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JP2019076538A - Signal processing circuit and living body analyzing device - Google Patents

Signal processing circuit and living body analyzing device Download PDF

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JP2019076538A
JP2019076538A JP2017206732A JP2017206732A JP2019076538A JP 2019076538 A JP2019076538 A JP 2019076538A JP 2017206732 A JP2017206732 A JP 2017206732A JP 2017206732 A JP2017206732 A JP 2017206732A JP 2019076538 A JP2019076538 A JP 2019076538A
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Abstract

【課題】受光素子が生成した電流に応じた電圧のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した電圧を生成するための構成を簡素化する。
【解決手段】受光素子が生成した電流を第1電圧に変換する電流/電圧変換部と、前記第1電圧のうち高域成分を増幅し、前記第1電圧のうち低域成分を維持した第2電圧を、前記高域成分と前記低域成分とを分離せずに生成する高域増幅部とを具備する信号処理回路。
【選択図】図3
A configuration for amplifying a high frequency component of voltages corresponding to a current generated by a light receiving element and generating a voltage maintaining a low frequency component is simplified.
A current / voltage conversion unit converts a current generated by a light receiving element into a first voltage, a high frequency component of the first voltage is amplified, and a low frequency component of the first voltage is maintained. A signal processing circuit comprising: a high band amplification unit that generates two voltages without separating the high band component and the low band component.
[Selected figure] Figure 3

Description

本発明は、信号を処理する技術に関する。   The present invention relates to techniques for processing signals.

受光素子が受光した光のレベルに応じた電圧信号を処理する技術が従来から提案されている。例えば特許文献1には、受光素子が生成した受光信号のうち直流成分を除去してから交流成分を増幅する技術が開示されている。増幅後の交流成分は血液成分の濃度の算定に利用される。   Conventionally, techniques for processing a voltage signal according to the level of light received by the light receiving element have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a technique for removing a direct current component in a light reception signal generated by a light receiving element and then amplifying an alternating current component. The alternating current component after amplification is used to calculate the concentration of the blood component.

特開2004−290545号公報JP 2004-290545 A

特許文献1の技術では、血液成分の濃度の算定に受光信号の直流成分を利用する場合、交流成分を処理する要素とは別個に直流成分を処理する要素が必要になる。すなわち、受光信号から交流成分と直流成分とを分離して各成分を個別に処理する構成が必要であり、構成が煩雑化するという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明の好適な態様は、受光素子が生成した電流に応じた電圧のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した電圧を生成するための構成を簡素化することを目的とする。   In the technique of Patent Document 1, when using the DC component of the light reception signal to calculate the concentration of the blood component, an element for processing the DC component is required separately from the component for processing the AC component. That is, a configuration is required to separate an AC component and a DC component from the light reception signal and process each component individually, and there is a problem that the configuration is complicated. In consideration of the above circumstances, the preferred embodiment of the present invention has a simple configuration for amplifying a high frequency component of the voltage corresponding to the current generated by the light receiving element to generate a voltage maintaining a low frequency component. Aims to

以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る信号処理回路は、受光素子が生成した電流を第1電圧に変換する電流/電圧変換部と、前記第1電圧のうち高域成分を増幅し、前記第1電圧のうち低域成分を維持した第2電圧を、前記高域成分と前記低域成分とを分離せずに生成する高域増幅部とを具備する。以上の態様では、第1電圧のうち高域成分を増幅し、第1電圧のうち低域成分を維持した第2電圧が、高域成分と低域成分とを分離せずに生成されるから、第1電圧のうち高域成分と低域成分とを分離して各々を個別に処理する構成と比較して、第1電圧のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した第2電圧を生成するための構成が簡素化される。   In order to solve the above problems, a signal processing circuit according to a preferred aspect of the present invention includes a current / voltage conversion unit that converts a current generated by a light receiving element into a first voltage; The high-frequency amplification unit amplifies the component and generates a second voltage maintaining the low-frequency component of the first voltage without separating the high-frequency component and the low-frequency component. In the above aspect, the high voltage component of the first voltage is amplified, and the second voltage maintaining the low frequency component of the first voltage is generated without separating the high frequency component and the low frequency component. A second high-frequency component of the first voltage is amplified to maintain the low-frequency component, as compared with a configuration in which the high-frequency component and the low-frequency component of the first voltage are separated and processed individually. The configuration for generating the voltage is simplified.

本発明の好適な態様において、前記高域増幅部は、前記第1電圧が入力される第1入力端と、第2入力端とを含み、前記第2電圧を出力する演算増幅器と、前記第2電圧を前記第2入力端に帰還させる帰還経路上に設置された第1抵抗素子と、前記第2入力端に接続された第2抵抗素子と、前記第2抵抗素子と接地線との間に接続された第1容量素子とを含む。以上の態様では、演算増幅器と第1抵抗素子と第2抵抗素子とで構成される非反転増幅回路に第1容量素子を付加した簡便な構成により、第1電圧のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した第2電圧を生成できる。   In a preferred aspect of the present invention, the high-frequency amplification unit includes an operational amplifier that includes a first input end to which the first voltage is input and a second input end, and outputs the second voltage; Between a first resistance element provided on a feedback path for feeding back two voltages to the second input end, a second resistance element connected to the second input end, and the second resistance element and the ground line And a first capacitive element connected to the In the above aspect, the high frequency component of the first voltage is amplified by the simple configuration in which the first capacitance element is added to the non-inversion amplification circuit composed of the operational amplifier, the first resistance element, and the second resistance element. Thus, the second voltage maintaining the low frequency component can be generated.

本発明の好適な態様において、前記高域増幅部は、前記第1抵抗素子と並列に接続された第2容量素子を含む。以上の態様では、高域増幅部が第1抵抗素子と並列に接続された第2容量素子を含むから、第2電圧のうち高周波なノイズを第2容量素子により低減することができる。   In a preferred aspect of the present invention, the high frequency band amplification unit includes a second capacitive element connected in parallel to the first resistive element. In the above aspect, since the high-frequency amplification unit includes the second capacitive element connected in parallel with the first resistive element, high frequency noise in the second voltage can be reduced by the second capacitive element.

本発明の好適な態様に係る生体解析装置は、生体から到来する光を受光する受光素子と、前記受光素子が生成した電流が入力される前述の各態様の信号処理回路と、前記信号処理回路が生成した第2電圧に応じて前記生体に関する生体指標を算定する生体解析部とを具備する。前述の各信号処理回路は、第1電圧のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した第2電圧を生成するための構成が簡素化されるから、生体解析装置において第2電圧に応じて生体に関する生体指標を算定するための構成も簡素化される。   A biological analysis apparatus according to a preferred aspect of the present invention includes a light receiving element for receiving light coming from a living body, the signal processing circuit according to each of the above aspects into which the current generated by the light receiving element is input, and the signal processing circuit And a biological analysis unit that calculates a biological index related to the living body according to the generated second voltage. Since each signal processing circuit described above simplifies the configuration for amplifying the high-frequency component of the first voltage and generating the second voltage maintaining the low-frequency component, the biological analyzer uses the second voltage as the second voltage. Accordingly, the configuration for calculating the biometrics related to the living body is also simplified.

本発明の好適な態様において、前記生体指標は、前記生体の血流または血圧に関する指標である。以上の態様では、生体の状態を診断するための基本的かつ重要な指標である血流または血圧に関する指標を算定できるという利点がある。   In a preferred aspect of the present invention, the biological index is an index related to blood flow or blood pressure of the living body. The above aspect has the advantage of being able to calculate an index related to blood flow or blood pressure, which is a basic and important index for diagnosing the condition of a living body.

本発明の好適な態様において、前記生体解析部は、前記第2電圧の強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を所定の周波数範囲内で積算した値を、前記第2電圧のうち低域成分で正規化して前記血流に関する指標を算定する。以上の態様では、第2電圧の強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を所定の周波数範囲内で積算した値を、第2電圧のうち低域成分で正規化して血流に関する指標が算定されるから、例えば第2電圧の強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を所定の周波数範囲内で積算した値を血流に関する指標として算定する構成と比較して、簡易な構成で同等以上の精度で血流に関する指標を算定することができる。   In a preferred aspect of the present invention, the biological analysis unit may calculate, among the second voltages, a value obtained by integrating the product of the intensity of each frequency in the intensity spectrum of the second voltage and the frequency within a predetermined frequency range. The blood flow index is calculated by normalizing the low frequency component. In the above aspect, a value obtained by integrating the product of the intensity of each frequency in the intensity spectrum of the second voltage and the frequency within a predetermined frequency range is normalized to the low frequency component of the second voltage and the index related to blood flow Is calculated, for example, as compared with a configuration in which a value obtained by integrating the product of the intensity of each frequency in the intensity spectrum of the second voltage and the frequency in a predetermined frequency range is used as an index for blood flow. An index relating to blood flow can be calculated with equal or better accuracy in the configuration.

本発明の第1実施形態に係る生体解析装置の側面図である。It is a side view of a living body analysis device concerning a 1st embodiment of the present invention. 生体解析装置の機能に着目した構成図である。It is the block diagram which paid its attention to the function of a living body analysis device. 信号処理回路の構成図である。It is a block diagram of a signal processing circuit. 第1電圧と第2電圧とを示したグラフである。It is the graph which showed the 1st voltage and the 2nd voltage. 帰還電圧の高域成分に対する増幅処理部の機能を表す仮想的な構成図である。It is a virtual block diagram showing the function of the amplification process part with respect to the high frequency component of feedback voltage. 帰還電圧の低域成分に対する増幅処理部の機能を表す仮想的な構成図である。It is a virtual block diagram showing the function of the amplification process part with respect to the low-pass component of feedback voltage. 高域増幅部の増幅率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the amplification factor characteristic of a high region amplification part. 第2実施形態に係る生体解析装置の使用例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the usage example of the biometric analyzer which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る生体解析装置の他の使用例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other usage example of the biometric analyzer which concerns on 2nd Embodiment. 変形例における生体解析装置の構成図である。It is a block diagram of the biometric analyzer in a modification. 変形例における生体解析装置の構成図である。It is a block diagram of the biometric analyzer in a modification. 変形例における生体解析装置の構成図である。It is a block diagram of the biometric analyzer in a modification.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る生体解析装置100の側面図である。生体解析装置100は、被験者の生体の血流に関する指標(以下「血流指標」という)を非侵襲的に測定する測定機器である。被験者の身体のうち特定の部位(以下「測定部位」という)Hに生体解析装置100が装着される。例えば手首や上腕が測定部位Hとして例示される。
First Embodiment
FIG. 1 is a side view of a biological analysis device 100 according to a first embodiment of the present invention. The biological analysis device 100 is a measurement device that non-invasively measures an index (hereinafter, referred to as a “blood flow index”) related to the blood flow of a living body of a subject. The biological analysis device 100 is attached to a specific part (hereinafter referred to as “measurement part”) H of the subject's body. For example, the wrist and the upper arm are illustrated as the measurement site H.

生体解析装置100は、測定部位Hに装着される。第1実施形態の生体解析装置100は、図1に例示される通り、筐体部12とベルト14とを具備する腕時計型の携帯機器である。生体解析装置100は、測定部位Hにベルト14を巻回することで被験者の身体に装着される。   The biological analysis device 100 is attached to the measurement site H. The biological analysis device 100 according to the first embodiment is a wristwatch-type portable device including a housing 12 and a belt 14 as illustrated in FIG. 1. The biological analysis device 100 is mounted on the subject's body by winding the belt 14 around the measurement site H.

図2は、生体解析装置100の電気的な構成図である。生体解析装置100は、検出装置30と生体解析部22と表示装置23とを具備する。生体解析部22は、筐体部12の内部に設置される。表示装置23(例えば液晶表示パネル)は、図1に例示される通り、例えば筐体部12における測定部位Hとは反対側の表面に設置される。表示装置23は、測定結果を含む各種の画像を表示する。   FIG. 2 is an electrical block diagram of the biological analysis device 100. As shown in FIG. The biological analysis device 100 includes a detection device 30, a biological analysis unit 22, and a display device 23. The biological analysis unit 22 is installed inside the housing unit 12. The display device 23 (for example, a liquid crystal display panel) is installed, for example, on the surface of the housing 12 opposite to the measurement site H, as illustrated in FIG. The display device 23 displays various images including the measurement results.

検出装置30は、測定部位Hの状態に応じた検出信号Sを生成する光学センサーモジュールである。図2に例示される通り、第1実施形態の検出装置30は、発光素子31と受光素子32と駆動回路33と信号処理回路34とを具備する。発光素子31および受光素子32は、例えば筐体部12において測定部位Hに対向する位置に設置される。なお、駆動回路33および信号処理回路34の一方または双方を検出装置30とは別体の外部回路として設置することも可能である。   The detection device 30 is an optical sensor module that generates a detection signal S according to the state of the measurement site H. As illustrated in FIG. 2, the detection device 30 according to the first embodiment includes a light emitting element 31, a light receiving element 32, a drive circuit 33, and a signal processing circuit 34. The light emitting element 31 and the light receiving element 32 are installed, for example, at a position facing the measurement site H in the housing 12. Note that one or both of the drive circuit 33 and the signal processing circuit 34 can be installed as an external circuit separate from the detection device 30.

発光素子31は、測定部位Hに光を照射する光源である。第1実施形態の発光素子31は、狭帯域でコヒーレントなレーザー光を測定部位Hに照射する。例えば共振器内の共振によりレーザー光を出射するVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)等が発光素子31として好適に利用される。第1実施形態の発光素子31は、例えば近赤外領域内の所定の波長λ(λ=800nm〜1300nm)の光を測定部位Hに照射する。駆動回路33は、発光素子31を発光させる。なお、相異なる波長の光を出射する複数の発光素子31を利用してもよい。また、発光素子31が出射する光は近赤外光に限定されない。   The light emitting element 31 is a light source for irradiating the measurement site H with light. The light emitting element 31 of the first embodiment irradiates the measurement site H with coherent laser light in a narrow band. For example, a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting LASER) or the like that emits laser light due to resonance in a resonator is suitably used as the light emitting element 31. The light emitting element 31 according to the first embodiment irradiates, for example, light of a predetermined wavelength λ (λ = 800 nm to 1300 nm) in the near infrared region to the measurement site H. The drive circuit 33 causes the light emitting element 31 to emit light. Note that a plurality of light emitting elements 31 that emit light of different wavelengths may be used. Further, the light emitted from the light emitting element 31 is not limited to near infrared light.

発光素子31から測定部位Hに入射した光は、測定部位Hの内部を通過しながら拡散反射を繰返したうえで生体の外部に出射する。具体的には、測定部位Hの内部に存在する動脈(例えば、上腕動脈、橈骨動脈または尺骨動脈)等の血管と血管内の血液とを通過した光が測定部位Hから出射する。受光素子32は、測定部位Hから到来する光を受光する。具体的には、受光素子32は、受光した光の強度に応じた電流を生成する。例えば、受光強度に応じた電荷を発生するフォトダイオード(PD:Photo Diode)が受光素子32として利用される。具体的には、近赤外領域に高い感度を示すInGaAs(インジウムガリウム砒素)で光電変換層が形成された受光素子32が好適である。以上の説明から理解される通り、第1実施形態の検出装置30は、発光素子31と受光素子32とが測定部位Hに対して片側に位置する反射型の光学センサーである。ただし、発光素子31と受光素子32とが測定部位Hを挟んで反対側に位置する透過型の光学センサーを検出装置30として利用してもよい。   The light incident on the measurement site H from the light emitting element 31 passes through the inside of the measurement site H, repeats diffuse reflection, and exits the living body. Specifically, light passing through a blood vessel such as an artery (for example, the brachial artery, radial artery or ulnar artery) present inside the measurement site H and the blood in the blood vessel are emitted from the measurement site H. The light receiving element 32 receives light coming from the measurement site H. Specifically, the light receiving element 32 generates a current according to the intensity of the received light. For example, a photodiode (PD: Photo Diode) that generates a charge according to the light reception intensity is used as the light receiving element 32. Specifically, the light receiving element 32 in which the photoelectric conversion layer is formed of InGaAs (indium gallium arsenide) which exhibits high sensitivity in the near infrared region is preferable. As understood from the above description, the detection device 30 of the first embodiment is a reflective optical sensor in which the light emitting element 31 and the light receiving element 32 are positioned on one side of the measurement site H. However, a transmission type optical sensor in which the light emitting element 31 and the light receiving element 32 are located on the opposite side of the measurement site H may be used as the detection device 30.

図3は、信号処理回路34の構成図である。信号処理回路34は、受光素子32が受光した光の強度に応じた検出信号Sを生成する。具体的には、信号処理回路34は、電流/電圧変換部341と高域増幅部343とを具備する。   FIG. 3 is a block diagram of the signal processing circuit 34. As shown in FIG. The signal processing circuit 34 generates a detection signal S according to the intensity of the light received by the light receiving element 32. Specifically, the signal processing circuit 34 includes a current / voltage conversion unit 341 and a high frequency amplification unit 343.

電流/電圧変換部341は、光を受光することで受光素子32が生成した電流を、第1電圧V1に変換する。具体的には、電流/電圧変換部341は、例えば演算増幅器51と抵抗素子53と容量素子55とで構成されるトランスインピーダンスアンプである。   The current / voltage converter 341 converts the current generated by the light receiving element 32 into the first voltage V1 by receiving the light. Specifically, the current / voltage conversion unit 341 is a transimpedance amplifier configured of, for example, the operational amplifier 51, the resistance element 53, and the capacitance element 55.

高域増幅部343は、電流/電圧変換部341が生成した第1電圧V1から第2電圧V2を生成する。図4は、第1電圧V1(実線)と第2電圧V2(破線)とを示したグラフである。図4から把握される通り、第2電圧V2は、第1電圧V1のうち高域成分(交流成分)を増幅し、第1電圧V1のうち低域成分(直流成分)を維持した電圧である。具体的には、高域増幅部343は、図3に例示される通り、増幅処理部60と第2容量素子80とを具備する。増幅処理部60は、演算増幅器61と第1抵抗素子63と第2抵抗素子65と第1容量素子67とを具備する。   The high band amplification unit 343 generates a second voltage V2 from the first voltage V1 generated by the current / voltage conversion unit 341. FIG. 4 is a graph showing the first voltage V1 (solid line) and the second voltage V2 (broken line). As understood from FIG. 4, the second voltage V2 is a voltage obtained by amplifying the high frequency component (AC component) of the first voltage V1 and maintaining the low frequency component (DC component) of the first voltage V1. . Specifically, the high band amplification unit 343 includes the amplification processing unit 60 and the second capacitive element 80 as illustrated in FIG. 3. The amplification processing unit 60 includes an operational amplifier 61, a first resistance element 63, a second resistance element 65, and a first capacitance element 67.

演算増幅器61は、第1入力端(非反転入力端)T1と第2入力端(反転入力端)T2とを含む。電流/電圧変換部341が生成した第1電圧V1が第1入力端T1に入力される。演算増幅器61が生成した第2電圧V2が出力端Toutから出力される。出力端Toutと演算増幅器61の第2入力端T2とは第1抵抗素子63(抵抗値R1)を介して接続される。すなわち、第2電圧V2を演算増幅器61の第2入力端T2に帰還させる帰還経路(負帰還経路)が形成される。具体的には、第2電圧V2に応じた電圧(以下「帰還電圧」という)Vfが帰還経路を介して第2入力端T2に入力される。   The operational amplifier 61 includes a first input end (non-inverted input end) T1 and a second input end (inverted input end) T2. The first voltage V1 generated by the current / voltage converter 341 is input to the first input terminal T1. The second voltage V2 generated by the operational amplifier 61 is output from the output terminal Tout. The output end Tout and the second input end T2 of the operational amplifier 61 are connected via the first resistance element 63 (resistance value R1). That is, a feedback path (negative feedback path) for feeding back the second voltage V2 to the second input terminal T2 of the operational amplifier 61 is formed. Specifically, a voltage (hereinafter referred to as "feedback voltage") Vf corresponding to the second voltage V2 is input to the second input terminal T2 via a feedback path.

第2抵抗素子65(抵抗値R2)は、演算増幅器61の第2入力端T2に接続される。第2抵抗素子65と接地線との間には第1容量素子67(静電容量C1)が接続される。具体的には、第1容量素子67の一方の端子E1が第2抵抗素子65に接続され、他方の端子E2が接地線に接続される。第1実施形態の第1容量素子67は、帰還電圧Vfに応じた電流の高域成分(具体的には周波数fLを上回る成分)を通過させ、当該電流の低域成分(具体的には周波数fLを下回る成分)を遮断するハイパスフィルターとして機能する。周波数fLは、以下の数式(1)で表現される。第2抵抗素子65の抵抗値R2と第1容量素子67の静電容量C1に応じて周波数fLを設定することが可能である。

Figure 2019076538
The second resistance element 65 (resistance value R2) is connected to the second input terminal T2 of the operational amplifier 61. A first capacitive element 67 (electrostatic capacitance C1) is connected between the second resistive element 65 and the ground line. Specifically, one terminal E1 of the first capacitive element 67 is connected to the second resistance element 65, and the other terminal E2 is connected to the ground line. The first capacitive element 67 of the first embodiment passes the high-frequency component of the current (specifically, the component above the frequency fL) according to the feedback voltage Vf, and the low-frequency component of the current (specifically, the frequency It functions as a high pass filter that blocks components below fL). The frequency fL is expressed by the following equation (1). The frequency fL can be set according to the resistance value R2 of the second resistance element 65 and the capacitance C1 of the first capacitance element 67.
Figure 2019076538

図5は、帰還電圧Vfの高域成分に対する増幅処理部60の機能を表す仮想的な構成図であり、図6は、帰還電圧Vfの低域成分に対する増幅処理部60の機能を表す仮想的な構成図である。前述の通り、帰還電圧Vfに応じた電流の高域成分は第1容量素子67を通過するから、高域成分にとっては第2抵抗素子65が接地された構成と等価である。すなわち、図5に例示される通り、帰還電圧Vfの高域成分(周波数fLを上回る成分)に対しては、第2入力端T2に第2抵抗素子65が接続された非反転増幅回路(オペアンプ)として増幅処理部60が機能する。したがって、図4の第1電圧V1のうち高域成分は所望の増幅率Aで増幅される。増幅率Aは、以下の数式(2)で表現される。第1抵抗素子63の抵抗値R1と第2抵抗素子65の抵抗値R2とに応じて増幅率Aを設定することが可能である。

Figure 2019076538
FIG. 5 is a virtual block diagram showing the function of amplification processing unit 60 for high frequency components of feedback voltage Vf, and FIG. 6 is a virtual view showing the function of amplification processing unit 60 for low frequency components of feedback voltage Vf. FIG. As described above, since the high frequency component of the current corresponding to the feedback voltage Vf passes through the first capacitance element 67, the high frequency component is equivalent to the configuration in which the second resistance element 65 is grounded. That is, as illustrated in FIG. 5, the non-inverting amplification circuit (the operational amplifier in which the second resistance element 65 is connected to the second input terminal T2 with respect to the high frequency component of the feedback voltage Vf (the component exceeding the frequency fL) The amplification processing unit 60 functions as Therefore, the high frequency component of the first voltage V1 of FIG. 4 is amplified at a desired amplification factor A. The amplification factor A is expressed by the following equation (2). The amplification factor A can be set according to the resistance value R1 of the first resistance element 63 and the resistance value R2 of the second resistance element 65.
Figure 2019076538

他方、帰還電圧Vfに応じた電流の低域成分は第1容量素子67により遮断されるから、低域成分にとっては第2抵抗素子65が接地線から絶縁された構成と等価である。すなわち、図6に例示される通り、帰還電圧Vfの低域成分(周波数fLを下回る成分)に対しては、増幅率が0dB(1倍)に設定されたボルテージフォロワ型のバッファ回路として増幅処理部60が機能する。したがって、図4の第1電圧V1のうち低域成分は第2電圧V2において維持される。以上の説明から理解される通り、高域増幅部343は、第1電圧V1のうち高域成分を増幅し、第1電圧V1のうち低域成分を維持した第2電圧V2を、高域成分と低域成分とを分離せずに生成する要素として機能する。   On the other hand, the low frequency component of the current corresponding to the feedback voltage Vf is cut off by the first capacitance element 67, so the low frequency component is equivalent to a configuration in which the second resistance element 65 is isolated from the ground line. That is, as illustrated in FIG. 6, amplification processing is performed as a voltage follower type buffer circuit in which the amplification factor is set to 0 dB (1 ×) for the low frequency component (component below frequency fL) of feedback voltage Vf. The unit 60 functions. Therefore, the low frequency component of the first voltage V1 of FIG. 4 is maintained at the second voltage V2. As understood from the above description, the high frequency amplification unit 343 amplifies the high frequency component of the first voltage V1 and maintains the low voltage component of the first voltage V1 as a high frequency component. It functions as an element which produces | generates and low-pass components without separating.

図3に例示される通り、増幅処理部60の第1抵抗素子63と並列に第2容量素子80(静電容量C2)が接続される。第2容量素子80は、第2電圧V2に発生し得る高周波なノイズを除去するローパスフィルターとして機能する。具体的には、演算増幅器61の出力電圧(第2電圧V2)のうち周波数fH(>fL)を下回る成分を通過させ、周波数fHを上回る成分が遮断される。周波数fHは、以下の数式(3)で表現される。第1抵抗素子63の抵抗値R1と第2容量素子80の静電容量C2に応じて周波数fHを設定することが可能である。

Figure 2019076538
As illustrated in FIG. 3, the second capacitive element 80 (electrostatic capacitance C2) is connected in parallel with the first resistive element 63 of the amplification processing unit 60. The second capacitive element 80 functions as a low pass filter that removes high frequency noise that may occur at the second voltage V2. Specifically, the component below the frequency fH (> fL) of the output voltage (second voltage V2) of the operational amplifier 61 is allowed to pass, and the component above the frequency fH is blocked. The frequency fH is expressed by the following equation (3). The frequency fH can be set according to the resistance value R1 of the first resistance element 63 and the capacitance C2 of the second capacitance element 80.
Figure 2019076538

図7は、高域増幅部343の増幅率特性を示すグラフである。図7から把握される通り、第1電圧V1のうち低域成分(周波数fLを下回る成分)は維持され、第1電圧V1のうち高域成分(周波数fLを上回る成分)は増幅率A(1+R1/R2)で増幅される。また、第1電圧V1の高域成分のうち周波数fHを上回る成分(つまり高周波なノイズとなり得る成分)は、低減される。高域増幅部343が生成した第2電圧V2は、検出信号Sとして生体解析部22に出力される。なお、高域増幅部343から出力された検出信号Sをアナログからデジタルに変換するA/D変換器の図示は便宜的に省略した。   FIG. 7 is a graph showing the amplification factor characteristic of the high-frequency amplification unit 343. As understood from FIG. 7, the low frequency component (component below the frequency fL) of the first voltage V1 is maintained, and the high frequency component (component above the frequency fL) of the first voltage V1 has an amplification factor A (1 + R1). / R2) is amplified. Further, among the high frequency components of the first voltage V1, a component exceeding the frequency fH (that is, a component that can be high frequency noise) is reduced. The second voltage V2 generated by the high-frequency amplification unit 343 is output to the biological analysis unit 22 as a detection signal S. Note that illustration of an A / D converter for converting the detection signal S output from the high-frequency amplification unit 343 from analog to digital is omitted for convenience.

図2の受光素子32に到達する光は、測定部位Hの内部において静止する組織(静止組織)で拡散反射した成分と、測定部位Hの内部の動脈の内部において移動する物体(典型的には赤血球)で拡散反射した成分とを含む。静止組織での拡散反射の前後において光の周波数は変化しない。他方、赤血球での拡散反射の前後では、赤血球の移動速度(すなわち血流速度)に比例した変化量(以下「周波数シフト量」という)だけ光の周波数が変化する。すなわち、測定部位Hを通過して受光素子32に到達する光は、発光素子31が出射する光の周波数に対して周波数シフト量だけ変動(周波数シフト)した成分を含有する。生体解析部22に供給される検出信号Sは、測定部位Hの内部の血流による周波数シフトが反映された光ビート信号である。   The light reaching the light receiving element 32 of FIG. 2 is a component diffused and reflected by the tissue (static tissue) at rest inside the measurement site H, and an object (typically, moving inside the artery inside the measurement site H (Red blood cells) and components reflected diffusely. The frequency of the light does not change before and after diffuse reflection at the static tissue. On the other hand, before and after diffuse reflection in red blood cells, the frequency of light changes by a change amount (hereinafter referred to as “frequency shift amount”) proportional to the moving speed of red blood cells (that is, blood flow speed). That is, the light passing through the measurement site H and reaching the light receiving element 32 contains a component that is shifted (frequency shifted) by the frequency shift amount with respect to the frequency of the light emitted by the light emitting element 31. The detection signal S supplied to the biological analysis unit 22 is a light beat signal in which the frequency shift due to the blood flow inside the measurement site H is reflected.

生体解析部22は、信号処理回路34が生成した検出信号S(第2電圧V2)に応じて血流指標を算定する。例えばCPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)等の演算処理装置がプログラムを実行することで生体解析部22が実現される。第1実施形態の生体解析部22は、血流量指標F(いわゆるFLOW値)を血流指標として算定する。血流量指標Fは、測定部位Hの血流量(すなわち単位時間内に動脈内を移動する血液の体積)の指標である。具体的には、生体解析部22は、検出信号Sから強度スペクトルを算定し、当該強度スペクトルから血流量指標Fを算定する。血流量指標Fは、以下の数式(4a)の演算により算定される。数式(4a)の記号<I>は、強度スペクトルのうち0Hzにおける強度G(0)(すなわち低域成分の信号強度)の平均値である。生体解析部22は、検出信号Sから演算処理により低域成分を分離し、低域成分の信号強度Iの平均値を数式(4a)の演算に利用する。なお、検出信号Sの全帯域にわたる平均強度を<I>として血流量指標Fを算定してもよい。

Figure 2019076538
The biological analysis unit 22 calculates a blood flow index in accordance with the detection signal S (second voltage V2) generated by the signal processing circuit 34. For example, the biological analysis unit 22 is realized by execution of a program by an arithmetic processing unit such as a central processing unit (CPU) or a field-programmable gate array (FPGA). The biological analysis unit 22 of the first embodiment calculates a blood flow index F (so-called FLOW value) as a blood flow index. The blood flow index F is an index of the blood flow of the measurement site H (that is, the volume of blood moving in the artery within a unit time). Specifically, the biological analysis unit 22 calculates an intensity spectrum from the detection signal S, and calculates a blood flow index F from the intensity spectrum. The blood flow index F is calculated by the following equation (4a). The symbol <I 2 > of the equation (4a) is an average value of the intensity G (0) (that is, the signal intensity of the low frequency component) at 0 Hz in the intensity spectrum. The living body analysis unit 22 separates the low frequency component from the detection signal S by arithmetic processing, and uses the average value of the signal intensities I of the low frequency component for the calculation of equation (4a). The blood flow index F may be calculated by setting the average intensity of the detection signal S over the entire band as <I 2 >.
Figure 2019076538

数式(4a)から理解される通り、強度スペクトルにおける各周波数fの信号強度G(f)と当該周波数fとの積である1次モーメント(f×G(f))を、周波数軸上の下限値f1と上限値f2との間の範囲について積算することで血流量指標Fが算定される。以上の説明から理解される通り、生体解析部22は、第2電圧V2の強度スペクトルにおける各周波数fの強度G(f)と当該周波数fとの積を所定の周波数範囲(f1〜f2)内で積算した値を、第2電圧V2のうち低域成分で正規化して血流量指標Fを算定する。なお、生体解析部22は、数式(4a)の積分を総和(Σ)に置換した以下の数式(4b)の演算により血流量指標Fを算定してもよい。生体解析部22による血流量指標Fの算定は、単位期間毎に反復的に実行される。表示装置23は、生体解析部22が算定した血流量指標Fを表示する。

Figure 2019076538
As understood from the equation (4a), the first moment (f × G (f)) which is the product of the signal strength G (f) of each frequency f in the intensity spectrum and the frequency f is the lower limit on the frequency axis The blood flow index F is calculated by integrating the range between the value f1 and the upper limit f2. As understood from the above description, the biological analysis unit 22 determines the product of the intensity G (f) of each frequency f in the intensity spectrum of the second voltage V2 and the frequency f within a predetermined frequency range (f1 to f2). The blood flow index F is calculated by normalizing the value integrated in step S2 with the low frequency component of the second voltage V2. The biological analysis unit 22 may calculate the blood flow index F by the following equation (4b) in which the integral of the equation (4a) is replaced with the sum (総 和). The calculation of the blood flow index F by the biological analysis unit 22 is repeatedly performed for each unit period. The display device 23 displays the blood flow index F calculated by the biological analysis unit 22.
Figure 2019076538

以上の説明から理解される通り、第1実施形態では、第1電圧V1のうち高域成分を増幅し、第1電圧V1のうち低域成分を維持した第2電圧V2が、高域成分と低域成分とを分離せずに生成されるから、第1電圧V1のうち高域成分と低域成分とを分離して各々を個別に処理する構成と比較して、第1電圧V1のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した第2電圧V2を生成するための構成が簡素化される。ひいては、第2電圧V2に応じて血流量指標Fを算定するための構成も簡素化される。第1電圧V1では高域成分が低域成分に対して非常に微弱であるから、高域成分を増幅しないと血流量指標Fを高精度に算定することができない。第1実施形態では、第2電圧V2において高域成分が増幅される(SN比が高い高域成分が得られる)ので、血流量指標Fを高精度に算定することができる。   As understood from the above description, in the first embodiment, the second voltage V2 that amplifies the high frequency component of the first voltage V1 and maintains the low frequency component of the first voltage V1 is the high frequency component. Compared to the configuration in which the high frequency component and the low frequency component of the first voltage V1 are separated and each is individually processed because the low voltage component is generated without being separated from the low voltage component, The configuration for amplifying the high frequency component and generating the second voltage V2 maintaining the low frequency component is simplified. As a result, the configuration for calculating the blood flow index F in accordance with the second voltage V2 is also simplified. Since the high frequency component is very weak with respect to the low frequency component at the first voltage V1, the blood flow index F can not be calculated with high accuracy unless the high frequency component is amplified. In the first embodiment, since the high frequency component is amplified at the second voltage V2 (a high frequency component having a high SN ratio is obtained), the blood flow index F can be calculated with high accuracy.

第1実施形態では特に、第2電圧V2の強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を所定の周波数範囲内で積算した値を、第2電圧V2のうち低域成分で正規化して血流量指標Fが算定されるから、例えば第2電圧V2の強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を所定の周波数範囲内で積算した値を血流量指標Fとして算定する構成(当該数値を正規化しない構成)と比較して、発光素子31の光量のバラツキや環境光(例えば照明光や太陽光)の光量のバラツキの影響が低減される。したがって、血流量指標Fを簡易な構成で正規化しない構成と同等以上の精度で算定することができる。   In the first embodiment, in particular, a value obtained by integrating the product of the intensity of each frequency in the intensity spectrum of the second voltage V2 and the frequency within a predetermined frequency range is normalized by the low frequency component of the second voltage V2. Since the blood flow index F is calculated, for example, a value obtained by integrating the product of the intensity of each frequency in the intensity spectrum of the second voltage V2 and the frequency in a predetermined frequency range is calculated as the blood flow index F Compared to the configuration in which the numerical values are not normalized, the influence of the variation of the light quantity of the light emitting element 31 and the variation of the quantity of ambient light (for example, illumination light and sunlight) is reduced. Therefore, the blood flow index F can be calculated with an accuracy equal to or higher than that of a configuration not normalized with a simple configuration.

<第2実施形態>
図8は、第2実施形態における生体解析装置100の使用例を示す模式図である。図8に例示される通り、生体解析装置100は、相互に別体で構成された検出ユニット71と表示ユニット72とを具備する。検出ユニット71は、前述の各形態で例示した検出装置30を具備する。図8には、被験者の上腕に装着される形態の検出ユニット71が例示されている。図9に例示される通り、被験者の手首に装着される形態の検出ユニット71も好適である。
Second Embodiment
FIG. 8 is a schematic view showing an example of use of the biological analysis device 100 in the second embodiment. As illustrated in FIG. 8, the biological analysis device 100 includes a detection unit 71 and a display unit 72 which are configured separately from each other. The detection unit 71 includes the detection device 30 illustrated in each of the embodiments described above. FIG. 8 exemplifies a detection unit 71 mounted on the upper arm of the subject. As illustrated in FIG. 9, a detection unit 71 configured to be worn on the subject's wrist is also suitable.

表示ユニット72は、前述の各形態で例示した表示装置23を具備する。例えば携帯電話機またはスマートフォン等の情報端末が表示ユニット72の好適例である。ただし、表示ユニット72の具体的な形態は任意である。例えば、被験者が携帯可能な腕時計型の情報端末、または、生体解析装置100の専用の情報端末を表示ユニット72として利用してもよい。   The display unit 72 includes the display device 23 exemplified in each of the above-described embodiments. For example, an information terminal such as a mobile phone or a smartphone is a preferred example of the display unit 72. However, the specific form of the display unit 72 is arbitrary. For example, a wristwatch-type information terminal portable by a subject or a dedicated information terminal of the biological analysis device 100 may be used as the display unit 72.

生体解析部22は、例えば表示ユニット72に搭載される。検出ユニット71の検出装置30が生成した検出信号Sが有線または無線で表示ユニット72に送信される。表示ユニット72の生体解析部22は、検出信号Sから血流量指標Fを算定して表示装置23に表示する。   The biological analysis unit 22 is mounted on, for example, the display unit 72. The detection signal S generated by the detection device 30 of the detection unit 71 is transmitted to the display unit 72 in a wired or wireless manner. The biological analysis unit 22 of the display unit 72 calculates the blood flow index F from the detection signal S and displays it on the display device 23.

なお、生体解析部22を検出ユニット71に搭載してもよい。生体解析部22は、検出装置30が生成した検出信号Sから血流量指標Fを算定し、当該血流量指標Fを表示するためのデータを表示ユニット72に有線または無線で送信する。表示ユニット72の表示装置23は、検出ユニット71から受信したデータが示す血流量指標Fを表示する。   The biological analysis unit 22 may be mounted on the detection unit 71. The biological analysis unit 22 calculates a blood flow index F from the detection signal S generated by the detection device 30, and transmits data for displaying the blood flow index F to the display unit 72 by wire or wirelessly. The display device 23 of the display unit 72 displays the blood flow index F indicated by the data received from the detection unit 71.

<変形例>
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様を適宜に併合することも可能である。
<Modification>
Each form illustrated above can be variously deformed. The aspect of a specific deformation | transformation is illustrated below. It is also possible to appropriately merge two or more aspects arbitrarily selected from the following exemplifications.

(1)前述の各形態では、増幅処理部60と第2容量素子80とで高域増幅部343が構成されたが、高域増幅部343の構成は以上の例示に限定されない。例えば、増幅処理部60のみで高域増幅部343を構成してもよい。つまり、第2容量素子80は高域増幅部343において必須ではない。ただし、高域増幅部343が第2容量素子80を含む構成によれば、第2電圧V2のうち高周波なノイズを第2容量素子80により低減することができる。また、第2容量素子80の代わりに、第2電圧V2のうち高周波なノイズを低減可能なローパスフィルターを出力端Toutの後段に設置してもよい。 (1) In each of the embodiments described above, the high frequency amplification unit 343 is configured by the amplification processing unit 60 and the second capacitive element 80, but the configuration of the high frequency amplification unit 343 is not limited to the above example. For example, the high frequency amplification unit 343 may be configured with only the amplification processing unit 60. That is, the second capacitive element 80 is not essential in the high frequency amplification unit 343. However, according to the configuration in which the high-frequency amplification unit 343 includes the second capacitive element 80, high frequency noise in the second voltage V2 can be reduced by the second capacitive element 80. Further, instead of the second capacitive element 80, a low pass filter capable of reducing high frequency noise of the second voltage V2 may be provided downstream of the output terminal Tout.

(2)前述の各形態では、演算増幅器61と第1抵抗素子63と第2抵抗素子65と第1容量素子67とで増幅処理部60が構成されたが、増幅処理部60の構成は以上の例示に限定されない。ただし、演算増幅器61と第1抵抗素子63と第2抵抗素子65と第1容量素子67とで増幅処理部60が構成される前述の各形態によれば、演算増幅器61と第1抵抗素子63と第2抵抗素子65とで構成される非反転増幅回路に第1容量素子67を付加した簡便な構成により、第1電圧V1のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した第2電圧V2を生成できる。 (2) In each of the above-described embodiments, the amplification processing unit 60 is configured by the operational amplifier 61, the first resistance element 63, the second resistance element 65, and the first capacitance element 67. It is not limited to the illustration of. However, according to each embodiment described above in which the amplification processing unit 60 is configured by the operational amplifier 61, the first resistive element 63, the second resistive element 65, and the first capacitive element 67, the operational amplifier 61 and the first resistive element 63 A second configuration in which the high frequency component of the first voltage V1 is amplified and the low frequency component is maintained by a simple configuration in which the first capacitive element 67 is added to the non-inversion amplification circuit configured by A voltage V2 can be generated.

(3)前述の各形態では、生体解析部22は血流量指標Fを血流指標として算定したが、生体解析部22が算定する血流指標は以上の例示に限定されない。例えば血流量指標Fに応じた血流量、または、血流量を血管の断面積で除算した血流速度を血流指標として算定することも可能である。また、生体解析部22が算定する指標は血流指標に限定されない。例えば血液量指標(いわゆるMASS値)、血液量指標に応じた血管径や血管の断面積、酸素飽和度(SpO2)、または、生体の血圧に関する指標(例えば血圧、平均血圧または脈圧)を生体解析部22が算定してもよい。以上に例示した各指標は、生体に関する指標(以下「生体指標」という)として包括的に表現される。生体解析部22は、第2電圧V2に応じて生体指標を算定する要素として機能する。なお、生体解析部22が算定した生体指標(例えば血圧)から、被験者の状態(例えば血圧状態)を複数の段階(例えば、異常/高目/通常、など)から特定して被験者に報知することも可能である。 (3) In the above-described embodiments, the biological analysis unit 22 calculates the blood flow index F as a blood flow index, but the blood flow index calculated by the biological analysis unit 22 is not limited to the above examples. For example, it is also possible to calculate the blood flow according to the blood flow index F or the blood flow velocity obtained by dividing the blood flow by the cross-sectional area of the blood vessel as the blood flow index. Further, the index calculated by the biological analysis unit 22 is not limited to the blood flow index. For example, blood volume index (so-called MASS value), blood vessel diameter or cross section of blood vessel according to blood volume index, oxygen saturation (SpO2), or index related to blood pressure of living body (eg blood pressure, average blood pressure or pulse pressure) The analysis unit 22 may calculate. Each index illustrated above is comprehensively expressed as an index about a living body (hereinafter, referred to as “biometric index”). The biological analysis unit 22 functions as an element that calculates a biological index according to the second voltage V2. Note that the condition (for example, blood pressure condition) of the subject is specified from a plurality of stages (for example, abnormal / high eye / normal, etc.) from the biological index (for example, blood pressure) calculated by the biological analysis unit 22 and notified to the subject Is also possible.

(4)前述の各形態では、単体の機器として構成された生体解析装置100を例示したが、以下の例示の通り、生体解析装置100の複数の要素は相互に別体の装置として実現され得る。 (4) In each of the above-described embodiments, the biological analysis device 100 configured as a single device is illustrated. However, as illustrated below, a plurality of elements of the biological analysis device 100 can be realized as separate devices. .

前述の各形態では、検出装置30を具備する生体解析装置100を例示したが、図10に例示される通り、検出装置30を生体解析装置100とは別体とした構成も想定される。検出装置30は、例えば被験者の手首や上腕等の測定部位Hに装着される可搬型の光学センサーモジュールである。生体解析装置100は、例えば携帯電話機またはスマートフォン等の情報端末で実現される。腕時計型の情報端末で生体解析装置100を実現してもよい。検出装置30が生成した検出信号Sが有線または無線で生体解析装置100に送信される。生体解析装置100の生体解析部22は、検出信号Sから生体指標を算定して表示装置23に表示する。以上の説明から理解される通り、検出装置30は生体解析装置100から省略され得る。   Although the biological analysis device 100 including the detection device 30 is illustrated in the above-described embodiments, a configuration in which the detection device 30 is separated from the biological analysis device 100 is also assumed as illustrated in FIG. 10. The detection device 30 is, for example, a portable optical sensor module mounted on a measurement site H such as the subject's wrist or upper arm. The biological analysis device 100 is realized by an information terminal such as a mobile phone or a smartphone. The biological analysis device 100 may be realized by a watch-type information terminal. The detection signal S generated by the detection device 30 is transmitted to the biological analysis device 100 in a wired or wireless manner. The biological analysis unit 22 of the biological analysis device 100 calculates a biological index from the detection signal S and displays it on the display device 23. As understood from the above description, the detection device 30 can be omitted from the biological analysis device 100.

前述の各形態では、表示装置23を具備する生体解析装置100を例示したが、図11に例示される通り、表示装置23を生体解析装置100とは別体とした構成も想定される。生体解析装置100の生体解析部22は、検出信号Sから生体指標を算定し、当該指標を表示するためのデータを表示装置23に送信する。表示装置23は、専用の表示機器であってもよいが、例えば、携帯電話機もしくはスマートフォン等の情報端末、または、被験者が携帯可能な腕時計型の情報端末に搭載されてもよい。生体解析装置100の生体解析部22が算定した生体指標は、有線または無線により表示装置23に送信される。表示装置23は、生体解析装置100から受信した生体指標を表示する。以上の説明から理解される通り、表示装置23は生体解析装置100から省略され得る。   In each of the above-described embodiments, the biological analysis device 100 including the display device 23 is exemplified. However, as exemplified in FIG. 11, a configuration in which the display device 23 is separated from the biological analysis device 100 is also assumed. The biological analysis unit 22 of the biological analysis device 100 calculates a biological index from the detection signal S, and transmits data for displaying the index to the display device 23. The display device 23 may be a dedicated display device, but may be mounted on, for example, an information terminal such as a mobile phone or a smartphone, or a wristwatch-type information terminal portable by a subject. The biological index calculated by the biological analysis unit 22 of the biological analysis device 100 is transmitted to the display device 23 by wire or wirelessly. The display device 23 displays the biological index received from the biological analysis device 100. As understood from the above description, the display device 23 can be omitted from the biological analysis device 100.

図12に例示される通り、検出装置30および表示装置23を生体解析装置100(生体解析部)とは別体とした構成も想定される。例えば、生体解析装置100(生体解析部)が、携帯電話機やスマートフォン等の情報端末に搭載される。   As exemplified in FIG. 12, a configuration in which the detection device 30 and the display device 23 are separated from the biological analysis device 100 (biological analysis unit) is also assumed. For example, the biological analysis device 100 (biological analysis unit) is mounted on an information terminal such as a mobile phone or a smartphone.

なお、検出装置30と生体解析装置100とを別体とした構成において、検出装置30に強度スペクトルを算定する要素を搭載することも可能である。検出装置30が算定した強度スペクトルが有線または無線により生体解析装置100に送信される。   In the configuration in which the detection device 30 and the biological analysis device 100 are separated, it is also possible to mount an element for calculating the intensity spectrum in the detection device 30. The intensity spectrum calculated by the detection device 30 is transmitted to the biological analysis device 100 by wire or wireless.

(5)前述の各形態では、筐体部12とベルト14とを具備する腕時計型の生体解析装置100を例示したが、生体解析装置100の具体的な形態は任意である。例えば、被験者の身体に貼付可能なパッチ型、被験者の耳部に装着可能な耳装着型、被験者の指先に装着可能な指装着型(例えば着爪型)、または、被験者の頭部に装着可能な頭部装着型など、任意の形態の生体解析装置100が採用され得る。 (5) In each of the above-described embodiments, the wristwatch-type biological analysis device 100 including the housing unit 12 and the belt 14 is illustrated. However, the specific configuration of the biological analysis device 100 is arbitrary. For example, a patch type that can be applied to the subject's body, an ear worn type that can be worn on the subject's ear, a finger worn type that can be worn on the subject's fingertip (for example, nailed), or can be worn on the subject's head Any form of biological analysis apparatus 100 such as a head-mounted type can be employed.

(6)前述の各形態では、被験者の生体指標を表示装置23に表示したが、生体指標を被験者に報知するための構成は以上の例示に限定されない。例えば、生体指標を音声で被験者に報知することも可能である。被験者の耳部に装着可能な耳装着型の生体解析装置100においては、生体指標を音声で報知する構成が特に好適である。また、生体指標を被験者に報知することは必須ではない。例えば、生体解析装置100が算定した生体指標を通信網から他の通信装置に送信してもよい。また、生体解析装置100の記憶装置(図示略)や生体解析装置100に着脱可能な可搬型の記録媒体に生体指標を格納してもよい。 (6) In each of the above-described embodiments, the indicator of the subject is displayed on the display device 23. However, the configuration for notifying the subject of the indicator is not limited to the above example. For example, it is also possible to notify the subject of the biological index by voice. In the ear worn type biological analysis apparatus 100 that can be attached to the subject's ear, a configuration in which the biological index is notified by voice is particularly preferable. In addition, it is not essential to notify the subject of the biological index. For example, the biometric index calculated by the biological analysis device 100 may be transmitted from the communication network to another communication device. In addition, the biological index may be stored in a storage device (not shown) of the biological analysis device 100 or a portable recording medium that is removable from the biological analysis device 100.

(7)前述の各形態に係る生体解析装置100は、前述の例示の通り、CPU等の演算処理装置とプログラムとの協働により実現される。本発明の好適な態様に係るプログラムは、コンピューターが読取可能な記録媒体に格納された形態で提供されてコンピューターにインストールされ得る。また、配信サーバーが具備する記録媒体に格納されたプログラムを、通信網を介した配信の形態でコンピューターに提供することも可能である。記録媒体は、例えば非一過性(non-transitory)の記録媒体であり、CD-ROM等の光学式記録媒体(光ディスク)が好例であるが、半導体記録媒体または磁気記録媒体等の公知の任意の形式の記録媒体を包含し得る。なお、非一過性の記録媒体とは、一過性の伝搬信号(transitory, propagating signal)を除く任意の記録媒体を含み、揮発性の記録媒体を除外するものではない。 (7) The biological analysis device 100 according to each of the above-described embodiments is realized by the cooperation of an arithmetic processing device such as a CPU and a program, as described above. The program according to the preferred embodiment of the present invention may be provided in the form of being stored in a computer readable recording medium and installed on the computer. Moreover, it is also possible to provide a computer stored in a recording medium of the distribution server in the form of distribution via a communication network. The recording medium is, for example, a non-transitory recording medium, and is preferably an optical recording medium (optical disc) such as a CD-ROM, but any known medium such as a semiconductor recording medium or a magnetic recording medium may be used. Recording media of the form Note that non-transitory recording media include any recording media except transient propagation signals, and do not exclude volatile recording media.

100…生体解析装置、12…筐体部、14…ベルト、22…生体解析部、23…表示装置、30…検出装置、31…発光素子、32…受光素子、33…駆動回路、34…信号処理回路、341…電圧変換部、343…高域増幅部、51…演算増幅器、53…抵抗素子、55…容量素子、60…増幅処理部、61…演算増幅器、63…第1抵抗素子、65…第2抵抗素子、67…第1容量素子、80…第2容量素子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Biometric-analysis apparatus 12, 12 ... Housing | casing part, 14 ... Belt, 22 ... Biometric-analysis part, 23 ... Display apparatus, 30 ... Detection apparatus, 31 ... Light emitting element, 32 ... Light receiving element, 33 ... Drive circuit, 34 ... Signal Processing circuit 341: voltage conversion unit 343: high frequency amplification unit 51: operational amplifier 53: resistance element 55: capacitance element 60: amplification processing unit 61: operational amplifier 63: first resistance element 65 ... second resistance element, 67 ... first capacitance element, 80 ... second capacitance element.

Claims (6)

受光素子が生成した電流を第1電圧に変換する電流/電圧変換部と、
前記第1電圧のうち高域成分を増幅し、前記第1電圧のうち低域成分を維持した第2電圧を、前記高域成分と前記低域成分とを分離せずに生成する高域増幅部と
を具備する信号処理回路。
A current / voltage converter for converting the current generated by the light receiving element into a first voltage;
A high band amplification that amplifies a high band component of the first voltage and generates a second voltage maintaining the low band component of the first voltage without separating the high band component and the low band component A signal processing circuit comprising a part.
前記高域増幅部は、
前記第1電圧が入力される第1入力端と、第2入力端とを含み、前記第2電圧を出力する演算増幅器と、
前記第2電圧を前記第2入力端に帰還させる帰還経路上に設置された第1抵抗素子と、
前記第2入力端に接続された第2抵抗素子と、
前記第2抵抗素子と接地線との間に接続された第1容量素子とを含む
請求項1の信号処理回路。
The high frequency amplification unit
An operational amplifier that includes a first input end to which the first voltage is input and a second input end, and outputs the second voltage.
A first resistance element disposed on a feedback path for feeding back the second voltage to the second input terminal;
A second resistive element connected to the second input terminal;
The signal processing circuit according to claim 1, further comprising: a first capacitive element connected between the second resistive element and a ground line.
前記高域増幅部は、前記第1抵抗素子と並列に接続された第2容量素子を含む
請求項2の信号処理回路。
The signal processing circuit according to claim 2, wherein the high frequency band amplification unit includes a second capacitive element connected in parallel to the first resistive element.
生体から到来する光を受光する受光素子と、
前記受光素子が生成した電流が入力される請求項1から請求項3の何れかの信号処理回路と、
前記信号処理回路が生成した第2電圧に応じて前記生体に関する生体指標を算定する生体解析部と
を具備する生体解析装置。
A light receiving element for receiving light coming from a living body;
The signal processing circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the current generated by the light receiving element is input.
And a biological analysis unit configured to calculate a biological index related to the living body according to the second voltage generated by the signal processing circuit.
前記生体指標は、前記生体の血流または血圧に関する指標である
請求項4の生体解析装置。
The biological analysis device according to claim 4, wherein the biological index is an index related to blood flow or blood pressure of the living body.
前記生体解析部は、前記第2電圧の強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を所定の周波数範囲内で積算した値を、前記第2電圧のうち低域成分で正規化して前記血流に関する指標を算定する
請求項5の生体解析装置。
The biological analysis unit normalizes a value obtained by integrating a product of an intensity of each frequency in the intensity spectrum of the second voltage and the frequency within a predetermined frequency range with a low frequency component of the second voltage. The biological analysis device according to claim 5, wherein an index related to blood flow is calculated.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021085525A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06
JP2022070650A (en) * 2020-10-27 2022-05-13 京セラ株式会社 Measurement device, measurement system, measurement method, and program

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005315725A (en) * 2004-04-28 2005-11-10 Sunx Ltd Photoelectric sensor
JP2006125943A (en) * 2004-10-27 2006-05-18 Matsushita Electric Works Ltd Infrared detector
US20070187605A1 (en) * 2005-12-12 2007-08-16 Suren Systems, Ltd. Temperature Detecting System and Method
JP2008220723A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Seiko Epson Corp Pulse measuring device and control method thereof
WO2012160856A1 (en) * 2011-05-20 2012-11-29 株式会社村田製作所 Optical sensor device
US20160157733A1 (en) * 2014-04-29 2016-06-09 Huinno, Co., Ltd. Blood glucose measurement method and apparatus using multiple body signals
JP2017018772A (en) * 2016-11-02 2017-01-26 ローム株式会社 Biological sensor
JP2017216669A (en) * 2016-05-26 2017-12-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Amplifier circuit and pulse wave measurement apparatus

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005315725A (en) * 2004-04-28 2005-11-10 Sunx Ltd Photoelectric sensor
JP2006125943A (en) * 2004-10-27 2006-05-18 Matsushita Electric Works Ltd Infrared detector
US20070187605A1 (en) * 2005-12-12 2007-08-16 Suren Systems, Ltd. Temperature Detecting System and Method
JP2008220723A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Seiko Epson Corp Pulse measuring device and control method thereof
WO2012160856A1 (en) * 2011-05-20 2012-11-29 株式会社村田製作所 Optical sensor device
US20160157733A1 (en) * 2014-04-29 2016-06-09 Huinno, Co., Ltd. Blood glucose measurement method and apparatus using multiple body signals
JP2017216669A (en) * 2016-05-26 2017-12-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Amplifier circuit and pulse wave measurement apparatus
JP2017018772A (en) * 2016-11-02 2017-01-26 ローム株式会社 Biological sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021085525A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06
JP2022070650A (en) * 2020-10-27 2022-05-13 京セラ株式会社 Measurement device, measurement system, measurement method, and program

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