(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の生体学計量信号を生成するカメラであって、
５５０ｎｍ及び６５０ｎｍの間の閾値波長までの波長範囲において入射する可視光をブロックするフィルタであって、前記閾値波長以上の光だけが前記フィルタを通過する、フィルタと、
前記フィルタリングされた入射光を受信し、少なくとも２つの異なる色信号を生成するカラーセンサと、
前記少なくとも２つの色信号を結合することにより、少なくとも１つの結合された色信号を生成する結合ユニットと、
前記少なくとも１つの結合された色信号を処理し、前記生体の少なくとも１つの生体測定信号を抽出する処理ユニットとを有する、カメラ。
【請求項２】
前記カラーセンサが、少なくとも３つの色信号を生成するよう構成される、請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
前記カラーセンサが、赤色信号、緑色信号及び青色信号を生成するよう構成される、請求項２に記載のカメラ。
【請求項４】
前記結合ユニットが、前記少なくとも２つの色信号を線形結合により結合するよう構成される、請求項１に記載のカメラ。
【請求項５】
前記結合ユニットが、前記３つの色信号の少なくとも２つから２つの異なる結合を作ることにより、２つの結合された色信号を生成するよう構成される、請求項２に記載のカメラ。
【請求項６】
前記結合ユニットが、前記赤色信号及び前記緑色信号を合計し、前記青色信号の２倍を前記合計から減算することにより、第１の結合された色信号を生成し、前記青色信号の２倍から前記緑色信号を減算することにより、第２の結合された色信号を生成するよう構成される、請求項３に記載のカメラ。
【請求項７】
前記処理ユニットが、前記生体の鼓動、心周期、呼吸レート、Ｓｐ０２、麻酔の深度、又は血液量減少及び多血を前記少なくとも１つの結合された色信号から抽出するよう構成される、請求項１に記載のカメラ。
【請求項８】
前記処理ユニットが、少なくとも２つのＰＰＧ信号を異なる波長で抽出し、前記少なくとも２つのＰＰＧ信号からＳｐ０２信号を決定することにより、前記少なくとも１つの結合された色信号からＳｐ０２信号を抽出するよう構成される、請求項１に記載のカメラ。
【請求項９】
前記処理ユニットが、ＰＰＧ抽出により前記少なくとも１つの結合された色信号から鼓動信号を抽出するよう構成される、請求項１に記載のカメラ。
【請求項１０】
生体の生体学計量信号を生成する方法において、
５５０ｎｍ及び６５０ｎｍの間の閾値波長までの波長範囲において入射する可視光をブロックするステップであって、前記閾値波長以上の光だけがフィルタを通過する、ステップと、
前記フィルタリングされた入射光をカラーセンサにより受信するステップと、
少なくとも３つの異なる色信号を前記カラーセンサにより生成するステップと、
前記少なくとも２つの色信号を結合することにより、少なくとも１つの結合された色信号を生成するステップと、
前記少なくとも１つの結合された色信号を処理し、前記生体の少なくとも１つの生体測定信号を抽出するステップとを有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の生体測定信号を生成するカメラに関する。本発明は更に、生体の生体測定信号を生成する方法に関する。また更に、本発明は、斯かるカメラ及び方法において用いるプロセッサ及び処理方法に関する。最終的に、本発明は、上記処理方法を実現するコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス酸素測定は、パルス酸素濃度計を用いて患者のヘモグロビンの酸化の監視を可能にする非侵襲的方法である。センサは、患者の体、通常は、指の先端又は耳たぶの薄い部分に配置される。６５０ｎｍの周囲の波長を持つ赤色光及び約８５０〜９４０ｎｍの波長を持つ赤外線光が、患者を通り光検出器へとシーケンシャルに進められる。２つの波長の各々の変化する吸収度が測定される。これは、静脈血、皮膚、骨、筋肉及び脂肪を排除した、パルス化している動脈血単独による吸収度の決定を可能にする。酸素結合（明赤色）及び酸素非結合（暗赤色又は重篤な場合において青い）血液ヘモグロビンの間の色における差によりもたらされる赤色光及び赤外線光の変化する吸収度の比に基づき、酸化の測定（酸素分子と結合されるヘモグロビン分子のパーセント）がなされることができる。これは、従来技術においてＳｐ０２監視とも呼ばれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
カメラベースのＳｐ０２監視は従来は、対応する光学帯域通過フィルタを持つ２つのモノクロカメラにより実現される。しかし、これは、必要とされる整列（即ち２つ又はこれ以上のセンサからの画像の空間整列）、多くの用途にとっての複雑さ及びコストが原因で、非実際的である。用途とは例えば、スポーツにおける用途、家庭での使用又は、携帯電話といったスマートデバイスにおける実現である。
【０００４】
本発明の目的は、広い範囲の用途において適用されることができ、従来のカメラベースの監視装置及び方法と比較してより簡単で安価な、生体の生体測定信号を生成するカメラ及び対応する方法を提供することである。本発明の更なる目的は、斯かるカメラにおいて用いられる対応するプロセッサ及び処理方法と、上記処理方法を実現するコンピュータプログラムとを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の側面において、カメラが与えられ、このカメラは、
少なくとも５５０ｎｍまで、特に少なくとも６００ｎｍまでの波長範囲において入射する可視光をブロックするフィルタと、
上記フィルタリングされた入射光を受信し、３つの異なる色信号を生成するカラーセンサと、
上記少なくとも２つの色信号を結合することにより、少なくとも１つの結合された色信号を生成する結合ユニットと、
上記少なくとも１つの結合された色信号を処理し、上記生体の少なくとも１つの生体測定信号を抽出する処理ユニットとを有する。
【０００６】
本発明の更なる側面において、生体の生体測定信号を生成するカメラに使用するプロセッサが与えられ、このプロセッサは、
少なくとも２つの色信号を結合することにより、少なくとも１つの結合された色信号を生成する結合ユニットと、
上記少なくとも１つの結合された色信号を処理し、上記生体の少なくとも１つの生体測定信号を抽出する処理ユニットとを有する。
【０００７】
本発明の更なる側面において、対応する方法及びコンピュータプログラムが与えられ、このプログラムは、実行されるとき、コンピュータに上記処理方法のステップを実行させる。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態は、従属項において規定される。請求項に記載の方法が、請求項に記載のデバイス及び従属項に記載されるデバイスと類似する及び／又は同一の好ましい実施形態を持つ点を理解されたい。
【０００９】
本発明は、生体の生体測定信号（また、生体信号とも呼ばれる）を生成するカメラに、特別なフィルタを加えるというアイデアに基づかれる。従来のカメラでは、主に可視光が例えばＲＧＢセンサといったカラーセンサにより検出されるよう、入射する赤外線光をブロックするフィルタが用いられるが、本発明によれば、全く反対のことが提案され、少なくとも５５０ｎｍまで、好ましくは６００ｎｍまでの波長範囲における入射する可視光をブロックするフィルタが用いられる。言い換えると、カメラの光学経路において入射する可視光をブロックするフィルタを配置することにより、カメラのスペクトル特性が修正され、その結果、特定の閾値波長以上の光だけが、カラーセンサにぶつかる。
【００１０】
カラーセンサは、少なくとも２つの異なる色信号を生成する。これらの色信号は、少なくとも１つの結合された色信号へと結合され、これは、デザート（desert）生体測定信号を抽出するために更に処理される。この結果は、生体測定信号検出のため、特にＳｐ０２監視及びＳｐ０２撮像のための、最適に近いスペクトル特性を持つ安価でかなり簡単なカメラである。
【００１１】
しかしながら、本発明は、Ｓｐ０２信号の検出に制限されるものではなく、生体の心拍、心周期、呼吸レート、麻酔の深度又は血液量減少及び多血といった他の生体測定信号も抽出することが出来る。例えば、提案されたカメラ及び方法を用いると、上記少なくとも１つの結合された色信号からのハートビート（心拍又はＨＲとも呼ばれる）検出は、より堅牢であり、暗い照明状態に近い中でも実行されることができる。なぜなら、本発明によれば、従来のような可視光ではなく、主に赤外線が評価されるからである。
【００１２】
好ましい実施形態において、カラーセンサは、３つの異なる色信号、好ましくは赤色信号、緑色信号及び青色信号を生成するよう構成される。もちろん、これらのカラーセンサも、赤外線波長範囲において感度を持つ。カラーセンサは、好ましくは、光検出器と、この光検出器に当たる前に、入射光を異なる態様でフィルタリングするカラーフィルタアレイとを含む標準的なＲＧＢセンサである。別の実施形態では、カラーセンサは、入射光の異なるスペクトル部分を検出し、異なる色信号を生成する分離した（異なる）色検出器を有する。
【００１３】
一般に、ＣＣＤ／ＣＭＯＳセンサメーカーは、モノクロ（即ちカラーフィルタなし）及びＲＧＢ（即ちピクセルの上に「印刷される」カラーフィルタアレイを持つ）版において斯かるセンサを提供する。それらのフィルタのスペクトル応答は、可視バンドに関して最適化される。（センサのシリコンがまだ敏感である）近赤外バンドにおいて緑及び青フィルタの増加する透明度は、用いられる化学薬品（染料）の副作用である。それは通常、デフォルトでＩＲブロックフィルタを持つカラーカメラを備えることにより解決される。
【００１４】
本発明は、斯かるカラーセンサの、特に、異なるカスタムメイドの光学フィルタを他の態様で必要とする信号を得ようとするＲＧＢカラーセンサの誤用（及び近赤外線スペクトル範囲におけるそれらの望ましくない挙動）の種類として理解されることもできる。
【００１５】
標準的な市販のＲＧＢセンサを用いる主な理由は、コスト要素である（これらのセンサは、膨大なボリュームにおいて製造される）。カスタムメイドのカラーアレイは、製造数が少ないと高価である。光学フィルタを持つ１つ以上のモノクロセンサを用いることは、一般に可能であるが、総システムコストを上昇させる。追加的に、それは、異なるセンサからの画像の空間整列及び／又は斜視図問題（perspective problem）を導入する。
【００１６】
別の好ましい実施形態において、結合ユニットは、線形結合により上記少なくとも２つの色信号を結合するよう構成される。線形結合は、良好な結果を提供することを示した。しかし、特定の状況では、特にカラーセンサの種類及び／又は生体を照射する光源のスペクトルに基づき、他の結合が、代替的に用いられることができる。
【００１７】
別の実施形態では、上記３つの生成された色信号の少なくとも２つの、２つの異なる結合、特に線形結合を作ることにより、結合ユニットは、２つの結合された色信号を生成するよう構成される。良好な結合は、上記少なくとも２つの結合された色信号の間のクロストークを最小化し、及び従って結果として生じる生体測定信号におけるコントラストを最大化する結合である。例えば、生体測定信号が、結合された色信号からＰＰＧ（フォトプレチスモグラフィ）抽出により抽出される場合、ＰＰＧ振幅の間のコントラストはこうして最大化されることができる。
【００１８】
良好な結果をもたらす好ましい結合は、赤色信号及び緑色信号を加え、この合計から青色信号の２倍を減算することにより第１の結合された色信号を生成し、青色信号の２倍から緑色信号を減算することにより、第２の結合された色信号を生成する。
【００１９】
別の実施形態では、上記フィルタは、少なくとも６５０ｎｍまでの波長範囲において入射する可視光をブロックするよう構成される。一般に、青及び緑色検出器は、６５０ｎｍの周囲の波長範囲において光送信における極小を持つ。しかしながら、それは、約５４５ｎｍで一般に中心化される可視スペクトルにおいて緑の感度ピークをブロックすることが好ましい。６５０ｎｍ以上のより長い波長での閾値は、好まれない。なぜなら、これが、生体測定信号検出に関するコントラストを減らすからである。それらの生体測定信号は一般に、６６０ｎｍの周囲の波長範囲において最小を持つ。これは、従って、生体測定信号の検出又は生体測定信号の評価が最も好適になされることができる波長範囲を表す。
【００２０】
当然、好ましくはカラーセンサにおいて用いられる撮像シリコンセンサにおいて、感度は、より長い波長に向かって減少する。しかしながら、これが特定のカラーセンサには当てはまらない場合、別のフィルタが、カメラの光学経路に配置されることができる。このフィルタは、上記カラーセンサに達する前に、少なくとも１１００ｎｍ以上の、特に少なくとも１０００ｎｍ以上の波長範囲において入射光をブロックする。
【００２１】
上述したように、提案されたカメラは、異なる種類の生体測定信号を生成するのに用いられることができる。本発明の好ましい用途の１つの分野は、ＰＰＧ抽出によりその少なくとも１つの結合された色信号から心拍信号を抽出するものである。
【００２２】
フォトプレチスモグラフィ撮像（ＰＰＧ）と呼ばれる皮膚カラー変動を測定する方法は、Wim Verkruysse、Lars O. Svaasand及びJ. Stuart Nelsonによる「Remote plethysmographic imaging using ambient light」、Optics Express、Vol. 16、No. 26、December 2008に説明される。それは、皮膚における血液量の時間的変動が、皮膚による光吸収における変動をもたらすという原理に基づかれる。斯かる変動は、皮膚領域、例えば顔の画像を撮るビデオカメラにより登録されることができる。一方、処理は、手動で選択された領域（通常このシステムでは頬の部分）にわたりピクセル平均を計算する。この平均信号の周期変化に注目することにより、心拍レート及び呼吸レートは、抽出されることができる。
【００２３】
従って、動脈血の脈動は、光吸収における変化を引き起こす。光検出器（又は、光検出器のアレイ）で観測されるそれらの変化は、ＰＰＧ（フォトプレチスモグラフィ）信号（中でも、プレス（pleth）波と呼ばれる）を形成する。血液の脈動は、拍動により、即ち、心臓の個別のビートに対応するＰＰＧにおけるピークによりもたらされる。従って、ＰＰＧ信号は、それ自体鼓動信号である。この信号の正規化された振幅は、異なる波長に対して異なり、いくつかの波長に関して、それは血液酸化の関数でもある。
【００２４】
心拍計算の堅牢性を改良するため、１つ以上のＰＰＧ信号、特に正規化された振幅の差が最大化される態様で異なる波長で得られる信号を用いることは、有益である。１つの信号を他の信号により割ることは、両方の信号に存在する歪みを排除するのに役立つ。
【００２５】
本発明の用途の別の分野は、Ｓｐ０２推定である。従って、好ましくは、処理手段は、少なくとも２つのＰＰＧ信号を異なる波長で抽出し、上記少なくとも２つのＰＰＧ信号からＳｐ０２信号を決定することにより、上記少なくとも１つの結合された色信号からＳｐ０２信号を抽出するよう構成される。
【００２６】
Ｓｐ０２推定は、波長の２つの異なる範囲（１つは、スペクトルの赤部分で、もう１つは、赤外部分）での、ＰＰＧ信号の正規化された振幅の比に基づかれ、
0006053793.tif 000002
となる。
【００２７】
この「比」から、実験的に規定された定数Ｃ１及びＣ２を用いて、Ｓｐ０２値が得られ、
0006053793.tif 000003
となる。
【００２８】
直接測定される生体測定信号は、ＰＰＧ信号である。Ｓｐ０２は、２つのＰＰＧ信号から計算される。同様に、他の言及された信号／特性（呼吸、麻酔の深度等）も、ＰＰＧ信号の派生物である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明によるカメラの概略を示す図である。
【図２】本発明によるカメラの別の実施形態の概略を示す図である。
【図３】バイエル・カラーフィルタアレイの上部表示を示す図である。
【図４】従来のカラーセンサのスペクトル特性を示すダイヤグラムを示す図である。
【図５】本発明による３つの異なる色信号の用いられたスペクトル部分を示す図である。
【図６】本発明に基づき生成される２つの結合された色信号のスペクトル感度を示す図である。
【図７】１人の人に対するＰＰＧ振幅スペクトルにわたり正規化された振幅と異なるＳｐ０２飽和値とを示すダイヤグラムを示す図である。
【図８】Ｓｐ０２信号評価を示すため、感度及び正規化された振幅に関するダイヤグラムを示す図である。
【図９】ＨＲ信号評価を示す、感度及び正規化された振幅に関するダイヤグラムを示す図である。
【図１０Ａ】可視光をブロックするフィルタあり及びなしの別のセンサの感度のダイヤグラム及び２つの結合されたカラーチャネルのダイヤグラムを示す図である。
【図１０Ｂ】可視光をブロックするフィルタあり及びなしの別のセンサの感度のダイヤグラム及び２つの結合されたカラーチャネルのダイヤグラムを示す図である。
【図１０Ｃ】可視光をブロックするフィルタあり及びなしの別のセンサの感度のダイヤグラム及び２つの結合されたカラーチャネルのダイヤグラムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明のこれらの及び他の態様が、以下に説明される実施形態より明らとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。
【００３１】
図１は、本発明によるカメラ１の第１の実施形態の概略図を示す。例えば患者といった生体３から反射される電磁放射線２が、特に可視及び赤外線波長範囲における光が、生体３の生体測定信号を最終的に生成するカメラ１により受信及び評価される。カメラは、少なくとも実質的に５５０ｎｍまで、好ましくは６００ｎｍまで、さらに好ましくは６５０ｎｍまでの波長範囲において入射する電磁放射線２に含まれる入射する可視光をブロックするフィルタ１１を有する。フィルタリングされた入射光線４は、少なくとも２つの異なる色信号５、６を生成するカラーセンサ１２により、例えば２つの分離したカラー検出器１３、１４（又は、斯かるカラー検出器のアレイ）を用いて検出される。結合ユニット１５は、上記色信号５、６を例えば線形結合により結合することにより、少なくとも１つの結合された色信号７を生成する。最終的に、処理ユニット１６が、上記結合された色信号７を処理し、生体３の少なくとも１つの生体測定信号８を抽出するために提供される。
【００３２】
結合ユニット１５及び処理ユニット１６は好ましくは、共通のプロセッサ１７で実現される。例えば、プロセッサの処理要素として、又は、従来のプロセッサ上のソフトウェアにおいて実現される。しかしながら、それらは、例えば専用のハードウェア要素として、といった異なる態様で実現されることもできる。
【００３３】
図２は、本発明によるカメラ１'の第２の実施形態を概略的に示す。図２は、（これ及び／又は他の実施形態において）オプションで、追加的なフィルタ１８が提供されることができることを示す。このフィルタ１８は、カラーセンサ１２'に達する前に、少なくとも１１００ｎｍ以上の、特に少なくとも１０００ｎｍ以上の波長範囲において入射光をブロックするよう構成される。一般にそれらのカラーセンサ、例えば撮像シリコンセンサが、より長い波長に向かって自然に減少する感度を示す一方、斯かる追加的なフィルタは、上側閾値波長以上のフィルタリングされた入射光４に含まれる信号貢献がブロックされる、即ち、水吸収率が支配的になる信号貢献が、二回フィルタリングされた入射光４'においてブロックされることを確実にする。
【００３４】
更に、本実施形態において、例えば光検出器１９（又は、更に一般的にいえば、画像センサ）の前に提供される３つの異なるカラーフィルタ領域を持つカラーフィルタアレイ２０を用いて、カラーセンサ１２'は、３つの異なる色信号５、６、９を生成する。（例えば、２つのカラーフィルタ領域だけを持つカラーフィルタアレイを含む）斯かるカラーセンサが、図１に示される実施形態において用いられることもできる。好ましくは、従来は、ＲＧＢカラーセンサにより提供されるように、カラーセンサ１２'は、赤色信号５、緑色信号６及び青色信号９を生成するカラーフィルタアレイを有する。
【００３５】
３つの色信号５、６、９から、上記３つの色信号５、６、９の少なくとも２つの２つの異なる結合、特に線形結合を作ることにより、結合ユニット１５は、２つの結合された色信号７ａ、７ｂを生成する。これらの２つの結合された色信号７ａ、７ｂから、処理ユニットは最終的に、所望の生体測定信号８を抽出する。
【００３６】
前述したように、標準的なＲＧＢカメラは、画像センサのピクセルにわたりオーバレイされるカラーフィルタアレイを反復的なパターンで用いる。本発明に基づき用いられることもできる斯かるバイエル・カラーフィルタアレイ２０が、図３に示される。斯かるカラーフィルタアレイは、複数の赤フィルタ領域２１、青フィルタ領域２２及び緑フィルタ領域２３を有する。スペクトル応答は一般に、記録された画像の視覚表現に関して最適化される。しかしながら、斯かる標準的なＲＧＢカメラは、生体の生体測定信号のカメラベースの生成に関して、特に心拍信号及びＳｐ０２信号の抽出を含むカメラベースのＰＰＧ抽出に関して、決して最適でない。オプションはカスタムメイドのカラーフィルタアレイの使用である。しかし、これらは一般に高価な代替案である。
【００３７】
更に、従来は、赤外線光をブロックするＩＲフィルタが、赤外線光をブロックするため、ＲＧＢカメラの前に配置される。
【００３８】
本発明によればその代わりに、所定の閾値範囲までの、通常は５５０から６５０ｎｍ（例えば６００ｎｍの周囲）の範囲において、可視光がフィルタ１１でブロックされる。追加の赤外線フィルタは一般に用いられない。カラーセンサ１２は好ましくは、ＲＧＢカメラにて用いられる標準的なＲＧＢセンサといった従来のカラーセンサである。これは、ある実施形態では、図３に示されるようなバイエル・カラーフィルタアレイ２０、又は少なくとも２つ（好ましくは３つ）の色信号を提供する他の任意の手段も含むことができる。
【００３９】
本発明の効果が、バイエル・カラーフィルタアレイを含む従来のＲＧＢカメラセンサの使用を想定する例を用いて示される。斯かるバイエル・カラーフィルタアレイのスペクトル特性が、図４に示され、この図は、青色光に関する感度曲線Ｂ、緑色光に関する感度曲線Ｇ及び赤色光に関する感度曲線Ｒを示す。デフォルトでは、従来のカメラは、可視範囲の外側からの光の影響を回避するため、特に６５０ｎｍ以上の波長範囲における赤外線光をブロックするため、上述したように、赤外線ブロックフィルタを具備する。しかしながら、本発明によれば、斯かるＩＲブロックフィルタは除去され、実際に、感度スペクトルの可視部分は、フィルタユニット１１を通り進むスペクトルの部分だけを示す図５にて図示されるように、５５０から６５０ｎｍまでの範囲における閾値波長までブロックされる。
【００４０】
次に、結合ユニット１５において、（この例では色信号５、６、９を表す）これらの３つの色信号Ｒ、Ｇ、Ｂから、結合された色信号７ａ、７ｂが、色信号の線形結合により生成される。特に、ある実施形態において、（例えば、結合された色信号７ａを表す）第１の結合された色信号Ｃｈ１は、Ｃｈ１＝Ｒ−２ｂ＋Ｇとして規定され、（第２の結合された色信号７ｂを表す）第２の結合された色信号は、Ｃｈ２＝２Ｂ−Ｇとして規定される。結合された色信号Ｃｈ１及びＣｈ２のスペクトル感度は、図６に示される。正確であるために、この図は、任意の信号ではなく、スペクトル感度特性を示す。ここで、信号は、それらの感度曲線により光の積分により得られる時間変化する値として理解される。
【００４１】
一般にすべてのピクセルに関して同じであるカラーフィルタアレイ及びシリコン感度の有効なスペクトル特性を示す図４に示される図を参照すると、６５０ｎｍの波長からより長い波長に向かって進むと、カラーセンサのフィルタ領域は多かれ少なかれそれらの透過レベルを維持する一方、カラーセンサの青及び緑フィルタ領域は、ますます「透過的に」なることが分かる。８３０ｎｍの周囲の何らかの波長において、シリコン感度は、降下し始める。これは、３つすべてのカラーチャネルによる光の収集を等しく制限する。更に、６５０ｎｍの周囲の波長において、青及び緑フィルタ領域が、光透過において極小を持つことが分かる。
【００４２】
本発明によれば、約５４５ｎｍである可視スペクトルにおける緑フィルタピークをブロックすることが望ましいことが示された。他方、コントラストの深刻な低下を避けるため、フィルタユニット１１の上側閾値波長は、７００ｎｍより、特に６５０ｎｍより高くすべきでない。理由は、１人の人に対するＰＰＧ振幅スペクトル及び８５％から１００％までの異なるＳｐ０２飽和値を示す図７から見られることができる。これらの曲線の最小をキャプチャすることが望ましく、この最小は、約６６０ｎｍであるので、フィルタユニットの上側閾値波長は、これらの最小の波長を越えるべきでない。
【００４３】
本発明は、生体の生体測定信号、特にＳｐ０２信号及び／又は心拍信号を生成する非常に安価なカメラを構築するオプションを提供する。図８Ａは、前述したように２つの結合された色信号Ｃｈ１及びＣｈ２に関する感度を示し、図８Ｂは、図７に図示されるように、ＰＰＧ振幅スペクトルを示す。８００ｎｍを通る垂直線により示されるように、２つの結合された色信号Ｃｈ１及びＣｈ２は、従来のパルス酸素測定において得られるのと同様、最適に近いＳｐ０２波長バンドにある。上述したように、従来のパルス酸素測定は、酸素ヘモグロビン及びデオキシヘモグロビンの間で光吸収におけるかなりの差が存在する赤バンド（約６６０ｎｍ）、及びこの差が、かなり小さく、対向する方向にある赤外バンド（８５０〜９４０ｎｍ）を用いる。８００ｎｍの波長は、ヘモグロビンの等吸収点である。即ち両方の酸素ヘモグロビン及びデオキシヘモグロビンが、同じ光吸収率を持つ。
【００４４】
前述したように、Ｓｐ０２信号は、少なくとも２つのＰＰＧ信号を異なる波長で抽出し、上記少なくとも２つのＰＰＧ信号からＳｐ０２信号を決定することにより、上記少なくとも１つの結合された色信号から抽出される。
【００４５】
図９Ａも、前述したような２つの結合された色信号Ｃｈ１、Ｃｈ２を示し、図９Ｂは、矢印３０により示される可視波長範囲における個人間の変動が原因で不安定なＰＰＧ振幅を示す。振幅における変動は、異なる個人（異なるモデル化された皮膚生理学）に対するものであり、酸化レベルが原因によるものではない。これらの図に示されるように、心拍の簡単な検出のため、２つのチャネルＣｈ１、Ｃｈ２の間の振幅における良好で安定したコントラストが、望ましく、ここではそれが与えられる。従来使用される緑の波長範囲（５００〜６００ｎｍ）は、振幅において強いが、安定していない。前述したように、従来のＰＰＧ抽出アルゴリズムは、鼓動信号を表すＰＰＧ信号を得るため、２つのチャネルに適用されることができる。
【００４６】
図１０Ａ〜１０Ｃは、異なるカラーセンサに関する対応する図を示す。図１０Ａは、カラーセンサのスペクトル特性の図を示し、図１０Ｂは、可視光をブロックするフィルタを備える上記カラーセンサのスペクトル特性の図を示す。図１０Ｃは、ＲＧＢの結合から生じる仮想カラーチャネルＣｈ１及びＣｈ２の図を示し、ここで、Ｃｈ１＝Ｒ−Ｂであり、Ｃｈ２＝１．５＊Ｂ−０．５＊Ｇである。
【００４７】
本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。
【００４８】
請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。シングル要素又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の結合せが有利に使用されることができないことを意味するものではない。
【００４９】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学的記憶媒体又は固体媒体といった適切な非一時的な媒体に格納／配布されることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった他の形式で配布されることもできる。
【００５０】
請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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