WO2019124039A1 - Pulse wave detecting device - Google Patents
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-
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- A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
Definitions
- the following disclosure relates to a pulse wave detection device that detects a pulse wave of a living body.
- the inventors calculated the pulse wave using only the second light L2 (only one light having one peak wavelength ( ⁇ 2)) as a comparative example.
- the comparative example corresponds to a conventional pulse wave detection device. Then, the inventors calculated the SNR of the pulse wave obtained in the comparative example.
- FIG. 11 is a graph showing the relationship between peak wavelength and SNR in Example 1 and Comparative Example. We calculated the SNR for various ⁇ 1 and ⁇ 2.
- the horizontal axis indicates the wavelength
- the vertical axis indicates the SNR.
- the horizontal axis in the graph of FIG. 11 indicates ⁇ 2 in the case of the comparative example.
- the SNR is also calculated for the case of ⁇ 1> ⁇ 2.
- FIG. 12 is a table (hereinafter, Table 1) showing combinations of ⁇ 1 and ⁇ 2 at which an SNR exceeding SNR0 is obtained, which the inventors found.
- Table 1 in accordance with the magnitude of SNR, the experimental results are arranged in descending order for each row. The same applies to Tables 2 and 3 described below. In Table 1, ⁇ 1 ⁇ 2. Hereinafter, this case is illustrated.
- the forehead is taken as the measurement site UM.
- the other part of the face such as the cheek, nose, or chin is used as the measurement part UM. Since these parts are close to the forehead, the wavelength dependency of the light absorption characteristics and the penetration depth of light is considered to be similar to that of the forehead.
- the camera 30 with a G filter 310G.
- the G filter 310G it is possible to prevent a decrease in pulse wave detection accuracy.
- a plurality of first light sources 21 may be provided.
- a plurality of second light sources 22 may be provided to increase the light amount of the second light L2.
- FIG. 13 is a functional block diagram showing the configuration of the main part of the pulse wave detection device 2 of the second embodiment.
- the light source unit of the pulse wave detection device 2 is referred to as a light source unit 20A.
- the light source unit 20A differs from the light source unit 20 in that the light source unit 20A further includes a third light source 23.
- the camera 30 captures an image of the user U by further receiving the third reflected light Lr3.
- an image captured by the third reflected light Lr3 entering the G pixel is referred to as a third G image (third image).
- Example 2 we use the SNRs of pulse waves obtained when the first light L1 to the third light L3 (that is, three peak wavelengths ⁇ 1 to ⁇ 3) are used. Calculated. Specifically, the inventors calculated the SNR for various ⁇ 1 to ⁇ 3.
- FIG. 14 and FIG. 15 are tables (hereinafter, Table 2) showing combinations of ⁇ 1 to ⁇ 3 which can be obtained by the present inventors for obtaining an SNR exceeding SNR0. It should be noted that for convenience, the second table, which is one table, is represented in the two drawings (FIGS. 14-15).
- SNR2 the maximum SNR in Example 2
- ⁇ 1 550 nm
- ⁇ 2 570 nm
- ⁇ 3 580 nm.
- the SNR2 was 0.2878.
- the fourth light source 24 emits the fourth light L4 toward the user U.
- the fourth light L4 is also green light, similarly to the first to third lights.
- the peak wavelength of the fourth light L4 is taken as ⁇ 4 (fourth peak wavelength).
- ⁇ 4 is a peak wavelength different from ⁇ 1 to ⁇ 3.
- the emitted light L generically represents the first light L1 to the fourth light L4.
- the light in which the fourth light L4 is reflected by the user U is referred to as a fourth reflected light Lr4.
- the reflected light Lr generically represents the first reflected light Lr1 to the fourth reflected light Lr4.
- the camera 30 captures an image of the user U by further receiving the fourth reflected light Lr4.
- an image captured by the fourth reflected light Lr4 entering the G pixel is referred to as a fourth G image (fourth image).
- the G pixel data calculation unit 11 calculates the G pixel luminance value average (hereinafter, GD4) in the fourth G image.
- the pulse wave calculation unit 12 calculates four independent components from GD1 to GD4. Thereafter, as in the first embodiment, the pulse wave detection device 3 performs detection of the pulse wave and calculation of the SNR.
- the inventors of the present invention have, as yet another example (example 3), SNR of pulse wave obtained when using the first light L1 to the fourth light L4 (that is, four peak wavelengths of ⁇ 1 to ⁇ 4). was calculated. Specifically, the inventors calculated the SNR for various ⁇ 1 to ⁇ 4.
- FIG. 20 is a graph showing the relationship between the number of peak wavelengths and the maximum SNR.
- the horizontal axis is the number of peak wavelengths (hereinafter, N).
- the vertical axis shows (i) maximum SNR (left side of graph) and (ii) simply improvement rate (right side of graph).
- the maximum SNR improves as N increases.
- the improvement rate is an index indicating how much the maximum SNR improves (improves) as N is increased one by one.
- N 2 or more and 4 or less (2 ⁇ N ⁇ 4) in the pulse wave detection device according to one aspect of the present disclosure.
- N 2 or more and 4 or less, it is possible to provide a pulse wave detection device capable of detecting a pulse wave with high accuracy at low cost.
- the control block (particularly the analysis unit 10) of the pulse wave detection devices 1 to 3 may be realized by a logic circuit (hardware) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like, or may be realized by software .
- the pulse wave detection devices 1 to 3 include a computer that executes instructions of a program that is software that implements each function.
- the computer includes, for example, at least one processor (control device) and at least one computer readable storage medium storing the program. Then, in the computer, the processor reads the program from the recording medium and executes the program to achieve the object of one aspect of the present disclosure.
- a CPU Central Processing Unit
- the processor reads the program from the recording medium and executes the program to achieve the object of one aspect of the present disclosure.
- a CPU Central Processing Unit
- the recording medium a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit or the like can be used besides “a non-temporary tangible medium”, for example, a ROM (Read Only Memory).
- a RAM Random Access Memory
- the program may be supplied to the computer via any transmission medium (communication network, broadcast wave, etc.) capable of transmitting the program.
- any transmission medium communication network, broadcast wave, etc.
- one aspect of the present disclosure may also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave in which the program is embodied by electronic transmission.
- a pulse wave detection device is a pulse wave detection device that detects a pulse wave of the living body by analyzing an image obtained by imaging the living body, and in a wavelength band included in visible light.
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Abstract
The present invention detects pulse waves more accurately than before. In a pulse wave detecting device (1), a light source unit (20) emits first light (L1) that has a first peak wavelength λ1 and second light (L2) that has a second peak wavelength λ2. A camera (30) receives first reflected light (Lr1) which is the first light (L1) reflected from a user (U) to generate a first image and receives second reflected light (Lr2) which is the second light (L2) reflected from the user (U) to generate a second image. An analysis unit (10) analyses the first image and the second image and detects a pulse wave of the user (U). λ1 and λ2 are λ1<λ2 and satisfy 520 nm≤λ1≤570 nm and 535 nm≤λ2≤590 nm.
Description
以下の開示は、生体の脈波を検出する脈波検出装置に関する。
The following disclosure relates to a pulse wave detection device that detects a pulse wave of a living body.
例えば、特許文献1および2には、生体の脈波の検出(測定)精度を向上させることを一目的とした技術がそれぞれ開示されている。
For example, Patent Documents 1 and 2 respectively disclose techniques aiming to improve detection (measurement) accuracy of a pulse wave of a living body.
本開示の一態様に係る脈波検出装置は、従来よりも高精度に脈波を検出することを目的とする。
A pulse wave detection device according to an aspect of the present disclosure aims to detect a pulse wave with higher accuracy than conventional.
上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る脈波検出装置は、生体の脈波を検出する脈波検出装置であって、第1ピーク波長λ1を有する第1光を上記生体に向けて発する第1光源と、第2ピーク波長λ2を有する第2光を上記生体に向けて発する第2光源と、上記生体の画像を撮像する撮像部と、上記画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出する解析部と、を備えており、上記撮像部は、上記第1光が上記生体から反射された光である第1反射光を受光することにより、第1画像を撮像し、上記第2光が上記生体から反射された光である第2反射光を受光することにより、第2画像を撮像し、上記解析部は、上記第1画像および上記第2画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出し、λ1<λ2であり、かつ、以下の条件(1-1)および(1-2)、
520nm≦λ1≦570nm …(1-1)
535nm≦λ2≦590nm …(1-2)
が、満たされている。 In order to solve the above-mentioned subject, a pulse wave detection device concerning one mode of this indication is a pulse wave detection device which detects a pulse wave of a living body, and the above-mentioned living body has the 1st light which has 1st peak wavelength λ1. The first light source emitting toward the second light source, the second light source emitting the second light having the second peak wavelength λ2 toward the living body, the imaging unit capturing an image of the living body, and the image analysis And an analysis unit that detects a pulse wave of the living body, and the imaging unit receives the first reflected light, which is light reflected from the living body by the first light, to thereby generate a first image. The second image is captured by receiving the second reflected light, which is the light reflected from the living body by the second light, and the analysis unit analyzes the first image and the second image. To detect the pulse wave of the living body, andλ 1 <λ 2, and Of the conditions (1-1) and (1-2),
520 nm ≦ λ1 ≦ 570 nm (1-1)
535 nm ≦ λ2 ≦ 590 nm (1-2)
Is satisfied.
520nm≦λ1≦570nm …(1-1)
535nm≦λ2≦590nm …(1-2)
が、満たされている。 In order to solve the above-mentioned subject, a pulse wave detection device concerning one mode of this indication is a pulse wave detection device which detects a pulse wave of a living body, and the above-mentioned living body has the 1st light which has 1st peak wavelength λ1. The first light source emitting toward the second light source, the second light source emitting the second light having the second peak wavelength λ2 toward the living body, the imaging unit capturing an image of the living body, and the image analysis And an analysis unit that detects a pulse wave of the living body, and the imaging unit receives the first reflected light, which is light reflected from the living body by the first light, to thereby generate a first image. The second image is captured by receiving the second reflected light, which is the light reflected from the living body by the second light, and the analysis unit analyzes the first image and the second image. To detect the pulse wave of the living body, and
520 nm ≦ λ1 ≦ 570 nm (1-1)
535 nm ≦ λ2 ≦ 590 nm (1-2)
Is satisfied.
また、上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る脈波検出装置は、生体の脈波を検出する脈波検出装置であって、第1ピーク波長λ1を有する第1光を上記生体に向けて発する第1光源と、第2ピーク波長λ2を有する第2光を上記生体に向けて発する第2光源と、第3ピーク波長λ3を有する第3光を上記生体に向けて発する第3光源と、上記生体の画像を撮像する撮像部と、上記画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出する解析部と、を備えており、上記撮像部は、上記第1光が上記生体から反射された光である第1反射光を受光することにより、第1画像を撮像し、上記第2光が上記生体から反射された光である第2反射光を受光することにより、第2画像を撮像し、上記第3光が上記生体から反射された光である第3反射光を受光することにより、第3画像を撮像し、上記解析部は、上記第1画像、上記第2画像、および上記第3画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出し、λ1<λ2<λ3であり、かつ、以下の条件(2-1)、(2-2)、および(2-3)、
510nm≦λ1≦560nm …(2-1)
525nm≦λ2≦585nm …(2-2)
545nm≦λ3≦590nm …(2-3)
が、満たされている。 In order to solve the above-mentioned subject, a pulse wave detection device concerning one mode of this indication is a pulse wave detection device which detects a pulse wave of a living body, and it is the 1st light which has 1st peak wavelength λ1. The first light source emitting toward the living body, the second light source emitting second light having the second peak wavelength λ2 toward the living body, and the third light emitting the third peak wavelength λ3 toward the living body A third light source, an imaging unit configured to capture an image of the living body, and an analysis unit configured to detect a pulse wave of the living body by analyzing the image, the imaging unit including the first light The first image is captured by receiving the first reflected light, which is light reflected from the living body, and the second reflected light, which is the light reflected from the living body, is received by the second light. A second image, and the third light is light reflected from the living body 3) The third image is captured by receiving the reflected light, and the analysis unit detects the pulse wave of the living body by analyzing the first image, the second image, and the third image. , Λ 1 <λ 2 <λ 3 and the following conditions (2-1), (2-2) and (2-3),
510 nm ≦ λ1 ≦ 560 nm (2-1)
525 nm ≦ λ2 ≦ 585 nm (2-2)
545 nm ≦ λ3 ≦ 590 nm (2-3)
Is satisfied.
510nm≦λ1≦560nm …(2-1)
525nm≦λ2≦585nm …(2-2)
545nm≦λ3≦590nm …(2-3)
が、満たされている。 In order to solve the above-mentioned subject, a pulse wave detection device concerning one mode of this indication is a pulse wave detection device which detects a pulse wave of a living body, and it is the 1st light which has 1st peak wavelength λ1. The first light source emitting toward the living body, the second light source emitting second light having the second peak wavelength λ2 toward the living body, and the third light emitting the third peak wavelength λ3 toward the living body A third light source, an imaging unit configured to capture an image of the living body, and an analysis unit configured to detect a pulse wave of the living body by analyzing the image, the imaging unit including the first light The first image is captured by receiving the first reflected light, which is light reflected from the living body, and the second reflected light, which is the light reflected from the living body, is received by the second light. A second image, and the third light is light reflected from the living body 3) The third image is captured by receiving the reflected light, and the analysis unit detects the pulse wave of the living body by analyzing the first image, the second image, and the third image. , Λ 1 <
510 nm ≦ λ1 ≦ 560 nm (2-1)
525 nm ≦ λ2 ≦ 585 nm (2-2)
545 nm ≦ λ3 ≦ 590 nm (2-3)
Is satisfied.
また、上記の課題を解決するために、本開示の一態様に係る脈波検出装置は、生体を撮像した画像を解析することにより、当該生体の脈波を検出する脈波検出装置であって、第1ピーク波長λ1を有する第1光を上記生体に向けて発する第1光源と、第2ピーク波長λ2を有する第2光を上記生体に向けて発する第2光源と、第3ピーク波長λ3を有する第3光を上記生体に向けて発する第3光源と、第4ピーク波長λ4を有する第4光を上記生体に向けて発する第4光源と、上記生体の画像を撮像する撮像部と、上記画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出する解析部と、を備えており、上記撮像部は、上記第1光が上記生体から反射された光である第1反射光を受光することにより、第1画像を撮像し、上記第2光が上記生体から反射された光である第2反射光を受光することにより、第2画像を撮像し、上記第3光が上記生体から反射された光である第3反射光を受光することにより、第3画像を撮像し、上記第4光が上記生体から反射された光である第4反射光を受光することにより、第4画像を撮像し、上記解析部は、上記第1画像、上記第2画像、上記第3画像、および上記第4画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出し、λ1<λ2<λ3<λ4であり、かつ、以下の条件(3-1)、(3-2)、(3-3)、および(3-4)、
510nm≦λ1≦550nm …(3-1)
520nm≦λ2≦570nm …(3-2)
530nm≦λ3≦585nm …(3-3)
550nm≦λ4≦590nm …(3-4)
が、満たされている。 Moreover, in order to solve the above-mentioned subject, the pulse wave detection device concerning one mode of this indication is a pulse wave detection device which detects the pulse wave of the living body concerned by analyzing the picture which imaged the living body, A first light source emitting first light having a first peak wavelength λ1 to the living body, a second light source emitting second light having a second peak wavelength λ2 to the living body, and a third peak wavelength λ3 A third light source for emitting the third light having the light toward the living body, a fourth light source for emitting the fourth light having the fourth peak wavelength λ4 to the living body, an imaging unit for capturing an image of the living body, And an analysis unit that detects a pulse wave of the living body by analyzing the image, and the imaging unit receives the first reflected light, which is the light reflected from the living body by the first light. To capture the first image, and the second light is the living body The second image is captured by receiving the second reflected light which is the reflected light, and the third image is received by receiving the third reflected light which is the light reflected from the living body by the third light. Is captured, and the fourth image is captured by receiving the fourth reflected light, which is the light reflected from the living body, and the analysis unit captures the fourth image, the second image, and the second image. The pulse wave of the living body is detected by analyzing the third image and the fourth image, and λ1 <λ2 <λ3 <λ4, and the following conditions (3-1), (3-2 ), (3-3), and (3-4),
510 nm ≦ λ1 ≦ 550 nm (3-1)
520 nm ≦ λ2 ≦ 570 nm (3-2)
530 nm ≦ λ3 ≦ 585 nm (3-3)
550 nm ≦ λ4 ≦ 590 nm (3-4)
Is satisfied.
510nm≦λ1≦550nm …(3-1)
520nm≦λ2≦570nm …(3-2)
530nm≦λ3≦585nm …(3-3)
550nm≦λ4≦590nm …(3-4)
が、満たされている。 Moreover, in order to solve the above-mentioned subject, the pulse wave detection device concerning one mode of this indication is a pulse wave detection device which detects the pulse wave of the living body concerned by analyzing the picture which imaged the living body, A first light source emitting first light having a first peak wavelength λ1 to the living body, a second light source emitting second light having a second peak wavelength λ2 to the living body, and a third peak wavelength λ3 A third light source for emitting the third light having the light toward the living body, a fourth light source for emitting the fourth light having the fourth peak wavelength λ4 to the living body, an imaging unit for capturing an image of the living body, And an analysis unit that detects a pulse wave of the living body by analyzing the image, and the imaging unit receives the first reflected light, which is the light reflected from the living body by the first light. To capture the first image, and the second light is the living body The second image is captured by receiving the second reflected light which is the reflected light, and the third image is received by receiving the third reflected light which is the light reflected from the living body by the third light. Is captured, and the fourth image is captured by receiving the fourth reflected light, which is the light reflected from the living body, and the analysis unit captures the fourth image, the second image, and the second image. The pulse wave of the living body is detected by analyzing the third image and the fourth image, and λ1 <λ2 <λ3 <λ4, and the following conditions (3-1), (3-2 ), (3-3), and (3-4),
510 nm ≦ λ1 ≦ 550 nm (3-1)
520 nm ≦ λ2 ≦ 570 nm (3-2)
530 nm ≦ λ3 ≦ 585 nm (3-3)
550 nm ≦ λ4 ≦ 590 nm (3-4)
Is satisfied.
本開示の一態様に係る脈波検出装置によれば、従来よりも高精度に脈波を検出できる。
According to the pulse wave detection device according to one aspect of the present disclosure, it is possible to detect the pulse wave with higher accuracy than in the related art.
〔実施形態1〕
以下、実施形態1の脈波検出装置1について述べる。説明の便宜上、以降の各実施形態では、実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。Embodiment 1
Hereinafter, the pulsewave detection device 1 of the first embodiment will be described. For convenience of explanation, in each of the following embodiments, the same reference numerals will be appended to members having the same functions as the members described in the first embodiment, and the description thereof will not be repeated.
以下、実施形態1の脈波検出装置1について述べる。説明の便宜上、以降の各実施形態では、実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
Hereinafter, the pulse
(脈波検出装置1の構成)
図1は、脈波検出装置1の要部の構成を示す機能ブロック図である。脈波検出装置1は、ユーザU(生体)を撮像した画像(複数の画像)を解析することにより、当該ユーザUの脈波を検出(算出)する。実施形態1では、生体が人(ユーザU)である場合を例示するが、当該生体は必ずしも人に限定されない。生体は、画像の解析によって脈波の検出が可能な、人以外の生物(例:犬または猫等の動物)であってもよい。 (Configuration of pulse wave detection device 1)
FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the main part of the pulsewave detection device 1. The pulse wave detection device 1 detects (calculates) a pulse wave of the user U by analyzing an image (a plurality of images) obtained by imaging the user U (living body). Although Embodiment 1 exemplifies a case where the living body is a person (user U), the living body is not necessarily limited to a person. The living body may be a non-human organism (eg, an animal such as a dog or a cat) whose pulse wave can be detected by image analysis.
図1は、脈波検出装置1の要部の構成を示す機能ブロック図である。脈波検出装置1は、ユーザU(生体)を撮像した画像(複数の画像)を解析することにより、当該ユーザUの脈波を検出(算出)する。実施形態1では、生体が人(ユーザU)である場合を例示するが、当該生体は必ずしも人に限定されない。生体は、画像の解析によって脈波の検出が可能な、人以外の生物(例:犬または猫等の動物)であってもよい。 (Configuration of pulse wave detection device 1)
FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the main part of the pulse
脈波検出装置1は、解析部10、光源ユニット20、およびカメラ30(撮像部)を備える。実施形態1では、解析部10は、脈波検出装置1の各部を統括的に制御する制御部としての役割を併有しているものとする。解析部10は、G画素データ算出部11、脈波算出部12、およびSNR(Signal to Noise Ratio)算出部13を備える。SNRは、SN比と称されてもよい。解析部10の動作については、後述する。
The pulse wave detection device 1 includes an analysis unit 10, a light source unit 20, and a camera 30 (imaging unit). In the first embodiment, it is assumed that the analysis unit 10 also has a role as a control unit that controls each part of the pulse wave detection device 1 in an integrated manner. The analysis unit 10 includes a G pixel data calculation unit 11, a pulse wave calculation unit 12, and an SNR (Signal to Noise Ratio) calculation unit 13. The SNR may be referred to as the SN ratio. The operation of the analysis unit 10 will be described later.
光源ユニット20は、(i)第1光L1をユーザUに向けて発する第1光源21と、(ii)第2光L2をユーザUに向けて発する第2光源22と、を備える。第1光L1および第2光L2は、いずれも可視光である。以下、第1光L1のピーク波長をλ1(第1ピーク波長)とする。また、第2光L2のピーク波長をλ2(第2ピーク波長)とする。第1光源21および第2光源22は、例えばLED(Light Emitting Diode,発光ダイオード)である。
The light source unit 20 includes (i) a first light source 21 that emits the first light L1 to the user U, and (ii) a second light source 22 that emits the second light L2 to the user U. The first light L1 and the second light L2 are both visible light. Hereinafter, the peak wavelength of the first light L1 is taken as λ1 (first peak wavelength). Further, the peak wavelength of the second light L2 is λ2 (second peak wavelength). The first light source 21 and the second light source 22 are, for example, LEDs (Light Emitting Diodes).
実施形態1では、λ1=560nm、λ2=580nmである場合を主に例示する(図4を参照)。すなわち、第1光L1および第2光L2はいずれも、緑色光である。λ1およびλ2は、異なるピーク波長である。実施形態1では、λ1<λ2の場合を主に例示する。なお、光源ユニット20からユーザUに向けて発せられる光を、出射光Lと称する。実施形態1では、出射光Lは、第1光L1および第2光L2を総称的に表す。
The first embodiment mainly illustrates the case where λ1 = 560 nm and λ2 = 580 nm (see FIG. 4). That is, the first light L1 and the second light L2 are both green light. λ1 and λ2 are different peak wavelengths. In the first embodiment, the case of λ1 <λ2 is mainly illustrated. The light emitted from the light source unit 20 toward the user U is referred to as outgoing light L. In the first embodiment, the outgoing light L generically represents the first light L1 and the second light L2.
図2は、光源ユニット20からユーザUに出射光Lを照射している様子を模式的に示す図である。光源ユニット20は、ユーザUの所定の部位(測定部位UM)に向けて、第1光L1および第2光L2を交互に発する。図2では、第1光源21から測定部位UMに向けて第1光が発せられている様子が示されている。
FIG. 2 is a view schematically showing how the emitted light L is irradiated from the light source unit 20 to the user U. As shown in FIG. The light source unit 20 alternately emits the first light L1 and the second light L2 toward the predetermined site (measurement site UM) of the user U. FIG. 2 shows that the first light is emitted from the first light source 21 toward the measurement site UM.
測定部位UMは、例えば、ユーザUの顔の所定の部位であってよい。測定部位UMの例としては、額、頬、鼻、および顎等の部位が挙げられる。さらに、測定部位UMは、ユーザUの顔の所定の部位に限定されなくともよい。測定部位UMは、血管が存在している部位であれば、任意の所定の部位であってよい。
The measurement site UM may be, for example, a predetermined site of the face of the user U. Examples of the measurement site UM include sites such as the forehead, cheeks, nose, and chin. Furthermore, the measurement site UM may not be limited to a predetermined site of the user U's face. The measurement site UM may be any predetermined site as long as a blood vessel is present.
測定部位UMに入射した第1光L1は、測定部位UMの内部(皮膚の内部)において多重散乱する。従って、図2に示されるように、第1光L1は、ユーザUの皮膚(測定部位UM)によって反射される。以下、ユーザUによって反射された第1光L1を、第1反射光Lr1と称する。
The first light L1 incident on the measurement site UM is multiply scattered in the inside of the measurement site UM (inside the skin). Therefore, as shown in FIG. 2, the first light L1 is reflected by the skin of the user U (measurement site UM). Hereinafter, the first light L1 reflected by the user U will be referred to as a first reflected light Lr1.
同様に、測定部位UMに入射した第2光L2は、測定部位UMによって反射される。以下、ユーザUによって反射された第2光L2を、第2反射光Lr2と称する。また、ユーザUによって反射された出射光Lを、反射光Lrと称する。実施形態1では、反射光Lrは、第1反射光Lr1および第2反射光Lr2を総称的に表す。
Similarly, the second light L2 incident on the measurement site UM is reflected by the measurement site UM. Hereinafter, the second light L2 reflected by the user U will be referred to as a second reflected light Lr2. Further, the outgoing light L reflected by the user U is referred to as a reflected light Lr. In the first embodiment, the reflected light Lr generically represents the first reflected light Lr1 and the second reflected light Lr2.
第1反射光Lr1は、カメラ30に入射する。カメラ30は、第1反射光Lr1を受光することにより、ユーザUの画像を撮像する。同様に、第2反射光Lr2は、カメラ30に入射する。カメラ30は、第2反射光Lr2を受光することにより、ユーザUの画像を撮像する。
The first reflected light Lr1 enters the camera 30. The camera 30 captures an image of the user U by receiving the first reflected light Lr1. Similarly, the second reflected light Lr2 enters the camera 30. The camera 30 captures an image of the user U by receiving the second reflected light Lr2.
測定部位UMの内部では、血管の収縮および膨張に伴って、当該血管中のヘモグロビンを通過する光路長が動的に変化する。従って、カメラ30によって得られた画像中の各画素の輝度値の時間変化を、脈波の指標とすることができる。従って、例えば所定の時間間隔によって撮像された複数の画像を解析部10によって解析することで、脈波を算出できる。
Inside the measurement site UM, the optical path length passing through the hemoglobin in the blood vessel dynamically changes as the blood vessel contracts and dilates. Therefore, the temporal change of the luminance value of each pixel in the image obtained by the camera 30 can be used as an index of the pulse wave. Therefore, for example, the pulse wave can be calculated by analyzing a plurality of images captured at predetermined time intervals by the analysis unit 10.
図3は、カメラ30の構成を説明するための図である。カメラ30は、例えば、公知のRGBカメラである。カメラ30は、複数の受光素子(撮像素子)を含むイメージセンサ(不図示)を備える。カメラ30には、反射光Lr(第1反射光Lr1および第2反射光Lr2のそれぞれ)の所定の波長成分(換言すれば、周波数成分)を選択的に透過させるフィルタ(カラーフィルタ)が設けられている。
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the camera 30. As shown in FIG. The camera 30 is, for example, a known RGB camera. The camera 30 includes an image sensor (not shown) including a plurality of light receiving elements (imaging elements). The camera 30 is provided with a filter (color filter) for selectively transmitting a predetermined wavelength component (in other words, a frequency component) of the reflected light Lr (each of the first reflected light Lr1 and the second reflected light Lr2). ing.
実施形態1では、カメラ30に、R(Red,赤色)フィルタ310R、G(Green,緑色)フィルタ310G、B(Blue,青色)フィルタ310B、およびIR(Infrared,近赤外)フィルタ310IRの4通りのフィルタが設けられている場合を例示する。
In the first embodiment, the camera 30 includes four filters: an R (Red, red) filter 310 R, a G (Green, green) filter 310 G, a B (Blue, blue) filter 310 B, and an IR (Infrared, near infrared) filter 310 IR. The case where the filter of is provided is illustrated.
一例として、Rフィルタ310Rは、約600~700nmの赤色光を透過させる。Gフィルタ310Gは、約450~650nmの緑色光を透過させる(図4を参照)。Bフィルタ310Bは、約400~500nmの青色光を透過させる。IRフィルタ310IRは、約805nm以上の近赤外光を透過させる。実施形態1では、Gフィルタ310Gは、450nm以上かつ650nm以下の波長範囲の光(緑色光)を透過させるものとする。
As one example, the R filter 310R transmits red light of about 600 to 700 nm. The G filter 310 G transmits green light of about 450 to 650 nm (see FIG. 4). The B filter 310B transmits blue light of about 400 to 500 nm. The IR filter 310IR transmits near infrared light of about 805 nm or more. In the first embodiment, the G filter 310G transmits light (green light) in a wavelength range of 450 nm or more and 650 nm or less.
カメラ30において、各受光素子は、マトリクス状に配列されている。そして、各受光素子には、Rフィルタ310R~IRフィルタ310IRのいずれかが設けられている。以下、Gフィルタ310Gが設けられた受光素子によって形成される画素を、G画素(緑画素)と称する。また、(i)Rフィルタ310Rが設けられた受光素子によって形成される画素をR画素(赤画素)、(ii)Bフィルタ310Bが設けられた受光素子によって形成される画素をB画素(青画素)、(iii)IRフィルタ310IRが設けられた受光素子によって形成される画素をIR画素(近赤外画素)と、それぞれ称する。
In the camera 30, the light receiving elements are arranged in a matrix. Each light receiving element is provided with any one of the R filter 310R to the IR filter 310IR. Hereinafter, a pixel formed by the light receiving element provided with the G filter 310G is referred to as a G pixel (green pixel). In addition, (i) a pixel formed by a light receiving element provided with an R filter 310R is an R pixel (red pixel), and (ii) a pixel formed by a light receiving element provided with a B filter 310B is a B pixel (blue pixel And (iii) a pixel formed by the light receiving element provided with the IR filter 310IR is referred to as an IR pixel (near infrared pixel).
図4は、Gフィルタ310Gの分光特性と第1光L1(第1光源21から発せられた出射光)および第2光L2(第2光源22から発せられた出射光)との発光スペクトル(波長スペクトル)との間の関係を示すグラフである。図4のグラフにおいて、横軸は、光の波長を示す。また、縦軸は、Gフィルタ310G(カラーフィルタ)の透過率(光透過率)、および、第1光L1・第2光L2の光量(発光強度)を示す。
FIG. 4 shows emission spectra (wavelengths) of the spectral characteristics of the G filter 310G and the first light L1 (the light emitted from the first light source 21) and the second light L2 (the light emitted from the second light source 22) And the spectrum). In the graph of FIG. 4, the horizontal axis indicates the wavelength of light. The vertical axis indicates the transmittance (light transmittance) of the G filter 310G (color filter), and the light amount (emission intensity) of the first light L1 and the second light L2.
図4に示されるように、Gフィルタ310Gは、波長550nmに透過率のピークを有している。また、第1光L1および第2光L2の発光スペクトルの全体は、Gフィルタ310Gが光を好適に透過できる波長範囲に含まれている。また、第1反射光Lr1および第2反射光Lr2はそれぞれ、第1光L1および第2光L2と同様の発光スペクトルを有している。それゆえ、Gフィルタ310Gによれば、第1反射光Lr1および第2反射光Lr2を選択的に透過させることができる。
As shown in FIG. 4, the G filter 310G has a peak of transmittance at a wavelength of 550 nm. Further, the entire emission spectrum of the first light L1 and the second light L2 is included in the wavelength range in which the G filter 310G can suitably transmit light. Further, the first reflected light Lr1 and the second reflected light Lr2 respectively have the same emission spectrum as the first light L1 and the second light L2. Therefore, according to the G filter 310G, the first reflected light Lr1 and the second reflected light Lr2 can be selectively transmitted.
従って、複数のG画素に、第1反射光Lr1および第2反射光Lr2をそれぞれ受光させることができる。これに対して、第1反射光Lr1および第2反射光Lr2は、Rフィルタ310R、Bフィルタ310B、IRフィルタ310IRによって遮断される。それゆえ、G画素以外の各画素(R画素、B画素、およびIR画素)に、第1反射光Lr1および第2反射光Lr2をそれぞれ入射させないことができる。
Therefore, the plurality of G pixels can receive the first reflected light Lr1 and the second reflected light Lr2, respectively. On the other hand, the first reflected light Lr1 and the second reflected light Lr2 are blocked by the R filter 310R, the B filter 310B, and the IR filter 310IR. Therefore, the first reflected light Lr1 and the second reflected light Lr2 can not be made incident on the pixels (R pixel, B pixel, and IR pixel) other than the G pixel.
以上のように、脈波検出装置1のカメラ30は、G画素による撮像に適するように構成されている。以下、G画素のみによって撮像された画像を、G画像と称する。解析部10は、G画像に含まれる複数のG画素の輝度値の時間変化を解析することで、脈波を算出できる。
As described above, the camera 30 of the pulse wave detection device 1 is configured to be suitable for imaging by G pixels. Hereinafter, an image captured by only G pixels is referred to as a G image. The analysis unit 10 can calculate a pulse wave by analyzing temporal changes in luminance values of a plurality of G pixels included in the G image.
以下、第1反射光Lr1がG画素に入射することによって撮像された画像を、第1G画像(第1画像)と称する。また、第2反射光Lr2がG画素に入射することによって撮像された画像を、第2G画像(第2画像)と称する。
Hereinafter, an image captured by the first reflected light Lr1 incident on the G pixel is referred to as a first G image (first image). In addition, an image captured by the second reflected light Lr2 entering the G pixel is referred to as a second G image (second image).
(脈波検出装置1における脈波検出処理の流れの一例)
図5は、脈波検出装置1における脈波検出処理の流れを例示するフローチャートである。まず、脈波検出装置1は、所定の時間(光源点灯期間)に亘って第1光源21および第2光源22を交互に点灯させて、G画像を撮像する。 (An example of a flow of pulse wave detection processing in the pulse wave detection device 1)
FIG. 5 is a flowchart illustrating the flow of pulse wave detection processing in the pulsewave detection device 1. First, the pulse wave detection device 1 alternately turns on the first light source 21 and the second light source 22 over a predetermined time (light source lighting period) to capture a G image.
図5は、脈波検出装置1における脈波検出処理の流れを例示するフローチャートである。まず、脈波検出装置1は、所定の時間(光源点灯期間)に亘って第1光源21および第2光源22を交互に点灯させて、G画像を撮像する。 (An example of a flow of pulse wave detection processing in the pulse wave detection device 1)
FIG. 5 is a flowchart illustrating the flow of pulse wave detection processing in the pulse
脈波検出装置1は、第1光源21を点灯させ(S1)、第1光L1をユーザUに向けて照射する。以下に述べるように、S1の時点において、第2光源22はあらかじめ消灯されている。カメラ30は、第1反射光Lr1を受光し、第1G画像を撮像する。
The pulse wave detection device 1 turns on the first light source 21 (S1), and radiates the first light L1 toward the user U. As described below, at the time of S1, the second light source 22 is turned off in advance. The camera 30 receives the first reflected light Lr1 and captures a first G image.
G画素データ算出部11は、カメラ30から第1G画像を取得する。G画素データ算出部11は、第1G画像におけるG画素の輝度値の平均値(以下、G画素輝度値平均とも称する)を算出する(S2)。以下、第1G画像におけるG画素輝度値平均を、GD1と称する。G画素データ算出部11は、GD1を脈波算出部12に供給する。なお、S2の時点において、脈波検出装置1は、第1光源21を消灯させる。
The G pixel data calculation unit 11 acquires a first G image from the camera 30. The G pixel data calculation unit 11 calculates an average value of luminance values of G pixels in the first G image (hereinafter, also referred to as G pixel luminance value average) (S2). Hereinafter, the G pixel luminance value average in the first G image is referred to as GD1. The G pixel data calculation unit 11 supplies GD 1 to the pulse wave calculation unit 12. At the time of S2, the pulse wave detection device 1 turns off the first light source 21.
続いて、脈波検出装置1は、第2光源22を点灯させ(S3)、第2光L2をユーザUに向けて照射する。なお、S3において、第1光源21は消灯している。カメラ30は、第2反射光Lr2を受光し、第2G画像を撮像する。
Subsequently, the pulse wave detection device 1 turns on the second light source 22 (S3), and radiates the second light L2 toward the user U. In S3, the first light source 21 is turned off. The camera 30 receives the second reflected light Lr2 and captures a second G image.
G画素データ算出部11は、カメラ30から第2G画像を取得する。G画素データ算出部11は、第2G画像におけG画素輝度値平均(以下、GD2)を算出する(S4)。G画素データ算出部11は、GD2を脈波算出部12に供給する。なお、S4の時点において、脈波検出装置1は、第2光源22を消灯させる。
The G pixel data calculation unit 11 acquires a second G image from the camera 30. The G pixel data calculation unit 11 calculates an average of G pixel luminance values (hereinafter, GD2) in the second G image (S4). The G pixel data calculation unit 11 supplies the GD 2 to the pulse wave calculation unit 12. At the time of S4, the pulse wave detection device 1 turns off the second light source 22.
脈波検出装置1は、不図示のタイマを参照し、光源点灯期間が終了したか否かを判定する(S5)。光源点灯期間が終了していない場合、S1に戻る。光源点灯期間が終了した場合、脈波算出部12は、脈波を算出する(S6)。
The pulse wave detection device 1 refers to a timer (not shown) and determines whether the light source lighting period has ended (S5). If the light source lighting period has not ended, the process returns to S1. When the light source lighting period ends, the pulse wave calculation unit 12 calculates a pulse wave (S6).
後述するように、脈波算出部12は、GD1の時間変化(つまり、以下のTM2のそれぞれにおいて得られたGD1)およびGD2の時間変化(つまり、以下のTM4のそれぞれにおいて得られたGD2)に基づいて、脈波を算出する。SNR算出部13は、公知のアルゴリズムを用いて、脈波のSNRを算出する(S7)。
As described later, the pulse wave calculation unit 12 calculates the temporal change of GD1 (that is, GD1 obtained in each of the following TM2) and the temporal change of GD2 (that is, GD2 obtained in each of the following TM4) Based on the pulse wave is calculated. The SNR calculating unit 13 calculates the SNR of the pulse wave using a known algorithm (S7).
(各光源の点灯タイミングおよび各画像の取得タイミングの一例)
図6は、S1~S4について説明するためのグラフ(タイミングチャート)である。図6のグラフにおいて、横軸は時間、縦軸はG画素輝度値の画素平均を示す。まず、TM1(第1タイミング)において、第1光源21が点灯する(S1に相当)。そして、TM2(第2タイミング)において、第1G画像の取得(GD1の算出)が行われる(S2に相当)。 (An example of lighting timing of each light source and acquisition timing of each image)
FIG. 6 is a graph (timing chart) for describing S1 to S4. In the graph of FIG. 6, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the pixel average of the G pixel luminance value. First, in TM1 (first timing), thefirst light source 21 is turned on (corresponding to S1). Then, in TM2 (second timing), acquisition of the first G image (calculation of GD1) is performed (corresponding to S2).
図6は、S1~S4について説明するためのグラフ(タイミングチャート)である。図6のグラフにおいて、横軸は時間、縦軸はG画素輝度値の画素平均を示す。まず、TM1(第1タイミング)において、第1光源21が点灯する(S1に相当)。そして、TM2(第2タイミング)において、第1G画像の取得(GD1の算出)が行われる(S2に相当)。 (An example of lighting timing of each light source and acquisition timing of each image)
FIG. 6 is a graph (timing chart) for describing S1 to S4. In the graph of FIG. 6, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the pixel average of the G pixel luminance value. First, in TM1 (first timing), the
続いて、TM3(第3タイミング)において、第2光源22が点灯する(S3に相当)。そして、TM4(第4タイミング)において、第2G画像の取得(GD2の算出)が行われる(S4に相当)。TM1~TM4の処理は、この順で、光源点灯期間に亘って周期的に行われる。このようにGD1およびGD2を複数回取得することにより、GD1およびGD2のそれぞれの時間変化の様子を得ることができる。
Subsequently, at TM3 (third timing), the second light source 22 is turned on (corresponding to S3). Then, in TM4 (fourth timing), acquisition of the second G image (calculation of GD2) is performed (corresponding to S4). The processing of TM1 to TM4 is periodically performed in this order over the light source lighting period. By acquiring GD1 and GD2 a plurality of times in this way, it is possible to obtain the state of time change of each of GD1 and GD2.
一例として、カメラ30は、連続する複数のフレームによって構成される動画像を撮像する。この場合、例えば、第1G画像は、動画像の奇数番フレーム(例:第1フレーム、第3フレーム、第5フレーム、…)である。また、第2G画像は、動画像の偶数番フレーム(例:第2フレーム、第4フレーム、第6フレーム、…)である。
As one example, the camera 30 captures a moving image composed of a plurality of continuous frames. In this case, for example, the first G image is an odd-numbered frame of the moving image (eg, first frame, third frame, fifth frame,...). The second G image is an even-numbered frame of the moving image (eg, the second frame, the fourth frame, the sixth frame,...).
図6の例において、カメラ30の1フレーム時間(TM2からTM4までの時間、および、TM4から次のTM2までの時間)は、0.1~100ms(ミリ秒)である。当該1フレーム時間は、動画像のフレームレートの逆数に等しい。
In the example of FIG. 6, one frame time (time from TM2 to TM4 and time from TM4 to the next TM2) of the camera 30 is 0.1 to 100 ms (milliseconds). The one frame time is equal to the reciprocal of the frame rate of the moving image.
第1光源21が点灯している時間(TM1からTM2までの時間)を、第1露光時間と称する。また、TM4(第2G画像が取得された時点)から次のTM1(第1光源21が点灯する時点)までの時間を、第1予備時間と称する。第1露光時間と第1予備時間との和は、1フレーム時間よりも小さく設定されている。つまり、第1露光時間と第1予備時間との両方が、1フレーム時間内に収まるように設定されている。
The time during which the first light source 21 is on (the time from TM1 to TM2) is referred to as the first exposure time. The time from TM4 (when the second G image is acquired) to the next TM1 (when the first light source 21 is lit) is referred to as a first spare time. The sum of the first exposure time and the first preliminary time is set smaller than one frame time. That is, both the first exposure time and the first preliminary time are set to fall within one frame time.
同様に、第2光源22が点灯している時間(TM3からTM4までの時間)を、第2露光時間と称する。また、TM2(第1G画像が取得された時点)からTM3(第2光源22が点灯する時点)までの時間を、第2予備時間と称する。第2露光時間と第2予備時間との和は、1フレーム時間よりも小さく設定されている。つまり、第2露光時間と第2予備時間との両方が、1フレーム時間内に収まるように設定されている。
Similarly, the time during which the second light source 22 is on (time from TM3 to TM4) is referred to as a second exposure time. The time from TM2 (when the first G image is acquired) to TM3 (when the second light source 22 is turned on) is referred to as a second spare time. The sum of the second exposure time and the second preliminary time is set smaller than one frame time. That is, both the second exposure time and the second preliminary time are set to fall within one frame time.
2つの光源(第1光源21および第2光源22)によって動画像を撮像する場合、(i)GD1の実質的なフレームレート(第1G画像のみから成る仮想的な動画像のフレームレート)、および、(ii)GD2の実質的なフレームレート(第2G画像のみから成る仮想的な動画像のフレームレート)はそれぞれ、上記動画像のフレームレートの半分(1/2)となる。
When capturing a moving image with two light sources (the first light source 21 and the second light source 22), (i) a substantial frame rate of GD1 (a frame rate of a virtual moving image consisting of only the first G image); , (Ii) The substantial frame rate of GD 2 (the frame rate of a virtual moving image consisting only of the second G image) is half (1/2) of the frame rate of the moving image.
また、動画像のフレーム番号と第1G画像・第2G画像との対応関係は、あらかじめ設定させることが好ましい。当該構成によれば、動画像を撮像した後に、上述の解析(データ処理)を行うことができる。
Preferably, the correspondence between the frame number of the moving image and the first G image / the second G image is set in advance. According to the configuration, after the moving image is captured, the above-described analysis (data processing) can be performed.
例えば、不図示の記憶装置に格納されている動画像を各フレームに分解する。そして、フレーム番号に応じて、各フレームを第1G画像または第2G画像のいずれかにグループ分けすればよい。従って、脈波検出装置1では、リアルタイムでの動画像の取得、および、解析処理は必須ではない。脈波検出装置1によれば、あらかじめ取得された動画像(例:過去に撮像された動画像)を用いて、脈波を検出することもできる。
For example, a moving image stored in a storage device (not shown) is divided into frames. Then, each frame may be grouped into either the first G image or the second G image according to the frame number. Accordingly, in the pulse wave detection device 1, acquisition of moving images in real time and analysis processing are not essential. According to the pulse wave detection device 1, the pulse wave can also be detected using a moving image acquired in advance (for example, a moving image captured in the past).
なお、G画素輝度値平均は、必ずしも1つの画像(第1G画像および第2G画像)の全体のG画素に対して算出されなくともよい。G画素輝度値平均は、1つの画像の特定の領域内(あらかじめ設定された測定領域内)における、G画素に対して算出されればよい。一例として、測定領域は、1つの画像において、ユーザUの測定部位UM(例:顔の所定の部位)が表現されている領域である。
The G pixel luminance value average may not necessarily be calculated for all G pixels of one image (first G image and second G image). The G pixel luminance value average may be calculated for G pixels in a specific area of one image (within a measurement area set in advance). As an example, the measurement area is an area in which the measurement site UM of the user U (for example, a predetermined site of the face) is represented in one image.
(脈波算出部12)
脈波算出部12は、独立成分分析を用いて、脈波を算出する。以下、脈波算出部12の処理の一例について述べる。まず、脈波算出部12は、GD1およびGD2のそれぞれに対してトレンド除去を行うことで、G画素輝度値平均の時間変動を除去する。 (Pulse wave calculation unit 12)
The pulsewave calculation unit 12 calculates the pulse wave using the independent component analysis. Hereinafter, an example of processing of the pulse wave calculation unit 12 will be described. First, the pulse wave calculation unit 12 performs trend removal on each of GD1 and GD2 to remove temporal variation of the G pixel luminance value average.
脈波算出部12は、独立成分分析を用いて、脈波を算出する。以下、脈波算出部12の処理の一例について述べる。まず、脈波算出部12は、GD1およびGD2のそれぞれに対してトレンド除去を行うことで、G画素輝度値平均の時間変動を除去する。 (Pulse wave calculation unit 12)
The pulse
脈波算出部12は、トレンド除去が行われた後のGD1およびGD2に対して独立成分分析を行う。例えば、脈波算出部12は、GD1およびGD2を適切に重み付けして合成する。その後、脈波算出部12は、GD1およびGD2から2つの独立成分(分離信号)を算出する。
The pulse wave calculation unit 12 performs independent component analysis on GD1 and GD2 after trend removal has been performed. For example, the pulse wave calculation unit 12 appropriately weights and combines GD1 and GD2. After that, the pulse wave calculation unit 12 calculates two independent components (separated signals) from GD1 and GD2.
脈波算出部12は、2つの独立成分に対して、0.75~4.00Hzの周波数帯の信号を選択的に透過させるデジタルバンドパスフィルタを用いて、低周波成分(0.75Hz未満の周波数成分)および高周波成分(4.00Hzよりも高い周波数成分)をそれぞれ除去する。続いて、脈波算出部12は、低周波成分および高周波成分が除去された2つの独立成分に対してFFT(Fast Fourier Transformation,高速フーリエ変換)を行い、各独立成分のパワースペクトル(周波数スペクトル)を算出する。
The pulse wave calculation unit 12 uses a digital band pass filter that selectively transmits a signal in the frequency band of 0.75 to 4.00 Hz for two independent components, and generates a low frequency component (less than 0.75 Hz). The frequency component) and the high frequency component (frequency component higher than 4.00 Hz) are respectively removed. Subsequently, the pulse wave calculation unit 12 performs FFT (Fast Fourier Transformation) on the two independent components from which the low frequency component and the high frequency component are removed, and the power spectrum (frequency spectrum) of each independent component Calculate
脈波算出部12は、0.75~4.00Hzの範囲において、各独立成分のパワースペクトルの1つ以上のピーク値を算出する。脈波算出部12は、各ピーク値を比較し、最もピーク値の大きいピーク(最大ピーク)を特定する。脈波算出部12は、最大ピークを有する独立成分を脈波として算出(検出)する。
The pulse wave calculation unit 12 calculates one or more peak values of the power spectrum of each independent component in the range of 0.75 to 4.00 Hz. The pulse wave calculation unit 12 compares each peak value and specifies the peak (maximum peak) having the largest peak value. The pulse wave calculation unit 12 calculates (detects) an independent component having the largest peak as a pulse wave.
(実験例)
本願の発明者ら(以下、発明者ら)は、脈波検出装置1において脈波の検出精度を向上させるためのλ1およびλ2の条件(数値範囲)について、実験による検討を行った。以下、当該実験によって得られた結果の一例について述べる。 (Experimental example)
The inventors of the present application (hereinafter referred to as the inventors) conducted an experimental study on the conditions (numerical range) of λ1 and λ2 for improving the detection accuracy of the pulse wave in the pulsewave detection device 1. Hereinafter, an example of the result obtained by the said experiment is described.
本願の発明者ら(以下、発明者ら)は、脈波検出装置1において脈波の検出精度を向上させるためのλ1およびλ2の条件(数値範囲)について、実験による検討を行った。以下、当該実験によって得られた結果の一例について述べる。 (Experimental example)
The inventors of the present application (hereinafter referred to as the inventors) conducted an experimental study on the conditions (numerical range) of λ1 and λ2 for improving the detection accuracy of the pulse wave in the pulse
発明者らは、Ocean Optics社製の分光器(FLAME-S-XR1-ES,GratingXR1、波長分解能1.75nm FWHM)とハロゲン光源付積分球(ISP-REF)とを用いて、成人男性の額の分光スペクトルを取得した。
The present inventors used adult spectrometers (FLAME-S-XR1-ES, GratingXR1, wavelength resolution 1.75 nm FWHM) manufactured by Ocean Optics and an integrating sphere with a halogen light source (ISP-REF) to forehead of an adult male. The spectrum of was obtained.
具体的には、発明者らは、分光スペクトルを、サンプリングレート約100ミリ秒で、約3分間に亘って取得した。400~900nm(可視光~近赤光)の範囲において、20nm刻みで測定波長を設定した。但し、500~600nmの範囲では、5nm刻みで測定波長を設定した。
Specifically, the inventors acquired spectra for about 3 minutes at a sampling rate of about 100 milliseconds. The measurement wavelength was set in steps of 20 nm in the range of 400 to 900 nm (visible light to near red light). However, in the range of 500 to 600 nm, the measurement wavelength was set in 5 nm steps.
図7は、実験によって得られた、ある時刻での額の分光スペクトル(波長スペクトル)を示すグラフである。図7(および後述の図8)のグラフにおける縦軸は、分光計の出力値(任意単位)を示す。図7のグラフにおける横軸は、波長を示す。
FIG. 7 is a graph showing the spectrum (wavelength spectrum) of the forehead at a certain time obtained by experiment. The vertical axis in the graph of FIG. 7 (and FIG. 8 described later) indicates the output value (arbitrary unit) of the spectrometer. The horizontal axis in the graph of FIG. 7 indicates the wavelength.
発明者らは、560nm(すなわちλ1)および580nm(すなわちλ2)という、2つの光の波長に着目し、さらなる検討を行った。発明者らは、波長560nmおよび580nmのそれぞれにおいて、出力時の時間変化を観察した。
The inventors focused on two light wavelengths, 560 nm (i.e., λ1) and 580 nm (i.e., λ2), and conducted further studies. The inventors observed the time change at the output at the wavelengths of 560 nm and 580 nm, respectively.
図8は、波長560nmおよび580nmのそれぞれにおける、出力値の時系列データ(つまり、出力値の時間変化の様子)を示すグラフである。図8のグラフにおける横軸は、時間を示す。図8の例では、波長580nmの光(第2光L2に相当)が、波長560nmの光(第1光L1に相当)よりも高い出力値を示すことが確認された。発明者らは、図8の2つの時系列データを、独立成分分析の入力信号として用いた。そして、発明者らは、脈波算出部12を用いて脈波を算出した。
FIG. 8 is a graph showing time-series data of output values (that is, an appearance of temporal change of output values) at wavelengths of 560 nm and 580 nm. The horizontal axis in the graph of FIG. 8 indicates time. In the example of FIG. 8, it was confirmed that light with a wavelength of 580 nm (corresponding to the second light L2) exhibits a higher output value than light with a wavelength of 560 nm (corresponding to the first light L1). The inventors used the two time series data of FIG. 8 as an input signal of independent component analysis. Then, the inventors calculated the pulse wave using the pulse wave calculation unit 12.
図9は、脈波算出部12によって算出された脈波を示すグラフである。図9のグラフにおいて、横軸は時間を、縦軸は脈波の大きさ(振幅)をそれぞれ示す。続いて、発明者らは、SNR算出部13を用いて、脈波のSNRを算出した。
FIG. 9 is a graph showing the pulse wave calculated by the pulse wave calculation unit 12. In the graph of FIG. 9, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the magnitude (amplitude) of the pulse wave. Subsequently, the inventors used the SNR calculator 13 to calculate the SNR of the pulse wave.
図10は、図9の脈波のパワースペクトルを示すグラフである。図10のグラフは、図9の脈波を周波数分析する(例:図9の脈波に対してFFTを行う)ことで得られる。安静時の人(ユーザU)の脈波の基本周波数は、1Hz程度であることが知られている。このことから、図10のパワースペクトルにおいて、0.95~1.05Hzの帯域の成分を脈波成分と見なした。また、当該パワースペクトルにおいて、その他の帯域(0.75~0.95Hz、かつ、1.05~4.00Hz)の成分を雑音成分と見なした。
FIG. 10 is a graph showing the power spectrum of the pulse wave of FIG. The graph of FIG. 10 is obtained by frequency analysis of the pulse wave of FIG. 9 (eg, FFT is performed on the pulse wave of FIG. 9). The fundamental frequency of the pulse wave of a person at rest (user U) is known to be about 1 Hz. From this, in the power spectrum of FIG. 10, a component in a band of 0.95 to 1.05 Hz was regarded as a pulse wave component. Further, in the power spectrum, components in other bands (0.75 to 0.95 Hz and 1.05 to 4.00 Hz) were regarded as noise components.
SNR算出部13は、脈波成分の帯域の範囲でパワースペクトルを足し合わせる(積分する)演算を行い、当該演算結果をSignalとして算出する。SNR算出部13は、雑音成分の帯域の範囲でパワースペクトルを足し合わせる(積分する)演算を行い、当該演算結果をNoiseとして算出する。SNR算出部13は、SNR=Signal/Noiseとして、SNRを算出する。
The SNR calculating unit 13 performs an operation of adding (integrating) the power spectrum in the range of the pulse wave component band, and calculates the operation result as a Signal. The SNR calculating unit 13 performs an operation of adding (integrating) the power spectrum in the range of the noise component band, and calculates the operation result as Noise. The SNR calculator 13 calculates the SNR as SNR = Signal / Noise.
SNRが高いほど、パワースペクトルには雑音成分に比べて脈波成分が多く含まれていると言える。すなわち、SNRが高いほど、脈波の検出精度が高いといえる。このように、SNRは、脈波算出部12によって検出された脈波の精度を評価する指標として用いることができる。
As the SNR is higher, it can be said that the power spectrum contains more pulse wave components than noise components. That is, it can be said that the detection accuracy of the pulse wave is higher as the SNR is higher. Thus, the SNR can be used as an index for evaluating the accuracy of the pulse wave detected by the pulse wave calculation unit 12.
以上のように、発明者らは、一実施例(実施例1)として、第1光L1および第2光L2を用いた場合(つまり、それぞれ異なるピーク波長(λ1,λ2)を有する2つの光を用いた場合)に得られた脈波のSNRを算出した。
As described above, in the case where the first light L1 and the second light L2 are used as an example (example 1), the inventors (in other words, two light having different peak wavelengths (λ1, λ2) The SNR of the pulse wave obtained in the case of using
また、発明者らは、比較例として、第2光L2のみ(1つのピーク波長(λ2)を有する1つの光のみ)を用いて、脈波を算出した。比較例は、従来の脈波検出装置に相当する。そして、発明者らは、比較例において得られた脈波のSNRを算出した。
In addition, the inventors calculated the pulse wave using only the second light L2 (only one light having one peak wavelength (λ2)) as a comparative example. The comparative example corresponds to a conventional pulse wave detection device. Then, the inventors calculated the SNR of the pulse wave obtained in the comparative example.
図11は、実施例1および比較例のそれぞれにおける、ピーク波長とSNRとの関係を示すグラフである。発明者らは、様々なλ1およびλ2に対して、SNRを算出した。図11のグラフにおいて、横軸は波長を、縦軸はSNRをそれぞれ示す。図11のグラフにおける横軸は、比較例の場合には、λ2を示す。これに対して、図11のグラフにおける横軸は、実施例1の場合には、λ1を示す。実施例1の場合、λ2は、580nm(一定値)とした。実施例1では、λ1>λ2の場合についても、SNRを算出した。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between peak wavelength and SNR in Example 1 and Comparative Example. We calculated the SNR for various λ1 and λ2. In the graph of FIG. 11, the horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the SNR. The horizontal axis in the graph of FIG. 11 indicates λ2 in the case of the comparative example. On the other hand, in the case of the first embodiment, the horizontal axis in the graph of FIG. In the case of Example 1, λ2 was set to 580 nm (constant value). In the first embodiment, the SNR is also calculated for the case of λ1> λ2.
図11に示されるように、比較例(λ2のみの場合)では、λ2=580nmの場合に、SNRの最大値(最大SNR)が得られた。比較例における最大SNR(以下、SNR0)は、0.2300であった。SNR0は、従来の脈波検出装置において得られる最大SNRに相当する。
As shown in FIG. 11, in the comparative example (in the case of only λ2), when λ2 = 580 nm, the maximum value of SNR (maximum SNR) was obtained. The maximum SNR (hereinafter, SNR0) in the comparative example was 0.2300. The SNR 0 corresponds to the maximum SNR obtained in the conventional pulse wave detection device.
これに対して、実施例1(λ1およびλ2の2つのピーク波長を用いる場合)では、SNR0を超えるSNRが得られるλ1およびλ2の組み合わせが、複数存在することが確認された。つまり、発明者らは、脈波検出装置1においてλ1およびλ2を適切に選択することにより、従来よりも脈波の検出精度を向上させることが可能となることを見出した。
On the other hand, in Example 1 (when two peak wavelengths of λ1 and λ2 are used), it was confirmed that there are a plurality of combinations of λ1 and λ2 at which SNR exceeding SNR0 can be obtained. That is, the inventors found that by appropriately selecting λ1 and λ2 in the pulse wave detection device 1, it is possible to improve the detection accuracy of the pulse wave as compared to the prior art.
図11に示されるように、λ2=580nmの場合には、λ1=520nm、530nm、545nm、550nm、560nm、および570nmの場合に、SNR0を超えるSNRが得られた。続いて、発明者らは、実施例1において、λ1およびλ2の両方を変化させ、それぞれのλ1およびλ2の組み合わせに対してSNRを算出した。
As shown in FIG. 11, when λ2 = 580 nm, SNRs exceeding SNR0 were obtained when λ1 = 520 nm, 530 nm, 545 nm, 550 nm, 560 nm, and 570 nm. Subsequently, in Example 1, we changed both λ1 and λ2, and calculated the SNR for each combination of λ1 and λ2.
図12は、発明者らが見出した、SNR0を超えるSNRが得られるλ1およびλ2の組み合わせを示す表(以下、第1表)である。第1表では、SNRの大きさに応じて、各実験結果が行ごとに降順に並べられている。この点は、以下に述べる第2表および第3表についても同様である。なお、第1表では、λ1<λ2である。以下、この場合を例示する。
FIG. 12 is a table (hereinafter, Table 1) showing combinations of λ1 and λ2 at which an SNR exceeding SNR0 is obtained, which the inventors found. In Table 1, in accordance with the magnitude of SNR, the experimental results are arranged in descending order for each row. The same applies to Tables 2 and 3 described below. In Table 1, λ1 <λ2. Hereinafter, this case is illustrated.
第1表に示されるように、発明者らは、λ1<λ2を満たす2つのピーク波長に関して、(i)520nm≦λ1≦570nmの範囲でλ1を変化させ、かつ、(ii)535nm≦λ2≦590nmの範囲でλ2を変化させた。発明者らは、第1表に示されるλ1およびλ2の全ての組み合わせにおいて、SNR0を超えるSNRが得られることを確認した。
As shown in Table 1, for two peak wavelengths satisfying λ1 <λ2, the inventors change λ1 in the range of (i) 520 nm ≦ λ1 ≦ 570 nm, and (ii) 535 nm ≦ λ2 ≦ Λ2 was varied in the range of 590 nm. The inventors confirmed that in all combinations of λ1 and λ2 shown in Table 1, an SNR exceeding SNR0 can be obtained.
すなわち、発明者らは、実施例1において、λ1<λ2を満たす2つのピーク波長に関して、以下の条件(数式)(1-1)および(1-2)、
520nm≦λ1≦570nm …(1-1)
535nm≦λ2≦590nm …(1-2)
が満たされる場合に、従来よりも脈波の検出精度が向上することを確認した。このように、発明者らは、条件(1-1)~(1-2)を満たすことにより、脈波検出装置1によって、従来よりも脈波の検出精度を向上させることが可能となることを見出した。 That is, the inventors set the following conditions (1-1) and (1-2) with respect to two peak wavelengths satisfying λ1 <λ2 in Example 1.
520 nm ≦ λ1 ≦ 570 nm (1-1)
535 nm ≦ λ2 ≦ 590 nm (1-2)
It has been confirmed that the pulse wave detection accuracy is improved more than before when the above were satisfied. Thus, by satisfying the conditions (1-1) to (1-2), the inventors can improve the pulse wave detection accuracy with the pulsewave detection device 1 as compared to the prior art. Found out.
520nm≦λ1≦570nm …(1-1)
535nm≦λ2≦590nm …(1-2)
が満たされる場合に、従来よりも脈波の検出精度が向上することを確認した。このように、発明者らは、条件(1-1)~(1-2)を満たすことにより、脈波検出装置1によって、従来よりも脈波の検出精度を向上させることが可能となることを見出した。 That is, the inventors set the following conditions (1-1) and (1-2) with respect to two peak wavelengths satisfying λ1 <λ2 in Example 1.
520 nm ≦ λ1 ≦ 570 nm (1-1)
535 nm ≦ λ2 ≦ 590 nm (1-2)
It has been confirmed that the pulse wave detection accuracy is improved more than before when the above were satisfied. Thus, by satisfying the conditions (1-1) to (1-2), the inventors can improve the pulse wave detection accuracy with the pulse
なお、第1表の最上行に示されるように、実施例1における最大SNR(以下、SNR1)は、λ1=570nm、λ2=580nmの場合に得られることが確認された。SNR1は、0.2712であった。
As shown in the top row of Table 1, it was confirmed that the maximum SNR (hereinafter referred to as SNR1) in Example 1 was obtained when λ1 = 570 nm and λ2 = 580 nm. The SNR 1 was 0.2712.
(実験結果についての一考察)
一般に、生体(例:人)に照射される光の波長が、脈波の検出精度に影響を及ぼすことが知られている。生体の肌を構成する物質の光吸収特性、および、肌に対する光の透過深度は、波長依存性を有するためである(参照:非特許文献1)。 (One consideration about the experimental result)
In general, it is known that the wavelength of light irradiated to a living body (e.g., a person) affects the detection accuracy of a pulse wave. It is because the light absorption property of the substance which comprises the skin of a living body, and the penetration depth of the light with respect to skin have wavelength dependence (reference: nonpatent literature 1).
一般に、生体(例:人)に照射される光の波長が、脈波の検出精度に影響を及ぼすことが知られている。生体の肌を構成する物質の光吸収特性、および、肌に対する光の透過深度は、波長依存性を有するためである(参照:非特許文献1)。 (One consideration about the experimental result)
In general, it is known that the wavelength of light irradiated to a living body (e.g., a person) affects the detection accuracy of a pulse wave. It is because the light absorption property of the substance which comprises the skin of a living body, and the penetration depth of the light with respect to skin have wavelength dependence (reference: nonpatent literature 1).
生体の血液には、酸化ヘモグロビン(HbO2)が含まれる。従って、上記光吸収特性の波長依存性に関しては、酸化ヘモグロビンの吸光係数(脈波の信号成分に寄与する物質)が大きいほど、脈波を高精度に測定(検出)できると考えられる。また、ノイズ要因となる物質(例:メラニン)の吸光係数が小さいほど、脈波を高精度に測定できると考えられる。これに関して、酸化ヘモグロビンの吸光係数は短波長ほど大きくなり、かつ、メラニンの吸光係数は長波長ほど小さくなることが知られている(参照:非特許文献2のFig8)。
Blood of a living body contains oxyhemoglobin (HbO 2 ). Therefore, with regard to the wavelength dependency of the light absorption characteristics, it is considered that the pulse wave can be measured (detected) with high accuracy as the absorption coefficient of oxygenated hemoglobin (the substance contributing to the signal component of the pulse wave) is larger. Also, it is considered that the pulse wave can be measured with high accuracy as the light absorption coefficient of the substance that causes noise (eg, melanin) is smaller. In this regard, it is known that the absorption coefficient of oxyhemoglobin becomes larger at shorter wavelengths, and the absorption coefficient of melanin becomes smaller at longer wavelengths (see: Fig. 8 of Non-Patent Document 2).
さらに、上記光の透過深度の波長依存性は、上記光吸収特性の波長依存性に伴って生じる。長波長ほど透過深度が深くなり、かつ、光路長が長くなるため、脈波の検出には適していると言われている(参照:非特許文献1)。
Furthermore, the wavelength dependence of the penetration depth of the light arises along with the wavelength dependence of the light absorption characteristic. The longer the wavelength, the deeper the penetration depth, and the longer the optical path length, which is said to be suitable for pulse wave detection (see: Non-Patent Document 1).
従って、脈波の検出精度の向上に有効な複数のピーク波長(例:λ1およびλ2)の組み合わせは、測定部位UMの組成、および、血管の位置(深さ)などに応じて、複雑に変化すると考えられる。上記の実験によって確認された条件(1-1)および(1-2)は、このような複雑な変化を考慮した場合にも、有効であると考えられるλ1およびλ2の数値範囲を示している。この点は、後述する実施形態2以降においても同様である。
Therefore, the combination of a plurality of peak wavelengths (for example, λ1 and λ2) effective for improving the detection accuracy of the pulse wave changes in a complicated manner depending on the composition of the measurement site UM, the position (depth) of the blood vessel, etc. It is thought that. Conditions (1-1) and (1-2) confirmed by the above experiment indicate numerical ranges of λ1 and λ2 considered to be effective even in consideration of such a complicated change. . This point is the same in the second and subsequent embodiments described later.
上述の実験例では、額を測定部位UMとした。但し、頬、鼻、顎などの顔の他の部位を測定部位UMとした場合にも、同様の実験結果が得られると考えられる。これらの部位は、額と位置が近いため、光吸収特性および光の透過深度の波長依存性が、額と類似していると考えられるためである。
In the above-described experimental example, the forehead is taken as the measurement site UM. However, it is considered that similar experimental results can be obtained also when the other part of the face such as the cheek, nose, or chin is used as the measurement part UM. Since these parts are close to the forehead, the wavelength dependency of the light absorption characteristics and the penetration depth of light is considered to be similar to that of the forehead.
それゆえ、脈波検出装置1によれば、生体の様々な部位を、測定部位UMとして使用することができる。すなわち、脈波の検出精度を向上させるとともに、脈波の検出の利便性をも向上させることができる。
Therefore, according to the pulse wave detection device 1, various parts of the living body can be used as the measurement part UM. That is, while improving the detection accuracy of a pulse wave, the convenience of detection of a pulse wave can also be improved.
上述の実験例では、分光器の回折格子によって光を分光した。そして、シリコンフォトダイオードによって、分光後の光を受光した。これに対して、脈波検出装置1では、カメラ30のフィルタが、光を分光する役割を果たす。
In the above-mentioned experimental example, light was dispersed by the diffraction grating of the spectroscope. Then, the light after dispersion was received by the silicon photodiode. On the other hand, in the pulse wave detection device 1, the filter of the camera 30 plays the role of dispersing light.
ここで、脈波検出装置1では、第1光L1および第2光L2はいずれも、狭帯域な発光スペクトルを有する光であることが想定されている。従って、カメラ30におけるフィルタの主な役割は、450~650nm以外の波長帯を有する環境光(ノイズ)を抑制することである。
Here, in the pulse wave detection device 1, it is assumed that each of the first light L1 and the second light L2 is light having a narrow-band emission spectrum. Therefore, the main role of the filter in the camera 30 is to suppress ambient light (noise) having a wavelength band other than 450 to 650 nm.
このため、半値幅が30~50nm程度(参照:特許文献2)の狭帯域な発光スペクトルを有する光を発する光源(例:一般的な可視LED)を用いれば、カメラ30のフィルタ構成によらず、上述の実験結果が適用できるものと期待される。すなわち、カメラ30から、Gフィルタ310Gを取り除くこともできる。
Therefore, regardless of the filter configuration of the camera 30, if a light source (for example, a general visible LED) that emits light having a narrow emission spectrum with a half width of about 30 to 50 nm (see: Patent Document 2) is used. It is expected that the above experimental results can be applied. That is, the G filter 310 G can also be removed from the camera 30.
但し、環境光の影響を低減したG画像(より高品質なG画像)を得る観点からは、カメラ30にGフィルタ310Gを設けることが好ましい。Gフィルタ310Gを設けることにより、脈波の検出精度の低下を防止できる。
However, from the viewpoint of obtaining a G image (a higher quality G image) in which the influence of ambient light is reduced, it is preferable to provide the camera 30 with a G filter 310G. By providing the G filter 310G, it is possible to prevent a decrease in pulse wave detection accuracy.
また、カメラ30の受光素子としては、一般的にはシリコン系の半導体受光素子が用いられる。従って、上述の実験結果は、一般的なカメラに対して適用可能であると期待できる。シリコン系の半導体受光素子は、例えば500~600nm(例:500nm以上かつ600nm以下)の波長範囲の光に対して、高い受光感度を有しているためである。シリコン系の半導体受光素子を用いることにより、G画像を適切に撮像できる。それゆえ、脈波の検出精度の低下を防止できる。
In addition, as a light receiving element of the camera 30, a silicon-based semiconductor light receiving element is generally used. Therefore, the above experimental results can be expected to be applicable to general cameras. This is because a silicon-based semiconductor light receiving element has high light receiving sensitivity to light in a wavelength range of, for example, 500 to 600 nm (eg, 500 nm or more and 600 nm or less). By using a silicon-based semiconductor light receiving element, a G image can be appropriately captured. Therefore, the decrease in pulse wave detection accuracy can be prevented.
〔変形例〕
(1)第1光L1の光量を増加させるために、第1光源21を複数設けてもよい。同様に、第2光L2の光量を増加させるために、第2光源22を複数設けてもよい。 [Modification]
(1) In order to increase the light amount of the first light L1, a plurality offirst light sources 21 may be provided. Similarly, a plurality of second light sources 22 may be provided to increase the light amount of the second light L2.
(1)第1光L1の光量を増加させるために、第1光源21を複数設けてもよい。同様に、第2光L2の光量を増加させるために、第2光源22を複数設けてもよい。 [Modification]
(1) In order to increase the light amount of the first light L1, a plurality of
(2)第1G画像におけるG画素の輝度値に応じて、第1光源21から出射される第1光L1の光量を調整してもよい。同様に、第2G画像におけるG画素の輝度値に応じて、第2光源22から出射される第2光L2の光量を調整してもよい。
(2) The light amount of the first light L1 emitted from the first light source 21 may be adjusted according to the luminance value of the G pixel in the 1G image. Similarly, the light amount of the second light L2 emitted from the second light source 22 may be adjusted according to the luminance value of the G pixel in the second G image.
(3)各光源(第1光源21および第2光源22)および受光素子のそれぞれにおける表面反射を除去するため、各光源および受光素子のそれぞれに、偏光素子を設けてもよい。特に、各光源および受光素子のそれぞれに、偏光面が90°異なる偏光素子を設けることにより、表面反射を効果的に除去できる。
(3) In order to remove surface reflection in each of the light sources (the first light source 21 and the second light source 22) and the light receiving element, a polarizing element may be provided in each of the light source and the light receiving element. In particular, the surface reflection can be effectively removed by providing polarization elements different in polarization plane by 90 ° in each of the light sources and the light receiving elements.
以上の(1)~(3)は、後述する脈波検出装置2(より具体的には、第3光源23)および脈波検出装置3(より具体的には、第4光源24)についても同様である。
The above (1) to (3) also apply to the pulse wave detection device 2 (more specifically, the third light source 23) and the pulse wave detection device 3 (more specifically, the fourth light source 24) described later. It is similar.
〔実施形態2〕
図13は、実施形態2の脈波検出装置2の要部の構成を示す機能ブロック図である。脈波検出装置2の光源ユニットを、光源ユニット20Aと称する。光源ユニット20Aは、第3光源23をさらに有しているという点において、光源ユニット20と異なる。 Second Embodiment
FIG. 13 is a functional block diagram showing the configuration of the main part of the pulsewave detection device 2 of the second embodiment. The light source unit of the pulse wave detection device 2 is referred to as a light source unit 20A. The light source unit 20A differs from the light source unit 20 in that the light source unit 20A further includes a third light source 23.
図13は、実施形態2の脈波検出装置2の要部の構成を示す機能ブロック図である。脈波検出装置2の光源ユニットを、光源ユニット20Aと称する。光源ユニット20Aは、第3光源23をさらに有しているという点において、光源ユニット20と異なる。 Second Embodiment
FIG. 13 is a functional block diagram showing the configuration of the main part of the pulse
第3光源23は、第3光L3をユーザUに向けて発する。第3光L3も、第1光および第2光と同様に、緑色光である。以下、第3光L3のピーク波長をλ3(第3ピーク波長)とする。λ3は、λ1およびλ2とは異なるピーク波長である。実施形態2では、λ1<λ2<λ3であるとする。実施形態2では、出射光Lは、第1光L1~第3光L3を総称的に表す。また、第3光L3がユーザUによって反射された光を、第3反射光Lr3と称する。実施形態2では、反射光Lrは、第1反射光Lr1~第3反射光Lr3を総称的に表す。
The third light source 23 emits the third light L3 toward the user U. The third light L3 is also green light, similarly to the first light and the second light. Hereinafter, the peak wavelength of the third light L3 is set to λ3 (third peak wavelength). λ3 is a peak wavelength different from λ1 and λ2. In the second embodiment, it is assumed that λ1 <λ2 <λ3. In the second embodiment, the emitted light L generically represents the first light L1 to the third light L3. The light in which the third light L3 is reflected by the user U is referred to as a third reflected light Lr3. In the second embodiment, the reflected light Lr generically represents the first reflected light Lr1 to the third reflected light Lr3.
脈波検出装置2において、カメラ30は、第3反射光Lr3をさらに受光することにより、ユーザUの画像を撮像する。以下、第3反射光Lr3がG画素に入射することによって撮像された画像を、第3G画像(第3画像)と称する。
In the pulse wave detection device 2, the camera 30 captures an image of the user U by further receiving the third reflected light Lr3. Hereinafter, an image captured by the third reflected light Lr3 entering the G pixel is referred to as a third G image (third image).
G画素データ算出部11は、第3G画像におけるG画素輝度値平均(以下、GD3)を算出する。脈波算出部12は、GD1~GD3から3つの独立成分を算出する。その後、脈波検出装置2は、実施形態1と同様に、脈波の検出およびSNRの算出を行う。
The G pixel data calculation unit 11 calculates the G pixel luminance value average (hereinafter, GD3) in the third G image. The pulse wave calculation unit 12 calculates three independent components from GD1 to GD3. Thereafter, as in the first embodiment, the pulse wave detection device 2 performs detection of the pulse wave and calculation of the SNR.
発明者らは、別の実施例(実施例2)として、第1光L1~第3光L3(つまり、λ1~λ3の3つのピーク波長)を用いた場合に得られた脈波のSNRを算出した。具体的には、発明者らは、様々なλ1~λ3に対して、SNRを算出した。
As another embodiment (Example 2), we use the SNRs of pulse waves obtained when the first light L1 to the third light L3 (that is, three peak wavelengths λ1 to λ3) are used. Calculated. Specifically, the inventors calculated the SNR for various λ1 to λ3.
図14および図15はそれぞれ、発明者らが見出した、SNR0を超えるSNRが得られるλ1~λ3の組み合わせを示す表(以下、第2表)である。便宜上、1つの表である第2表を、2つの図面(図14~図15)に表していることに留意されたい。
FIG. 14 and FIG. 15 are tables (hereinafter, Table 2) showing combinations of λ1 to λ3 which can be obtained by the present inventors for obtaining an SNR exceeding SNR0. It should be noted that for convenience, the second table, which is one table, is represented in the two drawings (FIGS. 14-15).
第2表に示されるように、発明者らは、λ1<λ2<λ3を満たす3つのピーク波長に関して、(i)510nm≦λ1≦560nmの範囲でλ1を変化させ、(ii)525nm≦λ2≦585nmの範囲でλ2を変化させ、かつ、(iii)545nm≦λ3≦590nmの範囲でλ3を変化させた。発明者らは、第2表に示されるλ1~λ3の全ての組み合わせにおいて、SNR0を超えるSNRが得られることを確認した。
As shown in Table 2, for three peak wavelengths satisfying λ1 <λ2 <λ3, the inventors changed (1) λ1 in the range of 510 nm ≦ λ1 ≦ 560 nm, and (ii) 525 nm ≦ λ2 ≦ Λ2 was changed in the range of 585 nm, and λ3 was changed in the range of (iii) 545 nm ≦ λ3 ≦ 590 nm. The inventors confirmed that in all combinations of λ1 to λ3 shown in Table 2, an SNR exceeding SNR0 can be obtained.
すなわち、発明者らは、実施例2において、λ1<λ2<λ3を満たす3つのピーク波長に関して、以下の条件(2-1)~(2-3)、
510nm≦λ1≦560nm …(2-1)
525nm≦λ2≦585nm …(2-2)
545nm≦λ3≦590nm …(2-3)
が全て満たされる場合に、従来よりも脈波の検出精度が向上することを確認した。このように、発明者らは、条件(2-1)~(2-3)を満たすことにより、脈波検出装置2によっても、従来よりも脈波の検出精度を向上させることが可能となることを見出した。 That is, in the second embodiment, the following conditions (2-1) to (2-3), regarding the three peak wavelengths satisfying λ1 <λ2 <λ3,
510 nm ≦ λ1 ≦ 560 nm (2-1)
525 nm ≦ λ2 ≦ 585 nm (2-2)
545 nm ≦ λ3 ≦ 590 nm (2-3)
It has been confirmed that the pulse wave detection accuracy is improved more than in the prior art when all the above are satisfied. As described above, by satisfying the conditions (2-1) to (2-3), the inventors can improve the detection accuracy of the pulse wave more than before by the pulsewave detection device 2 as well. I found out.
510nm≦λ1≦560nm …(2-1)
525nm≦λ2≦585nm …(2-2)
545nm≦λ3≦590nm …(2-3)
が全て満たされる場合に、従来よりも脈波の検出精度が向上することを確認した。このように、発明者らは、条件(2-1)~(2-3)を満たすことにより、脈波検出装置2によっても、従来よりも脈波の検出精度を向上させることが可能となることを見出した。 That is, in the second embodiment, the following conditions (2-1) to (2-3), regarding the three peak wavelengths satisfying λ1 <λ2 <λ3,
510 nm ≦ λ1 ≦ 560 nm (2-1)
525 nm ≦ λ2 ≦ 585 nm (2-2)
545 nm ≦ λ3 ≦ 590 nm (2-3)
It has been confirmed that the pulse wave detection accuracy is improved more than in the prior art when all the above are satisfied. As described above, by satisfying the conditions (2-1) to (2-3), the inventors can improve the detection accuracy of the pulse wave more than before by the pulse
なお、第2表の最上行に示されるように、実施例2における最大SNR(以下、SNR2)は、λ1=550nm、λ2=570nm、λ3=580nmの場合に得られることが確認された。SNR2は、0.2878であった。
As shown in the top row of Table 2, it was confirmed that the maximum SNR (hereinafter referred to as SNR2) in Example 2 is obtained when λ1 = 550 nm, λ2 = 570 nm, and λ3 = 580 nm. The SNR2 was 0.2878.
〔実施形態3〕
図16は、実施形態3の脈波検出装置3の要部の構成を示す機能ブロック図である。脈波検出装置3の光源ユニットを、光源ユニット20Bと称する。光源ユニット20Bは、第4光源24をさらに有しているという点において、光源ユニット20Aと異なる。 Third Embodiment
FIG. 16 is a functional block diagram showing the configuration of the main part of the pulsewave detection device 3 of the third embodiment. The light source unit of the pulse wave detection device 3 is referred to as a light source unit 20B. The light source unit 20B is different from the light source unit 20A in that the light source unit 20B further includes a fourth light source 24.
図16は、実施形態3の脈波検出装置3の要部の構成を示す機能ブロック図である。脈波検出装置3の光源ユニットを、光源ユニット20Bと称する。光源ユニット20Bは、第4光源24をさらに有しているという点において、光源ユニット20Aと異なる。 Third Embodiment
FIG. 16 is a functional block diagram showing the configuration of the main part of the pulse
第4光源24は、第4光L4をユーザUに向けて発する。第4光L4も、第1光~第3光と同様に、緑色光である。以下、第4光L4のピーク波長をλ4(第4ピーク波長)とする。λ4は、λ1~λ3とは異なるピーク波長である。実施形態3では、λ1<λ2<λ3<λ4であるとする。実施形態3では、出射光Lは、第1光L1~第4光L4を総称的に表す。また、第4光L4がユーザUによって反射された光を、第4反射光Lr4と称する。実施形態3では、反射光Lrは、第1反射光Lr1~第4反射光Lr4を総称的に表す。
The fourth light source 24 emits the fourth light L4 toward the user U. The fourth light L4 is also green light, similarly to the first to third lights. Hereinafter, the peak wavelength of the fourth light L4 is taken as λ4 (fourth peak wavelength). λ4 is a peak wavelength different from λ1 to λ3. In the third embodiment, it is assumed that λ1 <λ2 <λ3 <λ4. In the third embodiment, the emitted light L generically represents the first light L1 to the fourth light L4. The light in which the fourth light L4 is reflected by the user U is referred to as a fourth reflected light Lr4. In the third embodiment, the reflected light Lr generically represents the first reflected light Lr1 to the fourth reflected light Lr4.
脈波検出装置3において、カメラ30は、第4反射光Lr4をさらに受光することにより、ユーザUの画像を撮像する。以下、第4反射光Lr4がG画素に入射することによって撮像された画像を、第4G画像(第4画像)と称する。
In the pulse wave detection device 3, the camera 30 captures an image of the user U by further receiving the fourth reflected light Lr4. Hereinafter, an image captured by the fourth reflected light Lr4 entering the G pixel is referred to as a fourth G image (fourth image).
G画素データ算出部11は、第4G画像におけるG画素輝度値平均(以下、GD4)を算出する。脈波算出部12は、GD1~GD4から4つの独立成分を算出する。その後、脈波検出装置3は、実施形態1と同様に、脈波の検出およびSNRの算出を行う。
The G pixel data calculation unit 11 calculates the G pixel luminance value average (hereinafter, GD4) in the fourth G image. The pulse wave calculation unit 12 calculates four independent components from GD1 to GD4. Thereafter, as in the first embodiment, the pulse wave detection device 3 performs detection of the pulse wave and calculation of the SNR.
発明者らは、さらに別の実施例(実施例3)として、第1光L1~第4光L4(つまり、λ1~λ4の4つのピーク波長)を用いた場合に得られた脈波のSNRを算出した。具体的には、発明者らは、様々なλ1~λ4に対して、SNRを算出した。
The inventors of the present invention have, as yet another example (example 3), SNR of pulse wave obtained when using the first light L1 to the fourth light L4 (that is, four peak wavelengths of λ1 to λ4). Was calculated. Specifically, the inventors calculated the SNR for various λ1 to λ4.
図17~図19は、発明者らが見出した、SNR0を超えるSNRが得られるλ1~λ4の組み合わせを示す表(以下、第3表)である。便宜上、1つの表である第3表を、3つの図面(図17~図19)に表していることに留意されたい。
FIGS. 17 to 19 are tables (hereinafter, Table 3) showing combinations of λ1 to λ4 at which SNR exceeding SNR0 is obtained, which the inventors found. It should be noted that for convenience, one table, Table 3, is represented in the three drawings (FIGS. 17-19).
第3表に示されるように、発明者らは、λ1<λ2<λ3<λ4を満たす4つのピーク波長に関して、
(i)510nm≦λ1≦550nmの範囲でλ1を変化させ、(ii)520nm≦λ2≦570nmの範囲でλ2を変化させ、(iii)530nm≦λ3≦585nmの範囲でλ3を変化させ、かつ、(iv)550nm≦λ4≦590nmの範囲でλ4を変化させた。発明者らは、第3表に示されるλ1~λ4の全ての組み合わせにおいて、SNR0を超えるSNRが得られることを確認した。 As shown in Table 3, for the four peakwavelengths satisfying λ 1 <λ 2 <λ 3 <λ 4
(I) change λ1 in the range of 510 nm ≦ λ1 ≦ 550 nm, (ii) change λ2 in the range of 520 nm ≦ λ2 ≦ 570 nm, and (iii) change λ3 in the range of 530 nm ≦ λ3 ≦ 585 nm, and (Iv) λ4 was changed in the range of 550 nm ≦ λ4 ≦ 590 nm. The inventors confirmed that in all combinations of λ1 to λ4 shown in Table 3, an SNR exceeding SNR0 can be obtained.
(i)510nm≦λ1≦550nmの範囲でλ1を変化させ、(ii)520nm≦λ2≦570nmの範囲でλ2を変化させ、(iii)530nm≦λ3≦585nmの範囲でλ3を変化させ、かつ、(iv)550nm≦λ4≦590nmの範囲でλ4を変化させた。発明者らは、第3表に示されるλ1~λ4の全ての組み合わせにおいて、SNR0を超えるSNRが得られることを確認した。 As shown in Table 3, for the four peak
(I) change λ1 in the range of 510 nm ≦ λ1 ≦ 550 nm, (ii) change λ2 in the range of 520 nm ≦ λ2 ≦ 570 nm, and (iii) change λ3 in the range of 530 nm ≦ λ3 ≦ 585 nm, and (Iv) λ4 was changed in the range of 550 nm ≦ λ4 ≦ 590 nm. The inventors confirmed that in all combinations of λ1 to λ4 shown in Table 3, an SNR exceeding SNR0 can be obtained.
すなわち、発明者らは、実施例3において、λ1<λ2<λ3<λ4を満たす4つのピーク波長に関して、以下の条件(3-1)~(3-4)、
510nm≦λ1≦550nm …(3-1)
520nm≦λ2≦570nm …(3-2)
530nm≦λ3≦585nm …(3-3)
550nm≦λ4≦590nm …(3-4)
が全て満たされる場合に、従来よりも脈波の検出精度が向上することを確認した。このように、発明者らは、条件(3-1)~(3-4)を満たすことにより、脈波検出装置3によっても、従来よりも脈波の検出精度を向上させることが可能となることを見出した。 That is, in the third embodiment, the following conditions (3-1) to (3-4) for the four peak wavelengths satisfying λ1 <λ2 <λ3 <λ4:
510 nm ≦ λ1 ≦ 550 nm (3-1)
520 nm ≦ λ2 ≦ 570 nm (3-2)
530 nm ≦ λ3 ≦ 585 nm (3-3)
550 nm ≦ λ4 ≦ 590 nm (3-4)
It has been confirmed that the pulse wave detection accuracy is improved more than in the prior art when all the above are satisfied. As described above, by satisfying the conditions (3-1) to (3-4), the inventors can improve the detection accuracy of the pulse wave more than before by the pulsewave detection device 3 as well. I found out.
510nm≦λ1≦550nm …(3-1)
520nm≦λ2≦570nm …(3-2)
530nm≦λ3≦585nm …(3-3)
550nm≦λ4≦590nm …(3-4)
が全て満たされる場合に、従来よりも脈波の検出精度が向上することを確認した。このように、発明者らは、条件(3-1)~(3-4)を満たすことにより、脈波検出装置3によっても、従来よりも脈波の検出精度を向上させることが可能となることを見出した。 That is, in the third embodiment, the following conditions (3-1) to (3-4) for the four peak wavelengths satisfying λ1 <λ2 <λ3 <λ4:
510 nm ≦ λ1 ≦ 550 nm (3-1)
520 nm ≦ λ2 ≦ 570 nm (3-2)
530 nm ≦ λ3 ≦ 585 nm (3-3)
550 nm ≦ λ4 ≦ 590 nm (3-4)
It has been confirmed that the pulse wave detection accuracy is improved more than in the prior art when all the above are satisfied. As described above, by satisfying the conditions (3-1) to (3-4), the inventors can improve the detection accuracy of the pulse wave more than before by the pulse
なお、第3表の最上行に示されるように、実施例3における最大SNR(以下、SNR3)は、λ1=520nm、λ2=550nm、λ3=560nm、λ4=580nmの場合に得られることが確認された。SNR3は、0.2960であった。
As shown in the top row of Table 3, it is confirmed that the maximum SNR (hereinafter referred to as SNR3) in Example 3 is obtained when λ1 = 520 nm, λ2 = 550 nm, λ3 = 560 nm, λ4 = 580 nm. It was done. The SNR 3 was 0.2960.
以上の通り、条件(1-1)~(1-2)、(2-1)~(2-3)、および(3-1)~(3-4)にそれぞれ示され複数のピーク波長の組み合わせは、いずれも、発明者らによって新たに見出されたものである。
As described above, conditions (1-1) to (1-2), (2-1) to (2-3), and (3-1) The combinations are all newly discovered by the inventors.
(ピーク波長の個数と最大SNRとの関係)
図20は、ピーク波長の個数の個数と最大SNRとの関係を示すグラフである。図20のグラフにおいて、横軸はピーク波長の個数(以下、N)である。また、縦軸は、(i)最大SNR(グラフの左側)、および、(ii)単に改善率(グラフの右側)をそれぞれ示す。 (The relationship between the number of peak wavelengths and the maximum SNR)
FIG. 20 is a graph showing the relationship between the number of peak wavelengths and the maximum SNR. In the graph of FIG. 20, the horizontal axis is the number of peak wavelengths (hereinafter, N). Also, the vertical axis shows (i) maximum SNR (left side of graph) and (ii) simply improvement rate (right side of graph).
図20は、ピーク波長の個数の個数と最大SNRとの関係を示すグラフである。図20のグラフにおいて、横軸はピーク波長の個数(以下、N)である。また、縦軸は、(i)最大SNR(グラフの左側)、および、(ii)単に改善率(グラフの右側)をそれぞれ示す。 (The relationship between the number of peak wavelengths and the maximum SNR)
FIG. 20 is a graph showing the relationship between the number of peak wavelengths and the maximum SNR. In the graph of FIG. 20, the horizontal axis is the number of peak wavelengths (hereinafter, N). Also, the vertical axis shows (i) maximum SNR (left side of graph) and (ii) simply improvement rate (right side of graph).
N=1の場合は、上述の比較例に相当する。これに対して、N=2の場合は実施例1に、N=3の場合は実施例2に、N=4の場合は実施例3に、それぞれ相当する。上述のように、Nの増加に伴って最大SNRが向上することが確認された。
The case of N = 1 corresponds to the above-described comparative example. On the other hand, the case of N = 2 corresponds to the first embodiment, the case of N = 3 corresponds to the second embodiment, and the case of N = 4 corresponds to the third embodiment. As described above, it has been confirmed that the maximum SNR improves as N increases.
改善率は、Nを1つずつ増加させるにつれて、最大SNRがどの程度向上(改善)するかを示す指標である。N=2の場合の改善率は、SNR1/SNR0として表される。N=2の場合、改善率=0.2712/0.2300=1.18であった。
The improvement rate is an index indicating how much the maximum SNR improves (improves) as N is increased one by one. The improvement rate for N = 2 is represented as SNR1 / SNR0. In the case of N = 2, the improvement rate was 0.2712 / 0.2300 = 1.18.
これに対して、N=3の場合の改善率は、SNR2/SNR1として表される。N=3の場合、改善率=0.2878/0.2712=1.06であった。また、N=4の場合の改善率は、SNR3/SNR2として表される。N=4の場合、改善率=0.2960/0.2878=1.03であった。
On the other hand, the improvement rate in the case of N = 3 is represented as SNR2 / SNR1. In the case of N = 3, the improvement rate was 0.2878 / 0.2712 = 1.06. Further, the improvement rate in the case of N = 4 is represented as SNR3 / SNR2. In the case of N = 4, the improvement rate was 0.2960 / 0.2878 = 1.03.
このように、改善率については、Nの増加に伴って減少する傾向が確認された。このことから、発明者らは、Nを5以上に増加させたとしても、最大SNRの大幅な増加は目込めないであろうと考えた。さらに、発明者らは、Nを5以上に増加させた場合、光源の個数の増加に伴い、(i)脈波検出装置のコストの増加、および、(ii)各G画素輝度値平均の実質的なフレームレートの低下等の問題点が生じうると考えた。
Thus, it was confirmed that the improvement rate tends to decrease with the increase of N. From this, the inventors considered that even if N was increased to 5 or more, it would not be possible to achieve a significant increase in maximum SNR. Furthermore, when N is increased to 5 or more, with the increase in the number of light sources, (i) the cost of the pulse wave detection device increases, and (ii) the substantial value of each G pixel luminance value average. It is thought that problems such as a serious decrease in frame rate may occur.
以上のことから、発明者らは、本開示の一態様に係る脈波検出装置では、Nを、2以上かつ4以下(2≦N≦4)に設定することが好ましいと考えた。Nを2以上かつ4以下に設定することにより、脈波を高精度に検出可能な脈波検出装置を、低コストで提供することが可能となる。
From the above, the inventors considered that it is preferable to set N to 2 or more and 4 or less (2 ≦ N ≦ 4) in the pulse wave detection device according to one aspect of the present disclosure. By setting N to 2 or more and 4 or less, it is possible to provide a pulse wave detection device capable of detecting a pulse wave with high accuracy at low cost.
〔ソフトウェアによる実現例〕
脈波検出装置1~3の制御ブロック(特に解析部10)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。 [Example of software implementation]
The control block (particularly the analysis unit 10) of the pulsewave detection devices 1 to 3 may be realized by a logic circuit (hardware) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like, or may be realized by software .
脈波検出装置1~3の制御ブロック(特に解析部10)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。 [Example of software implementation]
The control block (particularly the analysis unit 10) of the pulse
後者の場合、脈波検出装置1~3は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも1つのプロセッサ(制御装置)を備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも1つの記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本開示の一態様の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本開示の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
In the latter case, the pulse wave detection devices 1 to 3 include a computer that executes instructions of a program that is software that implements each function. The computer includes, for example, at least one processor (control device) and at least one computer readable storage medium storing the program. Then, in the computer, the processor reads the program from the recording medium and executes the program to achieve the object of one aspect of the present disclosure. For example, a CPU (Central Processing Unit) can be used as the processor. As the above-mentioned recording medium, a tape, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit or the like can be used besides “a non-temporary tangible medium”, for example, a ROM (Read Only Memory). In addition, a RAM (Random Access Memory) or the like for developing the program may be further provided. The program may be supplied to the computer via any transmission medium (communication network, broadcast wave, etc.) capable of transmitting the program. Note that one aspect of the present disclosure may also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave in which the program is embodied by electronic transmission.
〔付記事項〕
本開示の一態様は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の一態様の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成できる。 [Items to be added]
One aspect of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in the different embodiments can be combined as appropriate. These embodiments are also included in the technical scope of one aspect of the present disclosure. Furthermore, new technical features can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
本開示の一態様は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の一態様の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成できる。 [Items to be added]
One aspect of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in the different embodiments can be combined as appropriate. These embodiments are also included in the technical scope of one aspect of the present disclosure. Furthermore, new technical features can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
〔本開示の一態様の別の表現〕
本開示の一態様は、以下のようにも表現できる。 [Other expressions of one embodiment of the present disclosure]
One aspect of the present disclosure can also be expressed as follows.
本開示の一態様は、以下のようにも表現できる。 [Other expressions of one embodiment of the present disclosure]
One aspect of the present disclosure can also be expressed as follows.
すなわち、本開示の一態様に係る脈波検出装置は、生体を撮像した画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出する脈波検出装置であって、可視光に含まれる波長帯域にピーク波長を有する光源部と、可視光に含まれる波長帯域に受光感度を有することで上記生体からの反射光を受光する撮像部とを備え、上記光源部は、ピーク波長λ1を有する第1の光源およびピーク波長λ2を有する第2の光源を備え、λ1およびλ2は、520nm≦λ1≦570nmかつ535nm≦λ2≦590nmを満たしている。
That is, the pulse wave detection device according to an aspect of the present disclosure is a pulse wave detection device that detects a pulse wave of the living body by analyzing an image obtained by imaging the living body, and in a wavelength band included in visible light. A light source unit having a peak wavelength, and an imaging unit receiving light reflected from the living body by having light receiving sensitivity in a wavelength band included in visible light, the light source unit comprising a first light source unit having a peak wavelength λ1 A light source and a second light source having a peak wavelength λ2 are provided, wherein λ1 and λ2 satisfy 520 nm ≦ λ1 ≦ 570 nm and 535 nm ≦ λ2 ≦ 590 nm.
また、本開示の一態様に係る脈波検出装置は、生体を撮像した画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出する脈波検出装置であって、可視光に含まれる波長帯域にピーク波長を有する光源部と、可視光に含まれる波長帯域に受光感度を有することで上記生体からの反射光を受光する撮像部とを備え、上記光源部は、ピーク波長λ1を有する第1の光源およびピーク波長λ2を有する第2の光源およびピーク波長λ3を有する第3の光源備え、λ1、λ2、およびλ3は、510nm≦λ1≦560nm、525nm≦λ2≦585nm、かつ545nm≦λ3≦590nmを満たしている。
Further, a pulse wave detection device according to an aspect of the present disclosure is a pulse wave detection device that detects a pulse wave of the living body by analyzing an image obtained by imaging the living body, and in a wavelength band included in visible light. A light source unit having a peak wavelength, and an imaging unit receiving light reflected from the living body by having light receiving sensitivity in a wavelength band included in visible light, the light source unit comprising a first light source unit having a peak wavelength λ1 A light source and a second light source having a peak wavelength λ2 and a third light source having a peak wavelength λ3, wherein λ1, λ2, and λ3 are 510 nm ≦ λ1 ≦ 560 nm, 525 nm ≦ λ2 ≦ 585 nm, and 545 nm ≦ λ3 ≦ 590 nm I meet.
また、本開示の一態様に係る脈波検出装置は、生体を撮像した画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出する脈波検出装置であって、可視光に含まれる波長帯域にピーク波長を有する光源部と、可視光に含まれる波長帯域に受光感度を有することで上記生体からの反射光を受光する撮像部を備え、上記光源部は、ピーク波長λ1を有する第1の光源およびピーク波長λ2を有する第2の光源およびピーク波長λ3を有する第3の光源およびピーク波長λ4を有する第4の光源備え、λ1、λ2、λ3、およびλ4は、510nm≦λ1≦550nm、520nm≦λ2≦570nm、530nm≦λ3≦585nm、かつ550nm≦λ4≦590nmを満たしている。
Further, a pulse wave detection device according to an aspect of the present disclosure is a pulse wave detection device that detects a pulse wave of the living body by analyzing an image obtained by imaging the living body, and in a wavelength band included in visible light. A light source unit having a peak wavelength, and an imaging unit receiving light reflected from the living body by having light reception sensitivity in a wavelength band included in visible light, the light source unit comprising a first light source having a peak wavelength λ1 And a second light source having a peak wavelength λ2 and a third light source having a peak wavelength λ3 and a fourth light source having a peak wavelength λ4, wherein λ1, λ2, λ3, and λ4 are 510 nm ≦ λ1 ≦ 550 nm, 520 nm ≦ λ2 ≦ 570 nm, 530 nm ≦ λ3 ≦ 585 nm, and 550 nm ≦ λ4 ≦ 590 nm are satisfied.
(関連出願の相互参照)
本出願は、2017年12月20日に出願された日本国特許出願:特願2017-243980に対して優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容の全てが本書に含まれる。 (Cross-reference to related applications)
This application claims the benefit of priority to Japanese Patent Application filed on Dec. 20, 2017: Japanese Patent Application No. 2017-243980, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. Included in this book.
本出願は、2017年12月20日に出願された日本国特許出願:特願2017-243980に対して優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容の全てが本書に含まれる。 (Cross-reference to related applications)
This application claims the benefit of priority to Japanese Patent Application filed on Dec. 20, 2017: Japanese Patent Application No. 2017-243980, the entire contents of which are hereby incorporated by reference. Included in this book.
1、2、3 脈波検出装置
10 解析部
20、20A、20B 光源ユニット
21 第1光源
22 第2光源
23 第3光源
24 第4光源
30 カメラ(撮像部)
310G Gフィルタ(カラーフィルタ)
L1 第1光
L2 第2光
L3 第3光
L4 第4光
Lr1 第1反射光
Lr2 第2反射光
Lr3 第3反射光
Lr4 第4反射光
U ユーザ(生体)
λ1 第1ピーク波長
λ2 第2ピーク波長
λ3 第3ピーク波長
λ4 第4ピーク波長 1, 2, 3 pulsewave detection device 10 analysis unit 20, 20A, 20B light source unit 21 first light source 22 second light source 23 third light source 24 fourth light source 30 camera (imaging unit)
310G G filter (color filter)
L1 first light L2 second light L3 third light L4 fourth light Lr1 first reflected light Lr2 second reflected light Lr3 third reflected light Lr4 fourth reflected light U user (living body)
λ1 first peak wavelength λ2 second peak wavelength λ3 third peak wavelength λ4 fourth peak wavelength
10 解析部
20、20A、20B 光源ユニット
21 第1光源
22 第2光源
23 第3光源
24 第4光源
30 カメラ(撮像部)
310G Gフィルタ(カラーフィルタ)
L1 第1光
L2 第2光
L3 第3光
L4 第4光
Lr1 第1反射光
Lr2 第2反射光
Lr3 第3反射光
Lr4 第4反射光
U ユーザ(生体)
λ1 第1ピーク波長
λ2 第2ピーク波長
λ3 第3ピーク波長
λ4 第4ピーク波長 1, 2, 3 pulse
310G G filter (color filter)
L1 first light L2 second light L3 third light L4 fourth light Lr1 first reflected light Lr2 second reflected light Lr3 third reflected light Lr4 fourth reflected light U user (living body)
λ1 first peak wavelength λ2 second peak wavelength λ3 third peak wavelength λ4 fourth peak wavelength
Claims (5)
- 生体の脈波を検出する脈波検出装置であって、
第1ピーク波長λ1を有する第1光を上記生体に向けて発する第1光源と、
第2ピーク波長λ2を有する第2光を上記生体に向けて発する第2光源と、
上記生体の画像を撮像する撮像部と、
上記画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出する解析部と、を備えており、
上記撮像部は、
上記第1光が上記生体から反射された光である第1反射光を受光することにより、第1画像を撮像し、
上記第2光が上記生体から反射された光である第2反射光を受光することにより、第2画像を撮像し、
上記解析部は、上記第1画像および上記第2画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出し、
λ1<λ2であり、かつ、
以下の条件(1-1)および(1-2)、
520nm≦λ1≦570nm …(1-1)
535nm≦λ2≦590nm …(1-2)
が、満たされていることを特徴とする脈波検出装置。 A pulse wave detection device for detecting a pulse wave of a living body, comprising:
A first light source for emitting first light having a first peak wavelength λ1 toward the living body;
A second light source that emits second light having a second peak wavelength λ2 toward the living body;
An imaging unit configured to capture an image of the living body;
And an analysis unit that detects a pulse wave of the living body by analyzing the image.
The imaging unit is
The first image is captured by receiving the first reflected light, which is the light reflected from the living body by the first light.
A second image is captured by receiving the second reflected light, which is the light reflected from the living body by the second light,
The analysis unit detects a pulse wave of the living body by analyzing the first image and the second image;
λ1 <λ2, and
The following conditions (1-1) and (1-2),
520 nm ≦ λ1 ≦ 570 nm (1-1)
535 nm ≦ λ2 ≦ 590 nm (1-2)
The pulse wave detection device characterized in that - 生体の脈波を検出する脈波検出装置であって、
第1ピーク波長λ1を有する第1光を上記生体に向けて発する第1光源と、
第2ピーク波長λ2を有する第2光を上記生体に向けて発する第2光源と、
第3ピーク波長λ3を有する第3光を上記生体に向けて発する第3光源と、
上記生体の画像を撮像する撮像部と、
上記画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出する解析部と、を備えており、
上記撮像部は、
上記第1光が上記生体から反射された光である第1反射光を受光することにより、第1画像を撮像し、
上記第2光が上記生体から反射された光である第2反射光を受光することにより、第2画像を撮像し、
上記第3光が上記生体から反射された光である第3反射光を受光することにより、第3画像を撮像し、
上記解析部は、上記第1画像、上記第2画像、および上記第3画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出し、
λ1<λ2<λ3であり、かつ、
以下の条件(2-1)、(2-2)、および(2-3)、
510nm≦λ1≦560nm …(2-1)
525nm≦λ2≦585nm …(2-2)
545nm≦λ3≦590nm …(2-3)
が、満たされていることを特徴とする脈波検出装置。 A pulse wave detection device for detecting a pulse wave of a living body, comprising:
A first light source for emitting first light having a first peak wavelength λ1 toward the living body;
A second light source that emits second light having a second peak wavelength λ2 toward the living body;
A third light source for emitting third light having a third peak wavelength λ3 toward the living body;
An imaging unit configured to capture an image of the living body;
And an analysis unit that detects a pulse wave of the living body by analyzing the image.
The imaging unit is
The first image is captured by receiving the first reflected light, which is the light reflected from the living body by the first light.
A second image is captured by receiving the second reflected light, which is the light reflected from the living body by the second light,
The third image is captured by receiving the third reflected light in which the third light is the light reflected from the living body,
The analysis unit detects a pulse wave of the living body by analyzing the first image, the second image, and the third image.
λ1 <λ2 <λ3 and
The following conditions (2-1), (2-2) and (2-3),
510 nm ≦ λ1 ≦ 560 nm (2-1)
525 nm ≦ λ2 ≦ 585 nm (2-2)
545 nm ≦ λ3 ≦ 590 nm (2-3)
The pulse wave detection device characterized in that - 生体を撮像した画像を解析することにより、当該生体の脈波を検出する脈波検出装置であって、
第1ピーク波長λ1を有する第1光を上記生体に向けて発する第1光源と、
第2ピーク波長λ2を有する第2光を上記生体に向けて発する第2光源と、
第3ピーク波長λ3を有する第3光を上記生体に向けて発する第3光源と、
第4ピーク波長λ4を有する第4光を上記生体に向けて発する第4光源と、
上記生体の画像を撮像する撮像部と、
上記画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出する解析部と、を備えており、
上記撮像部は、
上記第1光が上記生体から反射された光である第1反射光を受光することにより、第1画像を撮像し、
上記第2光が上記生体から反射された光である第2反射光を受光することにより、第2画像を撮像し、
上記第3光が上記生体から反射された光である第3反射光を受光することにより、第3画像を撮像し、
上記第4光が上記生体から反射された光である第4反射光を受光することにより、第4画像を撮像し、
上記解析部は、上記第1画像、上記第2画像、上記第3画像、および上記第4画像を解析することにより、上記生体の脈波を検出し、
λ1<λ2<λ3<λ4であり、かつ、
以下の条件(3-1)、(3-2)、(3-3)、および(3-4)、
510nm≦λ1≦550nm …(3-1)
520nm≦λ2≦570nm …(3-2)
530nm≦λ3≦585nm …(3-3)
550nm≦λ4≦590nm …(3-4)
が、満たされていることを特徴とする脈波検出装置。 A pulse wave detection device that detects a pulse wave of a living body by analyzing an image obtained by imaging the living body,
A first light source for emitting first light having a first peak wavelength λ1 toward the living body;
A second light source that emits second light having a second peak wavelength λ2 toward the living body;
A third light source for emitting third light having a third peak wavelength λ3 toward the living body;
A fourth light source that emits fourth light having a fourth peak wavelength λ4 toward the living body;
An imaging unit configured to capture an image of the living body;
And an analysis unit that detects a pulse wave of the living body by analyzing the image.
The imaging unit is
The first image is captured by receiving the first reflected light, which is the light reflected from the living body by the first light.
A second image is captured by receiving the second reflected light, which is the light reflected from the living body by the second light,
The third image is captured by receiving the third reflected light in which the third light is the light reflected from the living body,
The fourth image is captured by receiving the fourth reflected light, which is the light reflected from the living body, by the fourth light.
The analysis unit detects a pulse wave of the living body by analyzing the first image, the second image, the third image, and the fourth image.
λ1 <λ2 <λ3 <λ4, and
The following conditions (3-1), (3-2), (3-3), and (3-4),
510 nm ≦ λ1 ≦ 550 nm (3-1)
520 nm ≦ λ2 ≦ 570 nm (3-2)
530 nm ≦ λ3 ≦ 585 nm (3-3)
550 nm ≦ λ4 ≦ 590 nm (3-4)
The pulse wave detection device characterized in that - 上記撮像部は、450nm以上かつ650nm以下の波長範囲の光を透過させるカラーフィルタを含んでいることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の脈波検出装置。 The pulse wave detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the imaging unit includes a color filter that transmits light in a wavelength range of 450 nm to 650 nm.
- 上記撮像部は、500nm以上かつ600nm以下の波長範囲の光に対して受光感度を有する撮像素子を含んでいることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の脈波検出装置。 The pulse wave detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the imaging unit includes an imaging element having a light receiving sensitivity to light in a wavelength range of 500 nm to 600 nm. .
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017-243980 | 2017-12-20 | ||
JP2017243980 | 2017-12-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2019124039A1 true WO2019124039A1 (en) | 2019-06-27 |
Family
ID=66994256
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/044441 WO2019124039A1 (en) | 2017-12-20 | 2018-12-03 | Pulse wave detecting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2019124039A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011149901A (en) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Rohm Co Ltd | Light receiving device and mobile apparatus |
WO2016067556A1 (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-06 | 日本電気株式会社 | Biometric authentication apparatus and biometric authentication method |
WO2017187718A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | ソニー株式会社 | Imaging apparatus, authentication processing apparatus, imaging method, authentication processing method, and program |
-
2018
- 2018-12-03 WO PCT/JP2018/044441 patent/WO2019124039A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011149901A (en) * | 2010-01-25 | 2011-08-04 | Rohm Co Ltd | Light receiving device and mobile apparatus |
WO2016067556A1 (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-06 | 日本電気株式会社 | Biometric authentication apparatus and biometric authentication method |
WO2017187718A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | ソニー株式会社 | Imaging apparatus, authentication processing apparatus, imaging method, authentication processing method, and program |
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