CN109788915B - 电子装置、控制方法及记录介质 - Google Patents

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Abstract

电子装置(100)具备；基于来自被检部位的散射光并输出信号的输出部(110)；和基于信号来计算功率谱的时间变化，并基于功率谱的时间变化来检测信号所包含的噪声的控制部(120)。

Description

电子装置、控制方法及记录介质
相关申请的相互参照
本申请主张日本国专利申请2016-188621号(2016年9月27日申请)的优先权，在此为了参照而将该申请的公开整体取入。
技术领域
本公开涉及电子装置、控制方法及程序。
背景技术
以往，公知在从被检者(用户)取得的生物体信息涉及的数据中将噪声除去的装置(例如，参照专利文献1及专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-054471号公报
专利文献2：日本特开2013-150772号公报
发明内容
一方式的电子装置具备输出部和控制部。所述输出部基于来自被检部位的散射光来输出信号。所述控制部基于所述信号来计算功率谱的时间变化，基于所述功率谱的时间变化来检测所述信号所包含的噪声。
一方式的控制方法包括接收步骤、计算步骤和检测步骤。所述接收步骤接收基于来自被检部位的散射光而被输出的信号。所述计算步骤基于所述信号来计算功率谱的时间变化。所述检测步骤基于所述功率谱的时间变化来检测所述信号所包含的噪声。
一方式的程序，使计算机执行接收步骤、计算步骤和检测步骤。所述接收步骤接收基于来自被检部位的散射光而被输出的信号。所述计算步骤基于所述信号来计算功率谱的时间变化。所述检测步骤基于所述功率谱的时间变化来检测所述信号所包含的噪声。
附图说明
图1是表示本公开的一实施方式所涉及的电子装置的概要结构的功能框图。
图2A是对图1的电子装置执行的血流量的测定处理进行说明的概略图。
图2B是对图1的电子装置执行的血流量的测定处理进行说明的概略图。
图2C是对图1的电子装置执行的血流量的测定处理进行说明的概略图。
图3是表示包括体动噪声的频谱的一例的图。
图4是表示图1的电子装置执行的功率谱的时间变化的基准的波形的生成处理的一例的流程图。
图5A是表示功率谱的一例的图。
图5B是表示功率谱的一例的图。
图5C是表示功率谱的一例的图。
图6A是表示频谱强度的时间变化的一例的图。
图6B是表示频谱强度的时间变化的一例的图。
图6C是表示频谱强度的时间变化的一例的图。
图7是表示图1的电子装置执行的噪声的检测及修正处理的一例的流程图。
图8A是对图1的电子装置执行的噪声的检测处理进行说明的概略图。
图8B是对图1的电子装置执行的噪声的检测处理进行说明的概略图。
图8C是对图1的电子装置执行的噪声的检测处理进行说明的概略图。
具体实施方式
以下，参照附图而详细地说明本公开的一实施方式。
图1是表示本公开的一实施方式所涉及的电子装置100的概要结构的功能框图。电子装置100具备生物体传感器110、控制部120、存储部130、输入部140和显示部150。
电子装置100测定被检者的生物体信息。电子装置100基于生物体传感器110所取得的生物体信息的数据(以下，也简单称为“数据”)，来测定生物体信息。电子装置100例如在生物体传感器110与手指或者额头等的被检部位接触的状态下，取得数据。电子装置100测定的生物体信息，是使用生物体传感器110所取得的数据而能测定的任意的生物体相关的信息。在本实施方式中，将生物体信息设为血流量相关的信息来进行说明，但生物体信息未限于此。
生物体传感器110取得生物体信息的数据。生物体传感器110例如在与被检部位接触的状态下，取得生物体信息的数据。生物体传感器110可以具备发光部111和受光部112。生物体传感器110对被检部位照射测定光，取得来自被检部位内部的组织的反射光(散射光)。生物体传感器110将所取得的散射光的光电变换信号向控制部120发送。生物体传感器110作为基于所取得的散射光将信号输出的输出部发挥功能。
发光部111基于控制部120的控制向被检部位照射测定光。发光部111例如将能检测血液中所包含的规定成分的波长的激光作为测定光而向被检部位照射。发光部111例如可以由LD(激光二极管：Laser Diode)来构成。
受光部112接受来自被检部位的测定光的散射光。受光部112例如可以由PD(光电二极管：Photo Diode)来构成。向控制部120发送受光部112接受到的散射光的光电变换信号。
控制部120包括以电子装置100的各功能框为代表，对电子装置100的整体进行控制及管理的至少一个处理器120a。控制部120构成为包括执行对控制步骤进行了规定的程序的CPU(Central Processing Unit)等的至少一个处理器120a，以实现其功能。上述那样的程序，例如被保存于存储部130、或者电子装置100所连接的外部的存储介质等中。
根据各种实施方式，至少一个处理器120a也可以作为单一的集成电路(IC)、或者作为能通信地连接了多个的集成电路IC及/或者分立电路(discrete circuits)来执行。至少一个处理器120a能够根据各种已知的技术来执行。
一实施方式中，处理器120a例如包括构成为通过执行相关的存储器所存储的指示而执行1个以上的数据计算过程或者处理的1个以上的电路或者单元。其他实施方式中，处理器120a也可以是构成为执行1个以上的数据计算过程或者处理的固件(例如分立逻辑组件)。
根据各种实施方式，处理器120a也可以包括1个以上的处理器、控制器、微型处理器、微型控制器、面向特定用途的集成电路(ASIC)、数字信号处理装置、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、或者这些器件或结构的任意组合、或者其他已知的器件或者结构的组合，来执行作为以下所说明的控制部120的功能。
控制部120基于从生物体传感器110取得的生物体信息的数据，来测定(计算)生物体信息。作为生物体信息，控制部120可测定血流量，但生物体信息未被限于血流量。控制部120在生物体信息的测定之际，检测数据中的噪声。关于控制部120执行的噪声检测的详细内容，将后述。
控制部120在检测到数据中的噪声的情况下，对数据进行修正，以便将该噪声除去。关于控制部120的数据的修正方法的详细，将后述。控制部120对数据中的噪声进行修正，由此电子装置100的生物体信息的测定精度提高。
存储部130能够由半导体存储器或者磁存储器等来构成。存储部130存储各种信息及/或者用于使电子装置100动作的程序等。存储部130也可以作为工作存储器发挥功能。存储部130例如可以存储由生物体传感器110取得的数据。
输入部140受理来自被检者的操作输入，例如由操作按钮(操作键)构成。也可以由触摸面板来构成输入部140，在显示器件的一部分显示受理来自被检者的操作输入的操作键，以受理被检者的触摸操作输入。
显示部150是液晶显示器、有机EL显示器或者无机EL显示器等的显示器件。显示部150例如显示电子装置100的生物体信息的测定结果。
接下来，对控制部120执行的利用了多普勒频移的血流量测定技术进行说明。
在生物体的组织内，从正在移动的血球被散射的散射光，受到与血液中的血球的移动速度成比例的多普勒效应的频移(多普勒频移)。控制部120检测因来自静止的组织的散射光和来自正在移动的血球的散射光的光的干涉而产生的蜂鸣信号(也称为节拍信号)。该蜂鸣信号将强度表征为时间的函数。而且，控制部120将该蜂鸣信号做成功率谱，其中将功率表征为频率的函数。在该蜂鸣信号的功率谱中，多普勒频移频率和血球的速度成比例。在该蜂鸣信号的功率谱中，功率与血球的量对应。控制部120通过将频率与蜂鸣信号的功率谱相乘进行积分来求取血流量。
图2A～图2C是对电子装置100执行的血流量的测定处理进行说明的概略图。图2A是表示控制部120从受光部112取得的光电变换信号的一例的图。在图2A中，纵轴表示受光部112的输出强度(即受光部112接受到的散射光的强度)，横轴表示时间。控制部120基于图2A所例示的受光部112的输出，来计算输出强度的功率谱。
图2B是表示控制部120计算的功率谱的一例的图。控制部120针对输出强度进行高速傅里叶变换，从而计算图2B所示的功率谱。在图2B中，纵轴表示频谱强度P(f)，横轴表示频率f。如图2B所示那样，功率谱例如表示右肩低的分布。控制部120按每规定时间(例如按每0.1024秒(在20kHz采样中数据积存2048个的时间))，来计算输出强度的功率谱。控制部120基于图2B所例示的功率谱来计算血流量。
图2C是表示控制部120计算的血流量的一例的图。在图2C中，纵轴表示血流量Q，横轴表示时间。控制部120例如根据下面式(1)来计算血流量。
[式1]
Q＝∑f×P(f)
在生物体信息的测定中，在取得生物体信息的数据的生物体传感器110和被检部位(皮肤)的位置关系发生了变化的情况下，受光部112取得的输出强度变化。即，受光部112如上述的利用了多普勒频移的血流量测定技术的说明所描述的，检测正在移动的血球的节拍信号，但生物体传感器110和被检部位的位置关系的变化(偏离)也能作为节拍信号来检测。因生物体传感器110与被检部位的偏离而产生的节拍信号会成为使生物体信息的测定精度降低的噪声。在本说明书中将该噪声也称为体动噪声。
在产生了体动噪声的情况下，例如如图3中作为一例所示，频谱强度P(f)增加。需要说明的是，图3所示那样，体动噪声在整个频带内造成影响。即，体动噪声并不仅仅是对特定的频带产生影响。因此，例如即便使用如带通滤波器那样进行特定的频带的处理的频带选择性滤波器，也很难适当地除去体动噪声。
接下来，对本实施方式中的控制部120执行的噪声检测及修正的详细进行说明。控制部120基于频谱的变化来检测体动噪声，在检测到体动噪声的情况下，例如将图3所示的包括体动噪声的频谱修正为不包含体动噪声的频谱。
控制部120通过计算功率谱的时间变化，从而进行噪声检测及修正。控制部120可以计算功率谱的至少三个频率下的时间变化。在此，设为控制部120计算功率谱的三个频率下的时间变化来进行说明。将控制部120计算时间变化的三个频率从频率低的一侧开始依序分别称为低频率f1、中间频率fm及高频率fh。低频率f1例如是数十Hz的频率。中间频率fm例如是7kHz～10kHz的频率。高频率fh例如是18kHz～20kHz的频率。其中，在此例示出的频率仅仅只是一例，控制部120计算时间变化的频率，也可以是其他频带的频率。
在噪声检测及修正的处理时，首先控制部120生成作为用于检测噪声的基准的、功率谱的时间变化的基准波形(基准波形)。图4是表示基准波形的生成处理的一例的流程图。
控制部120从生物体传感器110取得生物体信息的数据(步骤S101)。
控制部120基于所取得的数据，例如根据上述的方法，计算功率谱(步骤S102)。
控制部120基于功率谱，计算低频率f1、中间频率fm及高频率fh中的频谱强度P(f)的时间变化(步骤S103)。
在此，关于控制部120计算的功率谱的时间变化，参照图5A～图5C进行说明。血流量的波形，例如图2C所示那样，成为随着时间经过而在峰(峰值)与谷(谷值)之间上下进行振动的形状。血流量的波形的振动中的峰值与谷值的中间(振动中心)的功率谱，即例如图2C的时间t1的功率谱，例如成为图5A所示的形状。
血流量的波形的谷值的功率谱，即例如图2C的时间t2的功率谱，例如成为图5B所示的形状。如参照图5A及图5B可理解的，谷值的功率谱，和振动中心的功率谱相比较，低频率f1下的频谱强度P(f)升高，高频率fh下的频谱强度P(f)降低。
血流量的波形的峰值的功率谱，即例如图2C的时间t3的功率谱，例如成为图5C所示的形状。如参照图5A及图5C可理解的，峰值的功率谱，和振动中心的功率谱相比较，低频率f1下的频谱强度P(f)降低，高频率fh下的频谱强度P(f)升高。
图6A～图6C是表示频谱强度P(f)的时间变化的一例的图。图6A～图6C分别是表示低频率f1、中间频率fm及高频率fh下的频谱强度P(f)的时间变化的图。如参照图6A及图6C可理解的，低频率f1及高频率fh下的频谱强度P(f)，成为随着时间经过而上下进行振动的波形。低频率f1下的频谱强度P(f)为峰值的情况下，高频率fh下的频谱强度P(f)成为谷值。相反在低频率f1下的频谱强度P(f)为谷值的情况下，高频率fh下的频谱强度P(f)成为谷值。如参照图6B可理解的，中间频率fm下的频谱强度P(f)成为大致恒定的强度。这样，中间频率fm能够设为频谱强度P(f)根据时间变化而大致恒定的频率。
控制部120基于在步骤S103中计算出的频谱强度P(f)的时间变化，生成基准波形(步骤S104)。具体地说，控制部120预测低频率f1、中间频率fm及高频率fh下的频谱强度P(f)的时间变化，将预测出的频谱强度的时间变化决定为基准波形，由此生成基准波形。这样，控制部120基于过去的数据，来生成基准波形。基准波形的生成，例如可以以规定的时间间隔来执行。控制部120通过以规定的时间间隔生成基准波形，从而可生成使频谱强度P(f)的倾向反映的基准波形。需要说明的是频谱强度P(f)的倾向包括振动中心的上升及下降、振幅的变化以及振动周期的变化等。
若生成基准波形，则控制部120使用所生成的基准波形来进行噪声的检测及修正。图7是表示噪声的检测及修正处理的一例的流程图。
控制部120从生物体传感器110取得生物体信息的数据(步骤S201)。
控制部120基于所取得的数据，例如通过上述的方法，计算功率谱(步骤S202)。
控制部120基于功率谱，来计算低频率f1、中间频率fm及高频率fh下的频谱强度P(f)的时间变化(步骤S203)。在此，将步骤S203中计算的频谱强度P(f)的时间变化的波形称为测定波形。
控制部120基于步骤S203中计算出的测定波形，检测体动噪声。具体地说，控制部120对步骤S203中计算出的测定波形和图4的步骤S104中生成的基准波形进行比较，基于比较来检测体动噪声。
即，控制部120首先对步骤S203中计算出的测定波形和图4的步骤S104中生成的基准波形进行比较(步骤S204)。
控制部120基于比较来判断是否产生体动噪声。例如，控制部120针对基准波形设置阈值，在规定的时间内，判断步骤S203中计算出的频谱强度P(f)是否为该阈值以上(步骤S205)。控制部120在频谱强度P(f)变为阈值以上的时间内可判断为产生体动噪声。换句话说，控制部120将在测定波形中频谱强度P(f)相对于基准波形高达阈值以上的时间段判断为体动噪声产生的时间段。
图8A～图8C是对电子装置100执行的噪声的检测处理进行说明的概略图。图8A～图8C是分别表示低频率f1、中间频率fm及高频率fh下的频谱强度P(f)的时间变化的图。图8A～图8C分别表示基准波形和测定波形。如图8A～图8C所示那样，例如在时间t4～t5的时间段，测定波形的频谱强度相对于基准波形的频谱强度P(f)升高阈值以上。该情况下，控制部120在时间t4～t5的时间段内判断为产生体动噪声。
控制部120在判断为步骤S203中计算出的频谱强度P(f)为上述阈值以上的情况下(步骤S205的是)，在该阈值以上的时间段内可判断为产生噪声。该情况下，控制部120进行测定波形的修正(步骤S206)。控制部120例如能够通过将判断为产生体动噪声的时间段内的测定波形置换为基准波形来进行修正。控制部120也可以通过其他方法来进行修正。
控制部120在判断为没有步骤S203中计算出的频谱强度P(f)为上述阈值以上的时间段的情况下(步骤S205的否)，判断为未产生体动噪声，结束本流程。
控制部120基于进行了图7所示的噪声的检测及修正处理后的、低频率f1、中间频率fm及高频率fh下的频谱强度P(f)的时间变化，例如可再现图2B所示的功率谱。具体地说，控制部120基于低频率f1、中间频率fm及高频率fh这3点的频谱强度P(f)，再现功率谱的形状。3点间的功率谱的形状例如可以通过直线近似来再现。
控制部120基于所再现的功率谱，还可生成图2C所示的血流量的波形。如此，控制部120可测定作为生物体信息的血流量。
上述实施方式所涉及的电子装置100从基于生物体传感器110取得的生物体信息的数据来计算功率谱的时间变化，并基于该功率谱来检测数据所包含的噪声。如此，电子装置100可检测产生了噪声的时间段。电子装置100生成功率谱的时间变化的基准，基于与该基准的比较来检测噪声。由于被检者的血流量的频谱的倾向被反映于该基准中，故电子装置100能够进行反映了被检者的血流量的频谱变化的倾向的噪声检测。如此，电子装置100可提高噪声检测的精度。由此，电子装置100与以往的装置相比较能提高有用性。
电子装置100在检测到噪声的情况下，能修正检测到噪声的时间段内的功率谱的时间变化。例如通过将检测到噪声的时间段内的测定波形置换为基准波形而能够进行修正。因此，电子装置100无需使用频带选择性滤波器，就能够修正(除去)噪声。
为了完全并且明确地公开本发明而对一实施方式进行了说明。可是，权利要求书不应该被限定于上述实施方式，应该构成为在本说明书示出的基础事项的范围内能够将该技术领域的本领域技术人员所能创作出的全部变形例及能替代的结构具体化。几个实施方式示出的各要件能自由地进行组合。
例如，在上述实施方式中，对控制部120使用功率谱的三个频率下的时间变化来检测噪声的情况进行了说明。然而，控制部120例如也可以使用四个以上的频率下的时间变化来检测噪声。该情况下，在修正噪声并再现功率谱时功率谱的再现精度提高。控制部120也可以基于一个或者两个频率下的时间变化来检测噪声。该情况下，能够减轻控制部120中的处理负荷、同时检测噪声。
-符号说明-
100 电子装置
110 生物体传感器
111 发光部
112 受光部
120 控制部
120a 处理器
130 存储部
140 输入部
150 显示部。

Claims (17)

1.一种电子装置，具备：
输出部，基于来自被检部位的散射光来输出信号；和
控制部，基于所述信号来计算规定的频率下的频谱强度的时间变化的波形即测定波形，基于所述测定波形来检测所述信号所包含的噪声，
所述控制部在多个频率下，生成所述频谱强度的时间变化的基准，进行所述频谱强度的时间变化与所述基准的比较，在低频率、中间频率、高频率下存在规定阈值以上的差异的情况下，检测所述噪声。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，
所述控制部基于过去所输出的信号来生成所述基准。
3.根据权利要求1或2所述的电子装置，其中，
所述控制部在规定的时间内所述频谱强度比所述基准高规定的阈值以上的情况下，检测所述噪声。
4.根据权利要求1或2所述的电子装置，其中，
所述控制部基于所述噪声，来修正所述频谱强度的时间变化。
5.根据权利要求1或2所述的电子装置，其中，
所述控制部计算所述频谱强度的至少三个频率下的时间变化。
6.根据权利要求1或2所述的电子装置，其中，
所述信号是与血流量相关的信息。
7.根据权利要求1或2所述的电子装置，其中，
所述被检部位是手指或额头。
8.一种控制方法，包括：
接收基于来自被检部位的散射光而被输出的信号的步骤；
基于所述信号来计算规定的频率下的频谱强度的时间变化的波形即测定波形的步骤；
基于所述测定波形来检测所述信号所包含的噪声的步骤；和
在多个频率下，生成所述频谱强度的时间变化的基准，进行所述频谱强度的时间变化与所述基准的比较，在低频率、中间频率、高频率下存在规定阈值以上的差异的情况下，检测所述噪声的步骤。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其中，
生成所述基准的步骤中，基于过去所输出的信号来生成所述基准。
10.根据权利要求8或9所述的控制方法，其中，
检测所述噪声的步骤中，在规定的时间内所述频谱强度比所述基准高规定的阈值以上的情况下，检测所述噪声。
11.根据权利要求8或9所述的控制方法，其中，
所述控制方法还包括基于所述噪声来修正所述频谱强度的时间变化的步骤。
12.根据权利要求8或9所述的控制方法，其中，
计算所述时间变化的步骤中，计算所述频谱强度的至少三个频率下的时间变化。
13.一种记录介质，存储有程序，所述程序使计算机执行如下步骤：
接收基于来自被检部位的散射光而被输出的信号的步骤；
基于所述信号来计算规定的频率下的频谱强度的时间变化的波形即测定波形的步骤；
基于所述测定波形来检测所述信号所包含的噪声的步骤；和
在多个频率下，生成所述频谱强度的时间变化的基准，进行所述频谱强度的时间变化与所述基准的比较，在低频率、中间频率、高频率下存在规定阈值以上的差异的情况下，检测所述噪声的步骤。
14.根据权利要求13所述的记录介质，其中，
生成所述基准的步骤中，基于过去所输出的信号来生成所述基准。
15.根据权利要求13或14所述的记录介质，其中，
检测所述噪声的步骤中，在规定的时间内所述频谱强度比所述基准高规定的阈值以上的情况下，检测所述噪声。
16.根据权利要求13或14所述的记录介质，其中，
所述程序还使所述计算机执行基于所述噪声，修正所述频谱强度的时间变化的步骤。
17.根据权利要求13或14所述的记录介质，其中，
计算所述时间变化的步骤中，计算所述频谱强度的至少三个频率下的时间变化。
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