号を送信して、第1発光素子11a1および第2発光素子11a2から近赤外光を発するように制御することができる。また、制御部30は、演算部31、メモリ32およびタイマー33を有する。
The control unit 30 is composed of a microcomputer. The control unit 30 can control to emit near infrared light from the first light emitting element 11a1 and the second light emitting element 11a2 by transmitting a timing signal to the drive circuit 11b of the light emitting unit 11. The control unit 30 includes a calculation unit 31, a memory 32, and a timer 33.
制御部30は、内蔵のアナログ-デジタル変換回路を用いて、受光部12の増幅回路12bから出力された増幅後の受光信号を処理可能なデジタル形式の信号情報に変換する。演算部31は、この変換された信号情報に基づいて、被検体の血管内を通る血液に関する情報を推定する。
The control unit 30 converts the amplified received light signal output from the amplifier circuit 12b of the light receiving unit 12 into processable digital signal information using a built-in analog-digital conversion circuit. Based on the converted signal information, the calculation unit 31 estimates information related to blood passing through the blood vessel of the subject.
メモリ32は、推定した生体関連情報など、各種のデータを記憶する。タイマー33は、センサモジュール1の動作時間、すなわち生体関連情報の推定開始からの動作時間を計測する。入出力インタフェース部14は、センサモジュール1の外部との情報の入出力を行う。入出力インタフェース部14には、コネクタ80や、外部機器(表示装置、記憶装置、ネットワーク)との通信を行う通信手段(無線通信、有線通信)などが含まれる。
The memory 32 stores various data such as estimated biological information. The timer 33 measures the operation time of the sensor module 1, that is, the operation time from the start of estimation of biological related information. The input / output interface unit 14 performs input / output of information with the outside of the sensor module 1. The input / output interface unit 14 includes a connector 80 and communication means (wireless communication, wired communication) for communicating with an external device (display device, storage device, network).
このような構成を備えたセンサモジュール1において、例えば、第1近赤外光を用いた計測では、被検体の血管内を通る血液のヘマトクリット(Hct)、血流の拍動、血流量、流速などを得ることができる。また、第1近赤外光および第2近赤外光の両方を用いた計測では、血中ヘモグロビン変化(Hb変化量)、血中酸素比率変化(酸素度)などを得ることができる。
In the sensor module 1 having such a configuration, for example, in measurement using the first near infrared light, hematocrit (Hct) of blood passing through the blood vessel of the subject, pulsation of blood flow, blood flow volume, flow velocity Etc. can be obtained. Further, in measurement using both the first near-infrared light and the second near-infrared light, blood hemoglobin change (Hb change amount), blood oxygen ratio change (oxygen level), and the like can be obtained.
ここで、酸素化ヘモグロビンおよび脱酸素化ヘモグロビンの吸光度は波長805nmにおいて等しく、波長805nmよりも長波長では酸素化ヘモグロビンの吸光度が脱酸素化ヘモグロビンの吸光度よりも大きく、波長805nmよりも短波長では酸素化ヘモグロビンの吸光度が脱酸素化ヘモグロビンの吸光度よりも小さくなる。したがって、波長806nm以上855nm以下の第1近赤外光を含む光、好ましくは第1近赤外光の波長域に発光ピークを有する光を用いることで、酸素化ヘモグロビンを優先的に測定することができる。
Here, the absorbances of oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin are equal at a wavelength of 805 nm, the absorbance of oxygenated hemoglobin is greater than that of deoxygenated hemoglobin at a wavelength longer than 805 nm, and oxygen at a wavelength shorter than 805 nm. The absorbance of oxyhemoglobin is smaller than the absorbance of deoxygenated hemoglobin. Therefore, oxygenated hemoglobin is preferentially measured by using light including first near infrared light having a wavelength of 806 nm or more and 855 nm or less, preferably light having an emission peak in the wavelength range of the first near infrared light. Can do.
そして、ヘモグロビンの量からヘマトクリット(Hct)を計測できることになる。本実施形態に係るセンサモジュール1を用いた計測では、ヘマトクリット(Hct)を±1%以下の精度で計測することができる。また、センサモジュール1では10ミリ秒程度のサンプリングレートで計測できるため、血液に関する情報を連続的に得ることができる。
And hematocrit (Hct) can be measured from the amount of hemoglobin. In the measurement using the sensor module 1 according to the present embodiment, hematocrit (Hct) can be measured with an accuracy of ± 1% or less. Moreover, since the sensor module 1 can measure at a sampling rate of about 10 milliseconds, information about blood can be obtained continuously.
また、波長805nmよりも短波長の光を含む光により測定を行うと、脱酸素化ヘモグロビンを優先的に測定することができる。そのような光として、波長755nm以上765nm以下(好ましくは758nm以上762nm以下)の第2近赤外光を含む光が例示され、第2近赤外光の波長域に発光ピークを有する光が好ましい光として例示される。そして、第1近赤外光を含む光による測定結果および第2近赤外光を含む光による測定結果から、血中酸素比率変化(酸素度)またはこれに関連する情報を導き出すことが可能である。
Further, when measurement is performed with light including light having a wavelength shorter than 805 nm, deoxygenated hemoglobin can be measured preferentially. Examples of such light include light containing second near infrared light having a wavelength of 755 nm to 765 nm (preferably 758 nm to 762 nm), and light having an emission peak in the wavelength region of the second near infrared light is preferable. Illustrated as light. Then, it is possible to derive blood oxygen ratio change (oxygen level) or related information from the measurement result by the light including the first near infrared light and the measurement result by the light including the second near infrared light. is there.
例えば、第1近赤外光を用いた計測では、被検体の血管内を通る血液のヘマトクリット(Hct)、血流の拍動、血流量、流速などを得ることができる。また、第1近赤外光および第2近赤外光の両方を用いた計測では、血中ヘモグロビン変化(Hb変化量)、血中酸素比率変化(酸素度)などを得ることができる。
For example, in the measurement using the first near-infrared light, hematocrit (Hct) of blood passing through the blood vessel of the subject, pulsation of blood flow, blood flow volume, flow velocity, and the like can be obtained. Further, in measurement using both the first near-infrared light and the second near-infrared light, blood hemoglobin change (Hb change amount), blood oxygen ratio change (oxygen level), and the like can be obtained.
(熱伝導部材)
図3は、熱伝導部材の例を示す模式図である。
図3(a)には受発光面とは反対側からみた斜視図が示され、図3(b)には断面図が示される。
本実施形態に係るセンサモジュール1は、図3(a)および(b)に示す熱伝導部材50を備えていてもよい。熱伝導部材50は被検体と接触して、被検体の熱を基板100側へ効率良く伝達する部材である。 (Heat conduction member)
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a heat conducting member.
FIG. 3A shows a perspective view seen from the side opposite to the light emitting / receiving surface, and FIG. 3B shows a cross-sectional view.
Thesensor module 1 according to the present embodiment may include a heat conducting member 50 shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). The heat conducting member 50 is a member that contacts the subject and efficiently transfers the heat of the subject to the substrate 100 side.
図3は、熱伝導部材の例を示す模式図である。
図3(a)には受発光面とは反対側からみた斜視図が示され、図3(b)には断面図が示される。
本実施形態に係るセンサモジュール1は、図3(a)および(b)に示す熱伝導部材50を備えていてもよい。熱伝導部材50は被検体と接触して、被検体の熱を基板100側へ効率良く伝達する部材である。 (Heat conduction member)
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a heat conducting member.
FIG. 3A shows a perspective view seen from the side opposite to the light emitting / receiving surface, and FIG. 3B shows a cross-sectional view.
The
熱伝導部材50は、熱伝導層510とヒートガイド520とを有する。ヒートガイド520は、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の良好な金属(熱抵抗の比較的低い金属)で構成される。ヒートガイド520は、基板100の平面視外形よりも広く張り出したフランジ部521を有していてもよい。これにより、ヒートガイド520を被検体に確実に接触させることができる。ヒートガイド520は、基板100の一方面側に熱伝導層510を介して接続される。
The heat conducting member 50 includes a heat conducting layer 510 and a heat guide 520. The heat guide 520 is made of a metal having a good thermal conductivity such as copper or aluminum (a metal having a relatively low thermal resistance). The heat guide 520 may have a flange portion 521 that protrudes wider than the outline of the substrate 100 in plan view. Thereby, the heat guide 520 can be reliably brought into contact with the subject. The heat guide 520 is connected to one surface side of the substrate 100 via a heat conductive layer 510.
ヒートガイド520は、発光部11の光の放出経路に設けられた放出用開口55と、受光部12による光の受光経路に設けられた受光用開口56とを有する。発光部11から放出された光は放出用開口55を介して被検体に照射され、被検体を経由した光は受光用開口56を介して受光部12に到達する。
The heat guide 520 has an emission opening 55 provided in the light emission path of the light emitting unit 11 and a light receiving opening 56 provided in the light reception path of the light receiving unit 12. The light emitted from the light emitting unit 11 is irradiated to the subject through the emission opening 55, and the light passing through the subject reaches the light receiving unit 12 through the light receiving opening 56.
図4は、センサモジュールを被検体に装着した状態を示す模式断面図である。
センサモジュール1によって生体関連情報の推定を行うには、受発光面10a側を被検体Sに向けるようにしてセンサモジュール1を被検体Sに装着する。図4に示すように、ヒートガイド520が設けられているセンサモジュール1では、ヒートガイド520の表面が被検体Sと接触するように装着する。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state where the sensor module is mounted on the subject.
In order to estimate living body related information by thesensor module 1, the sensor module 1 is mounted on the subject S with the light emitting / receiving surface 10a side facing the subject S. As shown in FIG. 4, the sensor module 1 provided with the heat guide 520 is mounted so that the surface of the heat guide 520 is in contact with the subject S.
センサモジュール1によって生体関連情報の推定を行うには、受発光面10a側を被検体Sに向けるようにしてセンサモジュール1を被検体Sに装着する。図4に示すように、ヒートガイド520が設けられているセンサモジュール1では、ヒートガイド520の表面が被検体Sと接触するように装着する。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state where the sensor module is mounted on the subject.
In order to estimate living body related information by the
そして、センサモジュール1を被検体Sに装着した状態で、発光部11から光を所定の間隔で放出する。発光部11から放出された光は被検体Sに照射される。被検体Sに照射され、被検体Sを経由した光は受光部12で受けることで、受光量に応じた電気信号に変換される。この電気信号を演算部31で処理することで、被検体Sの生体関連情報を推定することができる。また、この計測において温度測定部20は温度の測定を行っている。制御部30は、温度測定部20によって測定した温度に基づいて、受発光部15や演算部31の動作を制御して、被検体Sに与える熱ストレスを抑制する。
Then, in a state where the sensor module 1 is mounted on the subject S, light is emitted from the light emitting unit 11 at a predetermined interval. The light emitted from the light emitting unit 11 is applied to the subject S. Light that is irradiated onto the subject S and passes through the subject S is received by the light receiving unit 12, and is converted into an electrical signal corresponding to the amount of received light. By processing this electrical signal by the calculation unit 31, the living body related information of the subject S can be estimated. In this measurement, the temperature measurement unit 20 measures the temperature. The control unit 30 controls the operation of the light emitting / receiving unit 15 and the calculation unit 31 based on the temperature measured by the temperature measuring unit 20 to suppress thermal stress applied to the subject S.
(制御方法)
図5および図6は、本実施形態に係るセンサモジュールの制御方法を例示するフローチャートである。
なお、以下の説明では、先に説明したセンサモジュール1の制御方法を例とする。
先ず、センサモジュール1を被検体Sに装着する(図4参照)。装着の状態を確認した後、計測を開始する。計測開始により、図5および図6に示すフローチャートに沿った制御を行う。図5に示す制御方法は第1モードでの動作であり、図6に示す制御方法は第2モードでの動作である。制御部30は、温度測定部20での温度の測定結果に基づいて、第1モードでの動作および第2モードでの動作ならびに停止処理の実行のいずれかを選択する制御を行う。 (Control method)
5 and 6 are flowcharts illustrating a method for controlling the sensor module according to this embodiment.
In the following description, the control method of thesensor module 1 described above is taken as an example.
First, thesensor module 1 is mounted on the subject S (see FIG. 4). After confirming the state of wearing, start measurement. When measurement is started, control is performed according to the flowcharts shown in FIGS. The control method shown in FIG. 5 is an operation in the first mode, and the control method shown in FIG. 6 is an operation in the second mode. The control unit 30 performs control to select one of the operation in the first mode, the operation in the second mode, and the execution of the stop process based on the temperature measurement result in the temperature measurement unit 20.
図5および図6は、本実施形態に係るセンサモジュールの制御方法を例示するフローチャートである。
なお、以下の説明では、先に説明したセンサモジュール1の制御方法を例とする。
先ず、センサモジュール1を被検体Sに装着する(図4参照)。装着の状態を確認した後、計測を開始する。計測開始により、図5および図6に示すフローチャートに沿った制御を行う。図5に示す制御方法は第1モードでの動作であり、図6に示す制御方法は第2モードでの動作である。制御部30は、温度測定部20での温度の測定結果に基づいて、第1モードでの動作および第2モードでの動作ならびに停止処理の実行のいずれかを選択する制御を行う。 (Control method)
5 and 6 are flowcharts illustrating a method for controlling the sensor module according to this embodiment.
In the following description, the control method of the
First, the
先ず、ステップS101に示すように、制御部30は、動作モードとして第1モードを選択する。第1モードは通常動作モードである。第1モードの選択によって、受発光部15および演算部31は予め設定された通常の能力(処理速度、処理タイミング、クロック周波数など)で動作する。また、計測開始にあわせてタイマー33による時間計測を開始する。
First, as shown in step S101, the control unit 30 selects the first mode as the operation mode. The first mode is a normal operation mode. By the selection of the first mode, the light emitting / receiving unit 15 and the calculation unit 31 operate with a preset normal capability (processing speed, processing timing, clock frequency, etc.). In addition, time measurement by the timer 33 is started at the start of measurement.
次に、ステップS102に示すように、演算部31によって生体関連情報の推定を行う。生体関連情報の推定は、具体的には、次のように行われる。制御部30からの制御信号を受けて、ドライブ回路11bは、第1中心波長λ1が760nmの近赤外光を発する第1発光素子11a1と、第2中心波長λ2が850nmの近赤外光を発する第2発光素子11a2と、を所定のタイミングで被検体Sに向けて交互発光させる。言い換えれば、制御部30は、ドライブ回路11bに対してタイミング信号を送信し、第1中心波長λ1が760nmの近赤外光と、第2中心波長λ2が850nmの近赤外光と、を第1発光素子11a1および第2発光素子11a2から順次間欠的に発光させる。
Next, as shown in step S102, the calculation unit 31 estimates biological information. Specifically, the biological information is estimated as follows. In response to the control signal from the control unit 30, the drive circuit 11b receives the first light emitting element 11a1 that emits near-infrared light having a first center wavelength λ1 of 760 nm and the near-infrared light that has a second center wavelength λ2 of 850 nm. The second light emitting element 11a2 that emits light is alternately emitted toward the subject S at a predetermined timing. In other words, the control unit 30 transmits a timing signal to the drive circuit 11b, and generates near-infrared light having a first center wavelength λ1 of 760 nm and near-infrared light having a second center wavelength λ2 of 850 nm. The first light emitting element 11a1 and the second light emitting element 11a2 are made to emit light sequentially and intermittently.
そして、受光素子12aは、被検体Sを経由した光を受けて、受けた光に応じた信号を出力する。受光素子12aから出力された信号は、増幅回路12bで増幅されて制御部30に入力される。制御部30は、入力された信号をアナログ-デジタル変換し、波長毎(760nmと850nm)の信号出力をそれぞれ求める。これら信号出力値と生体関連情報の値との関係を示す計算式やテーブルがメモリ32等に予め格納されている。演算部31は、計算式やテーブルを参照することで信号出力値に応じた各生体関連情報を推定する演算を行う。
Then, the light receiving element 12a receives light passing through the subject S and outputs a signal corresponding to the received light. The signal output from the light receiving element 12 a is amplified by the amplifier circuit 12 b and input to the control unit 30. The control unit 30 performs analog-to-digital conversion on the input signal and obtains signal outputs for each wavelength (760 nm and 850 nm). Calculation formulas and tables indicating the relationship between the signal output values and the values of the biological information are stored in advance in the memory 32 or the like. The calculation unit 31 performs calculation for estimating each biological related information according to the signal output value by referring to a calculation formula or a table.
次に、ステップS103に示すように、推定した生体関連情報の配信および確認を制御部30によって行う。情報の配信は、入出力インタフェース部14を介して行われる。これにより、図示しない表示部に推定結果を表示したり、ネットワークを介して外部の機器へ情報を送信したりする。
Next, as shown in step S103, the control unit 30 distributes and confirms the estimated biological information. Distribution of information is performed via the input / output interface unit 14. Thereby, an estimation result is displayed on a display unit (not shown), or information is transmitted to an external device via a network.
次に、ステップS104に示すように、温度測定部20によって温度の測定を行う。温度測定部20は測定した温度の情報(温度情報)を制御部30に送る。次に、ステップS105に示すように、制御部30は、温度測定部20から送られた温度情報に基づき、温度が停止温度を超えたか否かの判断を行う。予め設定された停止温度を超えている場合には、ステップS111へ進み、センサモジュール1の動作を停止する停止処理(シャットダウン)を実行する。停止処理が実行されると、センサモジュール1が自らでは復帰できない状態(自己復帰不能な状態)で停止する。したがって、停止処理を実行することにより、センサモジュールが発熱する可能性を特に低減させることができる。
Next, as shown in step S104, the temperature measurement unit 20 measures the temperature. The temperature measurement unit 20 sends the measured temperature information (temperature information) to the control unit 30. Next, as shown in step S <b> 105, the control unit 30 determines whether or not the temperature exceeds the stop temperature based on the temperature information sent from the temperature measurement unit 20. When the preset stop temperature is exceeded, the process proceeds to step S111, and a stop process (shutdown) for stopping the operation of the sensor module 1 is executed. When the stop process is executed, the sensor module 1 stops in a state where it cannot be recovered by itself (a state where self-recovery is not possible). Therefore, by executing the stop process, the possibility that the sensor module generates heat can be particularly reduced.
停止温度を超えていない場合にはステップS106へ進み、温度が閾値以上か否かの判断を行う。温度が閾値以上の場合には、後述する図6に示すフローチャートの処理へ移行する。温度が閾値以上でなかった場合には、ステップS107へ進む。
If the stop temperature has not been exceeded, the process proceeds to step S106 to determine whether or not the temperature is equal to or higher than a threshold value. If the temperature is equal to or higher than the threshold value, the process proceeds to the process of the flowchart shown in FIG. If the temperature is not equal to or higher than the threshold value, the process proceeds to step S107.
ステップS107では、アラートが必要か否かの判断を行う。ここでは、例えばタイマー33によって計測した時間が予め定められた閾値(連続計測の上限時間)以上であるか否かの判断を行う。ステップS107で閾値以上となりアラートが必要と判断した場合には、ステップS108に示すアラートの出力を行う。アラートとしては、ブザーやランプなどによる報知が挙げられる。アラートが出力されることで、連続計測時間が長くなった(例えば、上限時間を超えた)ことなどを知らせて、計測に対して何らかの対処を促すことができる。
In step S107, it is determined whether an alert is necessary. Here, for example, it is determined whether or not the time measured by the timer 33 is equal to or greater than a predetermined threshold value (upper limit time for continuous measurement). If it is determined in step S107 that the threshold value is exceeded and an alert is necessary, the alert is output in step S108. Examples of alerts include notification by a buzzer or a lamp. By outputting the alert, it is possible to notify that the continuous measurement time has become longer (for example, the upper limit time has been exceeded), and to prompt the user to take some measures for the measurement.
アラートの出力後、ステップS109に示す処理では、動作停止するか否かの判断を行う。アラートを出力だけでは不十分な状態になっていればステップS111へ進み、センサモジュール1の動作を停止する。動作を停止しない場合にはステップS102へ戻る。
After outputting the alert, in the process shown in step S109, it is determined whether or not the operation is stopped. If the alert is not sufficient to output alone, the process proceeds to step S111, and the operation of the sensor module 1 is stopped. If the operation is not stopped, the process returns to step S102.
一方、ステップS107でアラートの必要がないと判断した場合には、ステップS110に示すように、終了指示があるか否かの判断を行う。終了指示があればステップS111へ進み、センサモジュール1の動作を停止する。終了指示がなければステップS102へ戻る。ステップS102へ戻った後は、以降の処理(第1モードでの計測動作)を繰り返す。
On the other hand, if it is determined in step S107 that there is no need for an alert, it is determined whether or not there is an end instruction as shown in step S110. If there is an end instruction, the process proceeds to step S111, and the operation of the sensor module 1 is stopped. If there is no end instruction, the process returns to step S102. After returning to step S102, the subsequent processing (measurement operation in the first mode) is repeated.
第1モードによる計測を行っている間、温度測定部20は温度の測定を継続している。そして、ステップS106において、測定された温度が閾値以上になったと判断した場合、図6に示すフローチャートの処理へ移行する。
During the measurement in the first mode, the temperature measurement unit 20 continues to measure the temperature. If it is determined in step S106 that the measured temperature is equal to or higher than the threshold value, the process proceeds to the process of the flowchart shown in FIG.
図6のステップS201に示す処理では、制御部30は、動作モードとして第2モードを選択する。第2モードは、第1モードよりも低発熱で動作するモードである。すなわち、第2モードは、第1モードよりも受発光部15および演算部31の少なくともいずれかの動作を第1モードでの動作時よりも低発熱となる動作モードである。以降、第2モードによる動作条件で計測を行うことになる。
In the process shown in step S201 of FIG. 6, the control unit 30 selects the second mode as the operation mode. The second mode is a mode that operates with lower heat generation than the first mode. That is, the second mode is an operation mode in which at least one of the operations of the light emitting / receiving unit 15 and the calculation unit 31 generates less heat than that in the first mode than in the first mode. Thereafter, measurement is performed under the operating conditions in the second mode.
すなわち、ステップS202に示す演算部31による生体関連情報の推定、ステップS203に示す推定した生体関連情報の配信および確認、およびステップS204に示す温度測定部20での温度の測定を行う。
That is, estimation of the biological body related information by the calculation unit 31 shown in step S202, distribution and confirmation of the estimated biological body related information shown in step S203, and measurement of the temperature in the temperature measurement unit 20 shown in step S204.
温度測定部20は測定した温度の情報(温度情報)を制御部30に送る。次に、ステップS205に示すように、制御部30は、温度測定部20から送られた温度情報に基づき、温度が閾値未満か否かの判断を行う。ここでの閾値は図5のステップS105に示す処理で用いた閾値と同じである。
The temperature measurement unit 20 sends the measured temperature information (temperature information) to the control unit 30. Next, as shown in step S <b> 205, the control unit 30 determines whether or not the temperature is less than a threshold based on the temperature information sent from the temperature measurement unit 20. The threshold value here is the same as the threshold value used in the process shown in step S105 of FIG.
温度が閾値未満でない場合には、ステップS206に示すように、アラートが必要か否かの判断を行う。ここでは、例えばタイマー33によって計測した時間が予め定められた閾値(連続計測の上限時間)以上であるか否かの判断を行う。また、温度がステップS205(ステップS106)で適用した閾値よりも高い閾値(アラート温度)以上であるか否かの判断を行ってもよい。
If the temperature is not less than the threshold value, it is determined whether an alert is necessary as shown in step S206. Here, for example, it is determined whether or not the time measured by the timer 33 is equal to or greater than a predetermined threshold value (upper limit time for continuous measurement). It may also be determined whether the temperature is equal to or higher than a threshold (alert temperature) higher than the threshold applied in step S205 (step S106).
ステップS206でアラートが必要と判断した場合には、ステップS207に示すアラートの出力を行う。アラートとしては、ブザーやランプなどによる報知が挙げられる。これにより、連続計測時間が長くなった(例えば、上限時間を超えた)ことや、計測中に被検体の温度がアラート温度を超えたことなど知らせて、計測に対する何らかの対処を促すことができる。
If it is determined in step S206 that an alert is necessary, an alert is output in step S207. Examples of alerts include notification by a buzzer or a lamp. As a result, it is possible to notify the user that the continuous measurement time has become longer (for example, the upper limit time has been exceeded) or that the temperature of the subject has exceeded the alert temperature during measurement, thereby prompting some measures for the measurement.
アラートの出力後、ステップS208に示す処理では、動作停止するか否かの判断を行う。アラートを出力だけでは不十分な状態になっていればセンサモジュール1の動作を停止する。動作停止しない場合にはステップS202へ戻る。
After outputting the alert, in the process shown in step S208, it is determined whether or not the operation is stopped. If the alert output is insufficient, the operation of the sensor module 1 is stopped. If the operation is not stopped, the process returns to step S202.
一方、ステップS206でアラートの必要がないと判断した場合には、ステップS209に示すように、終了指示があるか否かの判断を行う。終了指示があれば図5のステップS111へ進み、センサモジュール1の動作を停止する。終了指示がなければステップS202へ戻る。ステップS202へ戻った後は、以降の処理(第2モードでの計測動作)を繰り返す。
On the other hand, if it is determined in step S206 that there is no need for an alert, it is determined whether there is an end instruction as shown in step S209. If there is an end instruction, the process proceeds to step S111 in FIG. 5 to stop the operation of the sensor module 1. If there is no end instruction, the process returns to step S202. After returning to step S202, the subsequent processing (measurement operation in the second mode) is repeated.
第2モードによる計測を行っている間、温度測定部20は温度の測定を継続している。そして、ステップS205において、測定された温度が閾値未満であると判断した場合、図5に示すフローチャートの処理へ移行する。すなわち、第2モードで動作すべき温度よりも下がったことから、図5に示すステップS101へ戻り、第1モードを選択して、以降は第1モードでの計測動作に戻る。
During the measurement in the second mode, the temperature measurement unit 20 continues to measure the temperature. If it is determined in step S205 that the measured temperature is less than the threshold value, the process proceeds to the process of the flowchart shown in FIG. That is, since the temperature has fallen below the temperature to be operated in the second mode, the process returns to step S101 shown in FIG. 5, the first mode is selected, and thereafter the measurement operation in the first mode is returned.
このような制御方法によれば、通常は第1モードでの計測動作を行い、この動作の中で被検体Sの温度が所定値以上になった場合、低発熱の第2モードで動作するよう切り替えることができる。これにより、計測に伴う被検体Sの温度上昇を抑制して、被検体Sに対する熱ストレスを緩和することができる。
According to such a control method, the measurement operation is normally performed in the first mode, and when the temperature of the subject S becomes a predetermined value or higher during this operation, the measurement mode is operated in the second mode with low heat generation. Can be switched. Thereby, the temperature rise of the subject S accompanying the measurement can be suppressed, and the thermal stress on the subject S can be alleviated.
(動作モードの一例)
図7は、センサモジュールの動作の一例を表すタイミングチャートである。
図7(a)は、制御部30が発光部11に対して送信するタイミング信号(発光信号)のレベルを表している。図7(b)は、受光部12が出力した増幅後の受光信号のレベルを表している。図7(c)は、制御部30が実行する処理のタイミングを表している。 (Example of operation mode)
FIG. 7 is a timing chart showing an example of the operation of the sensor module.
FIG. 7A shows the level of a timing signal (light emission signal) transmitted from thecontrol unit 30 to the light emitting unit 11. FIG. 7B shows the level of the amplified received light signal output from the light receiving unit 12. FIG. 7C shows the timing of processing executed by the control unit 30.
図7は、センサモジュールの動作の一例を表すタイミングチャートである。
図7(a)は、制御部30が発光部11に対して送信するタイミング信号(発光信号)のレベルを表している。図7(b)は、受光部12が出力した増幅後の受光信号のレベルを表している。図7(c)は、制御部30が実行する処理のタイミングを表している。 (Example of operation mode)
FIG. 7 is a timing chart showing an example of the operation of the sensor module.
FIG. 7A shows the level of a timing signal (light emission signal) transmitted from the
先ず、図7(a)に表したように、制御部30は、第1中心波長λ1の近赤外光および第2中心波長λ2の近赤外光を間欠的かつ交互に発光させる。言い換えれば、制御部30は、第1中心波長λ1の近赤外光と、第2中心波長λ2の近赤外光と、を第1発光素子11a1および第2発光素子11a2から順次間欠的に発光させる。
First, as shown in FIG. 7A, the control unit 30 causes the near-infrared light having the first center wavelength λ1 and the near-infrared light having the second center wavelength λ2 to emit light intermittently and alternately. In other words, the control unit 30 sequentially and intermittently emits near-infrared light having the first center wavelength λ1 and near-infrared light having the second center wavelength λ2 from the first light emitting element 11a1 and the second light emitting element 11a2. Let
そして、図7(b)に表したように、受光部12は、被検体Sを経由した第1中心波長λ1の近赤外光と、被検体Sを経由した第2中心波長λ2の近赤外光と、に応じた受光信号を出力する。つまり、制御部30は、第1中心波長λ1の近赤外光の発光信号と、第2中心波長λ2の近赤外光の発光信号と、に対応するタイミングで、第1中心波長λ1の反射光と、第2中心波長λ2の反射光と、に応じた信号を受信する。
Then, as illustrated in FIG. 7B, the light receiving unit 12 includes the near-infrared light having the first center wavelength λ1 that has passed through the subject S and the near-red light having the second center wavelength λ2 that has passed through the subject S. A light reception signal corresponding to the external light is output. That is, the control unit 30 reflects the first center wavelength λ1 at the timing corresponding to the near-infrared light emission signal having the first center wavelength λ1 and the near-infrared light emission signal having the second center wavelength λ2. A signal corresponding to the light and the reflected light having the second center wavelength λ2 is received.
この例では、第1中心波長λ1の近赤外光の発光時間帯T5の長さと、第2中心波長λ2の近赤外光の発光時間帯T7の長さとは等しい。また、一連の発光において隣り合う2つの発光時間帯である発光時間帯T5と発光時間帯T7との間に位置する非発光時間帯である第1非発光時間帯T6の長さと、隣り合う2つの一連の発光のうち先の一連の発光における最後の発光時間帯である発光時間帯T7と隣り合う2つの一連の発光のうち後の一連の発光における最初の発光時間帯である次の発光時間帯T5との間に位置する非発光時間帯である第2非発光時間帯T8の長さとは等しい。つまり、第1中心波長λ1の近赤外光の発光周期(T5+T6+T7+T8)は、第2中心波長λ2の近赤外光の発光周期(T7+T8+T5+T6)に同じである。第1中心波長λ1の近赤外光および第2中心波長λ2の近赤外光のそれぞれの発光周期(T5+T6+T7+T8)は、例えば約2ミリ秒(ms)程度である。この発光周期がすなわちセンサモジュール1の測定サイクルとなる。
In this example, the length of the near infrared light emission time zone T5 having the first center wavelength λ1 is equal to the length of the near infrared light emission time zone T7 having the second center wavelength λ2. In addition, the length of the first non-light emission time zone T6 that is a non-light emission time zone located between the light emission time zone T5 and the light emission time zone T7 that are adjacent two light emission time zones in a series of light emission, and 2 adjacent to each other. The next light emission time which is the first light emission time period in the subsequent series of light emission of the two series of light emission adjacent to the light emission time period T7 which is the last light emission time period in the previous series of light emission among the series of light emission The length of the second non-emission time zone T8, which is a non-emission time zone located between the zone T5, is equal. That is, the light emission period (T5 + T6 + T7 + T8) of the near infrared light having the first center wavelength λ1 is the same as the light emission period (T7 + T8 + T5 + T6) of the near infrared light having the second center wavelength λ2. The respective light emission periods (T5 + T6 + T7 + T8) of the near-infrared light having the first center wavelength λ1 and the near-infrared light having the second center wavelength λ2 are, for example, about 2 milliseconds (ms). This light emission cycle is the measurement cycle of the sensor module 1.
図7(c)に表したように、第1中心波長λ1の近赤外光に応じた信号のアナログ-デジタル変換(AD変換)の処理に要する時間帯T51の長さと、第2中心波長λ2の近赤外光に応じた信号のAD変換の処理に要する時間帯T71の長さとは等しい。また、時間帯T51と時間帯T71との間においてAD変換の処理が停止された時間帯T61の長さと、時間帯T71と時間帯T51との間においてAD変換の処理が停止された時間帯T81の長さとは等しい。つまり、第1中心波長λ1の近赤外光に応じた信号のAD変換周期(T51+T61+T71+T81)は、第2中心波長λ2の近赤外光に応じた信号のAD変換周期(T71+T81+T51+T61)に同じである。
As shown in FIG. 7C, the length of the time zone T51 required for the analog-digital conversion (AD conversion) processing of the signal corresponding to the near-infrared light having the first center wavelength λ1, and the second center wavelength λ2 Is equal to the length of the time zone T71 required for the AD conversion processing of the signal corresponding to the near-infrared light. Further, the length of the time zone T61 in which the AD conversion processing is stopped between the time zone T51 and the time zone T71, and the time zone T81 in which the AD conversion processing is stopped between the time zone T71 and the time zone T51. Is equal to the length of That is, the AD conversion period (T51 + T61 + T71 + T81) of the signal corresponding to the near-infrared light having the first center wavelength λ1 is the same as the AD conversion period (T71 + T81 + T51 + T61) of the signal corresponding to the near-infrared light having the second center wavelength λ2. .
そして、演算部31は、第1発光素子11a1および第2発光素子11a2のそれぞれが発した光を受光素子12aが受けるたびに、受光部12から出力された複数の信号を互いに異なる中心波長ごとに平均化する移動平均化処理を実行する。具体的には、演算部31は、第1中心波長λ1の近赤外光に応じた信号のAD変換が終了してから第2中心波長λ2の近赤外光に応じた信号のAD変換を開始するまでの時間帯(AD変換以外の処理を実施可能な時間帯であるから、「処理可能時間帯」ともいう。)T61において、第1中心波長λ1の近赤外光に応じた信号を平均化する移動平均化処理を実行する。また、演算部31は、第2中心波長λ2の近赤外光に応じた信号のAD変換が終了してから次の第1中心波長λ1の近赤外光に応じた信号のAD変換を開始するまでの時間帯(処理可能時間帯)T81において、第2中心波長λ2の近赤外光に応じた信号を平均化する移動平均化処理を実行する。
Then, every time the light receiving element 12a receives the light emitted from each of the first light emitting element 11a1 and the second light emitting element 11a2, the calculation unit 31 receives a plurality of signals output from the light receiving part 12 for each different central wavelength. A moving average process to be averaged is executed. Specifically, the calculation unit 31 performs AD conversion of the signal according to the near-infrared light with the second center wavelength λ2 after the AD conversion of the signal according to the near-infrared light with the first center wavelength λ1 is completed. Time zone until start (because it is a time zone in which processing other than AD conversion can be performed, also referred to as “processable time zone”) At T61, a signal corresponding to near-infrared light of the first center wavelength λ1 is sent. A moving average process to be averaged is executed. In addition, the calculation unit 31 starts AD conversion of the signal corresponding to the near-infrared light of the next first center wavelength λ1 after the AD conversion of the signal corresponding to the near-infrared light of the second center wavelength λ2 is completed. In the time zone (processable time zone) T81 until this time, a moving averaging process for averaging signals corresponding to near-infrared light having the second center wavelength λ2 is executed.
続いて、演算部31は、第1中心波長λ1の近赤外光についての移動平均化処理により生成された信号と、第2中心波長λ2の近赤外光についての移動平均化処理により生成された信号と、の両方を得た段階で、生体関連情報の推定する処理(推定処理)を実行する。つまり、制御部は、発光部11から発光された全ての中心波長の近赤外光についての移動平均化処理により生成された信号を得た段階で、第2非発光時間帯T8に対応して設定される処理可能時間帯T81において、演算部31により推定処理を実行する。このように、第1非発光時間帯T6に対応して設定される処理可能時間帯T61では移動平均化処理のみが行われるのに対し、第2非発光時間帯T8に対応して設定される処理可能時間帯T81では移動平均化処理と推定処理とが行われる。
Subsequently, the calculation unit 31 is generated by a signal generated by the moving averaging process for the near-infrared light having the first center wavelength λ1 and the moving average process for the near-infrared light having the second center wavelength λ2. At the stage of obtaining both of the received signals, a process for estimating the biological information (estimation process) is executed. That is, the control unit corresponds to the second non-emission time zone T8 at the stage of obtaining the signal generated by the moving averaging process for the near infrared light of all the center wavelengths emitted from the light emitting unit 11. In the processable time zone T81 that is set, the calculation unit 31 performs an estimation process. Thus, in the processable time zone T61 set corresponding to the first non-light emission time zone T6, only the moving averaging process is performed, whereas it is set corresponding to the second non-light emission time zone T8. In the processable time zone T81, moving average processing and estimation processing are performed.
このようなタイミングチャートで動作するセンサモジュール1において、制御部30は、第2モードを選択した場合の動作として、次の動作のうち少なくとも1つを行う。
(1)受光部12での光の検出周波数を第1モードよりも低下させる。
(2)発光部11での光の発光周波数を第1モードよりも低下させる。
(3)演算部31のクロック周波数を第1モードよりも低下させる。
(4)演算部31で生体関連情報を推定する間隔を第1モードよりも長くする。 In thesensor module 1 that operates according to such a timing chart, the control unit 30 performs at least one of the following operations as an operation when the second mode is selected.
(1) The light detection frequency at thelight receiving unit 12 is lowered than in the first mode.
(2) The light emission frequency of the light from thelight emitting unit 11 is made lower than that in the first mode.
(3) The clock frequency of thecalculation unit 31 is lowered than in the first mode.
(4) The interval at which thecalculation unit 31 estimates the biological information is made longer than that in the first mode.
(1)受光部12での光の検出周波数を第1モードよりも低下させる。
(2)発光部11での光の発光周波数を第1モードよりも低下させる。
(3)演算部31のクロック周波数を第1モードよりも低下させる。
(4)演算部31で生体関連情報を推定する間隔を第1モードよりも長くする。 In the
(1) The light detection frequency at the
(2) The light emission frequency of the light from the
(3) The clock frequency of the
(4) The interval at which the
上記(1)では、図7(b)に示す受光部12での受光タイミングのピッチ(周波数)が長くなったり、受光タイミングの間引きが行われたりする。
上記(2)では、図7(a)に示す発光部11での発光タイミングのピッチ(周波数)が長くなったり、受光タイミングの間引きが行われたりする。
上記(3)では、図7(c)に示すAD変換の処理次回や移動平均化の処理時間が長くなる。
上記(4)では、図7(c)に示す生体関連情報の一の算出タイミングと、次の算出タイミングとの間隔が長くなる。 In (1) above, the pitch (frequency) of the light reception timing in thelight receiving unit 12 shown in FIG. 7B is increased, or the light reception timing is thinned out.
In (2) above, the pitch (frequency) of the light emission timing in thelight emitting unit 11 shown in FIG. 7A is increased, or the light reception timing is thinned out.
In the above (3), the AD conversion processing next time shown in FIG. 7C and the moving averaging processing time become long.
In the above (4), the interval between one calculation timing of the biological information shown in FIG. 7C and the next calculation timing becomes long.
上記(2)では、図7(a)に示す発光部11での発光タイミングのピッチ(周波数)が長くなったり、受光タイミングの間引きが行われたりする。
上記(3)では、図7(c)に示すAD変換の処理次回や移動平均化の処理時間が長くなる。
上記(4)では、図7(c)に示す生体関連情報の一の算出タイミングと、次の算出タイミングとの間隔が長くなる。 In (1) above, the pitch (frequency) of the light reception timing in the
In (2) above, the pitch (frequency) of the light emission timing in the
In the above (3), the AD conversion processing next time shown in FIG. 7C and the moving averaging processing time become long.
In the above (4), the interval between one calculation timing of the biological information shown in FIG. 7C and the next calculation timing becomes long.
いずれにおいても、通常のモード(第1モード)よりも第2モードのほうが低発熱化されるため、被検体Sに与える熱ストレスを抑制することができる。上記(1)~(4)の動作では、第2モードであっても生体関連情報の推定は行われている。これにより、発熱を抑制しつつ、生体関連情報を得ることも可能となる。
In any case, since the second mode generates less heat than the normal mode (first mode), thermal stress applied to the subject S can be suppressed. In the operations (1) to (4), the biological related information is estimated even in the second mode. Thereby, it becomes possible to obtain living body related information while suppressing heat generation.
また、第2モードでは、演算部31および受発光部15のうち少なくとも演算部31を休止(スリープ)させるようにしてもよい。これにより、第2モードに切り替わった際には演算部31や受発光部15といった発熱の多い部分の動作が休止して、効果的な低発熱化を図ることができる。
In the second mode, at least the computing unit 31 of the computing unit 31 and the light emitting / receiving unit 15 may be paused (sleep). As a result, when the mode is switched to the second mode, the operation of the heat generating portion such as the calculation unit 31 and the light emitting / receiving unit 15 is stopped, and an effective low heat generation can be achieved.
なお、上記の例では、温度測定部20で測定した温度に基づき選択する動作モードとして第1モードおよび第2モードの2つを例としたが、モード切り替えの温度の閾値を2つ以上設定して、3つ以上の動作モードの切り替えを行うようにしてもよい。具体例として、第1モード、第1モードよりも測定間隔を長くして低発熱な状態で生体情報の推定を行うモード、および休止処理を実行するモードの3つのモードの切り替えを行うことが挙げられる。また、モード切り替えの温度の閾値と、動作モードの内容(制御内容)との組み合わせを複数用意してメモリ32等に記憶しておき、使用者が適宜選択できるようにしてもよい。また、モード切り替えの温度の閾値と、連続動作の上限時間との組み合わせを複数用意してメモリ32等に記憶しておき、使用者が適宜選択できるようにしてもよい。さらにまた、モード切り替えの温度の閾値と、動作モードの内容(制御内容)と、連続動作の上限時間との組み合わせを複数用意してメモリ32等に記憶しておき、使用者が適宜選択できるようにしてもよい。
In the above example, two operation modes, the first mode and the second mode, are selected as the operation modes to be selected based on the temperature measured by the temperature measuring unit 20, but two or more thresholds for mode switching temperature are set. Then, three or more operation modes may be switched. As a specific example, switching between three modes of the first mode, a mode in which the measurement interval is longer than that in the first mode and biometric information is estimated in a state of low heat generation, and a mode in which a pause process is executed is performed. It is done. Further, a plurality of combinations of the mode switching temperature threshold and the operation mode contents (control contents) may be prepared and stored in the memory 32 or the like so that the user can select them appropriately. Also, a plurality of combinations of the mode switching temperature threshold and the continuous operation upper limit time may be prepared and stored in the memory 32 or the like so that the user can select as appropriate. Furthermore, a plurality of combinations of the mode switching temperature threshold, the operation mode content (control content), and the continuous operation upper limit time are prepared and stored in the memory 32 or the like so that the user can select as appropriate. It may be.
(具体的な動作の例)
ここで、具体的な動作の例を説明する。
先ず、温度の閾値として、41℃、42℃、43℃、43.5℃を設定しておく。また、連続動作の上限時間として、4時間、8時間を設定しておく。 (Specific operation example)
Here, an example of a specific operation will be described.
First, 41 degreeC, 42 degreeC, 43 degreeC, and 43.5 degreeC are set as a threshold value of temperature. Moreover, 4 hours and 8 hours are set as the upper limit time of the continuous operation.
ここで、具体的な動作の例を説明する。
先ず、温度の閾値として、41℃、42℃、43℃、43.5℃を設定しておく。また、連続動作の上限時間として、4時間、8時間を設定しておく。 (Specific operation example)
Here, an example of a specific operation will be described.
First, 41 degreeC, 42 degreeC, 43 degreeC, and 43.5 degreeC are set as a threshold value of temperature. Moreover, 4 hours and 8 hours are set as the upper limit time of the continuous operation.
例えば、1歳未満の乳児に本実施形態のセンサモジュール1を使用する場合、停止温度41℃を設定しておく。そして、温度測定部20で測定した温度が停止温度である41℃を超えた場合(ステップS105でYes)、センサモジュール1の動作を停止する制御を行う。
For example, when the sensor module 1 of this embodiment is used for an infant under 1 year old, a stop temperature of 41 ° C. is set. Then, when the temperature measured by the temperature measurement unit 20 exceeds 41 ° C. which is the stop temperature (Yes in step S105), control for stopping the operation of the sensor module 1 is performed.
また、1歳未満の乳児以外にセンサモジュール1を使用する場合、モード切り替えの温度閾値42℃と連続動作時間の上限8時間との組み合わせと、アラート温度43℃と連続動作時間の上限4時間との組み合わせと、停止温度43.5℃を設定しておく。
In addition, when the sensor module 1 is used other than an infant under 1 year old, a combination of the mode switching temperature threshold 42 ° C. and the continuous operation time upper limit 8 hours, the alert temperature 43 ° C. and the continuous operation time upper limit 4 hours, And a stop temperature of 43.5 ° C. are set in advance.
この設定でセンサモジュール1を動作させた場合、温度測定部20で測定した温度が42℃未満では(ステップS106でNo)、第1モードで計測動作する。第1モードでの動作が連続動作時間の上限8時間を超えた場合(ステップS107でYes)、アラートを出力し(ステップS108)、センサモジュール1の動作を停止する(ステップS111)。
When the sensor module 1 is operated with this setting, if the temperature measured by the temperature measurement unit 20 is less than 42 ° C. (No in step S106), the measurement operation is performed in the first mode. If the operation in the first mode exceeds the upper limit of the continuous operation time of 8 hours (Yes in step S107), an alert is output (step S108), and the operation of the sensor module 1 is stopped (step S111).
また、動作中に温度測定部20で測定した温度が42℃以上になった場合(ステップS106でYes)、第2モードに切り替えて計測動作を行う(ステップS201)。第2モードで計測中に温度がアラート温度43℃を超えた場合(ステップS206でYes)、アラートを出力する(ステップS207)。また、43℃を超えて連続動作時間の上限4時間を超えた場合(ステップS208でYes)、センサモジュール1の動作を停止する(ステップS111)。
Further, when the temperature measured by the temperature measuring unit 20 during the operation becomes 42 ° C. or higher (Yes in Step S106), the measurement operation is performed by switching to the second mode (Step S201). If the temperature exceeds the alert temperature 43 ° C. during measurement in the second mode (Yes in step S206), an alert is output (step S207). If the temperature exceeds 43 ° C. and the upper limit of the continuous operation time exceeds 4 hours (Yes in step S208), the operation of the sensor module 1 is stopped (step S111).
また、動作中に停止温度43.5℃を超えた場合(ステップS105でYes、ステップS208でYes)、センサモジュール1の動作を停止する(ステップS111)。
If the stop temperature exceeds 43.5 ° C. during the operation (Yes in Step S105, Yes in Step S208), the operation of the sensor module 1 is stopped (Step S111).
以上説明したように、本実施形態によれば、被検体Sに与える熱ストレスを抑制することができるセンサモジュール1およびその制御方法を提供することが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide the sensor module 1 that can suppress the thermal stress applied to the subject S and the control method thereof.
なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to these examples. For example, those in which the person skilled in the art appropriately added, deleted, or changed the design of the above-described embodiment, or a combination of the features of the embodiment as appropriate have the gist of the present invention. Are included within the scope of the present invention.
また、上記のセンサモジュール1では、制御部30が発光部11に制御信号を出力して発光部11の動作を制御したが、これに限定されない。制御部30とは異なる別の部分が発光部11の動作を制御し、制御部30は受光部12から出力される信号が入力されたことを契機として、推定処理や他の処理(移動平均化処理など)を行ってもよい。
In the sensor module 1 described above, the control unit 30 outputs a control signal to the light emitting unit 11 to control the operation of the light emitting unit 11, but the present invention is not limited to this. Another part different from the control unit 30 controls the operation of the light emitting unit 11, and the control unit 30 is triggered by the input of the signal output from the light receiving unit 12, and performs estimation processing and other processing (moving averaging). Processing).
また、温度測定部20は必ずしもセンサモジュール1と一体でなくてもよい。例えば、センサモジュール1とは別体で温度測定部20を設けておき、センサモジュール1の装着位置に制限されずに被検体Sの適宜の部位の温度を測定できるようにしてもよい。
Further, the temperature measuring unit 20 is not necessarily integrated with the sensor module 1. For example, the temperature measurement unit 20 may be provided separately from the sensor module 1 so that the temperature of an appropriate part of the subject S can be measured without being limited to the mounting position of the sensor module 1.
また、上記の説明では第1モードから第2モードあるいは停止処理への切り替えのみを示したが、制御部30は、第2モードから第1モードへと切り替えを行ってもよい。この切り替えは、温度測定部20により測定された温度に基づいて行われてもよいし、第1モードから第2モードへと切り替えた時間からの経過時間に基づいて行われてもよい。
In the above description, only the switching from the first mode to the second mode or the stop process is shown, but the control unit 30 may switch from the second mode to the first mode. This switching may be performed based on the temperature measured by the temperature measuring unit 20, or may be performed based on the elapsed time from the time when the first mode is switched to the second mode.
1…センサモジュール
10a…受発光面
11…発光部
11a1…第1発光素子
11a2…第2発光素子
11b…ドライブ回路
12…受光部
12a…受光素子
12b…増幅回路
14…入出力インタフェース部
15…受発光部
20…温度測定部
30…制御部
31…演算部
32…メモリ
33…タイマー
50…熱伝導部材
55…放出用開口
56…受光用開口
80…コネクタ
100…基板
110…メタルプレート
120…カバー
510…熱伝導層
520…ヒートガイド
521…フランジ部
S…被検体 DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 ... Sensor module 10a ... Light-receiving / emitting surface 11 ... Light-emitting part 11a1 ... 1st light-emitting element 11a2 ... 2nd light-emitting element 11b ... Drive circuit 12 ... Light-receiving part 12a ... Light-receiving element 12b ... Amplifying circuit 14 ... Input / output interface part 15 ... Light emitting unit 20 ... Temperature measuring unit 30 ... Control unit 31 ... Calculating unit 32 ... Memory 33 ... Timer 50 ... Heat conduction member 55 ... Emission opening 56 ... Light receiving opening 80 ... Connector 100 ... Board 110 ... Metal plate 120 ... Cover 510 ... Heat conduction layer 520 ... Heat guide 521 ... Flange part S ... Subject
10a…受発光面
11…発光部
11a1…第1発光素子
11a2…第2発光素子
11b…ドライブ回路
12…受光部
12a…受光素子
12b…増幅回路
14…入出力インタフェース部
15…受発光部
20…温度測定部
30…制御部
31…演算部
32…メモリ
33…タイマー
50…熱伝導部材
55…放出用開口
56…受光用開口
80…コネクタ
100…基板
110…メタルプレート
120…カバー
510…熱伝導層
520…ヒートガイド
521…フランジ部
S…被検体 DESCRIPTION OF
Claims (13)
- 基板に設けられ、被検体に向けて所定波長の光を放出する発光部、および前記被検体を経由した前記光を受ける受光部を有する受発光部と、
前記被検体の温度を測定する温度測定部と、
前記基板に設けられ、前記受光部から出力された信号に基づき生体関連情報を推定する演算部を有する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記温度測定部によって測定された温度が所定値未満のとき、前記受発光部および前記演算部を第1モードで動作させ、
前記温度が前記所定値以上のとき、前記受発光部および前記演算部の少なくともいずれかの動作を前記第1モードでの動作時よりも低発熱となる第2モードで動作させる、または自己復帰不能な状態で停止する停止処理を実行するよう制御することを特徴とするセンサモジュール。 A light emitting / receiving unit provided on the substrate and having a light emitting unit that emits light of a predetermined wavelength toward the subject, and a light receiving unit that receives the light that has passed through the subject;
A temperature measurement unit for measuring the temperature of the subject;
A control unit provided on the substrate and having a calculation unit that estimates biological information based on a signal output from the light receiving unit;
With
The controller is
When the temperature measured by the temperature measurement unit is less than a predetermined value, the light emitting / receiving unit and the calculation unit are operated in the first mode,
When the temperature is equal to or higher than the predetermined value, the operation of at least one of the light emitting / receiving unit and the calculation unit is operated in the second mode in which heat generation is lower than that in the operation in the first mode, or self-recovery is impossible. A sensor module that controls to execute a stop process that stops in a stable state. - 前記制御部は、前記第2モードとして、
前記受光部での前記光の検出周波数を前記第1モードよりも低下させること、
前記発光部での前記光の発光周波数を前記第1モードよりも低下させること、
前記演算部のクロック周波数を前記第1モードよりも低下させること、
前記演算部で前記生体関連情報を推定する間隔を前記第1モードよりも長くすること、
の少なくとも1つを行う、請求項1記載のセンサモジュール。 The control unit, as the second mode,
Lowering the detection frequency of the light in the light receiving unit than in the first mode,
Lowering the light emission frequency of the light in the light emitting unit than in the first mode,
Lowering the clock frequency of the arithmetic unit than the first mode,
Making the interval for estimating the living body related information in the computing unit longer than the first mode,
The sensor module according to claim 1, wherein at least one of the following is performed. - 前記制御部は、前記第1モードおよび前記第2モードのいずれにおいても前記受発光部および前記演算部を動作させて前記生体関連情報の推定を行う、請求項1または2に記載のセンサモジュール。 The sensor module according to claim 1 or 2, wherein the control unit estimates the living body related information by operating the light emitting / receiving unit and the calculation unit in both the first mode and the second mode.
- 前記制御部は、前記第2モードとして、前記演算部および前記受発光部のうち少なくとも前記演算部を休止させる休止処理を実行する、請求項1~3のいずれか1つに記載のセンサモジュール。 The sensor module according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit executes, as the second mode, a pause process that pauses at least the calculation unit among the calculation unit and the light emitting and receiving unit.
- 前記制御部が前記休止処理を実行中は、前記温度測定部も動作を休止する、請求項4記載のセンサモジュール。 The sensor module according to claim 4, wherein the temperature measurement unit also pauses operation while the control unit is executing the pause process.
- 前記受発光部は前記基板の一方面に設けられ、
前記制御部および前記温度測定部は前記基板の他方面に設けられた、請求項1~5のいずれか1つに記載のセンサモジュール。 The light emitting / receiving unit is provided on one surface of the substrate,
6. The sensor module according to claim 1, wherein the control unit and the temperature measurement unit are provided on the other surface of the substrate. - 前記基板の一方面または側面に、前記温度測定部とは異なる他の温度測定部が設けられた、請求項5記載のセンサモジュール。 6. The sensor module according to claim 5, wherein another temperature measurement unit different from the temperature measurement unit is provided on one surface or side surface of the substrate.
- 前記基板の一方面に設けられた熱伝導部材をさらに備えた、請求項6または7に記載のセンサモジュール。 The sensor module according to claim 6 or 7, further comprising a heat conducting member provided on one surface of the substrate.
- 受発光部の発光部から被検体に向けて所定波長の光を放出し、前記被検体を経由した前記光を前記受発光部の受光部で受け、前記受光部から出力された信号に基づき生体関連情報を演算部で推定するセンサモジュールの制御方法であって、
前記被検体の温度を測定する温度測定工程と、
測定された前記温度が所定値未満のとき、前記受発光部および前記演算部を第1モードで動作させ、前記温度が前記所定値以上のとき、前記受発光部および前記演算部の少なくともいずれかを前記第1モードでの動作時よりも低発熱となる第2モードで動作させる、または自己復帰不能な状態で停止する停止処理を実行するよう制御する動作選択工程と、を備えたことを特徴とするセンサモジュールの制御方法。 A light having a predetermined wavelength is emitted from the light emitting unit of the light emitting / receiving unit toward the subject, the light passing through the subject is received by the light receiving unit of the light receiving / emitting unit, and the living body is based on the signal output from the light receiving unit A sensor module control method for estimating related information by a calculation unit,
A temperature measuring step for measuring the temperature of the subject;
When the measured temperature is less than a predetermined value, the light emitting / receiving unit and the calculating unit are operated in the first mode, and when the temperature is equal to or higher than the predetermined value, at least one of the light receiving / emitting unit and the calculating unit And an operation selection step for controlling to execute a stop process in which the operation is stopped in a state where the self-recovery is not possible. A control method of the sensor module. - 前記動作選択工程では、前記第2モードとして、前記受光部での前記光の検出周波数を前記第1モードよりも低下させること、前記発光部での前記光の発光周波数を前記第1モードよりも低下させること、前記演算部のクロック周波数を前記第1モードよりも低下させること、前記演算部で前記生体関連情報を推定する間隔を前記第1モードよりも長くすること、の少なくとも1つを行う、請求項9記載のセンサモジュールの制御方法。 In the operation selection step, as the second mode, the light detection frequency at the light receiving unit is decreased from that in the first mode, and the light emission frequency at the light emitting unit is set to be lower than that in the first mode. At least one of lowering, lowering the clock frequency of the computing unit than the first mode, and making the interval at which the biological information is estimated by the computing unit longer than the first mode. The method for controlling a sensor module according to claim 9.
- 測定した前記温度が予め設定されたアラート温度を超えた場合、アラートを出力する、請求項9または10記載のセンサモジュールの制御方法。 11. The sensor module control method according to claim 9 or 10, wherein an alert is output when the measured temperature exceeds a preset alert temperature.
- 前記生体関連情報の推定開始からの動作時間を計測し、前記動作時間が予め定めた閾値を超えた場合、前記発光部からの前記光の放出を停止する、請求項9~11のいずれか1つに記載のセンサモジュールの制御方法。 The operation time from the start of estimation of the biological information is measured, and when the operation time exceeds a predetermined threshold, the emission of the light from the light emitting unit is stopped. The control method of the sensor module as described in one.
- 前記動作選択工程では、前記第2モードとして、前記演算部および前記受発光部のうち少なくとも前記演算部を休止させる休止処理を実行する、請求項9~12のいずれか1つに記載のセンサモジュールの制御方法。 The sensor module according to any one of claims 9 to 12, wherein, in the operation selection step, a pause process is performed to pause at least the calculation unit among the calculation unit and the light emitting and receiving unit as the second mode. Control method.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017020167A JP2020054409A (en) | 2017-02-07 | 2017-02-07 | Sensor module and control method thereof |
JP2017-020167 | 2017-02-07 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2018147045A1 true WO2018147045A1 (en) | 2018-08-16 |
Family
ID=63107319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/001542 WO2018147045A1 (en) | 2017-02-07 | 2018-01-19 | Sensor module, and control method therefor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020054409A (en) |
WO (1) | WO2018147045A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0388507U (en) * | 1989-12-28 | 1991-09-10 | ||
JP2007313299A (en) * | 2006-04-28 | 2007-12-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Physiological data sensor device |
US20140343371A1 (en) * | 2013-05-14 | 2014-11-20 | Ii Thomas Skerik Sowers | Wearable sensor device for health monitoring and methods of use |
JP2016055155A (en) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | 京セラ株式会社 | Acoustic equipment |
-
2017
- 2017-02-07 JP JP2017020167A patent/JP2020054409A/en active Pending
-
2018
- 2018-01-19 WO PCT/JP2018/001542 patent/WO2018147045A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0388507U (en) * | 1989-12-28 | 1991-09-10 | ||
JP2007313299A (en) * | 2006-04-28 | 2007-12-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Physiological data sensor device |
US20140343371A1 (en) * | 2013-05-14 | 2014-11-20 | Ii Thomas Skerik Sowers | Wearable sensor device for health monitoring and methods of use |
JP2016055155A (en) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | 京セラ株式会社 | Acoustic equipment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020054409A (en) | 2020-04-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2015411427B2 (en) | Device for non-invasive measurement of blood sugar level | |
US20200085374A1 (en) | Heart rate measurement method and device, and wearable apparatus | |
US9681812B2 (en) | Optical device for measuring a heart rate of a user | |
US10925526B2 (en) | Heating oximeter | |
KR20110025100A (en) | Method and device for measuring the pulse by means of light waves with two wavelengths | |
US11510624B2 (en) | Wireless vital sign monitoring | |
JP6431697B2 (en) | Wrist-mounted pulse oximeter | |
JP2020515300A (en) | Detection of erythema caused by wearable devices | |
US20200029875A1 (en) | Measuring apparatus and measuring method | |
JP5407768B2 (en) | Pulse measuring device | |
JP2018143747A (en) | Measuring device, measuring method, and program | |
US11096592B2 (en) | Sensor module and biological information display system | |
WO2018147045A1 (en) | Sensor module, and control method therefor | |
WO2019039223A1 (en) | Measurement device and measurement method | |
US20170340217A1 (en) | Physiological detection device | |
US20150208965A1 (en) | Methods and systems for determining a venous signal using a physiological monitor | |
JP2019063308A (en) | Organism-related information measurement device | |
WO2021166615A1 (en) | Biological signal measurement device, method, and program | |
JP5527277B2 (en) | Signal processing apparatus, signal processing method, and biological information measuring apparatus | |
US20230048928A1 (en) | Pulse oximeter, pulse oximetry system, processing device, and pulse oximetry method | |
CN217014034U (en) | Temperature controllable SPO2 sensor | |
JP2019042004A (en) | Optical measuring device and optical measuring program | |
JP6691637B2 (en) | Biological information measuring device | |
KR20210021041A (en) | Detection device, program and detection system | |
JP2017109058A (en) | Biological information acquisition device and biological information acquisition method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18751139 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18751139 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |