JP3208538B2 - 光電容積脈波計 - Google Patents
光電容積脈波計Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体の脈波等の容
積脈波の計測を行う光電容積脈波計に関する。
積脈波の計測を行う光電容積脈波計に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の光電容積脈波計の構成を
示す構成図である。同図に示す光電容積脈波計において
は、発光ダイオード２は、発振器１によって、脈波に対
して十分に高い周波数に基づいて点滅駆動されることに
より発光する。この発光ダイオード２から発光された光
及び外光７は、生体６を透過（または反射）してフォト
ダイオード３に入射される。フォトダイオード３がその
入射光量に対応した電流を発生すると、その電流は、電
流電圧変換器４に入力され、電圧に変換された後、更
に、復調器５に入力される。復調器５は、入力した電圧
信号から、外光の周波数成分を除去する為に、発光ダイ
オード２が発光した光に対応した信号を抽出し、容積脈
波信号を得る。
示す構成図である。同図に示す光電容積脈波計において
は、発光ダイオード２は、発振器１によって、脈波に対
して十分に高い周波数に基づいて点滅駆動されることに
より発光する。この発光ダイオード２から発光された光
及び外光７は、生体６を透過（または反射）してフォト
ダイオード３に入射される。フォトダイオード３がその
入射光量に対応した電流を発生すると、その電流は、電
流電圧変換器４に入力され、電圧に変換された後、更
に、復調器５に入力される。復調器５は、入力した電圧
信号から、外光の周波数成分を除去する為に、発光ダイ
オード２が発光した光に対応した信号を抽出し、容積脈
波信号を得る。
【０００３】Ｓ／Ｎ比向上のために、初段増幅器である
電流電圧変換器４の利得を高く設定しなければならない
が、その利得を高く設定すると、外光７に起因するフォ
トダイオード３の起電流により、増幅器（すなわち電流
電圧変換器４）に設定される利得の飽和が生じる。この
ため、電流電圧変換器４には高利得の設定が出来ないと
いう問題があった。そこで、図４に示すように、フォト
ダイオード３と、フォトダイオード３に逆方向の電圧を
供給するための逆バイアス用の高電圧電源１３と、負荷
抵抗１４とを直列接続した閉回路を形成し、更にフォト
ダイオード３と抵抗１４との接続部と初段増幅器１６の
入力端子との間にコンデンサ１５を接続した回路を形成
することにより、初段増幅器１６に設定される利得が飽
和しないようにしている。
電流電圧変換器４の利得を高く設定しなければならない
が、その利得を高く設定すると、外光７に起因するフォ
トダイオード３の起電流により、増幅器（すなわち電流
電圧変換器４）に設定される利得の飽和が生じる。この
ため、電流電圧変換器４には高利得の設定が出来ないと
いう問題があった。そこで、図４に示すように、フォト
ダイオード３と、フォトダイオード３に逆方向の電圧を
供給するための逆バイアス用の高電圧電源１３と、負荷
抵抗１４とを直列接続した閉回路を形成し、更にフォト
ダイオード３と抵抗１４との接続部と初段増幅器１６の
入力端子との間にコンデンサ１５を接続した回路を形成
することにより、初段増幅器１６に設定される利得が飽
和しないようにしている。
【０００４】また、その他の装置として、特開平１−２
３２９２８号、特開平８−８０２８８号及び特開平９−
７０３９４号の各号に開示されたものが知られている。
特開平１−２３２９２８号に開示された装置は、発光部
による生体組織透過光を検知する受光部に対して、指先
脈波を検知する透過光のみを受光部に透過するフィルタ
を利用することにより、脈波以外の光量変化の検知を抑
制するようにしている。
３２９２８号、特開平８−８０２８８号及び特開平９−
７０３９４号の各号に開示されたものが知られている。
特開平１−２３２９２８号に開示された装置は、発光部
による生体組織透過光を検知する受光部に対して、指先
脈波を検知する透過光のみを受光部に透過するフィルタ
を利用することにより、脈波以外の光量変化の検知を抑
制するようにしている。
【０００５】また、特開平８−８０２８８号に開示され
た装置は、生体の一部に向けて光を照射する発光部（発
光ダイオード）、及び該発光部が発した光を生体を介し
て受光する受光部（フォトトランジスタ）、のそれぞれ
の素子の光波長帯域として、生体内において外光の影響
を受けにくい波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの光を利用す
ることにより、大掛かりな遮光構造がなくとも使用条件
に対する制約を緩和するようにしている。
た装置は、生体の一部に向けて光を照射する発光部（発
光ダイオード）、及び該発光部が発した光を生体を介し
て受光する受光部（フォトトランジスタ）、のそれぞれ
の素子の光波長帯域として、生体内において外光の影響
を受けにくい波長３００ｎｍ〜７００ｎｍの光を利用す
ることにより、大掛かりな遮光構造がなくとも使用条件
に対する制約を緩和するようにしている。
【０００６】さらに、特開平９−７０３９４号に開示さ
れた装置は、生体の一部に向けて光を照射する発光部
（発光ダイオード）と、電池の出力電圧を昇圧して発光
ダイオードに供給するための容量素子とを備え、その発
光ダイオードを間欠発光させて、電力消費を抑制すると
共に、その容量素子により、その間欠発光に伴う電源電
圧の変動を抑制するようにしている。
れた装置は、生体の一部に向けて光を照射する発光部
（発光ダイオード）と、電池の出力電圧を昇圧して発光
ダイオードに供給するための容量素子とを備え、その発
光ダイオードを間欠発光させて、電力消費を抑制すると
共に、その容量素子により、その間欠発光に伴う電源電
圧の変動を抑制するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図３に示した従来の光電容積脈波計において、図４に
示すような回路を形成した装置は、ダイナミックレンジ
の拡大は可能であるが、直線性を有する動作範囲が狭ま
ってしまう。このため、光電容積脈波計の様なリニアリ
ティを要する装置には適さない。また、高電圧電源の正
極側は、生体に装着されるフォトダイオードの一端に接
続されるので、感電に対する対策が必要であり、安全性
を要する。
た図３に示した従来の光電容積脈波計において、図４に
示すような回路を形成した装置は、ダイナミックレンジ
の拡大は可能であるが、直線性を有する動作範囲が狭ま
ってしまう。このため、光電容積脈波計の様なリニアリ
ティを要する装置には適さない。また、高電圧電源の正
極側は、生体に装着されるフォトダイオードの一端に接
続されるので、感電に対する対策が必要であり、安全性
を要する。
【０００８】また、上記特開平１−２３２９２８号に開
示された装置においては、フィルタを用いた光検知の波
長域は、生体組織による減衰が少なく、脈波即ち血中ヘ
モグロビン量の変化の検出を可能とする条件により、６
００ｎｍ以上の波長を用いている。このため、蛍光灯等
の外乱光の影響は少ないが、太陽光等６００ｎｍ以上の
波長を含む外乱光に対しては、フィルタの効果は無い。
示された装置においては、フィルタを用いた光検知の波
長域は、生体組織による減衰が少なく、脈波即ち血中ヘ
モグロビン量の変化の検出を可能とする条件により、６
００ｎｍ以上の波長を用いている。このため、蛍光灯等
の外乱光の影響は少ないが、太陽光等６００ｎｍ以上の
波長を含む外乱光に対しては、フィルタの効果は無い。
【０００９】また、この波長６００ｎｍ以上の光におい
て、生体組織は比較的良好な導光体となり、受光部の遠
方の皮膚表面に照射された光が透過・反射・拡散によ
り、その一部が受光部に到達することは良く知られてい
る。これを抑制するためには、受光部の周囲を適当な範
囲で遮光する必要がある。
て、生体組織は比較的良好な導光体となり、受光部の遠
方の皮膚表面に照射された光が透過・反射・拡散によ
り、その一部が受光部に到達することは良く知られてい
る。これを抑制するためには、受光部の周囲を適当な範
囲で遮光する必要がある。
【００１０】一方、受光部は、ＣｄＳ（硫化カドミウ
ム）光電セル等の従前より使用されている一般的な回路
構成を採用している為、外乱光、特に太陽光による受光
部の飽和という問題かある。従って、上記公報の装置で
は、太陽光等の外乱光の影響を抑制する為には、受光部
周辺の大掛かりな遮光及び受光部の飽和対策を必要とす
る。
ム）光電セル等の従前より使用されている一般的な回路
構成を採用している為、外乱光、特に太陽光による受光
部の飽和という問題かある。従って、上記公報の装置で
は、太陽光等の外乱光の影響を抑制する為には、受光部
周辺の大掛かりな遮光及び受光部の飽和対策を必要とす
る。
【００１１】また、上記特開平８−８０２８８号に開示
された装置においては、生体組織による減衰効果の大き
い７００ｎｍ以下の波長域、即ち、３００ｎｍ〜７００
ｎｍを利用することにより、太陽光等の外乱光が生体表
面に照射されても、生体内においては、その減衰が大き
いということと、血中ヘモグロビンの吸光度が高いとい
うことを利用して、外乱光の影響が抑制された脈波検出
を行っている。しかし、発光部（発光ダイオード）が体
表面に照射する光も外乱光と同様の減衰を伴うため、発
光ダイオードは、外乱光が無視できる程度の大光量を発
光する必要があり、それに伴い大きな消費電力を必要と
している。このため、携帯型装置等への応用は実用的で
はない。
された装置においては、生体組織による減衰効果の大き
い７００ｎｍ以下の波長域、即ち、３００ｎｍ〜７００
ｎｍを利用することにより、太陽光等の外乱光が生体表
面に照射されても、生体内においては、その減衰が大き
いということと、血中ヘモグロビンの吸光度が高いとい
うことを利用して、外乱光の影響が抑制された脈波検出
を行っている。しかし、発光部（発光ダイオード）が体
表面に照射する光も外乱光と同様の減衰を伴うため、発
光ダイオードは、外乱光が無視できる程度の大光量を発
光する必要があり、それに伴い大きな消費電力を必要と
している。このため、携帯型装置等への応用は実用的で
はない。
【００１２】また、発光ダイオードが外乱光に対して十
分な光量の発光が確保できないことから、センサ固定用
バンドに簡易的な遮光の役割を持たせており、外乱光の
遮光が簡易化されるのみであり、遮光そのものが不要と
なる訳ではない。
分な光量の発光が確保できないことから、センサ固定用
バンドに簡易的な遮光の役割を持たせており、外乱光の
遮光が簡易化されるのみであり、遮光そのものが不要と
なる訳ではない。
【００１３】また、発光ダイオード、及びフォトトラン
ジスタが装着される指の太さや位置または個体差によっ
てフォトトランジスタの受光量は大きく変化するにも関
わらず、そのフォトトランジスタの動作点、即ち光検知
感度とダイナミックレンジは、実験的に求められたある
一点に固定しなければならず、その決定された動作点が
常に最適とは限らない。
ジスタが装着される指の太さや位置または個体差によっ
てフォトトランジスタの受光量は大きく変化するにも関
わらず、そのフォトトランジスタの動作点、即ち光検知
感度とダイナミックレンジは、実験的に求められたある
一点に固定しなければならず、その決定された動作点が
常に最適とは限らない。
【００１４】さらに、上記特開平９−７０３９４号に開
示された装置では、発光ダイオードは大光量の発光を必
要とするため、間欠発光という手段により電力消費を抑
制し、携帯型装置を実現するようにしているが、外乱光
遮光の必要性、フォトトランジスタの動作点の最適化、
測定部位の限定等の問題がある。
示された装置では、発光ダイオードは大光量の発光を必
要とするため、間欠発光という手段により電力消費を抑
制し、携帯型装置を実現するようにしているが、外乱光
遮光の必要性、フォトトランジスタの動作点の最適化、
測定部位の限定等の問題がある。
【００１５】そこで、本発明は、容積脈波検出感度及び
そのリニアリティを向上させることができると共に、広
範囲のダイナミックレンジにより高感度の光電容積脈波
検出を行うことができる光電容積脈波計を提供すること
を目的とする。
そのリニアリティを向上させることができると共に、広
範囲のダイナミックレンジにより高感度の光電容積脈波
検出を行うことができる光電容積脈波計を提供すること
を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光電容積脈波計は、生体６の容積脈波の周
波数よりも高い周波数により点滅発光する発光素子２
と、この発光素子２から発光された光及び外光７が測定
対象の生体６を透過及び／又は反射した光を受光し、受
光光量に対応した電流を発生する受光素子３と、受光素
子３が発生した電流を電圧に変換して出力する変換手段
４と、を有する光電容積脈波計であって、変換手段４か
ら出力される電圧信号から、発光素子２の点滅による高
周波の信号成分を除去する高域遮断フィルタ９と、この
高域遮断フィルタ９から出力される電圧と予め設定され
る基準電圧１２との差を増幅して出力する差動増幅手段
１０と、この差動増幅手段１０の出力電圧を電流信号に
変換して、受光素子３が発生する電流から減算する手段
とを備えることを特徴とするものである。
め、本発明の光電容積脈波計は、生体６の容積脈波の周
波数よりも高い周波数により点滅発光する発光素子２
と、この発光素子２から発光された光及び外光７が測定
対象の生体６を透過及び／又は反射した光を受光し、受
光光量に対応した電流を発生する受光素子３と、受光素
子３が発生した電流を電圧に変換して出力する変換手段
４と、を有する光電容積脈波計であって、変換手段４か
ら出力される電圧信号から、発光素子２の点滅による高
周波の信号成分を除去する高域遮断フィルタ９と、この
高域遮断フィルタ９から出力される電圧と予め設定され
る基準電圧１２との差を増幅して出力する差動増幅手段
１０と、この差動増幅手段１０の出力電圧を電流信号に
変換して、受光素子３が発生する電流から減算する手段
とを備えることを特徴とするものである。
【００１７】このような構成の光電容積脈波計において
は、外光に起因する信号成分が、受光手段の出力する信
号から除去又は低減される。従って、脈波の測定を正確
に行うことができると共に外光の許容範囲すなわちダイ
ナミックレンジの拡大と共にリニアリティの向上を図る
ことができる。
は、外光に起因する信号成分が、受光手段の出力する信
号から除去又は低減される。従って、脈波の測定を正確
に行うことができると共に外光の許容範囲すなわちダイ
ナミックレンジの拡大と共にリニアリティの向上を図る
ことができる。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して説明する。図１は、本発明に係る光電容積
脈波計の一実施形態を示すブロック図である。この光電
容積脈波計は、発光ダイオード等の発光素子により、生
体組織の被測定部に光を照射して、フォトダイオード等
の受光素子により、生体組織の被測定部を透過又は反射
した光を検出し、この検出した信号に基づいて、生体組
織の容積脈波の変化を求めるものであり、発振器１と、
発光ダイオード２と、フォトダイオード３と、電流電圧
変換器４と、復調器５と、電流加算器８と、高域遮断フ
ィルタ９と、誤差増幅器１０と、抵抗１１とを備えてい
る。
面を参照して説明する。図１は、本発明に係る光電容積
脈波計の一実施形態を示すブロック図である。この光電
容積脈波計は、発光ダイオード等の発光素子により、生
体組織の被測定部に光を照射して、フォトダイオード等
の受光素子により、生体組織の被測定部を透過又は反射
した光を検出し、この検出した信号に基づいて、生体組
織の容積脈波の変化を求めるものであり、発振器１と、
発光ダイオード２と、フォトダイオード３と、電流電圧
変換器４と、復調器５と、電流加算器８と、高域遮断フ
ィルタ９と、誤差増幅器１０と、抵抗１１とを備えてい
る。
【００２１】発光ダイオード２は、生体６に光を照射す
る光源として設けられるものであり、容積脈波信号に対
して十分に高い周波数で発振する発振器１により点滅駆
動される。
る光源として設けられるものであり、容積脈波信号に対
して十分に高い周波数で発振する発振器１により点滅駆
動される。
【００２２】フォトダイオード３は、発光ダイオード２
の発光した光及び外光７が生体６を透過（または反射）
して入射した入射光量に対応した電流を発生する。
の発光した光及び外光７が生体６を透過（または反射）
して入射した入射光量に対応した電流を発生する。
【００２３】電流電圧変換器４は入力した電流を電圧に
変換すると共に、該変換した電圧を所定の利得で増幅し
て出力する。
変換すると共に、該変換した電圧を所定の利得で増幅し
て出力する。
【００２４】復調器５は、発振器１の発振信号に基づい
て、電流電圧変換器４から出力された出力信号を復調す
る。すなわち、発光ダイオード２の発光した光に対応し
た信号つまり、容積脈波信号を出力する。
て、電流電圧変換器４から出力された出力信号を復調す
る。すなわち、発光ダイオード２の発光した光に対応し
た信号つまり、容積脈波信号を出力する。
【００２５】電流加算器８は、一方の入力端子にフォト
ダイオード３からの出力電流を入力し、他方の入力端子
に抵抗１１からの出力電流を入力し、これらの入力端子
に入力された電流を加算して出力する。
ダイオード３からの出力電流を入力し、他方の入力端子
に抵抗１１からの出力電流を入力し、これらの入力端子
に入力された電流を加算して出力する。
【００２６】高域遮断フィルタ９は、入力した電流電圧
変換器４の出力信号から、高周波成分の信号を除去す
る。
変換器４の出力信号から、高周波成分の信号を除去す
る。
【００２７】誤差増幅器１０は、マイナス（−）入力端
子側に高域遮断フィルタ９の出力信号を入力し、プラス
（＋）入力端子側に基準電圧１２を入力し、これらの端
子に入力された２つの電圧の差を求め、この差を増幅し
た電圧を出力する。この出力信号は、誤差信号として出
力され、抵抗１１を介して電流に変換された後、電流加
算器８の他方の入力端子側に入力される。上記基準電圧
は、発光ダイオード２が発光した光の光量に対応する電
流を電圧に変換し、増幅する際に、電流電圧変換器４の
動作点が飽和しない値（すなわち、利得が飽和しない
値）に設定されている。
子側に高域遮断フィルタ９の出力信号を入力し、プラス
（＋）入力端子側に基準電圧１２を入力し、これらの端
子に入力された２つの電圧の差を求め、この差を増幅し
た電圧を出力する。この出力信号は、誤差信号として出
力され、抵抗１１を介して電流に変換された後、電流加
算器８の他方の入力端子側に入力される。上記基準電圧
は、発光ダイオード２が発光した光の光量に対応する電
流を電圧に変換し、増幅する際に、電流電圧変換器４の
動作点が飽和しない値（すなわち、利得が飽和しない
値）に設定されている。
【００２８】係る構成の光電容積脈波計の処理動作につ
いて説明する。発光ダイオード２は、発振器１から発振
され、脈波信号よりも十分に高い周波数の発振信号に基
づいて、点滅駆動され、発光する。この発光された光
は、生体６に入射され、生体６を反射又は透過した後、
フォトダイオード３に入射される。外光７は、生体６に
入射され、生体６を反射又は透過した後、フォトダイオ
ード３に入射される。フォトダイオード３は、生体６を
反射又は透過した光を受光し、該受光した光の光量に対
応した電流を発生する。この電流は、電流加算器８の一
方の入力端子に入力される。
いて説明する。発光ダイオード２は、発振器１から発振
され、脈波信号よりも十分に高い周波数の発振信号に基
づいて、点滅駆動され、発光する。この発光された光
は、生体６に入射され、生体６を反射又は透過した後、
フォトダイオード３に入射される。外光７は、生体６に
入射され、生体６を反射又は透過した後、フォトダイオ
ード３に入射される。フォトダイオード３は、生体６を
反射又は透過した光を受光し、該受光した光の光量に対
応した電流を発生する。この電流は、電流加算器８の一
方の入力端子に入力される。
【００２９】しかし、電流加算器８の他方の入力端子に
は何も入力されていないので、電流加算器８からは、入
力した電流そのものが出力され、電流電圧変換器４に入
力される。
は何も入力されていないので、電流加算器８からは、入
力した電流そのものが出力され、電流電圧変換器４に入
力される。
【００３０】電流電圧変換器４は、入力した電流を電圧
に変換し、該変換した電圧を所定の利得で増幅して出力
する。この出力信号は、フォトダイオード３が、発光ダ
イオード２の発光に起因して発生する電流信号（高周波
数成分の信号）と、フォトダイオード３が、外光７に起
因して発生する電流信号（直流成分の信号）とから形成
されている。
に変換し、該変換した電圧を所定の利得で増幅して出力
する。この出力信号は、フォトダイオード３が、発光ダ
イオード２の発光に起因して発生する電流信号（高周波
数成分の信号）と、フォトダイオード３が、外光７に起
因して発生する電流信号（直流成分の信号）とから形成
されている。
【００３１】そして、電流電圧変換器４からの出力信号
は、高域遮断フィルタ９及び復調器５に入力される。
は、高域遮断フィルタ９及び復調器５に入力される。
【００３２】高域遮断フィルタ９は、入力した電圧信号
から、発光ダイオード２の点滅に起因する周波数成分
（高周波数成分）を除去して出力する。従って、この出
力信号は、外光７に起因する直流成分を主体とする信号
となる。
から、発光ダイオード２の点滅に起因する周波数成分
（高周波数成分）を除去して出力する。従って、この出
力信号は、外光７に起因する直流成分を主体とする信号
となる。
【００３３】高域遮断フィルタ９から出力された出力電
圧が、誤差増幅器１０の一方の端子に印加されると、誤
差増幅器１０は、その電圧と、既に他方の入力端子に印
加されている基準電圧との差を求め、この差を増幅した
電圧を出力する。この出力信号（すなわち誤差信号）
は、抵抗１１を介して電流に変換された後、電流加算器
８の他方の入力端子に入力される。
圧が、誤差増幅器１０の一方の端子に印加されると、誤
差増幅器１０は、その電圧と、既に他方の入力端子に印
加されている基準電圧との差を求め、この差を増幅した
電圧を出力する。この出力信号（すなわち誤差信号）
は、抵抗１１を介して電流に変換された後、電流加算器
８の他方の入力端子に入力される。
【００３４】すると、電流加算器８は、抵抗１１を介し
て入力された電流と、フォトダイオード３が発生した電
流とを加算し電流電圧変換器４へ出力する。フォトダイ
オード３が発生した電流は、フォトダイオード３が、発
光ダイオード２の発光に起因して発生した電流（高周波
数成分の電流）と、フォトダイオード３が、外光７に起
因して発生した電流（低周波数成分の電流）とを含む電
流であるので、電流加算器８は、その電流から、抵抗１
１を介して入力された電流（直流成分の電流）を除去し
た電流、つまり、発光ダイオード２が点滅発光した光に
対応する高周波数成分の電流を出力する。
て入力された電流と、フォトダイオード３が発生した電
流とを加算し電流電圧変換器４へ出力する。フォトダイ
オード３が発生した電流は、フォトダイオード３が、発
光ダイオード２の発光に起因して発生した電流（高周波
数成分の電流）と、フォトダイオード３が、外光７に起
因して発生した電流（低周波数成分の電流）とを含む電
流であるので、電流加算器８は、その電流から、抵抗１
１を介して入力された電流（直流成分の電流）を除去し
た電流、つまり、発光ダイオード２が点滅発光した光に
対応する高周波数成分の電流を出力する。
【００３５】従って、電流電圧変換器４は、フォトダイ
オード３が出力した電流のうち、発光ダイオード２から
の光に起因する高周波数成分の電流を電圧に変換し、そ
の電圧を増幅して復調器５へ出力することになる。
オード３が出力した電流のうち、発光ダイオード２から
の光に起因する高周波数成分の電流を電圧に変換し、そ
の電圧を増幅して復調器５へ出力することになる。
【００３６】そして、復調器５は、発振器１からの発振
信号に基づいて、入力した電圧信号を容積脈波を示す容
積脈波信号に復調し、出力する。
信号に基づいて、入力した電圧信号を容積脈波を示す容
積脈波信号に復調し、出力する。
【００３７】従って、この容積脈波計によれば、外光７
に起因する電流（すなわち、ほぼ直流成分の電流）を相
殺することにより、電流電圧変換器４へ入力する電流を
発光ダイード２の発光に起因する信号を主体とするもの
とすることができる。
に起因する電流（すなわち、ほぼ直流成分の電流）を相
殺することにより、電流電圧変換器４へ入力する電流を
発光ダイード２の発光に起因する信号を主体とするもの
とすることができる。
【００３８】つまり、外光７に起因するフォトダイオー
ド３の起電流を除去することができるので、その起電流
による電流電圧変換器４に設定された利得の飽和を抑制
し、外光７の許容範囲即ちダイナミックレンジを拡大す
ることができる。このダイナミックレンジが拡大したフ
ォトダイオード３の出力特性を図２に示す。この図２に
おいては、符号２０で示される点線、即ち電流Ｉ１から
電流Ｉ２までの点線上で動作することが示されている。
ド３の起電流を除去することができるので、その起電流
による電流電圧変換器４に設定された利得の飽和を抑制
し、外光７の許容範囲即ちダイナミックレンジを拡大す
ることができる。このダイナミックレンジが拡大したフ
ォトダイオード３の出力特性を図２に示す。この図２に
おいては、符号２０で示される点線、即ち電流Ｉ１から
電流Ｉ２までの点線上で動作することが示されている。
【００３９】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、電流加算器８からは、フォトダイオード３が発生し
た電流（高周波数成分及び低周波数成分の電流）から、
抵抗１１を介して入力された電流（低周波数成分の電
流）を除去した電流、つまり、発光ダイオード２が発光
した光に対応する高周波数成分の電流が出力されるの
で、その電流を入力する電流電圧変換器４に設定された
利得の飽和を抑制することができる。これは、外光７の
許容範囲即ちダイナミックレンジを拡大すると共にリニ
アリティを向上させることができるということを意味す
る。
ば、電流加算器８からは、フォトダイオード３が発生し
た電流（高周波数成分及び低周波数成分の電流）から、
抵抗１１を介して入力された電流（低周波数成分の電
流）を除去した電流、つまり、発光ダイオード２が発光
した光に対応する高周波数成分の電流が出力されるの
で、その電流を入力する電流電圧変換器４に設定された
利得の飽和を抑制することができる。これは、外光７の
許容範囲即ちダイナミックレンジを拡大すると共にリニ
アリティを向上させることができるということを意味す
る。
【００４０】また、本実施形態によれば、外光の許容範
囲は、電流電圧変換器４に設定される利得とは独立して
設計することが可能となる。その理由は、電流電圧変換
器４とは独立して設けられている誤差増幅器１０の出力
電圧が、抵抗１１を介して変換された電流（外光に起因
するフォトダイオード３の起電流）と、外光に起因する
フォトダイオード３の起電流とが、電流加算器８によっ
て相殺されるからである。
囲は、電流電圧変換器４に設定される利得とは独立して
設計することが可能となる。その理由は、電流電圧変換
器４とは独立して設けられている誤差増幅器１０の出力
電圧が、抵抗１１を介して変換された電流（外光に起因
するフォトダイオード３の起電流）と、外光に起因する
フォトダイオード３の起電流とが、電流加算器８によっ
て相殺されるからである。
【００４１】なお、この発明は上記実施の形態に限定さ
れず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、上記
実施の形態においては、発光素子として発光ダイオー
ド、受光素子としてフォトダイオードを例示したが、発
光素子及び受光素子は任意であり、例えば、フォトトラ
ンジスタなどを使用することも当然可能である。
れず、種々の変形及び応用が可能である。例えば、上記
実施の形態においては、発光素子として発光ダイオー
ド、受光素子としてフォトダイオードを例示したが、発
光素子及び受光素子は任意であり、例えば、フォトトラ
ンジスタなどを使用することも当然可能である。
【００４２】上記実施の形態においては、フォトダイオ
ード３が出力した電流信号から、外光に起因する電流信
号成分を減算することにより、測定用の信号から外光の
影響を除去又は低減したが、また、フォトダイオード３
の出力信号から、外光に起因する信号成分を抽出するた
めの回路、抽出した信号成分をフォトダイオード３の出
力信号から減算するための回路、などの構成も任意に変
更及び応用が可能である。
ード３が出力した電流信号から、外光に起因する電流信
号成分を減算することにより、測定用の信号から外光の
影響を除去又は低減したが、また、フォトダイオード３
の出力信号から、外光に起因する信号成分を抽出するた
めの回路、抽出した信号成分をフォトダイオード３の出
力信号から減算するための回路、などの構成も任意に変
更及び応用が可能である。
【００４３】なお、この発明の光電容積脈波計によれ
ば、低電圧駆動の回路に於いても、フォトダイオードの
出力特性全体を利用する様なダイナミックレンジの設定
をすることができる。その理由は、一般的な、フォトダ
イオードの出力電流は最大でも数ｍＡ程度であり、これ
を相殺するために必要な電流の発生は、低電圧駆動回路
に於いても十分可能であるからである。
ば、低電圧駆動の回路に於いても、フォトダイオードの
出力特性全体を利用する様なダイナミックレンジの設定
をすることができる。その理由は、一般的な、フォトダ
イオードの出力電流は最大でも数ｍＡ程度であり、これ
を相殺するために必要な電流の発生は、低電圧駆動回路
に於いても十分可能であるからである。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号処理により、外光に起因する信号成分が低減又は抑
圧されるので、外光の許容範囲すなわちダイナミックレ
ンジを拡大すると共にリニアリティの向上を図ることが
できる。
信号処理により、外光に起因する信号成分が低減又は抑
圧されるので、外光の許容範囲すなわちダイナミックレ
ンジを拡大すると共にリニアリティの向上を図ることが
できる。
【図１】本発明に係る光電容積脈波計の一実施形態の構
成を示す構成図である。
成を示す構成図である。
【図２】図１の光電容積脈波計に設けられるフォトダイ
オードの出力特性を示す図である。
オードの出力特性を示す図である。
【図３】従来の光電容積脈波計の構成を示す構成図であ
る。
る。
【図４】図３に示す従来の光電容積脈波計に用いられる
回路を示す回路図である。
回路を示す回路図である。
【符号の説明】 １ 発振器 ２ 発光ダイオード ３ フォトダイオード ４ 電流電圧変換器 ５ 復調器 ８ 電流加算器 ９ 高域遮断フィルタ １０ 誤差増幅器 １１ 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/02 - 5/0295 G01J 1/00 - 1/60 G01J 11/00 H03K 17/74 - 17/98
Claims (1)
- 【請求項１】 生体の容積脈波の周波数よりも高い周波
数により点滅発光する発光素子と、該発光素子から発光
された光及び外光が測定対象の生体を透過及び／又は反
射した光を受光し、受光光量に対応した電流を発生する
受光素子と、該受光素子が発生した電流を電圧に変換し
て出力する変換手段と、を有する光電容積脈波計であっ
て、 前記変換手段から出力される電圧信号から、前記発光素
子の点滅による高周波の信号成分を除去する高域遮断フ
ィルタと、 前記高域遮断フィルタから出力される電圧と予め設定さ
れる基準電圧との差を増幅して出力する差動増幅手段
と、 前記差動増幅手段の出力電圧を電流信号に変換して、前
記受光素子が発生する電流から減算する手段と、 を備えることを特徴とする光電容積脈波計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31884498A JP3208538B2 (ja) | 1998-11-10 | 1998-11-10 | 光電容積脈波計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31884498A JP3208538B2 (ja) | 1998-11-10 | 1998-11-10 | 光電容積脈波計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000139862A JP2000139862A (ja) | 2000-05-23 |
| JP3208538B2 true JP3208538B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=18103595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31884498A Expired - Fee Related JP3208538B2 (ja) | 1998-11-10 | 1998-11-10 | 光電容積脈波計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3208538B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11107852B2 (en) | 2018-03-28 | 2021-08-31 | Seiko Epson Corporation | Light receiving element having light blocking section covering at least part of amplifier circuit, light receiving module , photoelectric sensor and biological information measurement |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100806577B1 (ko) | 2005-09-07 | 2008-02-28 | 엘지전자 주식회사 | 생체 신호 측정 장치 및 방법 |
| JP2007136031A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Senko Medical Instr Mfg Co Ltd | 抜管検知装置 |
| JP5298662B2 (ja) * | 2008-06-25 | 2013-09-25 | 富士通株式会社 | 光電脈波計測装置および光電脈波計測用プログラム |
| JP5742884B2 (ja) * | 2013-05-31 | 2015-07-01 | 株式会社デンソー | 生体状態検出装置 |
| RU2653834C2 (ru) | 2014-06-30 | 2018-05-14 | Конинклейке Филипс Н.В. | Устройство и способ действия датчика фотоплетизмографии |
| CN104224143B (zh) * | 2014-09-28 | 2016-05-04 | 成都金海鼎盛科技有限公司 | 超低功耗的ppg信号采集电路及采集方法 |
| JP2017064115A (ja) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 株式会社東芝 | 生体計測装置および生体計測システム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01107734A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-25 | Nec Corp | 容積脈波計測装置 |
| JP2928616B2 (ja) * | 1990-09-27 | 1999-08-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光検出装置 |
-
1998
- 1998-11-10 JP JP31884498A patent/JP3208538B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11107852B2 (en) | 2018-03-28 | 2021-08-31 | Seiko Epson Corporation | Light receiving element having light blocking section covering at least part of amplifier circuit, light receiving module , photoelectric sensor and biological information measurement |
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|---|---|
| JP2000139862A (ja) | 2000-05-23 |
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