JP2002238866A - Pulse wave measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、血流の変化を光
学的に検出して脈拍数を計測する脈波計測装置に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse wave measuring device for optically detecting a change in blood flow to measure a pulse rate.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種の計測装置は、脈波センサ部に
は、発光部と受光部とからなる光電変換素子が内蔵され
ており、発光部より発光された光の内、体表面での毛細
血管中を流れるヘモグロビンによって反射したものを受
光部により受光し、この受光による出力信号を脈波信号
とし、この信号を増幅回路にて所定のレベルに増幅した
後に、所定の演算手段を用いて脈拍数を出力する。2. Description of the Related Art In a measuring device of this type, a pulse wave sensor unit has a built-in photoelectric conversion element including a light emitting unit and a light receiving unit. The light reflected by the hemoglobin flowing through the capillaries is received by the light receiving unit, and the output signal resulting from the light reception is used as a pulse wave signal, and the signal is amplified to a predetermined level by an amplifier circuit. Outputs pulse rate.
【0003】上記脈波センサ部よりの脈波信号のレベル
は極めて小さいため、増幅回路のゲインは高い目に設定
されている。そのため、体動や外光の入射などによる外
乱があると、比較的大きなレベルの信号が増幅回路に供
給されるため、増幅回路の動作は飽和してしまい、その
結果、脈波信号を正常に検出できなくなる。Since the level of the pulse wave signal from the pulse wave sensor section is extremely small, the gain of the amplifier circuit is set to a high value. Therefore, if there is disturbance due to body motion or the incidence of external light, a relatively large level signal is supplied to the amplifier circuit, so that the operation of the amplifier circuit is saturated. It cannot be detected.
【0004】そのため、入力信号のレベルに応じて増幅
回路でのゲインを自動的に補正する手段が必要となり、
一般には、このゲインの設定を一定の期間の計測結果に
基づいて行っているが、特開平10-234684号の「計測装
置」では、計測開始の指示前においては、検出信号のゲ
イン設定を素早く行うために4秒とし、計時開始の指示
後ではゲイン変更の頻度をすくなくするため、20秒毎
に設定している。Therefore, a means for automatically correcting the gain in the amplifier circuit according to the level of the input signal is required.
Generally, this gain is set based on the measurement result for a certain period, but in the "measuring device" of JP-A-10-234684, the gain setting of the detection signal can be quickly performed before the instruction to start the measurement. It is set to 4 seconds to perform, and is set every 20 seconds to reduce the frequency of gain change after the instruction to start timing.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、そのために
は、複雑なルールに従ってゲインを設定することにな
り、装置自体がハードウェア的にもソフトウェア的にも
煩雑になるという課題があった。However, for that purpose, the gain must be set according to a complicated rule, and there is a problem that the apparatus itself becomes complicated in terms of hardware and software.
【0006】この発明は、システムを簡略化できる脈波
計測装置を提供するものである。[0006] The present invention provides a pulse wave measuring apparatus that can simplify the system.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の脈波計測装置
は、耳朶等の体表面に向けて光を照射する発光部と該発
光部が発した光のうち体表面から反射もしくは透過して
くる光を受光する受光部を有する光電変換素子によって
体表面下の血流量の増減を脈波として検出する脈波セン
サ部と、その脈波センサ部の出力を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力信号の取り得る許容範囲を記憶してい
る記憶部と、増幅器の出力信号レベルが許容範囲外にあ
る場合、増幅器の出力信号を基準レベルにセットするリ
セット信号を出力するインスト処理部と、増幅器よりの
出力信号から脈波数を算出する演算処理部とを備えたこ
とを特徴とする。According to the pulse wave measuring device of the present invention, a light emitting section for irradiating light to a body surface such as an earlobe and the light emitted from the light emitting section is reflected or transmitted from the body surface. A pulse wave sensor unit that detects an increase or decrease in blood flow below the body surface as a pulse wave by a photoelectric conversion element having a light receiving unit that receives incoming light, and an amplifier that amplifies the output of the pulse wave sensor unit.
A storage unit for storing an allowable range of the output signal of the amplifier, and an instrument processing unit for outputting a reset signal for setting the output signal of the amplifier to a reference level when the output signal level of the amplifier is out of the allowable range. And an arithmetic processing unit for calculating a pulse wave number from an output signal from the amplifier.
【0008】増幅器の出力信号を基準レベルにセットし
たことにより生じる急激な信号変化を補正するために、
前記出力信号に所定レベルの補正信号を加算する補正手
段を備える。In order to correct a sudden signal change caused by setting the output signal of the amplifier to the reference level,
And a correction means for adding a correction signal of a predetermined level to the output signal.
【0009】補正手段としては、一つ前の標本化時刻で
の増幅器の出力信号とさらに一つ前の標本化時刻での増
幅器の出力信号との差を出力信号に加算するものであっ
てもよい。The correction means may add the difference between the output signal of the amplifier at the immediately preceding sampling time and the output signal of the amplifier at the immediately preceding sampling time to the output signal. Good.
【0010】インスト処理部は、HIGHレベルのコントロ
ール信号の入力により、低インピーダンスとなるアナロ
グスイッチからなり、上記増幅器の入力部と基準電位と
の間に接続される。The instrument processing section comprises an analog switch having a low impedance in response to the input of a HIGH level control signal, and is connected between the input section of the amplifier and a reference potential.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】実施形態1 図1に本発明の脈波計測装置の1実施形態を示す。脈波
センサ部1と、増幅器2、インスト処理部3、演算処理
器4、表示器5からなる本体部6とから構成される。脈
波センサ部1には、発光部と受光部とからなる光電変換
素子が内蔵されており、発光部より発光された光の内、
体表面での毛細血管中を流れるヘモグロビンによって反
射したものを受光部により受光し、この受光による出力
信号を脈波信号として本体部6内の増幅器2に供給す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 shows an embodiment of a pulse wave measuring apparatus according to the present invention. It comprises a pulse wave sensor section 1 and a main body section 6 including an amplifier 2, an instrument processing section 3, an arithmetic processing unit 4 and a display 5. The pulse wave sensor unit 1 has a built-in photoelectric conversion element including a light emitting unit and a light receiving unit, and among the light emitted from the light emitting unit,
The light reflected by the hemoglobin flowing through the capillaries on the body surface is received by the light receiving unit, and an output signal resulting from the light reception is supplied to the amplifier 2 in the main unit 6 as a pulse wave signal.
【0012】増幅器2は交流結合で構成され、増幅率が
40dB〜60dBの範囲で予め大きめの値に固定されてお
り、通常、数mVから数十mVである光電変換素子の受
光部での出力信号レベルを数Vのオーダに増幅する。演
算処理器4は、A/D変換器41、D/A変換器42、記
憶部43、中央処理装置44、比較判定部45より構成
される。The amplifier 2 is constituted by AC coupling, and the amplification factor is fixed to a relatively large value in the range of 40 dB to 60 dB, and the output from the light receiving portion of the photoelectric conversion element which is usually several mV to several tens mV. The signal level is amplified to the order of several volts. The arithmetic processing unit 4 includes an A / D converter 41, a D / A converter 42, a storage unit 43, a central processing unit 44, and a comparison determination unit 45.
【0013】A/D変換器41は、アナログ信号である
増幅器2の出力信号をデジタル信号に変換する。記憶部
43は、増幅器2の出力信号の取り得る範囲の最大値
(Vmax)と最小値(Vmin)を増幅器2の仕様に従って
予め保持している。比較判定部45は、増幅器2の出力
信号がA/D変換されるつど、A/D変換後のデジタル値
と記憶部43に保持されている最大値(Vmax)、最小
値(Vmin)とを比較することにより、増幅器2が飽和
状態で動作しているか否かの判定を行なう。The A / D converter 41 converts an analog output signal of the amplifier 2 into a digital signal. The storage unit 43 holds the maximum value (Vmax) and the minimum value (Vmin) of the range that the output signal of the amplifier 2 can take according to the specifications of the amplifier 2 in advance. Each time the output signal of the amplifier 2 is A / D converted, the comparison determination unit 45 compares the digital value after the A / D conversion with the maximum value (Vmax) and the minimum value (Vmin) held in the storage unit 43. By comparing, it is determined whether or not the amplifier 2 is operating in a saturated state.
【0014】A/D変換後のデジタル値が記憶部43に
保持されている最大値(Vmax)より大きい場合、もし
くは、A/D変換後のデジタル値が記憶部43に保持さ
れている最小値(Vmin)より小さい場合に、増幅器2
は飽和していると判定する。A/D変換の標本化の周波
数は、後段で脈波信号の特徴を抽出する必要性から、10
0Hz〜1kHz程度が適当であり、量子化のビット数は、同
じく後段で脈波信号の特徴を抽出する必要性から、8ビ
ット以上が適当である。When the digital value after A / D conversion is larger than the maximum value (Vmax) stored in the storage unit 43, or when the digital value after A / D conversion is the minimum value stored in the storage unit 43 (Vmin), the amplifier 2
Is determined to be saturated. The sampling frequency of the A / D conversion is set to 10
It is appropriate to be about 0 Hz to 1 kHz, and the number of bits for quantization is suitably 8 bits or more because it is necessary to extract the characteristics of the pulse wave signal in the subsequent stage.
【0015】比較判定部45において、増幅器2が飽和
していると判定された場合は、D/A変換器42より1
標本化周期の幅を持つパルス電圧が発生され、増幅器2
のリセット信号としてインスト処理部3に供給される。
インスト処理部3はアナログスイッチ回路よりなり、HI
GHレベルのコントロール信号が入力されると、当スイッ
チ回路の入出力間は低インピーダンス(ON状態)にな
り、LOWレベルが入力されると、高インピーダンス(OF
F状態)になるという特性がある。When the comparison / determination section 45 determines that the amplifier 2 is saturated, the D / A converter 42 outputs 1
A pulse voltage having the width of the sampling period is generated, and the amplifier 2
Is supplied to the instrument processing unit 3 as a reset signal of
The instrument processing unit 3 is composed of an analog switch circuit.
When a GH level control signal is input, the impedance between the input and output of this switch circuit becomes low impedance (ON state). When a LOW level is input, high impedance (OF
F state).
【0016】図2に示すように、増幅器2がオペアンプ
21で構成されている場合、コンデンサCで直流成分を
カットした直後の基準電位(VGND)につながる抵抗R
と並列にアナログスイッチ回路22が接続される。この
ような構成にすると、アナログスイッチ回路22がHIGH
レベルのコントロール信号を受けとった場合は、当アナ
ログスイッチ回路22が低インピーダンスとなることに
より、コンデンサCにチャージされていた電荷を瞬時に
放電し、増幅器2からの出力信号が基準電位(VGND)
になる。また、オペアンプ21の帰還回路部分に1次以
上のローパスフィルタが追加される場合は、該ローパス
フィルタを構成するコンデンサ1個に対応して、アナロ
グスイッチ回路23の1入出力チャンネルを対応させ、
並列に接続する。As shown in FIG. 2, when the amplifier 2 is composed of an operational amplifier 21, a resistor R connected to a reference potential (V GND ) immediately after the DC component is cut by the capacitor C.
And an analog switch circuit 22 is connected in parallel. With this configuration, the analog switch circuit 22 becomes HIGH
When the analog switch circuit 22 receives the level control signal, the analog switch circuit 22 has a low impedance, so that the electric charge charged in the capacitor C is instantaneously discharged, and the output signal from the amplifier 2 becomes the reference potential (V GND ).
become. When a first-order or higher-order low-pass filter is added to the feedback circuit portion of the operational amplifier 21, one input / output channel of the analog switch circuit 23 is associated with one capacitor constituting the low-pass filter,
Connect in parallel.
【0017】図2は1次のローパスフィルタを構成する
場合で、アナログスイッチ回路を模式的に2個記述して
あるが、多チャンネルの入出力を持つアナログスイッチ
回路を使用すれば1個で対応できる。FIG. 2 shows a case where a first-order low-pass filter is formed. Two analog switch circuits are schematically described. If an analog switch circuit having multi-channel input / output is used, one analog switch circuit can be used. it can.
【0018】以上の処理による増幅器2における出力信
号の挙動を図3に沿って説明する。実線(細線)は増幅
器2の出力信号であるが、時刻(t2)から時刻(t9)
の間は、実際にはインスト処理部3の働きにより、増幅
器2の出力信号は実線(太線)になる。時刻(t0)近
辺から体動等の外乱によって受光部からの出力信号に突
発的な変動が生じ、時刻(t1)を経て、時刻(t2)で
増幅器2の出力信号レベルが記憶部43に保持されてい
る最大値(Vmax)を上回っているので、時刻(t2)か
ら時刻(t3)の1標本化周期の間に、D/A変換器32
よりパルス電圧が発生され、インスト処理部3に供給さ
れる。The behavior of the output signal in the amplifier 2 by the above processing will be described with reference to FIG. The solid line (thin line) is the output signal of the amplifier 2, and is from time (t 2 ) to time (t 9 )
During the period, the output signal of the amplifier 2 is actually a solid line (thick line) due to the operation of the instrument processing unit 3. From around the time (t 0 ), a sudden change occurs in the output signal from the light receiving unit due to disturbance such as body movement, and after the time (t 1 ), the output signal level of the amplifier 2 is stored at the time (t 2 ). Since the value exceeds the maximum value (Vmax) held at 43, the D / A converter 32 during one sampling period from the time (t 2 ) to the time (t 3 ).
A pulse voltage is generated and supplied to the instrument processing unit 3.
【0019】インスト処理部3では、アナログスイッチ
回路の入出力間が低インピーダンス(ON状態)になり、
増幅器2の出力信号が基準電位(VGND)に近づいてい
く。この様子はRC回路におけるコンデンサCに蓄積し
た電荷の放電時の過渡応答とほぼ同様であり、増幅器2
の出力信号が基準電位(VGND)になるまでの挙動は指
数関数的減衰になり、時刻(t3)までの1標本化周期
の間に、十分余裕を持って基準電位(VGND)に到達す
る。時刻(t3)以降は、増幅器2の飽和状態が解消し
ているので、安定した脈波計測を継続することができ
る。In the instrument processing section 3, the impedance between the input and output of the analog switch circuit becomes low impedance (ON state).
The output signal of the amplifier 2 approaches the reference potential (V GND ). This state is almost the same as the transient response at the time of discharging the electric charge accumulated in the capacitor C in the RC circuit.
The behavior for the output signal of becomes the reference potential (V GND) becomes exponential decay, during one sampling period up to time (t 3), a reference well in advance potential (V GND) To reach. After the time (t 3 ), since the saturated state of the amplifier 2 has been eliminated, stable pulse wave measurement can be continued.
【0020】一方、インスト処理部3の働きがない場合
は、時刻(t2)から時刻(t7)にかけては、増幅器
2の出力信号レベルがほぼ許容範囲外にあり、その間脈
波計測を実施できない状況になる。On the other hand, when the instrument processing unit 3 does not function, the output signal level of the amplifier 2 is almost out of the allowable range from the time (t 2 ) to the time (t 7 ), and the pulse wave is measured during the time. I cannot do it.
【0021】以上は、増幅器2の出力信号レベルが記憶
部43に保持されている最大値(Vmax)を上回った場
合について説明したが、増幅器2の出力信号レベルが記
憶部43に保持されている最小値(Vmin)を下回った
場合についても同様であり、その場合は増幅器2の出力
信号が基準電位(VGND)になるまでの挙動は指数関数
的増加となる。The case where the output signal level of the amplifier 2 exceeds the maximum value (Vmax) stored in the storage unit 43 has been described above. The output signal level of the amplifier 2 is stored in the storage unit 43. The same applies to the case where the voltage falls below the minimum value (Vmin). In this case, the behavior until the output signal of the amplifier 2 reaches the reference potential (V GND ) increases exponentially.
【0022】演算処理器4内の中央処理装置44では、
A/D変換器41より増幅器2の出力信号のデジタル値
を受け取り、記憶部43に書き込むとともに、該デジタ
ル値および記憶部43から読み込んだ過去数標本の増幅
器2の出力信号のデジタル値とを逐次処理し、脈拍数等
を算出している。In the central processing unit 44 in the arithmetic processing unit 4,
The digital value of the output signal of the amplifier 2 is received from the A / D converter 41 and written in the storage unit 43, and the digital value and the digital value of the output signal of the amplifier 2 of the past several samples read from the storage unit 43 are sequentially converted. After processing, the pulse rate and the like are calculated.
【0023】ところで、前述のように増幅器2の出力信
号レベルが許容範囲外になった時刻に、インスト処理機
能により増幅器2の出力信号を基準電位(VGND)にセ
ットすると、該時刻付近を中心にして急峻な山もしくは
谷が増幅器2の出力信号に形成されることとなり、脈拍
数等の誤検出につながる可能性が高い。本発明では次に
示す実施形態2においてこの不具合を回避している。By the way, when the output signal of the amplifier 2 is set to the reference potential (V GND ) by the instrument processing function at the time when the output signal level of the amplifier 2 is out of the allowable range as described above, the vicinity of the time becomes the center. As a result, a steep peak or valley is formed in the output signal of the amplifier 2, and there is a high possibility that this will lead to erroneous detection of the pulse rate and the like. In the present invention, this problem is avoided in the second embodiment described below.
【0024】実施形態2 図4に本発明の第2の実施形態を示している。図4にお
いて図1と異なる点は、比較判定部45aは、増幅器2
が飽和していると判定した場合、出力信号をD/A変換
器42に出力するとともに、中央処理装置44にも出力
するようにしている。比較較判定部45aからの出力信
号を受け取った中央処理装置44では、図5のように、
その直後(tpost)以降にA/D変換器41より受け取
る増幅器2の出力信号のデジタル値に、記憶部43に保
持されている最大値(Vmax)と基準電位(VGND)との
差(Vmax−VGND)を足し合わせることにより補正し、
該デジタル値を脈拍数等を算出する逐次処理に利用する
とともに、記憶部43に書き込むようにする。Embodiment 2 FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. 4 is different from FIG. 1 in that the comparison / determination unit 45a
Is determined to be saturated, the output signal is output to the D / A converter 42 and also to the central processing unit 44. In the central processing unit 44 that has received the output signal from the comparison determination unit 45a, as shown in FIG.
Immediately after (t post ), the difference between the maximum value (Vmax) held in the storage unit 43 and the reference potential (V GND ) is added to the digital value of the output signal of the amplifier 2 received from the A / D converter 41. Vmax-V GND )
The digital value is used for sequential processing for calculating a pulse rate and the like, and is written in the storage unit 43.
【0025】増幅器2の出力信号レベルが記憶部43に
保持されている最小値(Vmin)を下回った場合につい
ても同様であり、その場合は記憶部43に保持されてい
る最小値(Vmin)と基準電位(VGND)との差(Vmin
−VGND)を足し合わせることにより補正する。The same applies to the case where the output signal level of the amplifier 2 falls below the minimum value (Vmin) held in the storage unit 43. In this case, the minimum value (Vmin) held in the storage unit 43 is used. Difference (Vmin) from reference potential (V GND )
−V GND ) is corrected.
【0026】このような足し合わせを実現するために
は、記憶部43に補正量を格納する変数(δ)を用意
し、中央処理装置44がA/D変換器41より増幅器2
の出力信号のデジタル値を受け取るつど、常に補正量
(α)を追加するような構成にすればよい。前記補正量
(α)の初期値は0(δ=0)、増幅器2の出力信号レ
ベルが記憶部43に保持されている最大値(Vmax)を上
回った場合は補正量(δ)を(Vmax−VGND)だけ増加
させ、増幅器2の出力信号レベルが記憶部43に保持さ
れている最小値(Vmin)を下回った場合は補正量
(δ)を(Vmin−VGND)だけ増加させるようにすれば
よい。In order to realize such addition, a variable (δ) for storing the correction amount is prepared in the storage section 43, and the central processing unit 44 sends the A / D converter 41
Each time the digital value of the output signal is received, the correction amount (α) may always be added. The initial value of the correction amount (α) is 0 (δ = 0), and when the output signal level of the amplifier 2 exceeds the maximum value (Vmax) held in the storage unit 43, the correction amount (δ) is set to (Vmax −V GND ), and when the output signal level of the amplifier 2 falls below the minimum value (V min ) held in the storage unit 43, the correction amount (δ) is increased by (V min −V GND ). What should I do?
【0027】以上により、tpost以降にA/D変換器4
1より受け取る増幅器2の出力信号のデジタル値に、イ
ンスト処理の生じた回数に対応した補正量(δ)を足し
合わせ続けることが可能になり、図4のように、演算処
理器4内に実線(太線)の脈波信号を擬似的に再構成す
ると、該再構成後の脈波信号には、体動等の外乱を起因
とする急峻な山もしくは谷が含まれる割合が軽減されて
いるので、該再構成後の脈波信号の特徴を抽出すること
により、脈拍数等の算出における誤検出の割合を減少さ
せることが可能となる。As described above, after t post , the A / D converter 4
4, it is possible to continue to add the correction value (δ) corresponding to the number of times the instrument processing has been performed to the digital value of the output signal of the amplifier 2 received from 1 and, as shown in FIG. When the pulse wave signal (thick line) is reconstructed in a pseudo manner, the rate at which the reconstructed pulse wave signal includes a steep peak or valley caused by disturbance such as body motion is reduced. By extracting the characteristics of the pulse wave signal after the reconstruction, it is possible to reduce the rate of erroneous detection in calculating the pulse rate and the like.
【0028】増幅器2の出力信号を補正し脈波信号を再
構成する際に、一つ前の標本化時刻(tpre0)での増幅
器2の出力信号とさらに一つ前の標本化時刻(tpre1)
での増幅器2の出力信号との差(△V)、つまり、増幅
器2の出力信号の一つ前の差分を補正量(δ)に追加し
て増幅器2の出力信号を補正するようにしてもよい。When the output signal of the amplifier 2 is corrected and the pulse wave signal is reconstructed, the output signal of the amplifier 2 at the immediately preceding sampling time (t pre0 ) and the immediately preceding sampling time (t pre0 ) pre1 )
The output signal of the amplifier 2 may be corrected by adding the difference (ΔV) from the output signal of the amplifier 2 at step (2), that is, the difference immediately before the output signal of the amplifier 2 to the correction amount (δ). Good.
【0029】記憶部43に保持されている最大値(Vma
x)と基準電位(VGND)との差(Vmax−VGND)、もし
くは、記憶部43に保持されている最小値(Vmin)と
基準電位(VGND)との差(Vmin−VGND)を足し合わ
せ補正するだけでは、一つ前の標本化時刻(tpre0)で
の再構成後の脈波信号と該標本化時刻(tpost)での再
構成後の脈波信号とは補正の結果ほぼ同じ値となり、再
構成後の脈波信号が1標本化区間ほぼ変化がないという
なめらかさに欠く状態になるが、前記のような構成にす
ると、増幅器2の出力信号が基準電位(VGND)に変換
されている最中の標本化区間の変位量を、一つ前の標本
化区間の変位量と同等と推定することになり、前記なめ
らかさに欠く状態が解消される。The maximum value (Vma
the difference between x) and the reference potential (V GND) (Vmax-V GND), or the minimum value held in the storage unit 43 (Vmin) the difference between the reference potential (V GND) (Vmin-V GND) By simply adding and correcting, the pulse wave signal after reconstruction at the previous sampling time (t pre0 ) and the pulse wave signal after reconstruction at the sampling time (t post ) are not corrected. As a result, almost the same value is obtained, and the pulse wave signal after the reconstruction is not smooth, ie, there is almost no change in one sampling section. However, in the above-described configuration, the output signal of the amplifier 2 becomes the reference potential (V Since the displacement amount of the sampling section being converted to GND ) is estimated to be equal to the displacement amount of the immediately preceding sampling section, the state lacking in smoothness is eliminated.
【0030】一つ前の差分(△V)のみを利用する場合
について記述したが、過去複数回前の差分から推定した
該標本化区間の推定変位量を足し合わせ補正するように
してもよい。Although the case where only the immediately preceding difference (ΔV) is used has been described, the estimated displacement amount of the sampling section estimated from the difference a plurality of times ago in the past may be added and corrected.
【0031】インスト機能が頻繁に働き、前記補正量
(δ)が増加した場合、再構成後の脈波信号のデジタル
値がA/D変換器41の量子化のビット数で表現できる
数の上限を超過する可能性が出てくる。When the instrument function frequently operates and the correction amount (δ) increases, the upper limit of the number that the digital value of the reconstructed pulse wave signal can be represented by the number of quantization bits of the A / D converter 41 May be exceeded.
【0032】そこで、記憶部43に忘却定数(α)を格
納し、標本化のつど、前記補正量(δ)に忘却定数
(α)を乗じることにより、α×δで前記補正量(δ)
を随時更新しておくことも可能である。このようにして
1未満の値を持つ忘却定数(α)を前記補正量(δ)に
乗じることにより、再構成後の脈波信号のデジタル値が
A/D変換器41の量子化のビット数で表現できる数の
上限を超過することを未然に防ぐことができる。Therefore, the forgetting constant (α) is stored in the storage unit 43, and the correction amount (δ) is multiplied by the forgetting constant (α) every time sampling is performed to obtain the correction amount (δ) as α × δ.
Can be updated at any time. By multiplying the correction amount (δ) by the forgetting constant (α) having a value less than 1 in this way, the digital value of the reconstructed pulse wave signal becomes the number of quantization bits of the A / D converter 41. Exceeding the upper limit of the number that can be expressed by can be prevented.
【0033】[0033]
【発明の効果】この発明によれば、このようにインスト
処理部を追加したことにより、外乱や体動によって受光
部からの出力信号に突発的な変動が生じた場合でも、増
幅器の出力を所定のレベルにセットして、増幅器を正常
に動作させるようにしたので、外乱や体動による大きな
信号変化があった場合でも安定して脈波計測を継続する
ことが可能になり、脈拍数等を支障なく抽出、表示でき
るという効果がある。According to the present invention, by adding the instrument processing unit in this way, even if a sudden change occurs in the output signal from the light receiving unit due to disturbance or body movement, the output of the amplifier can be controlled to a predetermined value. And the amplifier operates normally, so that even if there is a large signal change due to disturbance or body movement, pulse wave measurement can be continued stably, and the pulse rate etc. There is an effect that extraction and display can be performed without any trouble.
【0034】増幅器の出力信号を基準レベルにセットし
た時に、前記出力信号に所定レベルの補正信号を加算す
る補正手段を備えたことにより、増幅器の出力信号を基
準レベルにセットしたことにより生じる急激な信号変化
を補正することができる。When the output signal of the amplifier is set to the reference level, a correction means for adding a correction signal of a predetermined level to the output signal is provided, so that a sudden change caused by setting the output signal of the amplifier to the reference level is provided. Signal changes can be corrected.
【0035】上記の補正にさらに加えて、一つ前の標本
化時刻での増幅器の出力信号とさらに一つ前の標本化時
刻での増幅器の出力信号との差を出力信号に加算するよ
うにしてもよい。In addition to the above correction, the difference between the output signal of the amplifier at the immediately preceding sampling time and the output signal of the amplifier at the immediately preceding sampling time is added to the output signal. You may.
【0036】インスト処理部は、増幅器の出力レベルを
基準レベルにセットするために、HIGHレベルのコントロ
ール信号の入力により、低インピーダンスとなるといっ
た簡単な機構のアナログスイッチで構成することができ
る。The instrument processing section can be constituted by an analog switch having a simple mechanism such that a low impedance is obtained by inputting a HIGH level control signal in order to set the output level of the amplifier to the reference level.
【図1】 本発明の1実施形態を示した脈波計測装置の
制御ブロック図FIG. 1 is a control block diagram of a pulse wave measuring device according to an embodiment of the present invention.
【図2】 図1における増幅器およびインスト処理部の
回路図FIG. 2 is a circuit diagram of an amplifier and an instrument processing unit in FIG.
【図3】 インスト処理部が機能したときの増幅器の出
力信号を示した図FIG. 3 is a diagram showing an output signal of an amplifier when an instrument processing unit functions.
【図4】 本発明の第2の実施形態を示した脈波計測装
置の制御ブロック図FIG. 4 is a control block diagram of a pulse wave measuring device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】 第2の実施形態における補正機能を付加した
ときの増幅器の出力信号を示した図FIG. 5 is a diagram showing an output signal of an amplifier when a correction function is added according to the second embodiment;
1 脈波センサ部、2 増幅器、3 インスト処理部、
4 演算処理器、5 表示器、6 本体部、21 オペ
アンプ、22,23 アナログスイッチ、41A/D変
換器、42 D/A変換器、43 記憶部、44 中央
処理装置、45比較判定部、45a 比較判定部1 pulse wave sensor section, 2 amplifier, 3 instrument processing section,
4 arithmetic processing unit, 5 display unit, 6 main unit, 21 operational amplifier, 22, 23 analog switch, 41 A / D converter, 42 D / A converter, 43 storage unit, 44 central processing unit, 45 comparison / determination unit, 45 a Comparison judgment section
フロントページの続き (72)発明者 坂口 貴司 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 羽島 一夫 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 4C017 AA09 AA10 AB08 AC26 BC11Continued on the front page (72) Inventor Takashi Sakaguchi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Kazuo Hashima 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Co., Ltd. In-company F term (reference) 4C017 AA09 AA10 AB08 AC26 BC11
Claims (4)
光部と該発光部が発した光のうち体表面から反射もしく
は透過してくる光を受光する受光部を有する光電変換素
子によって体表面下の血流量の増減を脈波として検出す
る脈波センサ部と、 その脈波センサ部の出力を増幅する増幅器と、 前記増幅器の出力信号の取り得る許容範囲を記憶してい
る記憶部と、 増幅器の出力信号レベルが前記許容範囲外にある場合、
増幅器の出力信号を基準レベルにセットするリセット信
号を出力するインスト処理部と、 増幅器よりの出力信号から脈波数を算出する演算処理部
とを備えたことを特徴とする脈波計測装置。1. A photoelectric conversion element having a light-emitting portion for irradiating light toward a body surface such as an earlobe and a light-receiving portion for receiving light reflected or transmitted from the body surface out of the light emitted from the light-emitting portion. A pulse wave sensor unit that detects an increase or decrease in blood flow below the body surface as a pulse wave, an amplifier that amplifies the output of the pulse wave sensor unit, and a storage unit that stores an allowable range of an output signal of the amplifier. And when the output signal level of the amplifier is outside the allowable range,
A pulse wave measuring apparatus comprising: an instrument processing unit that outputs a reset signal for setting an output signal of an amplifier to a reference level; and an arithmetic processing unit that calculates a pulse wave number from an output signal from the amplifier.
したことにより生じる急激な信号変化を補正するため
に、前記出力信号に所定レベルの補正信号を加算する補
正手段を備えた請求項1記載の脈波計測装置。2. A correction means for adding a correction signal of a predetermined level to said output signal in order to correct a sudden signal change caused by setting an output signal of an amplifier to a reference level. Pulse wave measuring device.
したことにより生じる急激な信号変化を補正するため
に、一つ前の標本化時刻での増幅器の出力信号とさらに
一つ前の標本化時刻での増幅器の出力信号との差を出力
信号に加算する補正手段を備えた請求項2記載の脈波計
測装置。3. An amplifier output signal at the immediately preceding sampling time and a further previous sampling time to correct a sudden signal change caused by setting the output signal of the amplifier to the reference level. 3. The pulse wave measuring apparatus according to claim 2, further comprising a correction unit for adding a difference between the output signal of the amplifier and the output signal of the amplifier to the output signal.
ロール信号の入力により、低インピーダンスとなるアナ
ログスイッチからなり、上記増幅器の入力部と基準電位
との間に接続される請求項1〜3のいずれかに記載の脈
波計測装置。4. The instrument processing unit according to claim 1, wherein said instrument processing unit comprises an analog switch having a low impedance in response to input of a high-level control signal, and is connected between an input unit of said amplifier and a reference potential. A pulse wave measuring device according to any of the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001046480A JP2002238866A (en) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | Pulse wave measurement device |
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| JP2001046480A JP2002238866A (en) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | Pulse wave measurement device |
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| Publication Number | Publication Date |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002238866A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008132012A (en) * | 2006-11-27 | 2008-06-12 | Denso Corp | Pulse wave detector |
| KR100846488B1 (en) | 2004-03-23 | 2008-07-17 | 삼성전자주식회사 | Heart rate detection device, heart rate detection method and recording medium thereof |
-
2001
- 2001-02-22 JP JP2001046480A patent/JP2002238866A/en active Pending
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| KR100846488B1 (en) | 2004-03-23 | 2008-07-17 | 삼성전자주식회사 | Heart rate detection device, heart rate detection method and recording medium thereof |
| JP2008132012A (en) * | 2006-11-27 | 2008-06-12 | Denso Corp | Pulse wave detector |
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