(57)【要約】【課題】  相互間に干渉なしに少なくとも２種以上の生体信号を同時に測定できる装置、方法及びコンピュータ可読記録媒体を提供する。【解決手段】  本発明の生体信号同時測定装置は、刺激信号に対する反応で発生する第１生体信号と自然的に発生する第２生体信号とを同時に測定するための装置であって、刺激信号発生部１２０と、センシング部１４０と、信号獲得部１６０とを含む。刺激信号発生部１２０は、生体に印加するための刺激信号を発生させる。センシング部１４０は、生体に付着され、刺激信号が印加されつつ、第１及び第２生体信号を含む少なくとも１つの中間信号が検出される複数個の電極よりなり、複数個の電極のうち、少なくとも１つの電極を共有して刺激信号を印加するか、中間信号を検出する。信号獲得部１６０は、センシング部１４０から検出される中間信号から第１及び第２生体信号を分離して獲得する。【選択図】図１
2005279278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
刺激信号に対する反応で発生する第１生体信号と自然的に発生する第２生体信号とを同時に測定するための装置であって、
生体に印加するための前記刺激信号を発生させる刺激信号発生部と、
前記生体に付着され、前記刺激信号が印加されつつ、前記第１及び第２生体信号を含む少なくとも１つの中間信号が検出される複数個の電極よりなり、前記複数個の電極のうち、少なくとも１つの電極を共有して前記刺激信号を印加するか、前記中間信号を検出するセンシング部と、
前記センシング部から検出される前記中間信号から前記第１及び第２生体信号を分離して獲得する信号獲得部と、
を含むことを特徴とする生体信号同時測定装置。
【請求項２】
前記信号獲得部は、前記中間信号に対して時間的分離プロセッシング及び電気的分離プロセッシングのうち、少なくとも１つのプロセッシングを適用することを特徴とする、
請求項１に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項３】
制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間で前記刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する第１時間的分離部と、
前記制御信号によって動作し、前記第１区間で前記センシング部から検出される第１中間信号を、前記サンプリング周期の第２区間で前記センシング部から検出される第２中間信号を前記信号獲得部に提供する第２時間的分離部と、
前記制御信号を発生させる制御部と、をさらに備えることを特徴とする、
請求項１に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項４】
１つの前記サンプリング周期は、前記第１区間と前記第２区間との間に放電のための第３区間をさらに備えることを特徴とする、
請求項３に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項５】
前記第３区間で前記センシング部に残留する刺激信号を放電させる抵抗素子をさらに備えることを特徴とする、
請求項４に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項６】
前記信号獲得部は、
前記第１区間において、前記センシング部から検出される前記第１中間信号から前記第１生体信号を獲得する第１獲得部と、
前記第２区間において、前記センシング部から検出される前記第２中間信号から前記第２生体信号を獲得する第２獲得部と、を備えることを特徴とする、
請求項３に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項７】
前記信号獲得部は、
前記センシング部から検出される第１中間信号から前記第１生体信号を獲得する第１獲得部と、
前記センシング部から検出される第２中間信号から前記第２生体信号を電気的絶縁させて獲得する第２獲得部と、を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項８】
前記第２獲得部は、
前記第２中間信号から前記第２生体信号が存在する周波数帯域をフィルタリングするフィルタリング部と、
前記フィルタリングされた第２中間信号に含まれた前記刺激信号を遮断する絶縁部と、を備えることを特徴とする、
請求項７に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項９】
前記絶縁部は、バッファ、フォトカプラ及びトランスフォーマのうち、何れか１つよりなることを特徴とする、
請求項８に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項１０】
制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間で第１刺激信号を、前記サンプリング周期の第２区間で第２刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する第１時間的分離部と、
前記制御信号によって動作し、前記第１区間で前記センシング部から検出される第１中間信号を、前記第２区間で前記センシング部から検出される第２中間信号を前記信号獲得部に提供する第２時間的分離部と、
前記制御信号を発生させる制御部と、
をさらに備え、
前記信号獲得部は、前記第１及び第２中間信号から各々前記第１生体信号を獲得し、前記第２中間信号を電気的絶縁させて前記第２生体信号を獲得することを特徴とする、請求項１に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項１１】
前記信号獲得部は、前記第２中間信号から前記第２生体信号を獲得するために、
前記第２中間信号から前記第２生体信号が存在する周波数帯域をフィルタリングするフィルタリング部と、
前記フィルタリングされた第２中間信号に含まれた前記刺激信号を遮断する絶縁部と、を備えることを特徴とする、
請求項１０に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項１２】
前記絶縁部は、バッファ、フォトカプラ及びトランスフォーマのうち、何れか１つよりなることを特徴とする、
請求項１１に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項１３】
制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間で第１刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する第１時間的分離部と、
前記制御信号によって動作し、前記第１区間で前記センシング部から検出される第１中間信号を、前記第２区間で前記センシング部から検出される第２中間信号を、前記信号獲得部に提供する第２時間的分離部と、
前記制御信号を発生させる制御部と、
をさらに備え、
前記第１及び第２区間で第２刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加して第３中間信号を検出し、
前記信号獲得部は、前記第１及び第３中間信号から各々前記第１生体信号を獲得し、前記第２中間信号を電気的絶縁させて前記第２生体信号を獲得することを特徴とする、
請求項１に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項１４】
前記信号獲得部は、前記第２中間信号から前記第２生体信号を獲得するために、
前記第２中間信号から前記第２生体信号が存在する周波数帯域をフィルタリングするフィルタリング部と、
前記フィルタリングされた第２中間信号に含まれた前記第２刺激信号を遮断する絶縁部と、を備えることを特徴とする、
請求項１３に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項１５】
前記絶縁部は、バッファ、フォトカプラ及びトランスフォーマのうち、何れか１つよりなることを特徴とする、
請求項１４に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項１６】
制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間で第１及び第２刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する第１時間的分離部と、
前記制御信号によって動作し、前記第１区間で前記センシング部から検出される第１中間信号を、前記サンプリング周期の第２区間で前記センシング部から検出される第２中間信号を、前記信号獲得部に提供する第２時間的分離部と、
前記制御信号を発生させる制御部と、
をさらに備え、
前記信号獲得部は、前記第１中間信号から第１及び第２周波数を用いて２つの第１生体信号を獲得し、前記第２中間信号から前記第２生体信号を獲得することを特徴とする、
請求項１に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項１７】
前記刺激信号発生部は、
前記第１刺激信号として使われるように前記第１周波数の電流を発生させる第１電流発生部と、
前記第２刺激信号として使われるように前記第２周波数の電流を発生させる第２電流発生部と、
前記第１及び第２刺激信号を合成する合成部と、を備えることを特徴とする、
請求項１６に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項１８】
１つの前記サンプリング周期は、前記第１区間と前記第２区間との間に放電のための第３区間をさらに備えることを特徴とする、
請求項１６に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項１９】
前記第３区間で前記センシング部に残留する刺激信号を放電させる抵抗素子をさらに備えることを特徴とする、
請求項１８に記載の生体信号同時測定装置。
【請求項２０】
刺激信号に対する反応で発生する第１生体信号と自然的に発生する第２生体信号とを同時に測定するための方法であって、
生体に付着され、前記刺激信号が印加されつつ、前記第１及び第２生体信号を含む少なくとも１つの中間信号が検出される複数個の電極よりなり、前記複数個の電極のうち、少なくとも１つの電極を共有して前記刺激信号を印加するか、前記中間信号を検出するセンシング部を提供する段階と、
前記生体に印加するための前記刺激信号を発生させる段階と、
前記センシング部から検出される前記中間信号から前記第１及び第２生体信号を分離して獲得する段階と、を含むことを特徴とする、
生体信号同時測定方法。
【請求項２１】
前記信号獲得段階は、前記中間信号に対して時間的分離プロセッシング及び電気的分離プロセッシングのうち、少なくとも１つのプロセッシングを適用することを特徴とする、
請求項２０に記載の生体信号同時測定方法。
【請求項２２】
制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間で前記刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第１区間で前記センシング部から検出される第１中間信号を、前記サンプリング周期の第２区間で前記センシング部から検出される第２中間信号を、生成する段階と、をさらに備えることを特徴とする、
請求項２０に記載の生体信号同時測定方法。
【請求項２３】
１つの前記サンプリング周期は、前記第１区間と前記第２区間との間に放電のための第３区間をさらに備えることを特徴とする、
請求項２２に記載の生体信号同時測定方法。
【請求項２４】
前記信号獲得段階は、
前記第１区間で前記センシング部から検出される前記第１中間信号から前記第１生体信号を獲得する段階と、
前記第２区間で前記センシング部から検出される前記第２中間信号から前記第２生体信号を獲得する段階と、を備えることを特徴とする、
請求項２２に記載の生体信号同時測定方法。
【請求項２５】
前記信号獲得段階は、
前記センシング部から検出される第１中間信号から前記第１生体信号を獲得する段階と、
前記センシング部から検出される第２中間信号から前記第２生体信号を電気的絶縁させて獲得する段階と、を備えることを特徴とする、
請求項２０に記載の生体信号同時測定方法。
【請求項２６】
制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間で第１刺激信号を、前記サンプリング周期の第２区間で第２刺激信号を、前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第１区間で前記センシング部から検出される第１中間信号を、前記第２区間で前記センシング部から検出される第２中間信号を、生成する段階と、
をさらに備え、
前記第１及び第２中間信号から各々前記第１生体信号を獲得し、前記第２中間信号を電気的絶縁させて前記第２生体信号を獲得することを特徴とする、
請求項２０に記載の生体信号同時測定方法。
【請求項２７】
制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間で第１刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第１区間で前記センシング部から検出される第１中間信号を、前記第２区間で前記センシング部から検出される第２中間信号を、生成する段階と、
をさらに備え、
前記第１及び第２区間で第２刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加して第３中間信号を検出し、前記第１及び第３中間信号から各々前記第１生体信号を獲得し、前記第２中間信号を電気的絶縁させて前記第２生体信号を獲得することを特徴とする、
請求項２０に記載の生体信号同時測定方法。
【請求項２８】
制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間で第１及び第２刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第１区間で前記センシング部から検出される第１中間信号を、前記サンプリング周期の第２区間で前記センシング部から検出される第２中間信号を、生成する段階と、
をさらに備え、
前記第１中間信号から第１及び第２周波数を用いて２つの第１生体信号を獲得し、前記第２中間信号から前記第２生体信号を獲得することを特徴とする、
請求項２０に記載の生体信号同時測定方法。
【請求項２９】
１つの前記サンプリング周期は、前記第１区間と前記第２区間との間に放電のための第３区間をさらに備えることを特徴とする、
請求項２８に記載の生体信号同時測定方法。
【請求項３０】
刺激信号に対する反応で発生する第１生体信号と自然的に発生する第２生体信号とを同時に測定するためのプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体であって、
生体に付着され、前記刺激信号が印加されつつ、前記第１及び第２生体信号を含む少なくとも１つの中間信号が検出される複数個の電極よりなり、前記複数個の電極のうち、少なくとも１つの電極を共有して前記刺激信号を印加するか、前記中間信号を検出するセンシング部を提供する段階と、
前記生体に印加するための前記刺激信号を発生させる段階と、
前記センシング部から検出される前記中間信号から前記第１及び第２生体信号を分離して獲得する段階と、
を含む生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。
【請求項３１】
前記信号獲得段階は、前記中間信号に対して時間的分離プロセッシング及び電気的分離プロセッシングのうち、少なくとも１つのプロセッシングを適用する、
請求項３０に記載の生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。
【請求項３２】
制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間で前記刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第１区間で前記センシング部から検出される第１中間信号を、前記サンプリング周期の第２区間で前記センシング部から検出される第２中間信号を生成する段階をさらに備える、
請求項３０に記載の生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。
【請求項３３】
前記信号獲得段階は、
前記センシング部から検出される第１中間信号から前記第１生体信号を獲得する段階と、
前記センシング部から検出される第２中間信号から前記第２生体信号を電気的絶縁させて獲得する段階と、を備える、
請求項３０に記載の生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。
【請求項３４】
制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間で第１刺激信号を、前記サンプリング周期の第２区間で第２刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第１区間で前記センシング部から検出される第１中間信号を、前記第２区間で前記センシング部から検出される第２中間信号を、生成する段階と、
をさらに備え、
前記第１及び第２中間信号から各々前記第１生体信号を獲得し、前記第２中間信号を電気的絶縁させて前記第２生体信号を獲得する、
請求項３０に記載の生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。
【請求項３５】
制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間で第１刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第１区間で前記センシング部から検出される第１中間信号を、前記第２区間で前記センシング部から検出される第２中間信号を生成する段階と、
をさらに備え、
前記第１及び第２区間で第２刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加して第３中間信号を検出し、前記第１及び第３中間信号から各々前記第１生体信号を獲得し、前記第２中間信号を電気的絶縁させて前記第２生体信号を獲得する、
請求項３０に記載の生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。
【請求項３６】
制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間で第１及び第２刺激信号を前記センシング部を通じて前記生体に印加する段階と、
前記制御信号によって動作し、前記第１区間で前記センシング部から検出される第１中間信号を、前記サンプリング周期の第２区間で前記センシング部から検出される第２中間信号を、生成する段階と、
をさらに備え、
前記第１中間信号から第１及び第２周波数を用いて２つの第１生体信号を獲得し、前記第２中間信号から前記第２生体信号を獲得する、
請求項３０に記載の生体信号同時測定方法を実行できるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体信号測定に係り、特に相互間に干渉なしに少なくとも２種以上の生体信号を同時に測定できる生体信号同時測定装置、方法及びコンピュータ可読記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
人の健康状態を判断するために、多様な生体信号を測定して非正常的な徴候を調べることがなされている。生体信号をさらに正確に測定するための専門的な診療機器を使用するためには、通常的に患者が直接病院を訪問するようになる。最近では、病院訪問の面倒さを解消して時間及び費用の浪費をより最小化するために、遠隔診療に関する研究が多様な分野に亙ってなされている。このような遠隔診療の一環として生体信号を測定する機器についての多様な形の製品が新たに登場している。しかし、ユーザの操作が未熟な場合、生体信号測定の精度に限界があり、多様な種類の生体信号を測定するためには該当する複数の測定機器を購入しなければならないので、費用の負担が増加する。
【０００３】
生体信号測定機器と関連した従来技術の一例としては、本体を中心に測定しようとする生体信号を感知するためのセンサーをタコ足の形で連結させて測定する形態がある。これによれば、ユーザが測定に必要な血圧計、体重計またはＳｐＯ2測定機などの測定モジュールを本体に有線あるいは無線で連結させる。ユーザは、測定しようとする項目を本体のキーパネルで選択することによって生体信号の測定を行う。しかし、測定する度に測定項目を選択せねばならず、測定項目別に測定方法を変えねばならないので、煩わしく、かつ測定にかかる時間も延びる。また、各測定モジュールが本体と連結されねばならないので、システムが複雑であり、測定機器全体を具現するための費用負担が上昇する。
【０００４】
一方、生体信号測定機器と関連した従来技術の他の例としては、以下の技術が知られている。
例えば、各測定項目に該当する多様なセンサーを集積化させて測定の便利性を図る。これにより、心電図（ＥＣＧ）、ＳｐＯ2、血圧のように各生体信号を検出するための項目別に別途のセンサーを備え、これらセンサーを１つのセンサーモジュールに集積化させる（例えば、特許文献１参照。）。しかし、このような構造は一回の測定動作で多様な生体信号を測定できる測定の便利性は向上するが、測定項目別に各センサーが別途に存在せねばならないので、費用上昇の問題が相変らず存在し、センサーモジュールの空間的な制約によって測定項目の種類に制限がある。
【０００５】
また、例えば、患者の生体信号を検出するための複数のセンサーが一体化して構成されたセンサー部、センサー部で検出された生体信号に対応する情報を各々測定できる複数個の医療機器をモジュール化して、患者が所望の医療機器に交換及び着脱可能に構成されたモジュール部、及びモジュール部をその内部に含み、前記センサー部が外部溝に形成された後部ケースよりなる統合医療診断装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。これによれば、ユーザの生体信号を測定するセンサーを一体化し、センサーを通じて測定された生体信号を収集可能にする装置をモジュール化することによって、ユーザ自体が測定しようとする生体信号を簡便に測定できるようにする。しかし、この場合にも選択スイッチを用いて測定しようとする生体信号を順次に測定することによって、測定にかかる時間が延びるだけでなく、一度の測定で多様な生体信号を同時に測定することは難しい。
【０００６】
一方、生体信号を測定する方法は、２つに大別される。
第１に、心電図、体温、呼吸または脈拍のように生体内で自然的に発生する生体信号は、電極を用いて即座で測定できる。心電図の場合、生体で相異なる位置、例えば、心臓を中心に左側及び右側の両端に設けられた二電極間の電位差を用いて測定しうる。
【０００７】
第２に、体脂肪、皮膚抵抗または血流量などの生体信号は、外部から刺激を印加し、外部の刺激信号に対する反応で現れる信号から測定できる。例えば、体脂肪の場合、両端に付着された電極に刺激信号を印加した後、その反応で同じ電極または相異なる電極に現れる信号を測定する。また、皮膚抵抗の場合、左側に設けられた電極を通じて刺激信号を印加し、その反応で左側に設けられた同じ電極を通じて現れる信号を測定する。ここで、刺激信号として印加されうる信号としては、各生体信号別に敏感に反応する波長の光または各生体信号別に最適化された周波数の交流定電流が挙げられる。例えば、体脂肪の場合、数十ＫＨｚの周波数に、皮膚抵抗の場合、２０ないし５０Ｈｚ範囲に存在する任意の周波数に最適化されている。
【０００８】
このように相異なる物理的メカニズムを有する２種の生体信号を同時に測定するに当って、測定経路が異なる場合、例えば、自然的に発生する第１生体信号を測定すると同時に光を印加して第２生体信号を測定する場合には、第１及び第２生体信号間には、相互干渉が起こらない。しかし、測定経路が同一である場合、例えば、自然的に発生する第１生体信号を測定すると同時に、電流を印加して第２生体信号を測定する場合には、第１及び第２生体信号間には相互干渉が起こって正確な測定がなされないという問題点がある。
【特許文献１】米国特許第５，１５２，２９６号明細書
【特許文献２】大韓民国特許出願公開第２００１−００９６１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする技術的課題は、相互間に干渉なしに少なくとも２種以上の生体信号を同時に測定できる装置、方法及びコンピュータ可読記録媒体を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
技術的課題を達成するために本発明に係る生体信号同時測定装置は、刺激信号に対する反応で発生する第１生体信号と自然的に発生する第２生体信号とを同時に測定するための装置であって、刺激信号発生部と、センシング部と、信号獲得部とを含む。刺激信号発生部は、生体に印加するための刺激信号を発生させる。センシング部は、生体に付着され、刺激信号が印加されつつ、第１及び第２生体信号を含む少なくとも１つの中間信号が検出される複数個の電極よりなり、複数個の電極のうち、少なくとも１つの電極を共有して刺激信号を印加するか、中間信号を検出する。信号獲得部は、センシング部から検出される中間信号から第１及び第２生体信号を分離して獲得する。
【００１１】
技術的課題を達成するために本発明に係る生体信号同時測定方法は、刺激信号に対する反応で発生する第１生体信号と自然的に発生する第２生体信号とを同時に測定するための方法であって、センシング部提供段階と、刺激信号発生段階と、信号獲得段階とを含む。センシング部提供段階は、生体に付着され、刺激信号が印加されつつ、第１及び第２生体信号を含む少なくとも１つの中間信号が検出される複数個の電極よりなり、複数個の電極のうち、少なくとも１つの電極を共有して刺激信号を印加するか、中間信号を検出するセンシング部を提供する段階である。刺激信号発生段階は、生体に印加するための刺激信号を発生させる段階である。信号獲得段階は、センシング部から検出される中間信号から第１及び第２生体信号を分離して獲得する段階である。
【００１２】
生体信号同時測定方法で刺激信号印加段階及び第１及び第２生体信号分離獲得段階は、望ましくは、コンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体として具現しうる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、刺激信号を生体に印加するか、生体から第１及び第２生体信号を検出するためのセンシング部で少なくとも１つ以上の電極を共有しつつ、相異なる物理的メカニズムを有する少なくとも２種以上の生体信号を同時に測定できる。このため、測定しようとする生体信号別にいちいち測定せねばならない煩わしさを解消でき、ユーザの便宜性を大幅に向上させるだけでなく、測定しようとする生体信号の種類が増加しても、全体生体信号の測定にかかる時間を大幅に短縮させうる。
【００１４】
また、例えば、時間的分離と電気的分離のうち、少なくとも１つを用いて相互間に干渉なしに多様な種類の生体信号を同時に測定でき、その結果１つの測定機器に一体化させうる。したがって、コスト節減が図れ、かつユーザの操作が簡便である利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態例について詳細に説明する。
まず、刺激信号に対する反応で発生する信号を第１生体信号、自然的に発生する信号を第２生体信号という。本発明によれば、生体に付着されるセンシング部（図１の１４０）は、刺激信号が印加されつつ、第１及び第２生体信号を含む中間信号が検出される複数個の電極よりなる。特に、複数個の電極のうち、少なくとも１つの電極を共有して各中間信号を検出する。また、信号獲得部（図１の１６０）は、センシング部１４０から検出される各中間信号から時間的分離及び電気的分離のうち、少なくとも１つを用いて第１及び第２生体信号を分離獲得する。時間的分離は、信号を時間的に分離させることによって、測定しようとする第１及び第２生体信号が存在する周波数帯域に関係なく使われうる。しかし、時間的分離の性能は、制御部（図１の１１０）のプロセッシング速度と密接な関係があるので、測定項目が多くなれば、低級の制御部では、その性能を保証し難い。一方、電気的分離は、センシング部から検出される中間信号から所望の周波数帯域の信号を得るためのフィルターと絶縁部との簡単な組合わせで信号を分離しうる。しかし、電気的分離は、測定しようとする信号の周波数帯域が相互離れている場合にのみ適用しうる。
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態例に係る生体信号同時測定装置の構成を示すブロック図であって、時間的分離により第１及び第２生体信号を測定する。
生体信号同時測定装置は、項目選択部１００、制御部１１０、刺激信号発生部１２０、第１時間的分離部１３０、センシング部１４０、第２時間的分離部１５０、信号獲得部１６０、信号分析部１７０、保存部１８０及び表示部１９０よりなる。ここで、項目選択部１００は、オプションとして備えられうる構成要素である。
【００１７】
図１を参照すれば、項目選択部１００は、ユーザが同時に測定しようとする生体信号を選択する。ユーザは、多様な第１生体信号のうち、少なくとも１つ以上、多様な第２生体信号のうち、少なくとも１つ以上を選択しうる。他の実施形態例としては、項目選択部１００は、既定の複数個の測定項目のうち、ユーザが測定から除外しようとする項目を選択するように構成しうる。
【００１８】
制御部１１０は同時に測定された第１及び第２生体信号間の干渉を防止するために一定の時間間隔で第１及び第２時間的分離部１３０、１５０をスイッチングするための制御信号を発生させる。例えば、制御部１１０は、図４（Ａ）あるいは図４（Ｂ）に示されたように、第１生体信号と第２生体信号とを同時に測定するのにかかる全体時間Ｔを非常に短いサンプリング周期のパルス信号に分割し、第１区間Ｔａは、刺激信号をセンシング部１４０に印加して第１生体信号を測定する区間であり、第２区間Ｔｂは、第２生体信号を測定する区間である。
【００１９】
刺激信号発生部１２０は、それぞれの第１生体信号に対して生体が最もよく反応する刺激信号を発生させて第１時間的分離部１３０に印加する。例えば、第１生体信号が体脂肪である場合には、数十ＫＨｚの周波数を有する交流電流を刺激信号として、第１生体信号が皮膚抵抗である場合には、２０ないし５０Ｈｚ範囲の周波数を有する交流電流を刺激信号として印加しうる。一方、刺激信号発生部１２０には、それぞれの第１生体信号別に該当する刺激信号がマッピングされている。したがって、項目選択部１００でユーザが項目を選択すれば、該当する刺激信号が第１時間的分離部１３０に印加される。もし、２種以上の第１生体信号を選択した場合、各項目別に該当する刺激信号を発生させた後、合成して第１時間的分離部１３０に印加しうる。
【００２０】
第１時間的分離部１３０は、制御部１１０から提供される制御信号によって動作し、第２生体信号測定時刺激信号により引き起こされる干渉を防止するためのものである。これにより、一定の時間間隔で刺激信号がセンシング部１４０に印加される。
【００２１】
センシング部１４０は、生体に付着可能な複数個の電極よりなり、刺激信号を印加するか、各中間信号を検出するために、少なくとも１つ以上の電極が共有できるように構成される。一実施形態例では、左手と右手との手の平に各々２個ずつ付着可能な計４個の電極よりなる。他の実施形態例では、左手と右手の手の平に各々１個ずつ付着可能な計２個の電極よりなる。ここで、付着位置は左手と右手の何れにも限定されず、第１生体信号あるいは第２生体信号が検出可能な任意の位置でも良い。第１生体信号を測定するためには、複数個の電極のうち、少なくとも２つ以上の電極に刺激信号が印加され、少なくとも２つ以上の電極から検出される中間信号が利用される。第２生体信号を測定するためには、複数個の電極のうち、少なくとも２つ以上の電極から検出される中間信号が利用される。
【００２２】
第２時間的分離部１５０は、制御部１１０から提供される制御信号によって動作し、信号獲得部１６０で第１及び第２生体信号獲得時に相互間に干渉を起こさないようにする。これにより、センシング部１４０を構成する複数個の電極から第１及び第２中間信号が一定の時間間隔で検出される。第２時間的分離部１５０は、第１時間的分離部１３０と同期されて動作し、何れもアナログスイッチとして具現されうる。
【００２３】
信号獲得部１６０は、制御部１１０から提供される制御信号によって動作し、第２時間的分離部１５０の動作によって一定の時間間隔でセンシング部１４０から検出される第１及び第２中間信号から第１及び第２生体信号を分離獲得する。もし、複数の第１生体信号が選択され、それぞれの第１生体信号に該当する周波数を有する刺激信号がセンシング部１４０に印加された場合、それぞれの周波数を用いて該当する第１生体信号を獲得しうる。
【００２４】
信号分析部１７０は、信号獲得部１６０で獲得した第１及び第２生体信号を分析して対応するデータを獲得する。例えば、体脂肪あるいは皮膚抵抗のような第１生体信号は、２個の電極から検出される両端電圧差より得られるインピーダンスで測定でき、心電図のような第２生体信号に対応するデータは少なくとも２個の電極から検出される電位差から得られうる。
【００２５】
保存部１８０は、信号分析部１７０での分析結果で得られる第１生体信号及び第２生体信号に対応するデータを保存する。表示部１９０は、信号分析部１７０での分析結果で得られる第１生体信号及び第２生体信号に対応するデータを画面上に表示する。
【００２６】
図２は、図１に示された生体信号同時測定装置の一側面に係る細部的な構成を示すブロック図である。
図２によれば、刺激信号発生部２２０は、電流発生部２２１よりなり、第１時間的分離部２３０は第１スイッチ２３１よりなる。センシング部２４０は、第１及び第３電極Ｅ１、Ｅ３で構成される第１電極群２４１と、第２及び第４電極Ｅ２、Ｅ４で構成される第２電極群２４３よりなる。第２時間的分離部２５０は、第２スイッチ２５１と第３スイッチ２５３とよりなる。信号獲得部２６０は、第１獲得部２６１及び第２獲得部２６４よりなる。第１獲得部２６１は、第１増幅部２６２と第１フィルタリング部２６３よりなり、第２獲得部２６４は、第２増幅部２６５及び第２フィルタリング部２６６よりなる。
【００２７】
説明の便宜上、電流印加時にその反応で発生する第１生体信号の例としては、体脂肪信号あるいは皮膚抵抗信号を、自然的に発生する第２生体信号の例としては、心電図信号を挙げる。
【００２８】
心電図信号は、心臓の電気活動によって現れ、心臓を中心に少なくとも２箇所以上の位置で現れる電位差を用いて検出される。電位差は、心臓と遠ざかるほど差があり、本発明では測定位置の一例として手の平が使われる。心電図を測定するためにセンシング部２４０では３個の電極、例えば、第２電極ないし第４電極Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４を使用するか、２個の電極、例えば、第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４を使用する。
【００２９】
体脂肪は、生体内部に存在する体脂肪量によって生体の両端で現れる抵抗値を用いて測定するが、このために一定の交流電流を印加した後、２つの電極間の電圧変化を抵抗値に換算する。この際、交流電流の周波数は、生体内の体脂肪成分によく反応する周波数、望ましくは、５０ＫＨｚを使用する。体脂肪を測定するために２個の電極を使用する場合、第１及び第２電極Ｅ１、Ｅ２に交流電流を印加した後、第１及び第２電極Ｅ１、Ｅ２間に現れる交流電圧を測定する。４個の電極を使用する場合、第１及び第２電極Ｅ１、Ｅ２に交流電流を印加した後、第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４間に現れる交流電圧を測定する。その後、測定された交流電圧をインピーダンスに換算する。本実施形態例では、４個の電極を使用する。一方、自律神経系の変化によって皮膚に汗が出て、これにより変わる皮膚表面の抵抗値を測定するために使われる交流電流の周波数としては、生体の皮膚抵抗に最もよく反応する周波数、望ましくは２０ないし５０Ｈｚ範囲に存在する任意の周波数が使用される。皮膚抵抗を測定するためには、第１及び第３電極Ｅ１、Ｅ３に交流電流を印加した後、第１及び第３電極Ｅ１、Ｅ３間に現れる交流電圧を測定し、測定された交流電圧を抵抗値に換算する。
【００３０】
前記のような生体信号測定原理に基づいて本発明の動作を説明すれば次の通りである。
図２を参照すれば、電流発生部２２１は、それぞれの第１生体信号に対応する周波数を有する交流電流を発生させる。すなわち、第１生体信号が体脂肪である場合、５０ＫＨｚの周波数を有する交流電流（図５のＩf2）を発生させる。
【００３１】
第１スイッチ２３１は、制御部１１０の制御信号によって切換えられ、第１生体信号を測定するＴａ区間（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）では、第１スイッチ２３１の接点ａ１が接点ｂ１に接続される。一方、第２生体信号を測定するＴｂ区間（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）では、第１スイッチ２３１の接点ａ１が接点ｃ１に接続される。これによれば、Ｔｂ区間では、電流発生部２２１から提供される交流電流がセンシング部２４０の第２電極Ｅ２に印加されず、Ｔａ区間でだけ電流発生部２２１から提供される交流電流がセンシング部２４０の第２電極Ｅ２に印加される。たとえ電流発生部２２１から提供される交流電流が区間に関係なく常にセンシング部２４０の第１電極Ｅ１に印加されるとしても、Ｔｂ区間では交流電流がセンシング部２４０の第２電極Ｅ２に印加されず、電流ループが形成されないために、Ｔｂ区間での第２生体信号測定には何らの干渉も起こさない。
【００３２】
第２スイッチ２５１及び第３スイッチ２５３は、第１スイッチ２３１と同期されて制御部１１０の制御信号によって切換えられ、第１生体信号を測定するＴａ区間（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）では第２スイッチ２５１の接点ａ２が接点ｂ２に、第３スイッチ２５３の接点ａ３が接点ｂ３に接続される。一方、第２生体信号を測定するＴｂ区間（図４（Ａ）及び図４（Ｂ）参照）では第２スイッチ２５１の接点ａ２が接点ｃ２に、第３スイッチ２５３の接点ａ３が接点ｃ３に接続される。これによれば、体脂肪の場合、Ｔａ区間では、センシング部２４０の第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４間に現れる交流電圧が信号獲得部２６０の第１獲得部２６１に提供され、Ｔｂ区間ではセンシング部２４０の第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４に現れる電圧が信号獲得部２６０の第２獲得部２６４に提供される。
【００３３】
第１獲得部２６１において、第１増幅部２６２は、Ｔａ区間毎に第２及び第３スイッチ２５１、２５３により連結される第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４間の交流電圧を増幅させて第１フィルタリング部２６３に提供する。第１フィルタリング部２６３では、第１増幅部２６２から提供される信号をフィルタリングしてノイズ成分を除去した後、信号分析部（図１の１７０）に提供する。第２獲得部２６４において、第２増幅部２６５は、Ｔｂ区間毎に第１スイッチ２３１により連結される第２電極Ｅ２を心電図の右脚駆動回路用電極（Ｇ：Ｒｉｇｈｔ  Ｌｅｇ  Ｄｒｉｖｅｒ）に設定し、第２及び第３スイッチ２５１、２５３により連結される第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４の電圧値間の差、すなわち電位差信号を差動増幅させて第２フィルタリング部２６６に提供する。第２フィルタリング部２６６では第２増幅部２６５から提供される信号をフィルタリングしてノイズ成分を除去した後、信号分析部（図１の１７０）に提供する。
【００３４】
一方、体脂肪の代わりに皮膚抵抗を測定しようとする場合には、図２のセンシング部２４０と信号獲得部２６０との間の連結関係を修正することによって容易に具現しうる。
図３は、図１に示された生体信号同時測定装置の他の側面に係る細部的な構成を示すブロック図である。
【００３５】
図３によれば、刺激信号発生部３２０は、第１及び第２電流発生部３２１、３２３及び合成部３２５よりなり、信号獲得部３６０は、第１獲得部３６１、第２獲得部３６５、及び第３獲得部３６９よりなる。第１獲得部３６１は、第１増幅部３６２と第１分離部３６３と第１フィルタリング部３６４とよりなり、第２獲得部３６５は、第２増幅部３６６と第２分離部３６７と第２フィルタリング部３６８とよりなり、第３獲得部３６９は、第３増幅部３７０と第３フィルタリング部３７１とよりなる。図２に示された装置と比較して同じ部分については細部的な説明を省略し、異なる部分についてのみ重点的に説明する。
【００３６】
図３を参照すれば、第１及び第２電流発生部３２１、３２３は、それぞれの（２つの）第１生体信号に対応する周波数を有する交流電流を発生させる。例えば、第１電流発生部３２１は、皮膚抵抗を測定するための２０ないし５０Ｈｚの第１周波数ｆ１を有する第１交流電流（図５のＩf1）、第１電流発生部３２３は体脂肪を測定するための５０ＫＨｚの第２周波数ｆ２を有する第２交流電流（図５のＩf2）を発生させる。合成部３２５は、第１及び第２電流発生部３２１、３２３から発生する第１及び第２交流電流Ｉf1、Ｉf2を合成し、合成された交流電流（図５のＩm）を発生させて第１時間的分離部３３０に提供する。一方、皮膚抵抗と体脂肪以外の他の第１生体信号を付加的に測定する場合、第３交流電流を発生させて第１及び第２交流電流と合成して第１時間的分離部３３０に提供する。
【００３７】
第１獲得部３６１において第１増幅部３６２は、Ｔａ区間ごとに第２及び第３スイッチ３５１、３５３により連結される第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４間の交流電圧を増幅させて第１分離部３６３に提供する。第１分離部３６３では増幅された交流電圧で第１周波数ｆ１成分を分離する。第１フィルタリング部３６４では第１分離部３６３から分離された第１周波数成分の交流電圧をフィルタリングしてノイズ成分を除去した後、信号分析部（図１の１７０）に提供する。
【００３８】
第２獲得部３６５において第２増幅部３６６は、Ｔａ区間ごとに第２及び第３スイッチ３５１、３５３により連結される第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４間の交流電圧を増幅させて第２分離部３６７に提供する。第２分離部３６７では増幅された交流電圧から第２周波数ｆ２成分を分離する。第２フィルタリング部３６８では、第２分離部３６７から分離された第２周波数成分の交流電圧をフィルタリングしてノイズ成分を除去した後、信号分析部（図１の１７０）に提供する。
【００３９】
第３獲得部３６９において、第３増幅部３７０は、Ｔｂ区間ごとに第１スイッチ３３１により連結される第２電極Ｅ２を心電図の右脚駆動回路用電極Ｇに設定し、第２及び第３スイッチ３５１、３５３により連結される第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４の電圧値間の差、すなわち電位差信号を差動増幅させて第３フィルタリング部３７１に提供する。第３フィルタリング部３７１では第３増幅部３７０から提供される信号をフィルタリングしてノイズ成分を除去した後、信号分析部（図１の１７０）に提供する。
【００４０】
ここで、同時測定しようとする第１生体信号の数がｍ個（ここで、ｍは２以上の整数）であり、第２生体信号を含めて総ｎ個の項目を測定する場合、図２及び図３の装置は次の通り変形されうる。
【００４１】
第１に、図２の装置を用いる場合、１サンプリング周期Ｔ１内で第１及び第２時間的分離部２３０、２５０の切換え動作をｎ回行わせ、各切換え動作で該当する生体信号が測定されるように構成する。
【００４２】
第２に、図３の装置を用いる場合、合成部３２５は、ｍ個の周波数成分を有する交流電流を合成してセンシング部３４０に印加し、ｍ個の分離部を備えてセンシング部３４０から検出された交流電圧で各周波数成分を有する交流電圧を分離する。この場合、１サンプリング周期Ｔ１内で第１及び第２時間的分離部２３０、２５０の切換え動作は２回行われ、各切換え動作で第１あるいは第２生体信号が測定されるように構成する。ここでは、ｍ個の第１生体信号が各々存在する周波数帯域が相異なるということを前提とする。
【００４３】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、図１ないし図３に示された第１時間的分離部１３０、２３０、３３０及び第２時間的分離部１５０、２５０、３５０で採択された時間的分離方法の例を示す図面であって、１サンプリング周期Ｔ１内で２回の切換え動作が行われることを例としたものである。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照すれば、Ｔａ区間は第１生体信号を測定する区間であり、Ｔｂ区間は第２生体信号を測定する区間である。一方、図４（Ｂ）において、Ｔｄ区間は、Ｔａ区間から生体に印加された刺激信号の放電に必要な区間であって、Ｔａ区間とＴｂ区間との間に設けられる。ここで、Ｔｄ区間の大きさは実験やコンピュータシミュレーションを通じて求められうる。これによれば、第１生体信号測定後生体に残留する刺激信号が放電されることによって第２生体信号測定時に刺激信号に引き起こされる干渉が最小化されうる。さらに効率的な放電のためには、刺激信号が印加されるセンシング部２４０、３４０の第２電極Ｅ２と接地との間に抵抗素子（図示せず）とスイッチ（図示せず）とを直列に連結し、Ｔｄ区間でスイッチをターンオンさせる。その結果、Ｔｄ区間で抵抗素子を通じて迅速な放電がなされうる。本実施形態例では、１サンプリング周期を５００Ｈｚ、すなわち、２ｍｓに設定したが、これに限定されるものではない。
【００４４】
図６は、本発明の第２実施形態例に係る生体信号同時測定装置の構成を示すブロック図であって、電気的分離により第１及び第２生体信号を測定する。
生体信号同時測定装置は項目選択部６００、刺激信号発生部６２０、センシング部６４０、信号獲得部６６０、及び信号分析部６７０よりなる。ここで、項目選択部６００は、オプションとして備えられうる構成要素である。
【００４５】
また、信号獲得部６６０は、第１獲得部と第２獲得部とよりなり、第１獲得部は、第１フィルタリング部６６１、第１増幅部６６２及び第２フィルタリング部６６３を含み、第２獲得部は、第３フィルタリング部６６４、絶縁部６６５、第２増幅部６６６及び第４フィルタリング部６６７を含んでいる。図１に示された装置と比較すると、図６の装置は、第１及び第２時間的分離部１３０、１５０を使用しない代わりに、相異なる信号獲得部６６０を使用する点にその差異点がある。図１の装置と比較して同じ部分については、細部的な説明を省略し、差のある部分に対して重点的に説明する。ここでは、第１生体信号として体脂肪を、第２生体信号として心電図を例に挙げる。
【００４６】
図６を参照すれば、センシング部６４０の第１及び第２電極Ｅ１、Ｅ２には、第１生体信号を測定するための刺激信号が印加され、第２電極Ｅ２を右脚駆動回路用電極Ｇに設定して第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４で各々検出される電圧が第１フィルタリング部６６１及び第３フィルタリング部６６４に提供される。ここで、センシング部６４０は、例えば、図２に示す４つの電極を有していてもよい。
【００４７】
信号獲得部６６０において、第１フィルタリング部６６１は、センシング部６６０を通じて検出された電圧、すなわち、中間信号から第１生体信号が存在する周波数帯域をフィルタリングする。第１増幅部６６２は、第１フィルタリング部６６１から提供される中間信号を増幅させ、第４フィルタリング部６６７は、増幅された中間信号からノイズ成分を除去して信号分析部６７０に提供する。
【００４８】
第３フィルタリング部６６４は、センシング部６６０を通じて検出された電圧、すなわち、中間信号から第２生体信号が存在する周波数帯域をフィルタリングする。絶縁部６６５は、第３フィルタリング部６６４から提供される中間信号に含まれた刺激信号を遮断する。ここで、絶縁部６６５は、バッファ、フォトカプラあるいはトランスフォーマとして具現されうる。第２増幅部６６６は、絶縁部６６５を通じて提供される中間信号を増幅させ、第４フィルタリング部６６７は第２増幅部６６６から提供される中間信号からノイズ成分を除去して信号分析部６７０に提供する。
【００４９】
図６に示された装置を利用する場合、第１及び第２生体信号が存在する周波数帯域が相互離隔されているほどさらに正確な測定がなされうる。
図７は、本発明の第３実施形態例に係る生体信号同時測定装置の構成を示すブロック図であって、時間的分離及び電気的分離により第１及び第２生体信号を測定する。
【００５０】
生体信号同時測定装置は、項目選択部７００、制御部７１０、刺激信号発生部７２０、第１時間的分離部７３０、センシング部７４０、第２時間的分離部７５０、信号獲得部７６０及び信号分析部７７０よりなる。ここで、項目選択部７００はオプションとして備えられうる構成要素である。
【００５１】
また、信号獲得部７６０は、第１ないし第３獲得部よりなる。第１獲得部は、第１増幅部７６１及び第１フィルタリング部７６２を含み、第２獲得部は、第２フィルタリング部７６３、絶縁部７６４、第２増幅部７６５及び第３フィルタリング部７６６を含み、第３獲得部は、第４フィルタリング部７６７、第３増幅部７６８及び第５フィルタリング部７６９を含んでいる。図６に示された、装置と比較すると、図７の装置は、第１及び第２時間的分離部７３０、７５０がさらに付加される点にその差異点がある。図６の装置と比較して同じ部分については細部的な説明を省略し、差のある部分についてのみ重点的に説明する。ここでは、第２生体信号として心電図信号を、第１生体信号として体脂肪及び皮膚抵抗を例に挙げる。
【００５２】
図７を参照すれば、センシング部７４０は、第１及び第２刺激信号が印加されるか、第１中間信号を検出する第１電極Ｅ１と、第２刺激信号が印加されるか、右脚駆動回路用として使われる第２電極Ｅ２と、第１刺激信号が印加されるか、第１及び第２中間信号を検出する第３電極Ｅ３と、第１及び第２中間信号を検出する第４電極Ｅ４とよりなる。ここで、センシング部７４０は、例えば、図３に示す４つの電極を有していてもよい。
【００５３】
第１時間的分離部７３０は、制御部７１０から提供される制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間、すなわち、Ｔａ区間で第１刺激信号を、サンプリング周期の第２区間、すなわち、Ｔｂ区間で第２刺激信号をセンシング部７４０を通じて生体に印加する。ここで、第１刺激信号は皮膚抵抗測定のために印加され、第２刺激信号は体脂肪測定のために印加される。
【００５４】
第２時間的分離部７５０は、制御部７１０から提供される制御信号によって動作し、Ｔａ区間でセンシング部７４０の第１及び第３電極Ｅ１、Ｅ３から検出される第１中間信号を、Ｔｂ区間でセンシング部７４０の第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４から検出される第２中間信号を信号獲得部７６０に提供する。
【００５５】
信号獲得部７６０は、時間的分離により第１中間信号から第１生体信号、すなわち皮膚抵抗信号を得て、フィルタリング及び電気的分離により第２中間信号から第１生体信号、すなわち体脂肪信号と、第２生体信号、すなわち心電図信号とを得る。
【００５６】
信号獲得部７６０において、第１増幅部７６１は、Ｔａ区間でセンシング部７４０の第１及び第３電極Ｅ１、Ｅ３で検出される交流電圧、すなわち、第１中間信号を増幅させて第１フィルタリング部７６２に提供する。第１フィルタリング部７６２は、第１増幅部７６１から提供される信号でノイズ成分を除去して皮膚抵抗信号として信号分析部７７０に提供する。
【００５７】
第２フィルタリング部７６３は、Ｔｂ区間でセンシング部７４０の第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４で検出される交流電圧、すなわち、第２中間信号から第２生体信号、すなわち心電図信号が存在する周波数帯域をフィルタリングする。絶縁部７６４は、第２フィルタリング部７６３から提供される信号で体脂肪測定のために印加された第２刺激信号を遮断させて第２増幅部７６５に提供する。絶縁部７６４は高い入力インピーダンスを有するバッファ、フォトカプラあるいはトランスフォーマとして具現されうる。第２増幅部７６５は、絶縁部７６４から提供される信号を増幅させて第３フィルタリング部７６６に提供する。第３フィルタリング部７６６は、第２増幅部７６５から提供される信号でノイズ成分を除去して第２生体信号、すなわち心電図信号として信号分析部７７０に提供する。
【００５８】
第４フィルタリング部７６７は、Ｔｂ区間でセンシング部７４０の第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４から検出される交流電圧、すなわち、第２中間信号から第１生体信号、すなわち、体脂肪信号が存在する周波数帯域をフィルタリングする。第３増幅部７６８は、第４フィルタリング部７６７から提供される信号を増幅させて第５フィルタリング部７６９に提供する。第５フィルタリング部７６９は、第３増幅部７６８から提供される信号からノイズ成分を除去して第１生体信号、すなわち体脂肪信号として信号分析部７７０に提供する。
【００５９】
図７に示された装置を利用する場合、心電図信号と周波数帯域が隣接した皮膚抵抗信号は、第１及び第２時間的分離部７３０、７５０を用いて分離する一方、時間的分離により得られる周波数帯域が相互離隔された体脂肪及び心電図信号は、第２及び第４フィルタリング部７６３、７６７と絶縁部７６４とを用いて分離することによって、第１及び第２生体信号が存在する周波数帯域に関係なく多様な生体信号を正確に測定しうる。また、第２時間的分離部７５０の後端にはジッタを防止する回路がさらに付加され、ジッタ防止回路によるインピーダンスの減少を補償するためのインピーダンスマチング回路がさらに付加されうる。
【００６０】
図８は、本発明の第４実施形態例に係る生体信号同時測定装置の構成を示すブロック図であって、時間的分離及び電気的分離により第１及び第２生体信号を測定する。
生体信号同時測定装置は、項目選択部８００、制御部８１０、刺激信号発生部８２０、第１時間的分離部８３０、センシング部８４０、第２時間的分離部８５０、信号獲得部８６０及び信号分析部８７０よりなる。ここで、項目選択部８００は、オプションとして備えられうる構成要素である。
【００６１】
また、信号獲得部８６０は、第１ないし第３獲得部よりなる。第１獲得部は、第１増幅部８６１及び第１フィルタリング部８６２を含み、第２獲得部は、第２フィルタリング部８６３、絶縁部８６４、第２増幅部８６５及び第３フィルタリング部８６６を含み、第３獲得部は、第４フィルタリング部８６７、第３増幅部８６８及び第５フィルタリング部８６９を含んでいる。図６及び図７に示された装置と比較すると、図８の装置は、第１及び第２時間的分離部８３０、８５０がさらに付加され、その位置にその差異点がある。図６及び図７の装置と比較して、同じ部分については細部的な説明を省略し、差のある部分についてのみ重点的に説明する。ここでは、第２生体信号として心電図信号を、第１生体信号として体脂肪及び皮膚抵抗を例に挙げる。
【００６２】
図８を参照すれば、センシング部８４０は、第１及び第２刺激信号が印加されるか、第１中間信号を検出する第１電極Ｅ１と、第２刺激信号が印加されるか、右脚駆動回路用として使われる第２電極Ｅ２と、第１刺激信号が印加されるか第１及び第２中間信号を検出する第３電極Ｅ３と、第１及び第２中間信号を検出する第４電極Ｅ４とよりなる。ここで、センシング部７４０は、例えば、図３に示す４つの電極を有していてもよい。
【００６３】
第１時間的分離部８３０は、制御部８１０から提供される制御信号によって動作し、毎サンプリング周期の第１区間、すなわち、Ｔａ区間で第１刺激信号をセンシング部８４０を通じて生体に印加する。ここで、第１刺激信号は、皮膚抵抗測定のために印加される。
【００６４】
第２時間的分離部８５０は、制御部８１０から提供される制御信号によって動作し、Ｔａ区間でセンシング部８４０の第１及び第３電極Ｅ１、Ｅ３から検出される第１中間信号を、Ｔｂ区間でセンシング部８４０の第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４から検出される第２中間信号を信号獲得部８６０に提供する。
【００６５】
一方、体脂肪測定のために印加される第２刺激信号は区間に関係なくセンシング部８４０を通じて生体に印加され、区間に関係なくセンシング部８４０の第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４から第３中間信号が検出される。
【００６６】
信号獲得部８６０は、フィルタリングを用いて体脂肪信号を得て、時間的分離及び電気的分離により皮膚抵抗信号と心電図信号とを得る。
信号獲得部８６０において、第１増幅部８６１はＴａ区間でセンシング部８４０の第１及び第３電極Ｅ１、Ｅ３から検出される交流電圧、すなわち、第１中間信号を増幅させて第１フィルタリング部８６２に提供する。第１フィルタリング部８６２は第１増幅部８６１から提供される信号からノイズ成分を除去して皮膚抵抗信号として信号分析部８７０に提供する。
【００６７】
第２フィルタリング部８６３は、Ｔｂ区間でセンシング部８４０の第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４から検出される交流電圧、すなわち、第２中間信号から第２生体信号、すなわち、心電図信号が存在する周波数帯域をフィルタリングする。絶縁部８６４は、第２フィルタリング部８６３から提供される信号から体脂肪測定のために印加された第２刺激信号を遮断させて第２増幅部８６５に提供する。絶縁部８６４は、高い入力インピーダンスを有するバッファ、フォトカプラあるいはトランスフォーマとして具現されうる。第２増幅部８６５は、絶縁部８６４から提供される信号を増幅させて第３フィルタリング部８６６に提供する。第３フィルタリング部８６６は、第２増幅部８６５から提供される信号からノイズ成分を除去して第２生体信号、すなわち心電図信号として信号分析部８７０に提供する。
【００６８】
第４フィルタリング部８６７は、区間に関係なく、センシング部８４０の第３及び第４電極Ｅ３、Ｅ４から検出される交流電圧、すなわち、第３中間信号から第１生体信号、すなわち、体脂肪信号が存在する周波数帯域をフィルタリングする。第３増幅部８６８は、第４フィルタリング部８６７から提供される信号を増幅させて第５フィルタリング部８６９に提供する。第５フィルタリング部８６９は第３増幅部８６８から提供される信号からノイズ成分を除去して第１生体信号、すなわち体脂肪信号として信号分析部８７０に提供する。
【００６９】
図９は、本発明の第５実施形態例に係る生体信号同時測定方法の動作を説明するフローチャートである。
図９を参照すれば、９１０段階では、ユーザが測定装置に含まれたセンシング部１４０を生体の特定部位に付着すれば、刺激信号、例えば、所定周波数の交流電流をセンシング部１４０に印加する。
【００７０】
刺激信号を印加する方法は、大きく５種に分けられる。第１に、図２のように、１種類の第１生体信号と１種類の第２生体信号とを測定する場合には、１サンプリング周期中にＴａ区間ごとに所定周波数の交流電流を印加する。第２に、図３のように、２種類以上の第１生体信号と１種類の第２生体信号とを測定する場合には、相異なる周波数を有する２種類以上の交流電流を合成した後、１サンプリング周期中にＴａ区間ごとに合成された交流電流を印加する。第３に、図６のように、ＴａあるいはＴｂ区間に関係なく持続的に所定周波数の交流電流を印加する。第４に、図７のように、Ｔａ区間ごとに第１周波数の交流電流を、Ｔｂ区間ごとに第２周波数の交流電流を印加する。第５に、図８のように第１周波数の交流電流がＴａ区間ごとに印加され、第２周波数の交流電流がＴａあるいはＴｂ区間に関係なく持続的に印加される。
【００７１】
９３０段階では、センシング部１４０から生体信号を得るための中間信号を検出する。センシング部１４０から中間信号を検出するために、図２及び図３に示された電極の連結形態あるいはこれらの変形された連結形態を用いられる。
【００７２】
９５０段階では、前記９３０段階で検出される中間信号から第１及び第２生体信号を各々分離する。第１及び第２生体信号を分離する方法としては、図２、図３、図６ないし図８に示されたように、時間的分離及び電気的分離のうち、少なくとも１つが用いられる。
【００７３】
９７０段階では、前記９５０段階で分離された第１及び第２生体信号を入力として各測定項目別に分析し、分析の結果、各測定項目別データを生成する。
一方、前記実施形態例の生体信号同時測定装置では刺激信号として特定波長の光を印加して血糖のような第３生体信号を測定する構成要素（図示せず）をさらに付加しうる。
【００７４】
一方、前記実施形態例の生体信号同時測定装置は、前記項目選択部１００及び前記制御部１１０を備えなくとてもよい。この場合、これらの部分は、既定の少なくとも１つ以上の特定周波数の交流電流を発生させる刺激信号発生部１２０と、ロータリーモーターの形で一定時間ごとに自動で切換えられる第１及び第２時間的分離部１３０、１５０に置き換えられる。この場合には信号分析部１７０で所定時間の安定化期間以後に信号獲得部１６０から提供される信号を用いて分析することが望ましい。
【００７５】
一方、前記実施形態例の生体信号同時測定装置において第１生体信号測定のための刺激信号は必ずしも交流電流に限定されず、例えば、皮膚抵抗の場合、交流あるいは直流のうち、何れか１つを用いられうる。したがって、体脂肪及び皮膚抵抗の２種の第１生体信号を同時測定する場合、合成部３２５を備える必要なく、体脂肪の測定のための特定周波数を有する交流電流と皮膚抵抗測定のための直流電流とをセンシング部３４０に印加し、センシング部３４０でセンシングされる信号のうち、特定周波数を有する交流電圧と直流電圧とを体脂肪に対する第１生体信号と皮膚抵抗に対する第１生体信号とに分離しうる。
【００７６】
本発明はまたコンピュータ可読記録媒体にコンピュータ可読コードとして具現しうる。コンピュータ可読記録媒体は、コンピュータシステムによって読み込まれるデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータ可読記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フレキシブルディスク、光データ保存装置などがあり、またキャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）の形で具現されることも含む。また、コンピュータ可読記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータ可読コードが保存されて実行されうる。そして、本発明を具現するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは本発明が属する技術分野のプログラマーにより容易に推論されうる。
【００７７】
本発明について前記実施形態例を参考にして説明したが、これは例示的なもの過ぎず、本発明に属する技術分野の当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態例が可能であるという点を理解できるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想により決まらねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、生体信号同時測定方法及び装置に関連した技術分野に好適に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る生体信号同時測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示された生体信号同時測定装置の一側面に係る細部的な構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示された生体信号同時測定装置の他の側面に係る細部的な構成を示すブロック図である。
【図４】図１ないし図３に示された第１及び第２時間的分離部に採択された時間的分離方法の例を示す図面である。
【図５】図３に示された合成部において、２個の交流電流を合成する一例を示す図面である。
【図６】本発明の第２実施形態例に係る生体信号同時測定装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態例に係る生体信号同時測定装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４実施形態例に係る生体信号同時測定装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第５実施形態例に係る生体信号同時測定方法の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１００      項目選択部
１１０      制御部
１２０      刺激信号発生部
１３０      第１時間的分離部
１４０      センシング部
１５０      第２時間的分離部
１６０      信号獲得部
１７０      信号分析部
１８０      保存部
１９０      表示部
【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８】
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【図９】
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