JP7039925B2

JP7039925B2 - 生体解析装置

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Publication number: JP7039925B2
Application number: JP2017206732A
Authority: JP
Inventors: 雄太町田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2037-10-26
Also published as: JP2019076538A

Description

本発明は、信号を処理する技術に関する。

受光素子が受光した光のレベルに応じた電圧信号を処理する技術が従来から提案されている。例えば特許文献１には、受光素子が生成した受光信号のうち直流成分を除去してから交流成分を増幅する技術が開示されている。増幅後の交流成分は血液成分の濃度の算定に利用される。

特開２００４－２９０５４５号公報

特許文献１の技術では、血液成分の濃度の算定に受光信号の直流成分を利用する場合、交流成分を処理する要素とは別個に直流成分を処理する要素が必要になる。すなわち、受光信号から交流成分と直流成分とを分離して各成分を個別に処理する構成が必要であり、構成が煩雑化するという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明の好適な態様は、受光素子が生成した電流に応じた電圧のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した電圧を生成するための構成を簡素化することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る信号処理回路は、受光素子が生成した電流を第１電圧に変換する電流/電圧変換部と、前記第１電圧のうち高域成分を増幅し、前記第１電圧のうち低域成分を維持した第２電圧を、前記高域成分と前記低域成分とを分離せずに生成する高域増幅部とを具備する。以上の態様では、第１電圧のうち高域成分を増幅し、第１電圧のうち低域成分を維持した第２電圧が、高域成分と低域成分とを分離せずに生成されるから、第１電圧のうち高域成分と低域成分とを分離して各々を個別に処理する構成と比較して、第１電圧のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した第２電圧を生成するための構成が簡素化される。

本発明の好適な態様において、前記高域増幅部は、前記第１電圧が入力される第１入力端と、第２入力端とを含み、前記第２電圧を出力する演算増幅器と、前記第２電圧を前記第２入力端に帰還させる帰還経路上に設置された第１抵抗素子と、前記第２入力端に接続された第２抵抗素子と、前記第２抵抗素子と接地線との間に接続された第１容量素子とを含む。以上の態様では、演算増幅器と第１抵抗素子と第２抵抗素子とで構成される非反転増幅回路に第１容量素子を付加した簡便な構成により、第１電圧のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した第２電圧を生成できる。

本発明の好適な態様において、前記高域増幅部は、前記第１抵抗素子と並列に接続された第２容量素子を含む。以上の態様では、高域増幅部が第１抵抗素子と並列に接続された第２容量素子を含むから、第２電圧のうち高周波なノイズを第２容量素子により低減することができる。

本発明の好適な態様に係る生体解析装置は、生体から到来する光を受光する受光素子と、前記受光素子が生成した電流が入力される前述の各態様の信号処理回路と、前記信号処理回路が生成した第２電圧に応じて前記生体に関する生体指標を算定する生体解析部とを具備する。前述の各信号処理回路は、第１電圧のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した第２電圧を生成するための構成が簡素化されるから、生体解析装置において第２電圧に応じて生体に関する生体指標を算定するための構成も簡素化される。

本発明の好適な態様において、前記生体指標は、前記生体の血流または血圧に関する指標である。以上の態様では、生体の状態を診断するための基本的かつ重要な指標である血流または血圧に関する指標を算定できるという利点がある。

本発明の好適な態様において、前記生体解析部は、前記第２電圧の強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を所定の周波数範囲内で積算した値を、前記第２電圧のうち低域成分で正規化して前記血流に関する指標を算定する。以上の態様では、第２電圧の強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を所定の周波数範囲内で積算した値を、第２電圧のうち低域成分で正規化して血流に関する指標が算定されるから、例えば第２電圧の強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を所定の周波数範囲内で積算した値を血流に関する指標として算定する構成と比較して、簡易な構成で同等以上の精度で血流に関する指標を算定することができる。

本発明の第１実施形態に係る生体解析装置の側面図である。生体解析装置の機能に着目した構成図である。信号処理回路の構成図である。第１電圧と第２電圧とを示したグラフである。帰還電圧の高域成分に対する増幅処理部の機能を表す仮想的な構成図である。帰還電圧の低域成分に対する増幅処理部の機能を表す仮想的な構成図である。高域増幅部の増幅率特性を示すグラフである。第２実施形態に係る生体解析装置の使用例を示す模式図である。第２実施形態に係る生体解析装置の他の使用例を示す模式図である。変形例における生体解析装置の構成図である。変形例における生体解析装置の構成図である。変形例における生体解析装置の構成図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る生体解析装置１００の側面図である。生体解析装置１００は、被験者の生体の血流に関する指標（以下「血流指標」という）を非侵襲的に測定する測定機器である。被験者の身体のうち特定の部位（以下「測定部位」という）Ｈに生体解析装置１００が装着される。例えば手首や上腕が測定部位Ｈとして例示される。

生体解析装置１００は、測定部位Ｈに装着される。第１実施形態の生体解析装置１００は、図１に例示される通り、筐体部１２とベルト１４とを具備する腕時計型の携帯機器である。生体解析装置１００は、測定部位Ｈにベルト１４を巻回することで被験者の身体に装着される。

図２は、生体解析装置１００の電気的な構成図である。生体解析装置１００は、検出装置３０と生体解析部２２と表示装置２３とを具備する。生体解析部２２は、筐体部１２の内部に設置される。表示装置２３（例えば液晶表示パネル）は、図１に例示される通り、例えば筐体部１２における測定部位Ｈとは反対側の表面に設置される。表示装置２３は、測定結果を含む各種の画像を表示する。

検出装置３０は、測定部位Ｈの状態に応じた検出信号Ｓを生成する光学センサーモジュールである。図２に例示される通り、第１実施形態の検出装置３０は、発光素子３１と受光素子３２と駆動回路３３と信号処理回路３４とを具備する。発光素子３１および受光素子３２は、例えば筐体部１２において測定部位Ｈに対向する位置に設置される。なお、駆動回路３３および信号処理回路３４の一方または双方を検出装置３０とは別体の外部回路として設置することも可能である。

発光素子３１は、測定部位Ｈに光を照射する光源である。第１実施形態の発光素子３１は、狭帯域でコヒーレントなレーザー光を測定部位Ｈに照射する。例えば共振器内の共振によりレーザー光を出射するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）等が発光素子３１として好適に利用される。第１実施形態の発光素子３１は、例えば近赤外領域内の所定の波長λ（λ＝８００ｎｍ～１３００ｎｍ）の光を測定部位Ｈに照射する。駆動回路３３は、発光素子３１を発光させる。なお、相異なる波長の光を出射する複数の発光素子３１を利用してもよい。また、発光素子３１が出射する光は近赤外光に限定されない。

発光素子３１から測定部位Ｈに入射した光は、測定部位Ｈの内部を通過しながら拡散反射を繰返したうえで生体の外部に出射する。具体的には、測定部位Ｈの内部に存在する動脈（例えば、上腕動脈、橈骨動脈または尺骨動脈）等の血管と血管内の血液とを通過した光が測定部位Ｈから出射する。受光素子３２は、測定部位Ｈから到来する光を受光する。具体的には、受光素子３２は、受光した光の強度に応じた電流を生成する。例えば、受光強度に応じた電荷を発生するフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）が受光素子３２として利用される。具体的には、近赤外領域に高い感度を示すＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素）で光電変換層が形成された受光素子３２が好適である。以上の説明から理解される通り、第１実施形態の検出装置３０は、発光素子３１と受光素子３２とが測定部位Ｈに対して片側に位置する反射型の光学センサーである。ただし、発光素子３１と受光素子３２とが測定部位Ｈを挟んで反対側に位置する透過型の光学センサーを検出装置３０として利用してもよい。

図３は、信号処理回路３４の構成図である。信号処理回路３４は、受光素子３２が受光した光の強度に応じた検出信号Ｓを生成する。具体的には、信号処理回路３４は、電流/電圧変換部３４１と高域増幅部３４３とを具備する。

電流/電圧変換部３４１は、光を受光することで受光素子３２が生成した電流を、第１電圧Ｖ1に変換する。具体的には、電流/電圧変換部３４１は、例えば演算増幅器５１と抵抗素子５３と容量素子５５とで構成されるトランスインピーダンスアンプである。

高域増幅部３４３は、電流/電圧変換部３４１が生成した第１電圧Ｖ1から第２電圧Ｖ2を生成する。図４は、第１電圧Ｖ1（実線）と第２電圧Ｖ2（破線）とを示したグラフである。図４から把握される通り、第２電圧Ｖ2は、第１電圧Ｖ1のうち高域成分（交流成分）を増幅し、第１電圧Ｖ1のうち低域成分（直流成分）を維持した電圧である。具体的には、高域増幅部３４３は、図３に例示される通り、増幅処理部６０と第２容量素子８０とを具備する。増幅処理部６０は、演算増幅器６１と第１抵抗素子６３と第２抵抗素子６５と第１容量素子６７とを具備する。

演算増幅器６１は、第１入力端（非反転入力端）Ｔ1と第２入力端（反転入力端）Ｔ2とを含む。電流/電圧変換部３４１が生成した第１電圧Ｖ1が第１入力端Ｔ1に入力される。演算増幅器６１が生成した第２電圧Ｖ2が出力端Ｔoutから出力される。出力端Ｔoutと演算増幅器６１の第２入力端Ｔ2とは第１抵抗素子６３（抵抗値Ｒ1）を介して接続される。すなわち、第２電圧Ｖ2を演算増幅器６１の第２入力端Ｔ2に帰還させる帰還経路（負帰還経路）が形成される。具体的には、第２電圧Ｖ2に応じた電圧（以下「帰還電圧」という）Ｖfが帰還経路を介して第２入力端Ｔ2に入力される。

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

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

他方、帰還電圧Ｖfに応じた電流の低域成分は第１容量素子６７により遮断されるから、低域成分にとっては第２抵抗素子６５が接地線から絶縁された構成と等価である。すなわち、図６に例示される通り、帰還電圧Ｖfの低域成分（周波数ｆLを下回る成分）に対しては、増幅率が０ｄＢ（１倍）に設定されたボルテージフォロワ型のバッファ回路として増幅処理部６０が機能する。したがって、図４の第１電圧Ｖ1のうち低域成分は第２電圧Ｖ2において維持される。以上の説明から理解される通り、高域増幅部３４３は、第１電圧Ｖ1のうち高域成分を増幅し、第１電圧Ｖ1のうち低域成分を維持した第２電圧Ｖ2を、高域成分と低域成分とを分離せずに生成する要素として機能する。

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

図７は、高域増幅部３４３の増幅率特性を示すグラフである。図７から把握される通り、第１電圧Ｖ1のうち低域成分（周波数ｆLを下回る成分）は維持され、第１電圧Ｖ1のうち高域成分（周波数ｆLを上回る成分）は増幅率Ａ（１＋Ｒ1/Ｒ2）で増幅される。また、第１電圧Ｖ1の高域成分のうち周波数ｆHを上回る成分（つまり高周波なノイズとなり得る成分）は、低減される。高域増幅部３４３が生成した第２電圧Ｖ2は、検出信号Ｓとして生体解析部２２に出力される。なお、高域増幅部３４３から出力された検出信号Ｓをアナログからデジタルに変換するＡ/Ｄ変換器の図示は便宜的に省略した。

図２の受光素子３２に到達する光は、測定部位Ｈの内部において静止する組織（静止組織）で拡散反射した成分と、測定部位Ｈの内部の動脈の内部において移動する物体（典型的には赤血球）で拡散反射した成分とを含む。静止組織での拡散反射の前後において光の周波数は変化しない。他方、赤血球での拡散反射の前後では、赤血球の移動速度（すなわち血流速度）に比例した変化量（以下「周波数シフト量」という）だけ光の周波数が変化する。すなわち、測定部位Ｈを通過して受光素子３２に到達する光は、発光素子３１が出射する光の周波数に対して周波数シフト量だけ変動（周波数シフト）した成分を含有する。生体解析部２２に供給される検出信号Ｓは、測定部位Ｈの内部の血流による周波数シフトが反映された光ビート信号である。

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

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

以上の説明から理解される通り、第１実施形態では、第１電圧Ｖ1のうち高域成分を増幅し、第１電圧Ｖ1のうち低域成分を維持した第２電圧Ｖ2が、高域成分と低域成分とを分離せずに生成されるから、第１電圧Ｖ1のうち高域成分と低域成分とを分離して各々を個別に処理する構成と比較して、第１電圧Ｖ1のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した第２電圧Ｖ2を生成するための構成が簡素化される。ひいては、第２電圧Ｖ2に応じて血流量指標Ｆを算定するための構成も簡素化される。第１電圧Ｖ1では高域成分が低域成分に対して非常に微弱であるから、高域成分を増幅しないと血流量指標Ｆを高精度に算定することができない。第１実施形態では、第２電圧Ｖ2において高域成分が増幅される（ＳＮ比が高い高域成分が得られる）ので、血流量指標Ｆを高精度に算定することができる。

第１実施形態では特に、第２電圧Ｖ2の強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を所定の周波数範囲内で積算した値を、第２電圧Ｖ2のうち低域成分で正規化して血流量指標Ｆが算定されるから、例えば第２電圧Ｖ2の強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を所定の周波数範囲内で積算した値を血流量指標Ｆとして算定する構成（当該数値を正規化しない構成）と比較して、発光素子３１の光量のバラツキや環境光（例えば照明光や太陽光）の光量のバラツキの影響が低減される。したがって、血流量指標Ｆを簡易な構成で正規化しない構成と同等以上の精度で算定することができる。

＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態における生体解析装置１００の使用例を示す模式図である。図８に例示される通り、生体解析装置１００は、相互に別体で構成された検出ユニット７１と表示ユニット７２とを具備する。検出ユニット７１は、前述の各形態で例示した検出装置３０を具備する。図８には、被験者の上腕に装着される形態の検出ユニット７１が例示されている。図９に例示される通り、被験者の手首に装着される形態の検出ユニット７１も好適である。

表示ユニット７２は、前述の各形態で例示した表示装置２３を具備する。例えば携帯電話機またはスマートフォン等の情報端末が表示ユニット７２の好適例である。ただし、表示ユニット７２の具体的な形態は任意である。例えば、被験者が携帯可能な腕時計型の情報端末、または、生体解析装置１００の専用の情報端末を表示ユニット７２として利用してもよい。

生体解析部２２は、例えば表示ユニット７２に搭載される。検出ユニット７１の検出装置３０が生成した検出信号Ｓが有線または無線で表示ユニット７２に送信される。表示ユニット７２の生体解析部２２は、検出信号Ｓから血流量指標Ｆを算定して表示装置２３に表示する。

なお、生体解析部２２を検出ユニット７１に搭載してもよい。生体解析部２２は、検出装置３０が生成した検出信号Ｓから血流量指標Ｆを算定し、当該血流量指標Ｆを表示するためのデータを表示ユニット７２に有線または無線で送信する。表示ユニット７２の表示装置２３は、検出ユニット７１から受信したデータが示す血流量指標Ｆを表示する。

＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を適宜に併合することも可能である。

（１）前述の各形態では、増幅処理部６０と第２容量素子８０とで高域増幅部３４３が構成されたが、高域増幅部３４３の構成は以上の例示に限定されない。例えば、増幅処理部６０のみで高域増幅部３４３を構成してもよい。つまり、第２容量素子８０は高域増幅部３４３において必須ではない。ただし、高域増幅部３４３が第２容量素子８０を含む構成によれば、第２電圧Ｖ2のうち高周波なノイズを第２容量素子８０により低減することができる。また、第２容量素子８０の代わりに、第２電圧Ｖ2のうち高周波なノイズを低減可能なローパスフィルターを出力端Ｔoutの後段に設置してもよい。

（２）前述の各形態では、演算増幅器６１と第１抵抗素子６３と第２抵抗素子６５と第１容量素子６７とで増幅処理部６０が構成されたが、増幅処理部６０の構成は以上の例示に限定されない。ただし、演算増幅器６１と第１抵抗素子６３と第２抵抗素子６５と第１容量素子６７とで増幅処理部６０が構成される前述の各形態によれば、演算増幅器６１と第１抵抗素子６３と第２抵抗素子６５とで構成される非反転増幅回路に第１容量素子６７を付加した簡便な構成により、第１電圧Ｖ1のうち高域成分を増幅して低域成分を維持した第２電圧Ｖ2を生成できる。

（３）前述の各形態では、生体解析部２２は血流量指標Ｆを血流指標として算定したが、生体解析部２２が算定する血流指標は以上の例示に限定されない。例えば血流量指標Ｆに応じた血流量、または、血流量を血管の断面積で除算した血流速度を血流指標として算定することも可能である。また、生体解析部２２が算定する指標は血流指標に限定されない。例えば血液量指標（いわゆるＭＡＳＳ値）、血液量指標に応じた血管径や血管の断面積、酸素飽和度（ＳｐＯ2）、または、生体の血圧に関する指標（例えば血圧、平均血圧または脈圧）を生体解析部２２が算定してもよい。以上に例示した各指標は、生体に関する指標（以下「生体指標」という）として包括的に表現される。生体解析部２２は、第２電圧Ｖ2に応じて生体指標を算定する要素として機能する。なお、生体解析部２２が算定した生体指標（例えば血圧）から、被験者の状態（例えば血圧状態）を複数の段階（例えば、異常／高目／通常、など）から特定して被験者に報知することも可能である。

（４）前述の各形態では、単体の機器として構成された生体解析装置１００を例示したが、以下の例示の通り、生体解析装置１００の複数の要素は相互に別体の装置として実現され得る。

前述の各形態では、検出装置３０を具備する生体解析装置１００を例示したが、図１０に例示される通り、検出装置３０を生体解析装置１００とは別体とした構成も想定される。検出装置３０は、例えば被験者の手首や上腕等の測定部位Ｈに装着される可搬型の光学センサーモジュールである。生体解析装置１００は、例えば携帯電話機またはスマートフォン等の情報端末で実現される。腕時計型の情報端末で生体解析装置１００を実現してもよい。検出装置３０が生成した検出信号Ｓが有線または無線で生体解析装置１００に送信される。生体解析装置１００の生体解析部２２は、検出信号Ｓから生体指標を算定して表示装置２３に表示する。以上の説明から理解される通り、検出装置３０は生体解析装置１００から省略され得る。

前述の各形態では、表示装置２３を具備する生体解析装置１００を例示したが、図１１に例示される通り、表示装置２３を生体解析装置１００とは別体とした構成も想定される。生体解析装置１００の生体解析部２２は、検出信号Ｓから生体指標を算定し、当該指標を表示するためのデータを表示装置２３に送信する。表示装置２３は、専用の表示機器であってもよいが、例えば、携帯電話機もしくはスマートフォン等の情報端末、または、被験者が携帯可能な腕時計型の情報端末に搭載されてもよい。生体解析装置１００の生体解析部２２が算定した生体指標は、有線または無線により表示装置２３に送信される。表示装置２３は、生体解析装置１００から受信した生体指標を表示する。以上の説明から理解される通り、表示装置２３は生体解析装置１００から省略され得る。

図１２に例示される通り、検出装置３０および表示装置２３を生体解析装置１００（生体解析部）とは別体とした構成も想定される。例えば、生体解析装置１００（生体解析部）が、携帯電話機やスマートフォン等の情報端末に搭載される。

なお、検出装置３０と生体解析装置１００とを別体とした構成において、検出装置３０に強度スペクトルを算定する要素を搭載することも可能である。検出装置３０が算定した強度スペクトルが有線または無線により生体解析装置１００に送信される。

（５）前述の各形態では、筐体部１２とベルト１４とを具備する腕時計型の生体解析装置１００を例示したが、生体解析装置１００の具体的な形態は任意である。例えば、被験者の身体に貼付可能なパッチ型、被験者の耳部に装着可能な耳装着型、被験者の指先に装着可能な指装着型（例えば着爪型）、または、被験者の頭部に装着可能な頭部装着型など、任意の形態の生体解析装置１００が採用され得る。

（６）前述の各形態では、被験者の生体指標を表示装置２３に表示したが、生体指標を被験者に報知するための構成は以上の例示に限定されない。例えば、生体指標を音声で被験者に報知することも可能である。被験者の耳部に装着可能な耳装着型の生体解析装置１００においては、生体指標を音声で報知する構成が特に好適である。また、生体指標を被験者に報知することは必須ではない。例えば、生体解析装置１００が算定した生体指標を通信網から他の通信装置に送信してもよい。また、生体解析装置１００の記憶装置（図示略）や生体解析装置１００に着脱可能な可搬型の記録媒体に生体指標を格納してもよい。

（７）前述の各形態に係る生体解析装置１００は、前述の例示の通り、ＣＰＵ等の演算処理装置とプログラムとの協働により実現される。本発明の好適な態様に係るプログラムは、コンピューターが読取可能な記録媒体に格納された形態で提供されてコンピューターにインストールされ得る。また、配信サーバーが具備する記録媒体に格納されたプログラムを、通信網を介した配信の形態でコンピューターに提供することも可能である。記録媒体は、例えば非一過性（non-transitory）の記録媒体であり、ＣＤ-ＲＯＭ等の光学式記録媒体（光ディスク）が好例であるが、半導体記録媒体または磁気記録媒体等の公知の任意の形式の記録媒体を包含し得る。なお、非一過性の記録媒体とは、一過性の伝搬信号（transitory, propagating signal）を除く任意の記録媒体を含み、揮発性の記録媒体を除外するものではない。

１００…生体解析装置、１２…筐体部、１４…ベルト、２２…生体解析部、２３…表示装置、３０…検出装置、３１…発光素子、３２…受光素子、３３…駆動回路、３４…信号処理回路、３４１…電圧変換部、３４３…高域増幅部、５１…演算増幅器、５３…抵抗素子、５５…容量素子、６０…増幅処理部、６１…演算増幅器、６３…第１抵抗素子、６５…第２抵抗素子、６７…第１容量素子、８０…第２容量素子。

Claims

生体から到来する光を受光する受光素子と、
前記受光素子が生成した電流を第１電圧に変換する電流/電圧変換部、および、前記第１電圧のうち高域成分を増幅し、前記第１電圧のうち低域成分を維持した第２電圧を、前記高域成分と前記低域成分とを分離せずに生成する高域増幅部と、を含む信号処理回路と、
前記信号処理回路が生成した前記第２電圧の強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を所定の周波数範囲内で積算した値を、前記第２電圧のうち低域成分で正規化して、前記生体の血流に関する生体指標を算定する生体解析部と
を具備し、
前記高域増幅部は、
前記第１電圧が入力される第１入力端と、第２入力端とを含み、前記第２電圧を出力する演算増幅器と、
前記第２電圧を前記第２入力端に帰還させる帰還経路上に設置された第１抵抗素子と、
前記第２入力端に接続された第２抵抗素子と、
前記第２抵抗素子と接地線との間に接続された第１容量素子とを含む
生体解析装置。
前記高域増幅部は、前記第１抵抗素子と並列に接続された第２容量素子を含む
請求項１の生体解析装置。