JP6519344B2 - Heartbeat interval specifying program, heart beat interval specifying device, and heart beat interval specifying method - Google Patents
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Description
本発明は、心拍間隔特定プログラム、心拍間隔特定装置、及び心拍間隔特定方法に関する。 The present invention relates to a heartbeat interval identification program, a heartbeat interval identification device, and a heartbeat interval identification method.
マイクロ波ドップラーセンサを用いて心拍情報を出力する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 There is known a technique for outputting heart rate information using a microwave Doppler sensor (see, for example, Patent Document 1).
ところで、マイクロ波ドップラーセンサのような非接触センサは、マイクロ波などの検出波を被験者の心臓に向けて送信し、その反射波に基づいてセンサ信号を出力する。センサ信号には、心拍以外の他の動きで生じる振動成分が含まれる。従って、センサ信号は、心拍の周波数のバンド幅でフィルタ処理される。この結果、フィルタ処理された信号から、心拍に係る特徴点を抽出できる。 A non-contact sensor such as a microwave Doppler sensor transmits a detection wave such as a microwave toward the heart of a subject and outputs a sensor signal based on the reflected wave. The sensor signal includes vibration components that occur in other movements than the heart beat. Thus, the sensor signal is filtered at the bandwidth of the frequency of the heartbeat. As a result, it is possible to extract a feature point related to the heartbeat from the filtered signal.
しかしながら、このようにしてセンサ信号をフィルタ処理すると、得られる信号は、完全な周期波形(正弦波)になるのではなく、フィルタ処理前の心臓の鼓動で生じた特徴点の時間情報が鈍った状態で残る。従って、フィルタ処理で得られた信号から心拍に係る特徴点の時間情報を抽出する場合、個々の心拍間隔を精度良く算出することが難しい。 However, when the sensor signal is filtered in this way, the obtained signal does not become a complete periodic waveform (sine wave), but the time information of the feature points generated by the heartbeat before filtering is blunted Remain in the state. Therefore, when extracting the time information of the feature point which concerns on a heart rate from the signal obtained by the filter process, it is difficult to calculate each heart beat interval accurately.
そこで、1つの側面では、本発明は、個々の心拍間隔を精度良く算出できる心拍間隔特定プログラム、心拍間隔特定装置、及び心拍間隔特定方法の提供を目的とする。 Therefore, in one aspect, the present invention aims to provide a heartbeat interval identification program, an heartbeat interval identification device, and a heartbeat interval identification method capable of accurately calculating individual heartbeat intervals.
一局面によれば、被験者の心臓に向けて送信した検出波の反射波に基づき生成されるセンサ信号を取得し、
取得した前記センサ信号に基づいて、心拍の周波数を特定し、
特定した前記心拍の周波数に基づいて、前記センサ信号をフィルタ処理し、
前記フィルタ処理により得られる信号をフィルタリング信号としたとき、前記センサ信号における複数の特徴点のうちから、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点に対して、時間及び振幅の少なくともいずれかが類似する特徴点を前記心拍に係る特徴点に特定し、
特定した前記心拍に係る特徴点に基づいて、心拍の間隔を算出する、
処理をコンピューターに実行させる、心拍間隔特定プログラムが提供される。
According to one aspect, a sensor signal generated based on a reflected wave of a detection wave transmitted toward the subject's heart is acquired,
Identify the frequency of the heart beat based on the acquired sensor signal,
Filtering the sensor signal based on the identified frequency of the heart beat;
When a signal obtained by the filtering process is a filtering signal , at least one of time and amplitude is similar to a feature point related to the heartbeat in the filtering signal among a plurality of feature points in the sensor signal Identifying feature points as feature points pertaining to the heart beat;
The interval of heartbeats is calculated based on the identified feature points related to the heartbeats,
A heart beat interval identification program is provided which causes the computer to execute the process.
個々の心拍間隔を精度良く算出できる心拍間隔特定プログラム、心拍間隔特定装置、及び心拍間隔特定方法が得られる。 The heartbeat interval identification program, the heartbeat interval identification device, and the heartbeat interval identification method capable of accurately calculating each heartbeat interval can be obtained.
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, each example will be described in detail with reference to the attached drawings.
以下の実施例において、心拍間隔特定装置10は、非接触センサからの情報を用いて、心拍の間隔を算出する。なお以降の説明において、心拍を推定される対象となる人を指して、被験者と記載する場合がある。
In the following embodiment, the heartbeat
[実施例1]
図1は、非接触センサの一例を示す図である。非接触センサ70は、例えば被験者5の衣服等に取り付けられる。或いは、被験者5の動きが少ない場合、非接触センサ70は、被験者5から独立した態様で固定位置に設けられてもよい。非接触センサ70は、電波送受信部25を含み、電波送受信部25は、電波送信部1及び電波受信部2を含む。電波送受信部25の詳細は、図3を参照して後述する。
Example 1
FIG. 1 is a diagram showing an example of a non-contact sensor. The
電波送信部1は、被験者5の人体に電波を照射する。電波の帯域は、任意である。電波の一例として極超短波(UHF:Ultra High Frequency)やマイクロ波(SHF:Super High Frequency)が挙げられる。またさらに、電波は例えば2.4G帯であってよい。電波受信部2は、被験者5からの電波の反射波を受信する。
The radio
図2は、心拍間隔特定装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of the heartbeat interval identification device.
心拍間隔特定装置10は、図2に示すように、バス19で接続されたCPU(Central Processing Unit)11、RAM(Random Access Memory)12、ROM(Read Only Memory)13、記録媒体インターフェイス14、及び表示制御部15を含む。また、心拍間隔特定装置10は、入出力制御部16、及び通信インターフェイス17を有する。記録媒体インターフェイス14には、SD(Secure Digital)カード(または、メモリカード)21などの記録媒体が接続可能である。表示制御部15には、表示装置22が接続されている。入出力制御部16には、入出力デバイス24が接続されている。入出力デバイス24は、タッチパネル、スピーカなどであってよい。表示装置22及び入出力デバイス24の機能は、タッチパネルで実現されてもよい。尚、記録媒体インターフェイス14及びSDカード21、入出力制御部16及び入出力デバイス24、表示装置22及び表示制御部15、及び/又は、無線送受信部26は、適宜、省略されてもよい。
As shown in FIG. 2, the heartbeat
通信インターフェイス17には、電波送受信部25、及び無線送受信部26が接続されている。電波送受信部25は、図1に示した電波送信部1及び電波受信部2を有する。無線送受信部26は、携帯電話における無線通信網を利用して無線通信可能な送受信部を含む。無線送受信部26は、近距離無線通信(NFC:Near Field Communication)部、ブルーツース(Bluetooth、登録商標)通信部、Wi−Fi(Wireless-Fidelity)送受信部、赤外線送受信部などを含んでもよい。
A radio wave transmission /
CPU11は、心拍間隔特定装置10全体の動作を制御する機能を有する。RAM12及びROM13は、CPU11が実行するプログラムや各種データを格納する記憶部を形成する。プログラムは、CPU11に心拍間隔特定処理を実行させて心拍間隔特定装置として機能させるプログラムを含む。記憶部には、SDカード21が含まれても良い。プログラムを格納する記憶部は、コンピュータ読取可能な記憶媒体の一例である。
The
表示装置22は、表示制御部15の制御下で、心拍間隔特定処理の結果などを表示する機能を有する。
The
尚、心拍間隔特定装置10は、非接触センサ70と一体に(1つの筐体内に)形成されてもよい。或いは、心拍間隔特定装置10は、非接触センサ70とは別体に設けられてもよい。
The heartbeat
図3は、電波送受信部25の一例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the radio wave transmission /
電波送受信部25は、制御部251、発振回路252、アンテナ253T,253R、検波回路254、電源回路255、及びオペアンプ(Operational Amplifier)256,258を有する。発振回路252で生成された送信波(電波)は、アンテナ253T及び検波回路254に分波され、アンテナ253Tから送信された送信波は被験者5に照射される。被験者5に照射された送信波は反射され、被験者5からの送信波の反射波はアンテナ253Rで受信される。アンテナ253Rで受信した一点鎖線で示す反射波は、ノードNにおいて実線で示す送信波と干渉し合い、検波回路254からは一点鎖線で示す合成波(DC成分)が出力される。オペアンプ256は、合成波を増幅したセンサ出力を通信インターフェイス17を介して出力する。オペアンプ256からのセンサ出力は、センサ信号とも称される。
The radio wave transmission /
電源回路255は、制御部251、発振回路252、検波回路254、及びオペアンプ256に電源電圧を供給する電池を含む。電池は、例えば充電可能な電池である。なお、電源回路255は、電波送受信部25に対して外部接続されていても良いことは言うまでもない。また、アンテナ253T,253Rは、送受信アンテナとして一体化されてもよい。
The
尚、図3の例では、電波送信部1は少なくとも発振回路252及びアンテナ253Tを含み、電波受信部2は少なくともアンテナ253R、検波回路254及びオペアンプ256を含む。
In the example of FIG. 3, the radio
図4は、心拍間隔特定装置10の機能構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the heartbeat
図4に示す例では、心拍間隔特定装置10は、センサ信号取得部100と、心拍成分検出部101と、心拍特徴点特定部102と、心拍間隔算出部103と、出力部104とを含む。心拍間隔特定装置10の各部100〜104は、図2に示すCPU11がROM13に記憶された1つ以上のプログラムを実行することで実現できる。
In the example shown in FIG. 4, the heartbeat
センサ信号取得部100は、非接触センサ70からセンサ信号(図3参照)を取得(受信)する。
The sensor
心拍成分検出部101は、周波数解析部31と、フィルタ処理部32とを含む。
The heartbeat
周波数解析部31は、センサ信号に基づいて、心拍の周波数を特定する。具体的には、周波数解析部31は、電波受信部2から得られるセンサ信号を周波数解析することでパワースペクトルを取得する。図5は、センサ信号の一例を示す。図5では、横軸が時間を表し、縦軸が振幅を表す。周波数解析は、例えばFFT(Fast Fourier Transform)であり、例えば図6に示す解析結果が得られる。図6は、図5のセンサ信号を周波数解析した解析結果の一例を示す図である。図6では、横軸が周波数を表し、縦軸が強度(パワー)を表す。
The frequency analysis unit 31 specifies the frequency of the heartbeat based on the sensor signal. Specifically, the frequency analysis unit 31 acquires the power spectrum by performing frequency analysis on the sensor signal obtained from the radio
周波数解析部31は、図6に示す解析結果から振幅値が所定閾値Th1以上のピークが発生する周波数を、心拍の周波数として特定する。尚、図6には、心拍(被験者5の心臓の鼓動に伴う体の表面または心臓を含む臓器の変位)にピークP1が図示されている。 From the analysis result shown in FIG. 6, the frequency analysis unit 31 specifies a frequency at which a peak having an amplitude value equal to or greater than a predetermined threshold Th1 occurs as a heartbeat frequency. Incidentally, in FIG. 6, the peak P 1 is illustrated in heart rate (displacement organs including the surface or heart of the body caused by the beating of the heart of the subject 5).
フィルタ処理部32は、周波数解析部31により特定された心拍の周波数に基づいて、センサ信号をフィルタ処理する。即ち、フィルタ処理部32は、センサ信号に対して、心拍として特定されたピークの周波数を中心にフィルタ処理を施す。フィルタ処理は、例えばバンドパスフィルタ(BPF:Band-Pass Filter)処理であり、一拍毎に揺らいでいる心拍を抽出するために行われる。以下、センサ信号をフィルタ処理することで得られる信号を「フィルタリング信号」と称する。図7は、フィルタリング信号の一例を示す。図7に示すフィルタリング信号は、図5のセンサ信号をフィルタ処理することで得られる。図7では、横軸が時間を表し、縦軸が振幅を表す。
The
心拍特徴点特定部102は、フィルタリング信号における心拍に係る特徴点に基づいて、センサ信号における複数の特徴点のうちから、心拍に係る特徴点を特定する。心拍特徴点特定部102は、フィルタ遅延補正部40と、フィルタリング信号特徴点検出部41と、センサ信号特徴点検出部42と、心拍特徴点探索部43とを含む。
The heartbeat feature
フィルタ遅延補正部40は、センサ信号に対するフィルタリング信号の遅延を補正する。遅延は、フィルタ処理部32によるフィルタ処理に起因して生じる。この処理の具体例は図10を参照して後述する。
The filter delay correction unit 40 corrects the delay of the filtering signal with respect to the sensor signal. The delay occurs due to the filtering process by the
フィルタリング信号特徴点検出部41は、フィルタリング信号における心拍に係る特徴点(以下、「フィルタリング信号特徴点」とも称する)を検出する。フィルタリング信号特徴点は、フィルタリング信号におけるピーク(図7のPa〜Pdのような各ピーク)として現れる。フィルタリング信号特徴点検出部41は、フィルタリング信号における各ピークを、心拍に係る各特徴点として検出する。フィルタリング信号特徴点検出部41は、フィルタリング信号における各ピークの時間及び振幅を表す情報を、心拍に係る各特徴点に係る情報(フィルタリング信号特徴点情報)として生成する。 The filtering signal feature point detection unit 41 detects a feature point related to a heartbeat in the filtering signal (hereinafter, also referred to as “filtering signal feature point”). The filtered signal feature points appear as peaks (each peak such as Pa to Pd in FIG. 7) in the filtered signal. The filtering signal feature point detection unit 41 detects each peak in the filtering signal as each feature point related to the heartbeat. The filtering signal feature point detection unit 41 generates information representing the time and amplitude of each peak in the filtering signal as information (filtering signal feature point information) related to each feature point related to the heartbeat.
センサ信号特徴点検出部42は、センサ信号における心拍に係る特徴点候補を検出する。センサ信号特徴点検出部42は、フィルタリング信号特徴点毎に、対応する心拍に係る特徴点候補(以下、「センサ信号特徴点」と称する)を特定する。センサ信号特徴点検出部42は、センサ信号特徴点の時間及び振幅を表す情報を、センサ信号特徴点情報として生成する。この処理の具体例は図10を参照して後述する。
The sensor signal feature
心拍特徴点探索部43は、フィルタリング信号特徴点検出部41及びセンサ信号特徴点検出部42の各検出結果に基づいて、センサ信号における複数の特徴点のうちから、心拍に係る特徴点(以下、「心拍特徴点」と称する)を探索する。心拍特徴点探索部43は、フィルタリング信号特徴点と、センサ信号特徴点との間の、時間の差及び振幅の差のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、心拍特徴点を特定する。この処理の具体例は図10等を参照して後述する。
The heartbeat feature
心拍間隔算出部103は、心拍特徴点特定部102により特定された心拍特徴点に基づいて、心拍の間隔を算出する。心拍の間隔は、心拍特徴点特定部102により特定された心拍に係る各特徴点の時間間隔として算出できる。
The heartbeat
出力部104は、心拍間隔算出部103により算出された心拍の間隔を表示装置22上に出力する。心拍の間隔の出力(送信)先は、表示装置22に限られず、例えば遠隔に位置する監視用コンピューター(図示せず)等であってもよい。図8は、心拍の間隔の出力例を示す。図8では、横軸が時間を表し、縦軸が心拍間隔[単位:秒]を表す。出力部104は、図8に示すような心拍間隔の波形に対して所定の周波数解析を行った結果を出力してもよい。所定の周波数解析は、例えばFFTや、自己回帰モデル(AR model:Autoregressive model)などであってよい(図24、及び図25参照)。
The
図9は、心拍間隔特定装置10により実行される処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing an example of processing executed by the heartbeat
ステップS900では、センサ信号取得部100は、非接触センサ70からセンサ信号を受信する。例えば、センサ信号取得部100は、所定時間前から現時点までの所定期間ΔTのセンサ信号を受信する。
In step S900, the sensor
ステップS902では、心拍成分検出部101の周波数解析部31は、センサ信号に対して周波数解析を行う。周波数解析部31は、周波数解析の結果、心拍の周波数を特定する。周波数解析の方法は上述のとおりである。
In step S902, the frequency analysis unit 31 of the heartbeat
ステップS904では、心拍成分検出部101のフィルタ処理部32は、ステップS902で特定された心拍の周波数に基づいて、センサ信号をフィルタ処理する。この結果、フィルタリング信号が得られる。
In step S904, the
ステップS906では、心拍特徴点特定部102は、ステップS900で得られたセンサ信号と、ステップS904で得られたフィルタリング信号とに基づいて、心拍特徴点特定処理を実行する。心拍特徴点特定処理の具体例は後述する。
In step S906, the heartbeat feature
ステップS908では、心拍間隔算出部103は、ステップS906で特定された心拍に係る各特徴点に基づいて、心拍の間隔を算出する。
In step S908, the heartbeat
ステップS910では、出力部104は、ステップS908で算出された心拍の間隔を出力する。
In step S910, the
図10は、心拍特徴点特定部102により実行される心拍特徴点特定処理の一例を示すフローチャートである。図10に示す処理は、図9のステップS906の処理として実行される。図11は、フィルタ遅延補正処理の一例を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of a heartbeat feature point identification process executed by the heartbeat feature
ステップS1002では、フィルタ遅延補正部40は、フィルタ遅延補正処理を行う。具体的には、図11に示すように、フィルタ遅延補正部40は、まず、フィルタ遅延時間を算出する(ステップS1100)。ここで、線形位相FIR(Finite Impulse Response)フィルタの位相遅延および群遅延は周波数全体にわたり等しく一定である。フィルタ処理部32においてn次線形位相FIRフィルタが用いられる場合、群遅延はn/2であり、フィルタ処理による出力信号(フィルタリング信号)は入力信号(センサ信号)に対してn/2サンプル遅れる。この場合、フィルタ遅延補正部40は、フィルタ遅延時間としてn/2サンプルに対応する時間を算出する。次いで、フィルタ遅延補正部40は、算出したフィルタ遅延時間に基づいて、フィルタリング信号の遅延補正を行う(ステップS1102)。
In step S1002, the filter delay correction unit 40 performs filter delay correction processing. Specifically, as shown in FIG. 11, the filter delay correction unit 40 first calculates the filter delay time (step S1100). Here, the phase delay and group delay of the linear phase FIR (Finite Impulse Response) filter are equally constant over frequency. When an n-order linear phase FIR filter is used in the
ステップS1004では、フィルタリング信号特徴点検出部41は、フィルタリング信号特徴点を検出する。そして、上述のように、フィルタリング信号特徴点検出部41は、各フィルタリング信号特徴点の時間及び振幅を表すフィルタリング信号特徴点情報を生成する。図12は、フィルタリング信号特徴点情報の一例を示す図である。フィルタリング信号特徴点情報は、図12に示すように、フィルタリング信号特徴点毎に付与される特徴点番号と、特徴点番号毎の時間(発生時間)と、特徴点番号毎の振幅値とを表す。図12に示す例では、n個のフィルタリング信号特徴点が検出された場合が示されている。以下では、フィルタリング信号特徴点の時間を、"Pfilter_time"と表し、フィルタリング信号特徴点の振幅値を"Pfilter_amp"と表す。また、Pfilter_time(i)"は、特徴点番号が"i"のフィルタリング信号特徴点の時間を表し、Pfilter_amp(i)"は、特徴点番号が"i"のフィルタリング信号特徴点の振幅値を表す。 In step S1004, the filtering signal feature point detection unit 41 detects filtering signal feature points. Then, as described above, the filtering signal feature point detection unit 41 generates filtering signal feature point information representing time and amplitude of each filtering signal feature point. FIG. 12 is a diagram showing an example of the filtering signal feature point information. The filtering signal feature point information, as shown in FIG. 12, represents a feature point number assigned to each filtering signal feature point, a time (occurrence time) for each feature point number, and an amplitude value for each feature point number. . In the example shown in FIG. 12, the case where n filtering signal feature points are detected is shown. In the following, the time of filtering the signal feature points, expressed as "P filter_time", the amplitude value of the filtered signal characteristic points representing the "P filter_amp". Also, P filter_time (i) represents the time of the filtering signal feature point with the feature point number “i”, and P filter_amp (i) represents the amplitude value of the filtering signal feature point with the feature point number “i” Represents
ステップS1006では、センサ信号特徴点検出部42は、センサ信号特徴点を探索するための探索ウインドウを算出する。探索ウインドウ(探索範囲)は、探索対象ではない前後の心拍特徴点を誤検出しないように、例えば以下のよう決定される。即ち、探索ウインドウは、心拍の周波数と、サンプリングレートとに基づいて、探索対象ではない前後の心拍特徴点を、センサ信号特徴点として誤検出しないように、以下の式に従って設定される。
前後探索範囲(サンプル数)≦サンプリングレート÷心拍周期成分÷2
ここで、前後探索範囲とは、フィルタリング信号特徴点の時間を中心とした前後の探索範囲を表す。尚、サンプリングレートとは、センサ信号のサンプリングレートである。例えば、サンプリングレートが100Hzであり、心拍の周波数が1Hzであるとき、フィルタリング信号の特徴点前後50サンプル(=100÷1÷2)の範囲が、探索ウインドウ(探索範囲)として算出される。また、サンプリングレートが60Hzであり、心拍の周波数が2Hzであるとき、フィルタリング信号の特徴点前後15サンプル(=60÷2÷2)の範囲が、探索ウインドウ(探索範囲)として算出される。
In step S1006, the sensor signal feature
Search range before and after (number of samples) サ ン プ リ ン グ sampling rate ÷ heartbeat
Here, the front and rear search range indicates a front and rear search range centering on the time of the filtering signal feature point. The sampling rate is the sampling rate of the sensor signal. For example, when the sampling rate is 100 Hz and the frequency of the heartbeat is 1 Hz, a range of 50 samples (= 100 ÷ 1 ÷ 2) before and after the feature point of the filtering signal is calculated as a search window (search range). In addition, when the sampling rate is 60 Hz and the heartbeat frequency is 2 Hz, a range of 15 samples (= 60 ÷ 2 ÷ 2) before and after the feature point of the filtering signal is calculated as a search window (search range).
ステップS1007では、センサ信号特徴点検出部42は、ステップS1006で検出された全てのフィルタリング信号特徴点のうちから、順に1つのフィルタリング信号特徴点を選択する。選択順は任意である。
In step S1007, the sensor signal feature
ステップS1008では、センサ信号特徴点検出部42は、ステップS1006で算出した探索ウインドウに基づいて、ステップS1007で選択したフィルタリング信号特徴点に対して、センサ信号特徴点を検出する。具体的には、センサ信号特徴点検出部42は、探索ウインドウの中心をフィルタリング信号特徴点の時間に合わす。そして、センサ信号特徴点検出部42は、センサ信号におけるフィルタリング信号特徴点の時間を中心とした探索範囲内のピーク(振幅値が所定閾値Th2以上のピーク)をセンサ信号特徴点として検出する。そして、上述のように、センサ信号特徴点検出部42は、センサ信号特徴点の時間及び振幅を表すセンサ信号特徴点情報として生成する。図13は、ある1つのフィルタリング信号特徴点に対応して得られるセンサ信号特徴点情報の一例を示す図である。センサ信号特徴点情報は、図13に示すように、センサ信号特徴点毎に付与される特徴点番号と、特徴点番号毎の時間(発生時間)と、特徴点番号毎の振幅値とを表す。図13に示す例では、m個のセンサ信号特徴点が検出された場合が示されている。以下では、センサ信号特徴点の時間を、"Praw_time"と表し、センサ信号特徴点の振幅値を"Praw_amp"と表す。また、Praw_time(i)"は、特徴点番号が"i"のセンサ信号特徴点の時間を表し、Praw_amp(i)"は、特徴点番号が"i"のセンサ信号特徴点の振幅値を表す。
In step S1008, the sensor signal feature
ステップS1010では、心拍特徴点探索部43は、ステップS1008で検出したセンサ信号特徴点の数が1よりも多いか否かを判定する。ステップS1008で検出したセンサ信号特徴点の数が1よりも多い場合は、ステップS1014に進み、ステップS1008で検出したセンサ信号特徴点の数が1である場合は、ステップS1012に進む。
In step S1010, the heartbeat feature
ステップS1012では、心拍特徴点探索部43は、ステップS1008で検出した1つのセンサ信号特徴点を、心拍特徴点として特定(決定)する。
In step S1012, the heartbeat feature
ステップS1014では、心拍特徴点探索部43は、ステップS1008で検出した複数のセンサ信号特徴点のうちから、心拍特徴点を特定する心拍特徴点判定処理を実行する。心拍特徴点探索部43は、ステップS1008で検出した複数のセンサ信号特徴点のそれぞれと、フィルタリング信号特徴点との間の時間の差及び振幅の差のうちの少なくともいずれか一方に基づいて、心拍特徴点を特定する。心拍特徴点判定処理の具体例は、図14等を参照して後述する。
In step S1014, the heartbeat feature
ステップS1016では、心拍特徴点探索部43は、全てのフィルタリング信号特徴点に対して、心拍特徴点を特定したか否かを判定する。全てのフィルタリング信号特徴点に対して、心拍特徴点を特定した場合は、終了し、それ以外の場合は、ステップS1007に戻る。このようにして、全てのフィルタリング信号特徴点に対して、フィルタリング信号特徴点毎に、心拍特徴点が特定される。
In step S1016, the heartbeat feature
ところで、フィルタリング信号は、上述のように、フィルタ処理部32によるフィルタ処理により得られる。従って、フィルタリング信号は、フィルタ処理前の心臓の鼓動で生じた特徴点(心拍特徴点)の時間情報が鈍った状態で残る。即ち、フィルタリング信号から得られる心拍に係る特徴点の時間は、実際の心臓の鼓動で生じた特徴点の時間に対して誤差を有することになる。以下、このようなフィルタ処理に起因した誤差を「時間誤差」と称する。このような時間誤差は、比較的長い期間内の平均的な心拍間隔を算出するときには実質的に問題とならないが、個々の心拍間隔を精度良く算出するときには問題となる。
By the way, the filtering signal is obtained by the filter processing by the
この点、本実施例によれば、上述のように、フィルタリング信号から得られる心拍に係る特徴点に基づいて、複数のセンサ信号特徴点のうちから、心拍特徴点を特定する。センサ信号は、フィルタリング信号とは異なり、上述のようなフィルタ処理に起因した時間情報の誤差はない。従って、本実施例によれば、個々の心拍間隔を精度良く算出することが可能となる。 In this respect, according to the present embodiment, as described above, the heartbeat feature point is specified from among the plurality of sensor signal feature points based on the feature point related to the heartbeat obtained from the filtering signal. The sensor signal differs from the filtered signal in that there is no error in the time information due to the filtering as described above. Therefore, according to this embodiment, it is possible to calculate each heartbeat interval with high accuracy.
また、センサ信号は、上述のように、心拍以外の他の動きで生じる振動成分が含まれるため、センサ信号のみから心拍特徴点を精度良く特定することは難しい。この点、本実施例によれば、上述のように、フィルタリング信号から得られる心拍に係る特徴点に基づいて、複数のセンサ信号特徴点のうちから、心拍特徴点を特定する。この特定には、複数のセンサ信号特徴点のうちの心拍特徴点が、フィルタリング信号から得られる心拍に係る特徴点に対して、時間及び振幅の少なくともいずれかが類似することを利用する。これは、センサ信号がフィルタ処理部32によるフィルタ処理を受けた場合でも、該フィルタ処理に起因した時間情報のずれ(時間誤差)は僅かであるためである。また、フィルタ処理部32によるフィルタ処理は心拍の周波数を中心として実行されるため、通過帯域成分の振幅値情報は残存するためである。従って、本実施例によれば、心拍特徴点を精度良く特定でき、その結果、個々の心拍間隔を精度良く算出することが可能となる。
Further, as described above, since the sensor signal includes a vibration component generated by other movement other than the heartbeat, it is difficult to accurately identify the heartbeat characteristic point only from the sensor signal. In this respect, according to the present embodiment, as described above, the heartbeat feature point is specified from among the plurality of sensor signal feature points based on the feature point related to the heartbeat obtained from the filtering signal. This identification utilizes that a heartbeat feature point among a plurality of sensor signal feature points is similar in time and / or amplitude to a heartbeat-related feature point obtained from a filtered signal. This is because even when the sensor signal is subjected to the filtering process by the
次に、図14以降を参照して、心拍特徴点判定処理のいくつかの例について説明する。
[心拍特徴点判定処理の第1の例]
図14は、第1の例による心拍特徴点判定処理を示すフローチャートである。図14に示す処理は、図10に示すステップS1014の処理として実行される。ここでは、一例として、図13に示すように、m個のセンサ信号特徴点が検出された場合を想定する。心拍特徴点判定処理は、上述のように、フィルタリング信号特徴点毎に実行される。ここでは、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点に関する処理について説明する。
Next, several examples of the heartbeat feature point determination process will be described with reference to FIG.
[First Example of Heartbeat Feature Point Determination Processing]
FIG. 14 is a flowchart showing a heartbeat feature point determination process according to the first example. The process shown in FIG. 14 is executed as the process of step S1014 shown in FIG. Here, as an example, as shown in FIG. 13, it is assumed that m sensor signal feature points are detected. The heartbeat feature point determination process is performed for each filtering signal feature point as described above. Here, the process regarding the filtering signal feature point of the feature point number k will be described.
ステップS1400では、心拍特徴点探索部43は、センサ信号特徴点毎に、フィルタリング信号特徴点との時間差分を算出する。時間差分ΔTk(i)は、以下の通り算出できる。
ΔTk(i)=abs(Pfilter_time(k)‐Praw_time(i))
abs()は、(Pfilter_time(k)‐Praw_time(i))の絶対値を表す。Pfilter_time(k)は、上述のように、特徴点番号が"k"のフィルタリング信号特徴点の時間を表す。Praw_time(i)は、上述のように、特徴点番号が"i"のセンサ信号特徴点の時間を表す。心拍特徴点探索部43は、センサ信号特徴点毎に、ΔTk(i)(i=1〜m)を算出する。
In step S1400, the heartbeat feature
ΔTk (i) = abs (P filter_time (k) −P raw_time (i))
abs () represents the absolute value of (P filter — time (k) −P raw — time (i)). P filter — time (k) represents the time of the filtering signal feature point with the feature point number “k” as described above. P raw — time (i) represents the time of the sensor signal feature point having the feature point number “i” as described above. The heartbeat feature
ステップS1400では、心拍特徴点探索部43は、m個のセンサ信号特徴点のうちの、時間差分ΔTkが最も小さいセンサ信号特徴点を、心拍特徴点として特定する。例えば、ΔTk(x)が最小値であるとき、心拍特徴点探索部43は、特徴点番号xのセンサ信号特徴点を、心拍特徴点として特定する。そして、心拍特徴点探索部43は、Praw_time(x)を、心拍特徴点の時間PHR_time(k)として特定する。即ち、心拍特徴点探索部43は、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点に対応する心拍特徴点の時間PHR_time(k)を、以下の通り決定する。
PHR_time(k)=Praw_time(x)
In step S1400, the heartbeat feature
P HR_time (k) = P raw_time (x)
心拍特徴点探索部43は、このようにしてフィルタリング信号特徴点毎に特定した心拍特徴点の時間PHR_time(i)を表す情報(以下、「心拍特徴点情報」)を生成する。図15は、心拍特徴点情報の一例を示す図である。心拍特徴点情報は、フィルタリング信号特徴点の特徴点番号毎に、時間(発生時間)PHR_timeを表す。
The heartbeat feature
図16は、第1の例による心拍特徴点判定処理の説明図である。図16には、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点PFKに係る部分におけるフィルタリング信号の波形CF及びセンサ信号の波形Crの各一例が示されている。図16には、探索ウインドウ(図10のステップS1006参照)の範囲が、フィルタリング信号特徴点PFKの時間を中心として矢印zで示されている。図16に示す例では、センサ信号の波形Crは、探索ウインドウ内に3つのセンサ信号特徴点Pr1〜Pr3を有する。 FIG. 16 is an explanatory diagram of a heartbeat feature point determination process according to the first example. FIG. 16 shows an example of each of the waveform C F of the filtering signal and the waveform C r of the sensor signal in the portion related to the filtering signal feature point P FK of the feature point number k. In FIG. 16, the range of the search window (see step S1006 in FIG. 10) is indicated by the arrow z centering on the time of the filtering signal feature point P FK . In the example shown in FIG. 16, the waveform C r of the sensor signal has three sensor signal feature points P r1 to P r3 in the search window.
第1の例によれば、上述のように、心拍特徴点探索部43は、複数のセンサ信号特徴点のうちから、フィルタリング信号から得られる心拍に係る特徴点に対して時間が最も近いセンサ信号特徴点を、心拍特徴点として特定する。従って、図16に示す例では、センサ信号特徴点Pr1〜Pr3のうち、フィルタリング信号特徴点PFKに時間軸上で最も近いセンサ信号特徴点Pr2が心拍特徴点として特定される。これは、上述のように、センサ信号がフィルタ処理部32によるフィルタ処理を受けた場合でも、該フィルタ処理に起因した時間誤差は僅かであるという知見に基づく。従って、第1の例によれば、複数のセンサ信号特徴点のうちから、心拍特徴点を精度良く特定でき、その結果、個々の心拍間隔を精度良く算出することが可能となる。
[心拍特徴点判定処理の第2の例]
図17は、第2の例による心拍特徴点判定処理を示すフローチャートである。図17に示す処理は、図10に示すステップS1014の処理として実行される。ここでは、一例として、図13に示すように、m個のセンサ信号特徴点が検出された場合を想定する。心拍特徴点判定処理は、上述のように、フィルタリング信号特徴点毎に実行される。ここでは、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点に関する処理について説明する。
According to the first example, as described above, the heart rate feature
[Second example of heartbeat characteristic point determination processing]
FIG. 17 is a flowchart showing a heartbeat feature point determination process according to the second example. The process shown in FIG. 17 is executed as the process of step S1014 shown in FIG. Here, as an example, as shown in FIG. 13, it is assumed that m sensor signal feature points are detected. The heartbeat feature point determination process is performed for each filtering signal feature point as described above. Here, the process regarding the filtering signal feature point of the feature point number k will be described.
ステップS1700では、心拍特徴点探索部43は、センサ信号特徴点毎に、フィルタリング信号特徴点に対する振幅値差分を算出する。振幅値差分ΔAmpk(i)は、以下の通り算出できる。
ΔAmpk(i)=abs(Pfilter_amp(k)‐Praw_amp(i))
abs()は、(Pfilter_amp(k)‐Praw_amp(i))の絶対値を表す。Pfilter_amp(k)は、上述のように、特徴点番号が"k"のフィルタリング信号特徴点の振幅値を表す。Praw_amp(i)は、上述のように、特徴点番号が"i"のセンサ信号特徴点の振幅値を表す。心拍特徴点探索部43は、センサ信号特徴点毎に、ΔAmpk(i)(i=1〜m)を算出する。
In step S1700, the heartbeat feature
ΔAmpk (i) = abs (P filter_amp (k) −P raw_amp (i))
abs () represents the absolute value of (P filter_amp (k) −P raw_amp (i)). P filter — amp (k) represents the amplitude value of the filtering signal feature point having the feature point number “k” as described above. P raw — amp (i) represents the amplitude value of the sensor signal feature point having the feature point number “i” as described above. The heartbeat feature
ステップS1702では、心拍特徴点探索部43は、m個のセンサ信号特徴点のうちの、振幅値差分ΔAmpkが最も小さいセンサ信号特徴点を、心拍特徴点として特定する。例えば、振幅値差分ΔAmpk(x)が最小値であるとき、心拍特徴点探索部43は、特徴点番号xのセンサ信号特徴点を、心拍特徴点として特定する。そして、心拍特徴点探索部43は、Praw_time(x)を、心拍特徴点の時間PHR_time(k)として特定する。即ち、心拍特徴点探索部43は、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点に対応する心拍特徴点の時間PHR_time(k)を、以下の通り決定する。
PHR_time(k)=Praw_time(x)
心拍特徴点探索部43は、このようにしてフィルタリング信号特徴点毎に特定した心拍特徴点の時間PHR_time(i)を表す情報(心拍特徴点情報)を生成する(図15参照)。
In step S1702, the heartbeat feature
P HR_time (k) = P raw_time (x)
The heartbeat feature
図18は、第2の例による心拍特徴点判定処理の説明図である。図18には、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点PFKに係る部分におけるフィルタリング信号の波形CF及びセンサ信号の波形Crの各一例が示されている。図18には、探索ウインドウ(図10のステップS1006参照)の範囲が、フィルタリング信号特徴点PFKの時間を中心として矢印zで示されている。図18に示す例では、センサ信号の波形Crは、探索ウインドウ内に4つのセンサ信号特徴点Pr1〜Pr4を有する。 FIG. 18 is an explanatory diagram of a heartbeat feature point determination process according to a second example. FIG. 18 shows an example of each of the waveform C F of the filtering signal and the waveform C r of the sensor signal in the portion related to the filtering signal feature point P FK of the feature point number k. In FIG. 18, the range of the search window (see step S1006 in FIG. 10) is indicated by the arrow z centering on the time of the filtering signal feature point P FK . In the example shown in FIG. 18, the waveform C r of the sensor signal has four sensor signal feature points P r1 to P r4 in the search window.
第2の例によれば、上述のように、心拍特徴点探索部43は、複数のセンサ信号特徴点のうちから、フィルタリング信号から得られる心拍に係る特徴点に対して振幅値が最も近いセンサ信号特徴点を、心拍特徴点として特定する。従って、図18に示す例では、センサ信号特徴点Pr1〜Pr4のうち、フィルタリング信号特徴点PFKに振幅値が最も近いセンサ信号特徴点Pr2が心拍特徴点として特定される。これは、フィルタ処理部32によるフィルタ処理後も通過帯域成分の振幅値情報は残存するという知見に基づく。従って、第2の例によれば、複数のセンサ信号特徴点のうちから、心拍特徴点を精度良く特定でき、その結果、個々の心拍間隔を精度良く算出することが可能となる。
[心拍特徴点判定処理の第3の例]
図19は、第3の例による心拍特徴点判定処理を示すフローチャートである。図19に示す処理は、図10に示すステップS1014の処理として実行される。ここでは、一例として、図13に示すように、m個のセンサ信号特徴点が検出された場合を想定する。心拍特徴点判定処理は、上述のように、フィルタリング信号特徴点毎に実行される。ここでは、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点に関する処理について説明する。
According to the second example, as described above, the heartbeat feature
[Third Example of Heartbeat Feature Point Determination Processing]
FIG. 19 is a flowchart showing a heartbeat feature point determination process according to the third example. The process shown in FIG. 19 is executed as the process of step S1014 shown in FIG. Here, as an example, as shown in FIG. 13, it is assumed that m sensor signal feature points are detected. The heartbeat feature point determination process is performed for each filtering signal feature point as described above. Here, the process regarding the filtering signal feature point of the feature point number k will be described.
ステップS1900では、心拍特徴点探索部43は、特徴点判定閾値を設定する。特徴点判定閾値は、例えば特徴点番号が"k"のフィルタリング信号特徴点の振幅値に基づいて設定される。本例では、特徴点判定閾値は、上限値Pthreshold_highと、下限値Pthreshold_lowとを含む。上限値Pthreshold_high、及び下限値Pthreshold_lowは、例えば以下のように設定される。
Pthreshold_low=Pfilter_amp(k)×0.7
Pthreshold_high=Pfilter_amp(k)×1.3
In step S1900, the heartbeat feature
P threshold_ low = P filter_amp (k) × 0.7
P threshold_ high = P filter_amp (k) × 1.3
ステップS1902では、心拍特徴点探索部43は、m個のセンサ信号特徴点の中から、予め規定された振幅判定条件を満たすセンサ信号特徴点を抽出する。振幅判定条件は、特徴点判定閾値に基づいて設定され、例えば以下の(1)及び(2)の双方を満たす場合に成立する。
(1)Pthreshold_low≦Praw_amp(i)
(2)Pthreshold_high≧Praw_amp(i)
即ち、心拍特徴点探索部43は、m個のセンサ信号特徴点の中から、振幅値が上限値Pthreshold_high以下且つ下限値Pthreshold_low以上となるセンサ信号特徴点を抽出する。図20は、m個のセンサ信号特徴点の中から、振幅判定条件を満たすセンサ信号特徴点の抽出結果の一例を示す。図20には、m個のセンサ信号特徴点の中から、y個のセンサ信号特徴点が抽出された結果が示されている。以下では、振幅判定条件を満たすセンサ信号特徴点の時間を、"Praw_time2"と表し、振幅判定条件を満たすセンサ信号特徴点の振幅値を"Praw_amp2"と表す。また、Praw_time2(i)"は、特徴点番号が"i"のセンサ信号特徴点(振幅判定条件を満たすセンサ信号特徴点)の時間を表し、Praw_amp2(i)"は、特徴点番号が"i"のセンサ信号特徴点(振幅判定条件を満たすセンサ信号特徴点)の振幅値を表す。以下では、一例として、図20に示すように、振幅判定条件を満たすy個のセンサ信号特徴点が抽出された場合を想定する。
In step S1902, the heartbeat feature
(1) P threshold_ low ≦ P raw_amp (i)
(2) P threshold_ high P P raw_amp (i)
That is, the heartbeat feature
ステップS1904では、心拍特徴点探索部43は、振幅判定条件を満たすセンサ信号特徴点毎に、フィルタリング信号特徴点に対する時間差分を算出する。時間差分ΔTk(i)は、以下の通り算出できる。
ΔTk(i)=abs(Pfilter_time(k)‐Praw_time2(i))
abs()は、(Pfilter_time(k)‐Praw_time2(i))の絶対値を表す。Pfilter_time(k)は、上述のように、特徴点番号が"k"のフィルタリング信号特徴点の時間を表す。Praw_time2(i)は、上述のように、特徴点番号が"i"のセンサ信号特徴点の時間を表す。心拍特徴点探索部43は、振幅判定条件を満たすセンサ信号特徴点毎に、ΔTk(i)(i=1〜y)を算出する。
In step S1904, the heartbeat feature
ΔT k (i) = abs (P filter_time (k)-P raw_time 2 (i))
abs () represents the absolute value of (P filter — time (k) −P raw — time 2 (i)). P filter — time (k) represents the time of the filtering signal feature point with the feature point number “k” as described above. P raw — time 2 (i) represents the time of the sensor signal feature point having the feature point number “i” as described above. The heartbeat feature
ステップS1906では、心拍特徴点探索部43は、振幅判定条件を満たすy個のセンサ信号特徴点のうちの、時間差分ΔTkが最も小さいセンサ信号特徴点を、心拍特徴点として特定する。例えば、ΔTk(x)が最小値であるとき、心拍特徴点探索部43は、特徴点番号xのセンサ信号特徴点を、心拍特徴点として特定する。そして、心拍特徴点探索部43は、Praw_time2(x)を、心拍特徴点の時間PHR_time(k)として特定する。即ち、心拍特徴点探索部43は、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点に対応する心拍特徴点の時間PHR_time(k)を、以下の通り決定する。
PHR_time(k)=Praw_time2(x)
In step S1906, the heartbeat feature
P HR_time (k) = P raw_time2 (x)
図21は、第3の例による心拍特徴点判定処理の説明図である。図21には、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点PFKに係る部分におけるフィルタリング信号の波形CF及びセンサ信号の波形Crの各一例が示されている。図21には、探索ウインドウ(図10のステップS1006参照)の範囲が、フィルタリング信号特徴点PFKの時間を中心として矢印zで示されている。また、図21には、振幅判定条件に係る特徴点判定閾値(上限値Pthreshold_high、及び下限値Pthreshold_low)が示されている。図21に示す例では、センサ信号の波形Crは、探索ウインドウ内に4つのセンサ信号特徴点Pr1〜Pr4を有する。 FIG. 21 is an explanatory diagram of a heartbeat feature point determination process according to a third example. FIG. 21 shows an example of each of the waveform C F of the filtering signal and the waveform C r of the sensor signal in the portion related to the filtering signal feature point P FK of the feature point number k. In FIG. 21, the range of the search window (see step S1006 in FIG. 10) is indicated by an arrow z centering on the time of the filtering signal feature point P FK . Further, FIG. 21 shows feature point determination thresholds (upper limit value P threshold — high and lower limit value P threshold — low) according to the amplitude determination condition. In the example shown in FIG. 21, the waveform C r of the sensor signal has four sensor signal feature points P r1 to P r4 in the search window.
第3の例によれば、上述のように、心拍特徴点探索部43は、先ず、複数のセンサ信号特徴点のうちから、振幅判定条件を満たすセンサ信号特徴点を抽出する。従って、図21に示す例では、センサ信号特徴点Pr1〜Pr4のうち、振幅値が上限値Pthreshold_high以下且つ下限値Pthreshold_low以上となるセンサ信号特徴点Pr1、Pr2、及びPr4が抽出される。即ち、センサ信号特徴点Pr3は、振幅値が下限値Pthreshold_low未満であるために候補から外される。これは、フィルタ処理部32によるフィルタ処理後も通過帯域成分の振幅値情報は残存するという知見に基づく。そして、心拍特徴点探索部43は、振幅判定条件を満たすセンサ信号特徴点のうちから、フィルタリング信号から得られる心拍に係る特徴点に対して時間が最も近いセンサ信号特徴点を、心拍特徴点として特定する。従って、図21に示す例では、センサ信号特徴点Pr1、Pr2、及びPr4のうち、フィルタリング信号特徴点PFKに時間軸上で最も近いセンサ信号特徴点Pr2が心拍特徴点として特定される。これは、上述のように、センサ信号がフィルタ処理部32によるフィルタ処理を受けた場合でも、該フィルタ処理に起因した時間誤差は僅かであるという知見に基づく。
According to the third example, as described above, the heart rate feature
このように、第3の例によれば、心拍特徴点の特定には、複数のセンサ信号特徴点のうちの心拍特徴点が、フィルタリング信号から得られる心拍に係る特徴点に対して、時間及び振幅の双方で類似することを利用する。これにより、複数のセンサ信号特徴点のうちから、心拍特徴点を精度良く特定でき、その結果、個々の心拍間隔を精度良く算出することが可能となる。また、第3の例によれば、時間及び振幅の双方の類似性を利用することで、被験者5の動きがある場合でも、個々の心拍間隔を精度良く算出することが可能となる。この効果については、実施例2に関連して後述する。
Thus, according to the third example, to identify the heartbeat feature point, the heartbeat feature point among the plurality of sensor signal feature points is compared with the time and the feature point related to the heartbeat obtained from the filtering signal. Use similarities in both amplitudes. As a result, it is possible to specify a heartbeat feature point with high accuracy from among a plurality of sensor signal feature points, and as a result, it becomes possible to calculate each heartbeat interval with high accuracy. Further, according to the third example, by utilizing the similarity of both time and amplitude, it is possible to calculate each heartbeat interval with high accuracy even if there is a movement of the
尚、上述した第3の例では、心拍特徴点探索部43は、振幅判定条件を課した後、振幅判定条件を満たすセンサ信号特徴点のうちから、フィルタリング信号特徴点の時間との時間差分が最小となるセンサ信号特徴点を心拍特徴点として特定する。しかしながら、他の方法が用いられてもよい。例えば、心拍特徴点探索部43は、まず、フィルタリング信号特徴点の時間との時間差分が所定閾値Th3以下であるセンサ信号特徴点だけを抽出する。そして、心拍特徴点探索部43は、抽出したセンサ信号特徴点のうちから、フィルタリング信号特徴点の振幅値との振幅値差分が最小となるセンサ信号特徴点を心拍特徴点として特定してもよい。
In the third example described above, after the heartbeat feature
次に、図22乃至図25を参照して、本実施例の効果について説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described with reference to FIGS. 22 to 25. FIG.
図22は、本実施例により算出された心拍間隔と参照方法により測定された心拍間隔のそれぞれの波形を示す図である。図22では、本実施例により算出された心拍間隔の波形がCemで示され、参照方法により測定された心拍間隔の波形がCrefで示されている。図23は、比較例により算出された心拍間隔と参照方法により測定された心拍間隔のそれぞれの波形を示す図である。図23では、比較例により算出された心拍間隔の波形がCcomで示されている。 FIG. 22 is a diagram showing respective waveforms of the heartbeat interval calculated by the present embodiment and the heartbeat interval measured by the reference method. In FIG. 22, the waveform of the heartbeat interval calculated according to this embodiment is indicated by C em , and the waveform of the heartbeat interval measured by the reference method is indicated by C ref . FIG. 23 is a diagram showing respective waveforms of the heartbeat interval calculated by the comparative example and the heartbeat interval measured by the reference method. In FIG. 23, the waveform of the heartbeat interval calculated by the comparative example is indicated by Ccom .
ここで、参照方法は、接触式センサ(例えば心電計)を用いる方法である。従って、参照方法により測定された心拍間隔の波形Crefは、精度が最も高い波形であり、以下では、参照波形Crefと称する。また、比較例では、フィルタリング信号特徴点の時間に基づいて心拍間隔を算出する方法が用いられる。 Here, the reference method is a method using a contact sensor (for example, an electrocardiograph). Therefore, the waveform C ref of the heart beat interval measured by the reference method is the waveform with the highest accuracy, and is hereinafter referred to as a reference waveform C ref . Further, in the comparative example, a method of calculating a heartbeat interval based on the time of the filtering signal feature point is used.
比較例では、図22に示すように、参照波形Crefに対する誤差が大きく出ている。これは、上述のような時間誤差に起因する。これに対して、本実施例によれば、図22及び図23との対比から分かるように、比較例に比べて参照波形Crefに対する誤差が小さいことが分かる。 In the comparative example, as shown in FIG. 22, the error with respect to the reference waveform C ref is large. This is due to the time error as described above. On the other hand, according to the present embodiment, as can be seen from the comparison with FIGS. 22 and 23, it can be seen that the error with respect to the reference waveform C ref is smaller than in the comparative example.
図24は、心拍間隔の周波数解析結果の比較図であり、周波数解析はFFTである。図25は、心拍間隔の周波数解析結果の比較図であり、周波数解析はARモデルである。尚、これらの解析結果は、心拍変動(揺らぎ)成分を表す解析結果となる。 FIG. 24 is a comparison diagram of the frequency analysis result of the heartbeat interval, and the frequency analysis is FFT. FIG. 25 is a comparison diagram of the frequency analysis results of the heartbeat interval, and the frequency analysis is an AR model. Note that these analysis results are analysis results representing a heart rate fluctuation (fluctuation) component.
図24及び図25においては、図22及び図23と同様に、本実施例により算出された心拍間隔の波形に基づく周波数解析結果がCemで示され、参照方法により測定された心拍間隔の波形に基づく周波数解析結果がCrefで示されている。また、比較例により算出された心拍間隔の波形に基づく周波数解析結果がCcomで示されている。以下では、参照方法により測定された心拍間隔の波形に基づく周波数解析結果を、「参照周波数解析結果」と称する。 In FIG. 24 and FIG. 25, as in FIG. 22 and FIG. 23, the frequency analysis result based on the waveform of the heartbeat interval calculated by the present embodiment is indicated by C em and the waveform of the heartbeat interval measured by the reference method The frequency analysis result based on is indicated by C ref . Further, a frequency analysis result based on the waveform of the heartbeat interval calculated by the comparative example is indicated by Ccom . Hereinafter, the frequency analysis result based on the waveform of the heart beat interval measured by the reference method will be referred to as “reference frequency analysis result”.
比較例では、図24にて部位Xで示すように、RSA(Respiratory Sinus Arrhythmia)ピークが参照周波数解析結果の同RSAピークの周波数と異なる。また、比較例では、図25にて部位Yで示すように、RSAピークの周辺でも、異なる周波数成分が大きく出ている。これに対して、本実施例によれば、図24にて部位Xで示すように、RSAピークが参照周波数解析結果の同RSAピークの周波数と精度良く一致している。また、本実施例によれば、図24に示すように、比較例とは異なり、RSAピーク周辺で異なる周波数成分が大きく出ることもない。尚、RSAピークとは、呼吸によって心拍がどのように変化しているかを表す指標値となり、副交感神経活動を表す指標値となる。 In the comparative example, as shown by site X in FIG. 24, the RSA (Respiratory Sinus Arrhythmia) peak is different from the frequency of the same RSA peak as the reference frequency analysis result. Further, in the comparative example, as indicated by a portion Y in FIG. 25, different frequency components appear largely even in the vicinity of the RSA peak. On the other hand, according to the present embodiment, as shown by a part X in FIG. 24, the RSA peak accurately matches the frequency of the same RSA peak as the reference frequency analysis result. Further, according to the present embodiment, as shown in FIG. 24, unlike the comparative example, different frequency components do not appear largely around the RSA peak. The RSA peak is an index value indicating how the heart rate is changed by respiration, and is an index value representing parasympathetic nerve activity.
また、比較例では、図25に示すように、波形が参照周波数解析結果と乖離し、比較例で得られた波形に基づく面積比率(LF/HF)は、参照周波数解析結果に基づく面積比率と大きく乖離する。尚、LFとはLow Frequencyの略であり、低周波数側の所定範囲内の波形の積分値で表される。また、HFとはHigh Frequencyの略であり、高周波数側の所定範囲内の波形の積分値で表される。面積比率(LF/HF)は、RSAピークと同様、副交感神経活動を表す指標値となる。 Further, in the comparative example, as shown in FIG. 25, the waveform deviates from the reference frequency analysis result, and the area ratio (LF / HF) based on the waveform obtained in the comparative example is the area ratio based on the reference frequency analysis result We diverge greatly. Here, LF is an abbreviation of Low Frequency, and is represented by an integral value of a waveform within a predetermined range on the low frequency side. Further, HF is an abbreviation of High Frequency and is represented by an integral value of a waveform within a predetermined range on the high frequency side. The area ratio (LF / HF) is an index value representing parasympathetic nerve activity as in the case of the RSA peak.
このように本実施例によれば、個々の心拍間隔を精度良く算出できるので、副交感神経活動を表す指標値を精度良く得ることができる。従って、本実施例による心拍間隔特定装置10は、自律神経状態(ストレス、眠気等)の推定等に効果的に利用できる。
As described above, according to the present embodiment, since it is possible to calculate each heartbeat interval with high accuracy, it is possible to accurately obtain an index value representing parasympathetic nerve activity. Therefore, the heartbeat
[実施例2]
図26は、実施例2による心拍間隔特定装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
Example 2
FIG. 26 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of the heartbeat interval identification device according to the second embodiment.
心拍間隔特定装置10Aのハードウェア構成は、上述した実施例1による心拍間隔特定装置10のハードウェア構成に対して、動きセンサ90が追加された点が異なる。他の構成は、上述した実施例1と同様であり、図2と同一の参照符号を付して説明を省略する。
The hardware configuration of the heartbeat
動きセンサ90は、被験者5の身体の動きを検出する動きセンサ90は、単数であってもよいし、複数のセンサの集合であってもよい。また、動きセンサ90は、例えばバンドなどにより被験者5に対して相対移動不能に人に取り付けられてもよいし、被験者5に携帯されてもよいし、被験者5から離れた位置に配置されてもよい。被験者5に取り付けられる類のセンサとして、例えばジャイロセンサ、加速度センサなどがある。被験者5から離れた位置に配置される類のセンサとして、例えば画像センサ(カメラ)や距離画像センサなどがある。以下では、一例として、特に言及されない限り、動きセンサ90は、加速度センサであるとする。尚、動きセンサ90は、非接触センサ70と一体に形成されてもよい。
The
図27は、心拍間隔特定装置10Aの機能構成の一例を示すブロック図である。
FIG. 27 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the heartbeat
心拍間隔特定装置10Aは、上述した実施例1による心拍間隔特定装置10に対して、動き検出部105が追加され、且つ、心拍特徴点特定部102が心拍特徴点特定部102Aで置換された点が異なる。他の構成は、上述した実施例1の心拍間隔特定装置10と同様であり、図4と同一の参照符号を付して説明を省略する。動き検出部105は、CPU11がROM13に記憶された1つ以上のプログラムを実行することで実現できる。
The heart beat
動き検出部105は、動きセンサ90からの検出信号に基づいて、被験者5の予め規定された所定動きを検出する。所定動きは、上述したセンサ信号特徴点(及びフィルタリング信号特徴点)の振幅値に有意な影響を与える動きであり、例えば歩く動き、走る動き、起立する動きなどである。動き検出部105は、動きセンサ90からの検出信号に基づいて、被験者5の体の動きが多い状態(例えば単位時間当たりの動きの検出回数が所定閾値Th4以上の状態)を検出してもよい。
The
心拍特徴点特定部102Aは、上述した実施例1による心拍間隔特定装置10の心拍特徴点特定部102に対して、心拍特徴点探索部43が心拍特徴点探索部43Aで置換された点が異なり、他の構成は同一である。
The heartbeat
心拍特徴点探索部43Aは、動き検出部105による検出結果に基づいて心拍特徴点探索方法を変更する。心拍特徴点探索部43Aの動作例は以下で説明する。
The heartbeat feature point searching unit 43A changes the heartbeat feature point searching method based on the detection result of the
図28は、心拍間隔特定装置10Aにより実行される処理の一例を示すフローチャートである。図28に示す処理は、上述した実施例1による図9に示す処理に対して、ステップS2800が追加され、且つ、ステップS906がステップS2802で置換される点が異なる。他の処理は同一であるので、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
FIG. 28 is a flowchart showing an example of processing executed by the heartbeat
ステップS2800では、動き検出部105は、動きセンサ90からの検出信号に基づいて、被験者5の体の動きを表す情報(以下、「動き情報」と称する)を生成する。この処理の具体例は、図29を参照して後述する。
In step S2800, the
ステップS2802では、心拍特徴点特定部102Aは、ステップS900で得られたセンサ信号と、ステップS904で得られたフィルタリング信号と、ステップS2800で得られた動き情報とに基づいて、心拍特徴点特定処理を実行する。心拍特徴点特定処理の具体例は、図31を参照して後述する。
In step S2802, the heartbeat feature
図29は、動き検出部105による動き検出処理の一例を示すフローチャートである。図29に示す処理は、図28に示すステップS2800の処理として実行される。
FIG. 29 is a flowchart showing an example of motion detection processing by the
ステップS2900では、動き検出部105は、動きセンサ90から所定期間ΔTの検出信号(時系列データ)を取得する。動きセンサ90の検出信号に係る所定期間ΔTは、非接触センサ70のセンサ信号に係る所定期間ΔT(ステップS900参照)と同一である。即ち、動きセンサ90の検出信号に係る所定期間ΔTと、非接触センサ70のセンサ信号に係る所定期間ΔTとは、開始時間及び長さが同一である。
In step S2900, the
ステップS2902では、動き検出部105は、動きセンサ90からの検出信号に基づいて、被験者5が所定動きをしている期間を特定する。所定動きは上述のとおりである。所定動きの検出方法は、任意であり、所定動きは、例えば加速度信号(動きセンサ90からの検出信号)の波形の特徴から特定できる。
In step S2902, the
ステップS2904では、動き検出部105は、動き検出部105による検出結果を表す情報(動き情報)を生成する。動き情報は、所定動きが検出された期間を表す。図30は、動き情報の一例を示す図である。図30に示す動き情報は、t0〜t3の期間の動きセンサ90の検出信号に基づいて、t0〜t1の期間、及びt2〜t3の期間で所定動きが検出されたことを表す。以下では、動き検出部105により所定動きが検出された期間を「所定動き検出期間」と称する。
In step S2904, the
図31は、心拍特徴点特定部102Aにより実行される心拍特徴点特定処理の一例を示すフローチャートである。図31に示す処理は、図28に示すステップS2802の処理として実行される。図31に示す処理は、上述した実施例1による図10に示す処理に対して、ステップS3100が追加され、且つ、ステップS1014がステップS3102で置換される点が異なる。他の処理は同一であるので、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
FIG. 31 is a flowchart showing an example of a heartbeat feature point identification process executed by the heartbeat feature
ステップS3100では、心拍特徴点探索部43Aは、ステップS2800で得られた動き情報(図30参照)を取得する。 In step S3100, the heartbeat feature point search unit 43A acquires the motion information (see FIG. 30) obtained in step S2800.
ステップS3102では、心拍特徴点探索部43Aは、動き情報を用いて心拍特徴点判定処理を実行する。心拍特徴点判定処理の具体例は、図32を参照して後述する。 In step S3102, the heartbeat feature point search unit 43A performs the heartbeat feature point determination process using the motion information. A specific example of the heartbeat characteristic point determination process will be described later with reference to FIG.
図32は、心拍特徴点探索部43Aが実行する心拍特徴点判定処理の一例を示すフローチャートである。心拍特徴点判定処理は、上述のように、フィルタリング信号特徴点毎に実行される。ここでは、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点に関する処理について説明する。 FIG. 32 is a flowchart showing an example of a heartbeat feature point determination process performed by the heartbeat feature point search unit 43A. The heartbeat feature point determination process is performed for each filtering signal feature point as described above. Here, the process regarding the filtering signal feature point of the feature point number k will be described.
ステップS3200では、心拍特徴点探索部43Aは、ステップS2800で得られた動き情報(図30参照)に基づいて、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点の時間Pfilter_time(k)が、所定動き検出期間内であるか否かを判定する。例えば、図30に示す例の場合、心拍特徴点探索部43Aは、フィルタリング信号特徴点の時間Pfilter_time(k)がt0〜t1の期間内、又はt2〜t3の期間内であるか否かを判定する。判定結果が"YES"の場合はステップS3202に進み、それ以外の場合はステップS3204に進む。 In step S3200, based on the motion information (see FIG. 30) obtained in step S2800, the heartbeat feature point search unit 43A detects that the time P filter_time (k) of the filtering signal feature point of the feature point number k is predetermined motion It is determined whether it is within a period. For example, in the case of the example shown in FIG. 30, the heart rate feature point search unit 43A determines whether the time P filter_time (k) of the filtering signal feature point is within the period of t0 to t1 or within the period of t2 to t3. judge. If the determination result is "YES", the process proceeds to step S3202, and otherwise, the process proceeds to step S3204.
ステップS3202では、心拍特徴点探索部43Aは、上述した第3の例による心拍特徴点判定処理(図19等参照)を実行することで、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点に対応する心拍特徴点の時間PHR_time(k)を決定する。 In step S3202, the heartbeat feature point searching unit 43A executes the heartbeat feature point determination process (see FIG. 19 and the like) according to the third example described above, to thereby implement the heartbeat feature corresponding to the filtering signal feature point of feature point number k. Determine the point time P HR_time (k).
ステップS3204では、上述した第1又は第2の例による心拍特徴点判定処理(図14、図17等参照)を実行することで、特徴点番号kのフィルタリング信号特徴点に対応する心拍特徴点の時間PHR_time(k)を決定する。 In step S3204, the heartbeat characteristic point determination process (see FIG. 14, FIG. 17, etc.) according to the first or second example described above is performed to obtain the heartbeat characteristic points corresponding to the filtering signal feature points of the characteristic point number k. Determine the time P HR_time (k).
以上説明した実施例2によれば、上述した実施例1による効果に加えて、以下の効果が奏される。 According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment described above.
実施例2によれば、上述のように、心拍特徴点探索部43Aは、フィルタリング信号特徴点の時間が所定動き検出期間内であるか否かに応じて、第3の例による心拍特徴点判定処理、及び、第1又は第2の例による心拍特徴点判定処理のいずれかを選択する。具体的には、心拍特徴点探索部43Aは、フィルタリング信号特徴点の時間が所定動き検出期間内である場合は、第3の例による心拍特徴点判定処理を選択する。心拍特徴点探索部43Aは、フィルタリング信号特徴点の時間が所定動き検出期間内でない場合は、第1又は第2の例による心拍特徴点判定処理を選択する。 According to the second embodiment, as described above, the heartbeat feature point searching unit 43A determines the heartbeat feature point according to the third example depending on whether or not the time of the filtering signal feature point is within the predetermined motion detection period. One of processing and heart beat feature point determination processing according to the first or second example is selected. Specifically, when the time of the filtering signal feature point is within the predetermined motion detection period, the heartbeat feature point searching unit 43A selects the heartbeat feature point determination process according to the third example. If the time of the filtering signal feature point is not within the predetermined motion detection period, the heartbeat feature point searching unit 43A selects the heartbeat feature point determination process according to the first or second example.
ここで、被験者5が、上述したセンサ信号特徴点(及びフィルタリング信号特徴点、以下同じ)の振幅値に有意な影響を与える動きをしたとき、センサ信号特徴点には、その動きに応じた振幅のピーク(特徴点)が現れる。従って、第1の例による心拍特徴点判定処理(時間差分に基づいて心拍特徴点を判定する方法)では、被験者5の動きに起因したノイズが多い場合に、心臓の鼓動ではないセンサ信号特徴点を心拍特徴点として誤検出してしまう可能性が高くなる。また、第2の例による心拍特徴点判定処理(振幅値差分に基づいて心拍特徴点を判定する方法)では、同じ大きさの振幅値を生む別の動き(体の動き等によるノイズ)が生じた場合に、同様の誤検出が生じる可能性が高くなる。
Here, when the
この点、実施例2によれば、かかる誤検出の可能性を低減できる。即ち、実施例2によれば、フィルタリング信号特徴点の時間が所定動き検出期間内である場合は、第3の例による心拍特徴点判定処理が実行される。第3の例による心拍特徴点判定処理は、上述のように、振幅判定条件を満たすセンサ信号特徴点のうちから、フィルタリング信号から得られる心拍に係る特徴点に対して時間が最も近いセンサ信号特徴点を、心拍特徴点として特定する。従って、実施例2によれば、被験者5の動きに起因したノイズが多い場合であっても、ノイズに起因したセンサ信号特徴点の大部分を、振幅判定条件を課すことで除外できる。また、実施例2によれば、心臓の鼓動に起因したセンサ信号特徴点と同じ大きさの振幅値を生む別の動きが、心臓の鼓動に起因したセンサ信号特徴点の時間から離れて発生した場合には、かかるノイズに起因したセンサ信号特徴点を除外できる。このようにして、実施例2によれば、被験者5の動きに対するロバスト性を高めることができる。また、実施例2によれば、フィルタリング信号特徴点の時間が所定動き検出期間内でない場合は、第1又は第2の例による心拍特徴点判定処理を選択するので、処理負荷を効率的に低減できる。これは、第1又は第2の例による心拍特徴点判定処理の方が、判定に用いるパラメータが少ない分だけ、第3の例による心拍特徴点判定処理よりも処理負荷が小さいためである。 In this regard, according to the second embodiment, the possibility of such erroneous detection can be reduced. That is, according to the second embodiment, when the time of the filtering signal feature point is within the predetermined motion detection period, the heartbeat feature point determination processing according to the third example is executed. As described above, in the heartbeat feature point determination processing according to the third example, among the sensor signal feature points that satisfy the amplitude determination condition, the sensor signal feature having the closest time to the feature point related to the heartbeat obtained from the filtering signal The points are identified as heart beat feature points. Therefore, according to the second embodiment, even when there is much noise due to the movement of the subject 5, most of the sensor signal feature points due to the noise can be excluded by imposing the amplitude determination condition. Also, according to the second embodiment, another movement that produces an amplitude value of the same magnitude as the sensor signal feature point caused by the heartbeat occurs apart from the time of the sensor signal feature point caused by the heartbeat. In this case, sensor signal feature points due to such noise can be excluded. Thus, according to the second embodiment, the robustness to the movement of the subject 5 can be enhanced. Further, according to the second embodiment, when the time of the filtering signal feature point is not within the predetermined motion detection period, the heartbeat feature point determination process according to the first or second example is selected, so the processing load is efficiently reduced. it can. This is because the processing characteristic of the heartbeat characteristic point determination processing according to the first or second example is smaller than that of the heartbeat characteristic point determination processing according to the third example, as the parameter used for the determination is less.
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。 As mentioned above, although each Example was explained in full detail, it is not limited to a specific example, A various deformation | transformation and change are possible within the range described in the claim. In addition, it is also possible to combine all or a plurality of the components of the above-described embodiment.
例えば、上述した実施例1及び2では、フィルタ遅延補正部40は、センサ信号に対するフィルタリング信号の遅延を補正するために、フィルタリング信号を補正しているが、逆であってもよい。即ち、フィルタ遅延補正部40は、センサ信号に対するフィルタリング信号の遅延を補正するために、センサ信号を補正してもよい。 For example, in the first and second embodiments described above, the filter delay correction unit 40 corrects the filtering signal in order to correct the delay of the filtering signal with respect to the sensor signal, but may be reversed. That is, the filter delay correction unit 40 may correct the sensor signal in order to correct the delay of the filtering signal with respect to the sensor signal.
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
被験者の心臓に向けて送信した検出波の反射波に基づき生成されるセンサ信号を取得し、
取得した前記センサ信号に基づいて、心拍の周波数を特定し、
特定した前記心拍の周波数に基づいて、前記センサ信号をフィルタ処理し、
前記フィルタ処理により得られる信号をフィルタリング信号としたとき、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点に基づいて、前記センサ信号における複数の特徴点のうちから、前記心拍に係る特徴点を特定し、
特定した前記心拍に係る特徴点に基づいて、心拍の間隔を算出する、
処理をコンピューターに実行させる、心拍間隔特定プログラム。
(付記2)
前記心拍に係る特徴点を特定することは、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点と、前記センサ信号における複数の特徴点のそれぞれとの間の、時間軸上の差及び振幅値の差のうちの少なくともいずれか一方を算出することを含む、付記1に記載の心拍間隔特定プログラム。
(付記3)
前記心拍に係る特徴点を特定することは、前記センサ信号における複数の特徴点のうちの、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点との時間軸上の差が最小となる特徴点を、前記心拍に係る特徴点として特定することを含む、付記2に記載の心拍間隔特定プログラム。
(付記4)
前記心拍に係る特徴点を特定することは、前記センサ信号における複数の特徴点のうちの、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点との振幅値の差が最小となる特徴点を、前記心拍に係る特徴点として特定することを含む、付記2に記載の心拍間隔特定プログラム。
(付記5)
前記心拍に係る特徴点を特定することは、前記センサ信号における複数の特徴点のうちから、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点との振幅値の差が所定閾値以下となる特徴点を抽出し、抽出した特徴点のうちの、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点との時間軸上の差が最小となる特徴点を、前記心拍に係る特徴点として特定することを含む、付記2に記載の心拍間隔特定プログラム。
(付記6)
前記フィルタ処理に用いるフィルタの遅延特性に基づいて、前記センサ信号に対する前記フィルタリング信号の遅延を補正する処理をコンピューターに更に実行させ、
前記時間軸上の差は、前記センサ信号に対する前記フィルタリング信号の前記遅延が補正された後における差である、付記2又は3に記載の心拍間隔特定プログラム。
(付記7)
前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点を複数特定し、
前記心拍に係る特徴点を特定することを、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点のそれぞれに対して実行する、
処理をコンピューターに更に実行させる、付記1〜6のうちのいずれか1項に記載の心拍間隔特定プログラム。
(付記8)
前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点に基づいて、前記センサ信号における複数の特徴点を探索する探索範囲を決定する処理をコンピューターに更に実行させる、付記1〜6のうちのいずれか1項に記載の心拍間隔特定プログラム。
(付記9)
前記探索範囲を、前記センサ信号のサンプリングレートと、前記心拍の周波数とに基づいて決定する処理をコンピューターに更に実行させる、付記8に記載の心拍間隔特定プログラム。
(付記10)
予め規定された前記被験者の身体の動きを検出し、
前記身体の動きの検出結果に基づいて、前記心拍に係る特徴点を特定する際に用いる方法を変更する、
処理をコンピューターに更に実行させる、付記1〜9のうちのいずれか1項に記載の心拍間隔特定プログラム。
(付記11)
前記身体の動きを検出した場合、前記センサ信号における複数の特徴点のうちから、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点との振幅値の差が所定閾値以下となる特徴点を抽出し、抽出した特徴点のうちの、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点との時間軸上の差が最小となる特徴点を、前記心拍に係る特徴点として特定し、
前記身体の動きを検出しない場合、前記センサ信号における複数の特徴点のうちの、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点との時間軸上の差が最小となる特徴点を、前記心拍に係る特徴点として特定する、付記10に記載の心拍間隔特定プログラム。
(付記12)
前記身体の動きを検出した場合、前記センサ信号における複数の特徴点のうちから、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点との振幅値の差が所定閾値以下となる特徴点を抽出し、抽出した特徴点のうちの、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点との時間軸上の差が最小となる特徴点を、前記心拍に係る特徴点として特定し、
前記身体の動きを検出しない場合、前記センサ信号における複数の特徴点のうちの、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点との振幅値の差が最小となる特徴点を、前記心拍に係る特徴点として特定する、付記10に記載の心拍間隔特定プログラム。
(付記13)
被験者の心臓に向けて送信した検出波の反射波に基づき生成されるセンサ信号を取得するセンサ信号取得部と、
前記センサ信号に基づいて、心拍の周波数を特定する周波数解析部と、
前記周波数解析部により特定された前記心拍の周波数に基づいて、前記センサ信号をフィルタ処理するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理により得られる信号をフィルタリング信号としたとき、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点に基づいて、前記センサ信号における複数の特徴点のうちから、前記心拍に係る特徴点を特定する心拍特徴点特定部と、
前記心拍特徴点特定部により特定された前記心拍に係る特徴点に基づいて、心拍の間隔を算出する心拍間隔算出部とを含む、心拍間隔特定装置。
(付記14)
被験者の心臓に向けて送信した検出波の反射波に基づき生成されるセンサ信号を取得し、
取得した前記センサ信号に基づいて、心拍の周波数を特定し、
特定した前記心拍の周波数に基づいて、前記センサ信号をフィルタ処理し、
前記フィルタ処理により得られる信号をフィルタリング信号としたとき、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点に基づいて、前記センサ信号における複数の特徴点のうちから、前記心拍に係る特徴点を特定し、
特定した前記心拍に係る特徴点に基づいて、心拍の間隔を算出することを含む、コンピューターにより実行される心拍間隔特定方法。
In addition, the following additional remarks are disclosed regarding the above-mentioned example.
(Supplementary Note 1)
Acquiring a sensor signal generated based on the reflected wave of the detection wave transmitted to the subject's heart,
Identify the frequency of the heart beat based on the acquired sensor signal,
Filtering the sensor signal based on the identified frequency of the heart beat;
When a signal obtained by the filtering process is a filtering signal, a feature point relating to the heartbeat is specified from among a plurality of feature points in the sensor signal based on the feature points relating to the heartbeat in the filtering signal,
The interval of heartbeats is calculated based on the identified feature points related to the heartbeats,
A heart rate interval identification program that causes a computer to execute processing.
(Supplementary Note 2)
Identifying the feature points relating to the heart beat is a difference on the time axis and a difference in amplitude value between the feature points pertaining to the heart beat in the filtering signal and each of a plurality of feature points in the sensor signal. The heartbeat interval identification program according to
(Supplementary Note 3)
Identifying the feature points relating to the heart beat is a feature point of which the difference on the time axis with the feature point relating to the heart beat in the filtering signal is the smallest among the plurality of feature points in the sensor signal. The heartbeat interval identification program according to
(Supplementary Note 4)
Among the plurality of feature points in the sensor signal, identifying a feature point relating to the heartbeat is a feature point in which a difference in amplitude value between the filtering signal and the feature point relating to the heartbeat is minimum. The heartbeat interval identification program according to
(Supplementary Note 5)
Identifying the feature points related to the heartbeat extracts a feature point in which the difference between the amplitude value of the filtered signal and the feature point related to the heartbeat is equal to or less than a predetermined threshold from the plurality of feature points in the
(Supplementary Note 6)
And causing a computer to further execute a process of correcting a delay of the filtered signal with respect to the sensor signal based on a delay characteristic of a filter used for the filtering process.
The heartbeat interval identification program according to
(Appendix 7)
Identifying a plurality of feature points related to the heartbeat in the filtered signal;
Identifying the feature points associated with the heartbeat is performed on each of the feature points associated with the heartbeat in the filtered signal;
The heartbeat interval identification program according to any one of
(Supplementary Note 8)
The computer-implemented method according to any one of
(Appendix 9)
The heart beat interval specifying program according to claim 8, further causing the computer to execute a process of determining the search range based on a sampling rate of the sensor signal and a frequency of the heart beat.
(Supplementary Note 10)
Detecting a predetermined movement of the subject's body;
Changing a method used to specify feature points related to the heartbeat based on the detection result of the movement of the body;
The heartbeat interval identification program according to any one of
(Supplementary Note 11)
When the movement of the body is detected, a feature point whose difference in amplitude value from the feature point related to the heartbeat in the filtering signal is equal to or less than a predetermined threshold value is extracted from the plurality of feature points in the sensor signal Among the feature points, the feature point having the smallest difference on the time axis with the feature point related to the heartbeat in the filtered signal is specified as the feature point related to the heartbeat,
Among the plurality of feature points in the sensor signal, when the movement of the body is not detected, the feature point with which the difference on the time axis with the feature point related to the heartbeat in the filtering signal is minimized relates to the heartbeat. The heartbeat interval identification program according to
(Supplementary Note 12)
When the movement of the body is detected, a feature point whose difference in amplitude value from the feature point related to the heartbeat in the filtering signal is equal to or less than a predetermined threshold value is extracted from the plurality of feature points in the sensor signal Among the feature points, the feature point having the smallest difference on the time axis with the feature point related to the heartbeat in the filtered signal is specified as the feature point related to the heartbeat,
When a movement of the body is not detected, a feature point having a minimum difference in amplitude value from a feature point related to the heartbeat in the filtering signal among a plurality of feature points in the sensor signal is the feature related to the heartbeat The heartbeat interval identification program according to
(Supplementary Note 13)
A sensor signal acquisition unit that acquires a sensor signal generated based on a reflection wave of a detection wave transmitted toward the heart of a subject;
A frequency analysis unit that specifies a heart beat frequency based on the sensor signal;
A filter processing unit that filters the sensor signal based on the frequency of the heartbeat identified by the frequency analysis unit;
When a signal obtained by the filtering process is used as a filtering signal, the heartbeat is specified to identify the heartbeat related feature point among a plurality of feature points in the sensor signal based on the heartbeat related feature point in the filtered signal A feature point identification unit,
A heartbeat interval identifying device, comprising: a heartbeat interval calculation unit that calculates an interval of heartbeats based on the feature point related to the heartbeat identified by the heartbeat feature point identifying unit.
(Supplementary Note 14)
Acquiring a sensor signal generated based on the reflected wave of the detection wave transmitted to the subject's heart,
Identify the frequency of the heart beat based on the acquired sensor signal,
Filtering the sensor signal based on the identified frequency of the heart beat;
When a signal obtained by the filtering process is a filtering signal, a feature point relating to the heartbeat is specified from among a plurality of feature points in the sensor signal based on the feature points relating to the heartbeat in the filtering signal,
A computer implemented heartbeat interval identifying method comprising calculating an interval of heartbeats based on the identified feature points related to the heartbeats.
10,10A 心拍間隔特定装置
31 周波数解析部
32 フィルタ処理部
40 フィルタ遅延補正部
41 フィルタリング信号特徴点検出部
42 センサ信号特徴点検出部
43,43A 心拍特徴点探索部
70 非接触センサ
100 センサ信号取得部
101 心拍成分検出部
102,102A 心拍特徴点特定部
103 心拍間隔算出部
104 出力部
105 動き検出部
10, 10A heart rate interval identification device
31 Frequency analysis unit
32 Filter processing unit
40 filter delay correction unit 41 filtering signal feature
DESCRIPTION OF
105 Motion Detection Unit
Claims (9)
取得した前記センサ信号に基づいて、心拍の周波数を特定し、
特定した前記心拍の周波数に基づいて、前記センサ信号をフィルタ処理し、
前記フィルタ処理により得られる信号をフィルタリング信号としたとき、前記センサ信号における複数の特徴点のうちから、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点に対して、時間及び振幅の少なくともいずれかが類似する特徴点を前記心拍に係る特徴点に特定し、
特定した前記心拍に係る特徴点に基づいて、心拍の間隔を算出する、
処理をコンピューターに実行させる、心拍間隔特定プログラム。 Acquiring a sensor signal generated based on the reflected wave of the detection wave transmitted to the subject's heart,
Identify the frequency of the heart beat based on the acquired sensor signal,
Filtering the sensor signal based on the identified frequency of the heart beat;
When a signal obtained by the filtering process is a filtering signal , at least one of time and amplitude is similar to a feature point related to the heartbeat in the filtering signal among a plurality of feature points in the sensor signal Identifying feature points as feature points pertaining to the heart beat;
The interval of heartbeats is calculated based on the identified feature points related to the heartbeats,
A heart rate interval identification program that causes a computer to execute processing.
前記時間軸上の差は、前記センサ信号に対する前記フィルタリング信号の前記遅延が補正された後における差である、請求項2又は3に記載の心拍間隔特定プログラム。 And causing a computer to further execute a process of correcting a delay of the filtered signal with respect to the sensor signal based on a delay characteristic of a filter used for the filtering process.
The heartbeat interval identification program according to claim 2 or 3, wherein the difference on the time axis is a difference after the delay of the filtered signal with respect to the sensor signal is corrected.
前記身体の動きの検出結果に基づいて、前記心拍に係る特徴点を特定する際に用いる方法を変更する、
処理をコンピューターに更に実行させる、請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載の心拍間隔特定プログラム。 Detecting a predetermined movement of the subject's body;
Changing a method used to specify feature points related to the heartbeat based on the detection result of the movement of the body;
The heartbeat interval identification program according to any one of claims 1 to 6, further causing the computer to execute the process.
前記センサ信号に基づいて、心拍の周波数を特定する周波数解析部と、
前記周波数解析部により特定された前記心拍の周波数に基づいて、前記センサ信号をフィルタ処理するフィルタ処理部と、
前記フィルタ処理により得られる信号をフィルタリング信号としたとき、前記センサ信号における複数の特徴点のうちから、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点に対して、時間及び振幅の少なくともいずれかが類似する特徴点を前記心拍に係る特徴点に特定する心拍特徴点特定部と、
前記心拍特徴点特定部により特定された前記心拍に係る特徴点に基づいて、心拍の間隔を算出する心拍間隔算出部とを含む、心拍間隔特定装置。 A sensor signal acquisition unit that acquires a sensor signal generated based on a reflection wave of a detection wave transmitted toward the heart of a subject;
A frequency analysis unit that specifies a heart beat frequency based on the sensor signal;
A filter processing unit that filters the sensor signal based on the frequency of the heartbeat identified by the frequency analysis unit;
When a signal obtained by the filtering process is a filtering signal , at least one of time and amplitude is similar to a feature point related to the heartbeat in the filtering signal among a plurality of feature points in the sensor signal A heartbeat feature point identifying unit that identifies feature points as feature points related to the heartbeat;
A heartbeat interval identifying device, comprising: a heartbeat interval calculation unit that calculates an interval of heartbeats based on the feature point related to the heartbeat identified by the heartbeat feature point identifying unit.
取得した前記センサ信号に基づいて、心拍の周波数を特定し、
特定した前記心拍の周波数に基づいて、前記センサ信号をフィルタ処理し、
前記フィルタ処理により得られる信号をフィルタリング信号としたとき、前記センサ信号における複数の特徴点のうちから、前記フィルタリング信号における前記心拍に係る特徴点に対して、時間及び振幅の少なくともいずれかが類似する特徴点を前記心拍に係る特徴点に特定し、
特定した前記心拍に係る特徴点に基づいて、心拍の間隔を算出することを含む、コンピューターにより実行される心拍間隔特定方法。 Acquiring a sensor signal generated based on the reflected wave of the detection wave transmitted to the subject's heart,
Identify the frequency of the heart beat based on the acquired sensor signal,
Filtering the sensor signal based on the identified frequency of the heart beat;
When a signal obtained by the filtering process is a filtering signal , at least one of time and amplitude is similar to a feature point related to the heartbeat in the filtering signal among a plurality of feature points in the sensor signal Identifying feature points as feature points pertaining to the heart beat ;
A computer implemented heartbeat interval identifying method comprising calculating an interval of heartbeats based on the identified feature points related to the heartbeats.
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