JP2003135434A - Signal processing method and pulse wave signal processing method - Google Patents

Signal processing method and pulse wave signal processing method

Info

Publication number
JP2003135434A
JP2003135434A JP2001332383A JP2001332383A JP2003135434A JP 2003135434 A JP2003135434 A JP 2003135434A JP 2001332383 A JP2001332383 A JP 2001332383A JP 2001332383 A JP2001332383 A JP 2001332383A JP 2003135434 A JP2003135434 A JP 2003135434A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
pulse wave
spc
frequency
processing method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001332383A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3924636B2 (en
Inventor
Masaru Shoda
勝 鎗田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Koden Corp
Original Assignee
Nippon Koden Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Koden Corp filed Critical Nippon Koden Corp
Priority to JP2001332383A priority Critical patent/JP3924636B2/en
Publication of JP2003135434A publication Critical patent/JP2003135434A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3924636B2 publication Critical patent/JP3924636B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To display and compute an accurate oxygen saturation by eliminating noise such as body motions superimposed on pulse wave signals. SOLUTION: The pulse waves of infrared light and red light are detected with a probe 1 and respective spectrums are obtained by Fourier transform. By using the ratio of the difference of the spectrums and one of the spectrums or the sum, a fundamental frequency of the pulse waves is obtained. Then, a filter using the fundamental frequency of the pulse waves and the frequency of a higher harmonic is formed and the pulse waves of the infrared light and the red light are respectively filtered by using the filter. The filtered pulse waves are displayed on a display part 11 and used for computing the accurate oxygen saturation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、信号処理方法に関
し、特に、パルスフォトメトリによる酸素飽和度測定等
において用いることができる脈波のノイズ除去に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal processing method, and more particularly to pulse wave noise removal that can be used in oxygen saturation measurement by pulse photometry.

【0002】[0002]

【従来の技術】動脈血の酸素飽和度を非観血的に連続測
定するには、従来からパルスオキシメータが用いられて
いる。このパルスオキシメータでは、プローブを被験者
の指先や耳朶に装着し、プローブから赤と赤外の異なる
波長の光を生体に時分割に照射して、異なる2波長の透
過光または反射光から得られる吸光度の脈動成分の比Ф
から酸素飽和度Sを測定するものである。赤色光にはた
とえば660nmの基準波長が用いられるとともに、赤
外光にはたとえば940nmの波長が用いられ、プロー
ブ内にはこれらの波長を発する2つの発光ダイオードと
受光用の1つのフォトダイオードが内蔵されている。い
ま、赤色光の波長の吸光度の脈動成分をΔA1、赤外光
の波長の吸光度の脈動成分をΔA2とすると、異なる2
波長の吸光度の比Фは、次式で与えられる。 Ф=ΔA1/ΔA2 酸素飽和度Sは、この吸光度の比Фの関数fとして算出
することができる。 S=f(Ф)
2. Description of the Related Art A pulse oximeter has been conventionally used for non-invasive continuous measurement of oxygen saturation of arterial blood. In this pulse oximeter, a probe is attached to a fingertip or an earlobe of a subject, and light of different wavelengths of red and infrared is radiated from a probe to a living body in a time-sharing manner to obtain transmitted or reflected light of two different wavelengths Ratio of pulsating component of absorbance Φ
Is to measure the oxygen saturation S. A reference wavelength of, for example, 660 nm is used for red light, and a wavelength of, for example, 940 nm is used for infrared light. Two light emitting diodes emitting these wavelengths and one photodiode for receiving light are built in the probe. Has been done. Now, assuming that the pulsation component of the absorbance of the red light wavelength is ΔA1 and the pulsation component of the absorbance of the infrared light wavelength is ΔA2, different 2
The wavelength absorption ratio Φ is given by the following equation. Φ = ΔA1 / ΔA2 The oxygen saturation S can be calculated as a function f of this absorbance ratio Φ. S = f (Φ)

【0003】このようなパルスオキシメータでは、測定
中に患者に体動等が起きると、プローブで検出される脈
波にノイズ成分が混入してしまい、正確に酸素飽和度S
を測定できなくなる。そこで、このようなノイズの影響
を除去する試みが従来からいろいろとなされている。
In such a pulse oximeter, when a patient moves during measurement, a noise component is mixed in the pulse wave detected by the probe, and the oxygen saturation S is accurately measured.
Cannot be measured. Therefore, various attempts have conventionally been made to remove the influence of such noise.

【0004】特開平2−172443号では、オキシメ
ータにおいて、脈拍を検出し、光電脈波信号に対し脈拍
の周波数に基づいて周波数フィルタリングを行う技術が
記載されている。ここでは、具体的な脈波数の検出方法
としては、受光部の出力を対数変換し、その対数変換さ
れた出力から得られた脈波信号を二値化し、さらにその
所定個数の二値化脈波信号の周期を求め、その周期の逆
数から脈拍数を求めている、と記述されている。さらに
は、周波数フィルタリングは、脈拍数が小さいときは選
択周波数の低いバンドパスフィルタを、脈拍数が中程度
のときは中程度の選択周波数のバンドパスフィルタを、
脈拍数が大きいときは選択周波数の高いバンドパスフィ
ルタを用いる、と記述されている。
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2-172443 describes a technique of detecting a pulse in an oximeter and performing frequency filtering on the photoelectric pulse wave signal based on the frequency of the pulse. Here, as a specific method of detecting the pulse wave number, the output of the light receiving unit is logarithmically converted, the pulse wave signal obtained from the logarithmically converted output is binarized, and further, the predetermined number of binarized pulses. It is described that the period of the wave signal is obtained and the pulse rate is obtained from the reciprocal of the period. Furthermore, frequency filtering uses a bandpass filter with a low selection frequency when the pulse rate is small, and a bandpass filter with a medium selection frequency when the pulse rate is medium,
It is described that a bandpass filter with a high selection frequency is used when the pulse rate is large.

【0005】しかしながら、このような発明には次のよ
うな問題があった。 <二値化の問題点>体動が生じると、脈波の信号は、体
動により生じるノイズと混在し、埋もれることになる。
この体動ノイズが混在した脈波信号を対数演算すれば、
対数演算された体動成分の対数演算された脈波成分に対
する比は、対数演算前の体動成分の対数演算前の脈波成
分に対する比よりも、小さくなる。上記従来の技術で
は、対数演算された体動ノイズが混在した脈波信号を二
値化演算によりある閾値で1または0に振り分ける。し
かし、ノイズ成分が必ずしも脈波成分より小さくならな
いことから、ノイズ成分でありながら二値化により1に
振り分けられる可能性が極めて強い。これでは、脈拍数
の検出は精度よく行うことはできない。 <バンドパスフィルタの問題点>ノイズを除去するため
にバンドパスフィルタを用いることのみでは、ノイズ成
分が通過帯域内にある場合は、脈波にノイズが混入す
る。すなわち脈波がうまく抽出できない。
However, such an invention has the following problems. <Problem of Binarization> When body movement occurs, the pulse wave signal is mixed with noise caused by body movement and is buried.
If logarithmically calculating the pulse wave signal containing this body motion noise,
The ratio of the logarithmically calculated body motion component to the logarithmically calculated pulse wave component is smaller than the ratio of the logarithmically calculated body motion component to the logarithmically calculated pulse wave component. In the above-mentioned conventional technique, the pulse wave signal in which the body motion noise logarithmically calculated is mixed is distributed to 1 or 0 by a certain threshold value by the binarization calculation. However, since the noise component is not necessarily smaller than the pulse wave component, it is extremely likely that the noise component will be assigned to 1 by binarization. With this, the pulse rate cannot be detected accurately. <Problem of bandpass filter> When only a bandpass filter is used to remove noise, noise is mixed in the pulse wave when the noise component is in the pass band. That is, the pulse wave cannot be extracted well.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたものであり、その目的は、
(1)精度よく信号の基本周波数を演算し、(2)その
基本周波数とその高周波の周波数をフィルタリング周波
数として用いて信号処理を行うことにより、信号の有す
る特徴的な周波数成分を抽出して信号を形成することに
ある。特に、動脈の酸素飽和度測定への適用において
は、体動等によるノイズが重畳された脈波であっても、
あるいは脈波に変動が生じている場合であっても、精度
よく脈拍の基本周波数を測定し、その基本周波数とその
高調波の周波数をフィルタリング周波数として用いて脈
波信号を処理することにより、ノイズが重畳された脈波
から特徴的な周波数成分を抽出して脈波信号を形成し、
ノイズを除去し、本来の脈波を再現することができる。
さらに、ノイズが除去された脈波から、パルスフォトメ
トリによる酸素飽和度を、精度よく測定する装置を提供
することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to:
(1) The fundamental frequency of the signal is accurately calculated, and (2) the fundamental frequency and its high frequency are used as filtering frequencies to perform signal processing, thereby extracting the characteristic frequency component of the signal To form. In particular, in the application to the measurement of oxygen saturation of arteries, even if the pulse wave is superimposed with noise due to body movement,
Alternatively, even if the pulse wave fluctuates, the pulse wave signal is processed by accurately measuring the fundamental frequency of the pulse and using the fundamental frequency and its harmonic frequency as the filtering frequency. Form a pulse wave signal by extracting characteristic frequency components from the pulse wave on which is superimposed,
Noise can be removed and the original pulse wave can be reproduced.
Another object of the present invention is to provide a device for accurately measuring oxygen saturation by pulse photometry from a pulse wave from which noise has been removed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
信号処理方法は、同じ基本周波数を有し連続する第1の
信号IRおよび第2の信号RDを処理する信号処理方法にお
いて、前記第1の信号IRおよび前記第2の信号R のそれ
ぞれについて、所定期間において、周波数スペクトルま
たは周波数パワースペクトルを演算し、前記第1の信号
IRの第1スペクトルSpc.IRと、前記第2の信号RDの第2
スペクトルSpc.RDを演算するスペクトル演算ステップ
と、前記スペクトル演算ステップにより演算された前記
第1スペクトルSpc.IRおよび前記第2スペクトルSpc.RD
を用い、周波数軸上で、相互の差をとるスペクトル演
算、または相互の差をとるスペクトル演算に加え、さら
に正規化するスペクトル演算を行った結果に基づいて前
記第1の信号IRおよび前記第2の信号RDの基本周波数を
演算する基本周波数演算ステップと、を含むことを特徴
とする。これにより、信号にノイズが含まれていても精
度よく信号の基本周波数を演算するためである。
A signal processing method according to claim 1 of the present invention is a signal processing method for processing a continuous first signal IR and second signal RD having the same fundamental frequency, For each of the first signal IR and the second signal R 1, a frequency spectrum or a frequency power spectrum is calculated in a predetermined period, and the first signal IR is calculated.
The first spectrum Spc.IR of IR and the second spectrum of the second signal RD
A spectrum calculation step for calculating the spectrum Spc.RD, the first spectrum Spc.IR and the second spectrum Spc.RD calculated in the spectrum calculation step
On the frequency axis, the first signal IR and the second signal IR are calculated based on the result of the spectrum calculation for obtaining the mutual difference or the spectrum calculation for obtaining the mutual difference and further performing the normalizing spectrum calculation. And a fundamental frequency calculation step of calculating the fundamental frequency of the signal RD. This is to accurately calculate the fundamental frequency of the signal even if the signal contains noise.

【0008】本発明の請求項2に係る信号処理方法は、
請求項1に記載の信号処理方法において、基本周波数演
算ステップにおいては、 ( Spc.IR− Spc.RD ) /Spc.RD 、 ( Spc.IR− Spc.RD ) /Spc.IR 、 ( Spc.IR− Spc.RD ) /( Spc.IR + Spc.RD ) 、 { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / ( Spc.RD / Spc.I
R ) 、 { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / ( Spc.IR / Sp
c.IR ) 、または { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / { 1+ (Spc.RD/
Spc.IR )} のうちいずれかのスペクトル演算の結果に基づいて、前
記基本周波数を演算する。これにより基本周波数をより
抽出しやすくするためである。
A signal processing method according to claim 2 of the present invention comprises:
In the signal processing method according to claim 1, in the fundamental frequency calculation step, (Spc.IR- Spc.RD) /Spc.RD, (Spc.IR- Spc.RD) /Spc.IR, (Spc.IR). − (Spc.RD) / (Spc.IR + Spc.RD), {1- (Spc.RD / Spc.IR)} / (Spc.RD / Spc.I
R), {1- (Spc.RD / Spc.IR)} / (Spc.IR / Sp
c.IR), or {1- (Spc.RD / Spc.IR)} / {1+ (Spc.RD /
Spc.IR)}, the fundamental frequency is calculated based on the result of the spectrum calculation. This is to make it easier to extract the fundamental frequency.

【0009】本発明の請求項3に係る信号処理方法は、
同じ基本周波数を有し連続する第1の信号IRおよび第2
の信号RDを処理する信号処理方法において、前記第1の
信号IRおよび前記第2の信号RDのそれぞれについて、所
定期間において、周波数スペクトルまたは周波数パワー
スペクトルを演算し、前記第1の信号IRから第1スペク
トルSpc.IRを、前記第2の信号RDから第2スペクトルSp
c.RDを演算するスペクトル演算ステップと、前記スペク
トル演算ステップによる前記第1スペクトルSpc.IRおよ
び前記第2スペクトルSpc.RDを所定回数分、加算平均す
るスペクトル加算平均演算ステップと、前記スペクトル
加算平均演算ステップにより加算平均された前記第1ス
ペクトルAv.Spc.RD および加算平均された前記第2スペ
クトルAv.Spc.RD を用い、周波数軸上で、相互の差をと
るスペクトル演算または相互の差をとるスペクトル演算
に加え、さらに正規化するスペクトル演算を行った結果
に基づいて、前記第1の信号IRおよび前記第2の信号RD
の基本周波数を演算する基本周波数演算ステップと、を
含むことを特徴とする。スペクトルの加算平均演算を用
いることにより、スペクトルに現れるノイズを抑制して
信号の基本周波数を演算するためである。
The signal processing method according to claim 3 of the present invention is
A continuous first signal IR and a second signal having the same fundamental frequency
In the signal processing method for processing the signal RD, the frequency spectrum or the frequency power spectrum is calculated for each of the first signal IR and the second signal RD in a predetermined period, and the first signal IR 1 spectrum Spc.IR from the second signal RD to the second spectrum Sp
c.RD spectrum calculation step, spectrum addition and average calculation step of adding and averaging the first spectrum Spc.IR and the second spectrum Spc.RD for a predetermined number of times by the spectrum calculation step, and the spectrum addition and average Using the first spectrum Av.Spc.RD and the second spectrum Av.Spc.RD that are averaged and added in the calculation step, the spectrum calculation for calculating the mutual difference or the mutual difference is performed on the frequency axis. The first signal IR and the second signal RD are calculated based on the result of the spectrum calculation for normalization in addition to the spectrum calculation.
And a fundamental frequency calculation step of calculating the fundamental frequency of. This is because the fundamental frequency of the signal is calculated by suppressing the noise appearing in the spectrum by using the arithmetic mean of the spectrum.

【0010】本発明の請求項4に係る信号処理方法は、
請求項3に記載の信号処理方法において、前記基本周波
数演算ステップにおいては、 ( Av.Spc.IR − Av.Spc.RD )/ Av.Spc.RD 、 ( Av.Spc.IR − Av.Spc.RD )/ Av.Spc.IR 、 ( Av.Spc.IR − Av.Spc.RD )/( Av.Spc.IR + Av.Spc.
RD )、 { 1−(Av.Spc.RD/Av.Spc.IR )}/( Av.Spc.RD /Av.S
pc.IR ) 、 { 1−(Av.Spc.RD /Av.Spc.IR )}/( Av.Spc.IR /A
v.Spc.IR )、または { 1−(Av.Spc.RD/Av.Spc.IR )}/{ 1+(Av.Spc.RD/
Av.Spc.IR )} のうちいずれかのスペクトル演算の結果に基づいて、前
記基本周波数を演算することを特徴とする。これにより
基本周波数をより抽出しやすくするためである。
A signal processing method according to claim 4 of the present invention comprises:
The signal processing method according to claim 3, wherein in the fundamental frequency calculation step, (Av.Spc.IR-Av.Spc.RD) /Av.Spc.RD, (Av.Spc.IR-Av.Spc.RD). RD) / Av.Spc.IR, (Av.Spc.IR − Av.Spc.RD) / (Av.Spc.IR + Av.Spc.
RD), {1- (Av.Spc.RD / Av.Spc.IR)} / (Av.Spc.RD /Av.S
pc.IR), {1- (Av.Spc.RD /Av.Spc.IR)} / (Av.Spc.IR / A
v.Spc.IR), or {1- (Av.Spc.RD / Av.Spc.IR)} / {1+ (Av.Spc.RD /
Av.Spc.IR)} based on the result of the spectrum calculation. This is to make it easier to extract the fundamental frequency.

【0011】本発明の請求項5に係る信号処理方法は、
請求項1乃至請求項4のうちいずれか1つに記載の信号
処理方法において、さらに、前記基本周波数演算ステッ
プによって演算された前記基本周波数およびその高調波
の周波数を用いてフィルタを形成するフィルタ形成ステ
ップと、前記フィルタ形成ステップにより形成されたフ
ィルタにより、少なくとも前記第1の信号IRまたは前記
第2の信号RDをフィルタリングするフィルタリングステ
ップと、を含むことを特徴とする。これにより、ノイズ
が除去された信号から信号の特徴的な周波数成分である
基本周波数成分とその高調波の周波数成分を抽出し信号
を形成するためである。
A signal processing method according to claim 5 of the present invention is
The signal processing method according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a filter formation that forms a filter using the fundamental frequency calculated by the fundamental frequency calculation step and its harmonic frequency. And a filtering step of filtering at least the first signal IR or the second signal RD by the filter formed by the filter forming step. This is to form a signal by extracting the fundamental frequency component, which is a characteristic frequency component of the signal, and the frequency components of its harmonics from the signal from which the noise is removed.

【0012】本発明の請求項6に係る信号処理方法は、
請求項5に記載の信号処理方法において、前記フィルタ
形成ステップは、前記基本周波数演算ステップによって
演算された前記基本周波数が複数ある場合には、各基本
周波数とその各々の高調波の周波数を用いてフィルタを
形成することを特徴とする。これにより、基本周波数が
変動した場合であっても、各基本周波数成分とその各々
の高調波の周波数成分を抽出し信号を形成するためであ
る。
A signal processing method according to claim 6 of the present invention comprises:
The signal processing method according to claim 5, wherein the filter forming step uses each fundamental frequency and its respective harmonic frequency when there are a plurality of fundamental frequencies computed by the fundamental frequency computing step. It is characterized by forming a filter. This is because even if the fundamental frequency changes, each fundamental frequency component and the frequency component of each harmonic thereof are extracted to form a signal.

【0013】本発明の請求項7に係る信号処理方法は、
請求項5または請求項6に記載の信号処理方法におい
て、前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フィルタ
の特性は、前記基本周波数およびその高調波の周波数を
それぞれ中心として幅を持った矩形状であることを特徴
とする。これにより、基本周波数とその高調波の周波数
の周辺の周波数成分をも取り込んで信号を形成するため
である。
A signal processing method according to claim 7 of the present invention comprises:
The signal processing method according to claim 5 or 6, wherein in the filter forming step, the characteristic of the filter is a rectangular shape having a width centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency, respectively. Characterize. This is because a signal is formed by taking in the frequency components around the fundamental frequency and the frequencies of its harmonics.

【0014】本発明の請求項8に係る信号処理方法は、
請求項5または請求項6に記載の信号処理方法におい
て、前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フィルタ
は、前記基本周波数およびその高調波の周波数をそれぞ
れ中心としたガウス特性フィルタであることを特徴とす
る。これにより、基本周波数とその高調波の周波数の周
辺の周波数成分をガウス分布的に取り込んで信号を形成
するためである。
A signal processing method according to claim 8 of the present invention comprises:
The signal processing method according to claim 5 or 6, wherein in the filter forming step, the filter is a Gaussian characteristic filter centered on the frequencies of the fundamental frequency and its harmonics. This is because the frequency components around the fundamental frequency and its higher harmonic frequencies are captured in a Gaussian distribution to form a signal.

【0015】本発明の請求項9に係る信号処理方法は、
請求項1乃至請求項8のうちいずれか1つに記載の信号
処理方法において、前記第1の信号IRおよび前記第2の
信号RDはいずれも脈波信号であることを特徴とする。こ
れにより生体の脈波信号から基本周波数と求め、その特
徴的な周波数成分を抽出し脈波を形成するためである。
A signal processing method according to claim 9 of the present invention comprises:
The signal processing method according to any one of claims 1 to 8, wherein the first signal IR and the second signal RD are both pulse wave signals. This is because the fundamental frequency is obtained from the pulse wave signal of the living body and the characteristic frequency component is extracted to form the pulse wave.

【0016】本発明の請求項10に係る信号処理方法
は、請求項5乃至請求項8のうちいずれか1つに記載の
信号処理方法において、前記第1の信号IRおよび前記第
2の信号RDはいずれも脈波信号であり、さらに、前記フ
ィルタリングステップにおいて前記第1の信号IRまたは
前記第2の信号RDのうちフィルタリングした方の信号を
表示するステップと、を含むことを特徴とする。これに
より生体の脈波信号から脈波の特徴的な周波数成分を抽
出して脈波を形成し、表示するためである。
A signal processing method according to a tenth aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the fifth to eighth aspects, wherein the first signal IR and the second signal RD are included. Are pulse wave signals, and the step of displaying the filtered signal of the first signal IR or the second signal RD in the filtering step is further included. This is because the characteristic frequency component of the pulse wave is extracted from the pulse wave signal of the living body to form the pulse wave for display.

【0017】本発明の請求項11に係る信号処理方法
は、請求項5乃至請求項8のうちいずれか1つに記載の
信号処理方法において、前記第1の信号IRは生体の動脈
を透過または反射した赤外光により得られた脈波信号で
あり、前記第2の信号RDは生体の動脈を透過または反射
した赤色光により得られた脈波信号であり、前記フィル
タリングステップにおいて前記第1の信号IRおよび前記
第2の信号R のいずれをもフィルタリングし、さらに、
前記フィルタリングステップにおいてフィルタされた前
記第1の信号IRまたは前記第2の信号RDを用いて酸素飽
和度を演算する酸素飽和度演算ステップと、を含むこと
を特徴とする。これにより、フィルタされた脈波を用い
て精度よく酸素飽和度を演算するためである。
The signal processing method according to claim 11 of the present invention is the signal processing method according to any one of claims 5 to 8, wherein the first signal IR is transmitted through an artery of a living body or The second signal RD is a pulse wave signal obtained by reflected infrared light, the second signal RD is a pulse wave signal obtained by red light transmitted through or reflected by an artery of a living body, and the first signal in the filtering step. Filtering both the signal IR and the second signal R 2, and
An oxygen saturation calculation step of calculating an oxygen saturation using the first signal IR or the second signal RD filtered in the filtering step. This is to accurately calculate the oxygen saturation level using the filtered pulse wave.

【0018】本発明の請求項12に係る信号処理方法
は、周期性を有し連続する信号を検出する信号検出ステ
ップと、前記信号検出ステップにより検出された信号の
基本周波数を演算する基本周波数演算ステップと、前記
基本周波数演算ステップより演算された信号の基本周波
数とその高調波の周波数を用いてフィルタリング周波数
を形成するフィルタ形成ステップと、前記フィルタフィ
ルタにより形成されたフィルタを用いて、前記信号をフ
ィルタリングするフィルタリングステップと、を含むこ
とを特徴とする。これにより、周期性を有し連続する信
号について、基本周波数とその高調波の周波数の周波数
成分を抽出し信号を形成するためである。
A signal processing method according to a twelfth aspect of the present invention is a signal detection step of detecting a continuous signal having periodicity, and a fundamental frequency calculation for computing a fundamental frequency of the signal detected by the signal detection step. A step, a filter forming step of forming a filtering frequency by using the fundamental frequency of the signal calculated by the fundamental frequency calculating step and the frequency of its harmonic, and the filter using the filter formed by the filter filter, And a filtering step of filtering. This is for forming a signal by extracting the frequency components of the fundamental frequency and the harmonics thereof with respect to a continuous signal having periodicity.

【0019】本発明の請求項13に係る信号処理方法
は、同じ基本周波数を有し連続する第1の信号および第
2の信号を処理する信号処理方法において、前記第1の
信号および前記第2の信号を検出するステップと、前記
第1の信号および前記第2の信号のうち少なくともいず
れか一方を用いて信号の基本周波数を演算する基本周波
数演算ステップと、前記基本周波数演算ステップにより
演算された基本周波数とその高調波の周波数を用いてフ
ィルタを形成するフィルタ形成ステップと、を含むこと
を特徴とする。これにより同じ基本周波数を有し連続す
る2つの信号について、その基本周波数とその高調波の
周波数の周波数成分を抽出し信号を形成するためのフィ
ルタを形成するためである。
A signal processing method according to a thirteenth aspect of the present invention is a signal processing method for processing a first signal and a second signal which have the same fundamental frequency and are continuous, wherein the first signal and the second signal are processed. Of the signal, the basic frequency calculation step of calculating the basic frequency of the signal using at least one of the first signal and the second signal, and the basic frequency calculation step. A filter forming step of forming a filter using the fundamental frequency and the frequencies of its harmonics. This is to form a filter for forming a signal by extracting the frequency components of the fundamental frequency and the harmonic frequency of two consecutive signals having the same fundamental frequency.

【0020】本発明の請求項14に係る信号処理方法
は、請求項13に記載の信号処理方法において、前記フ
ィルタ形成ステップは、前記基本周波数演算ステップに
よって演算された前記基本周波数が複数ある場合には、
各基本周波数とその各々の高調波の周波数を用いてフィ
ルタを形成することを特徴とする。これにより2つの信
号の基本周波数が変動する場合であっても、その各基本
周波数とその各々の高調波の周波数の周波数成分を抽出
し信号を形成するためのフィルタを形成するためであ
る。
A signal processing method according to a fourteenth aspect of the present invention is the signal processing method according to the thirteenth aspect, wherein in the filter forming step, there are a plurality of the basic frequencies calculated by the basic frequency calculating step. Is
It is characterized in that a filter is formed by using each fundamental frequency and the frequency of each harmonic. This is because even if the fundamental frequencies of the two signals fluctuate, a filter for forming the signals by extracting the frequency components of the respective fundamental frequencies and their respective harmonic frequencies is formed.

【0021】本発明の請求項15に係る信号処理方法
は、請求項13または請求項14に記載の信号処理方法
において、前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フ
ィルタの特性は、前記基本周波数およびその高調波の周
波数をそれぞれ中心として幅を持った矩形状であること
を特徴とする。これにより、基本周波数とその高調波の
周波数の周辺の周波数成分をも取り込んで信号を形成す
るためである。
A signal processing method according to a fifteenth aspect of the present invention is the signal processing method according to the thirteenth or fourteenth aspect, wherein in the filter forming step, the characteristic of the filter is the fundamental frequency and its harmonics. It is characterized in that it has a rectangular shape with a width centered on each of the frequencies. This is because a signal is formed by taking in the frequency components around the fundamental frequency and the frequencies of its harmonics.

【0022】本発明の請求項16に係る信号処理方法
は、請求項13または請求項14に記載の信号処理方法
において、前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フ
ィルタは、前記基本周波数およびその高調波の周波数を
それぞれ中心としたガウス特性フィルタであることを特
徴とする。これにより、基本周波数とその高調波の周波
数の周辺の周波数成分をガウス分布的に取り込んで信号
を形成するためである。
A signal processing method according to a sixteenth aspect of the present invention is the signal processing method according to the thirteenth or fourteenth aspect, wherein in the filter forming step, the filter has the fundamental frequency and its harmonic frequencies. Is a Gaussian characteristic filter centered at This is because the frequency components around the fundamental frequency and its higher harmonic frequencies are captured in a Gaussian distribution to form a signal.

【0023】本発明の請求項17に係る信号処理方法
は、請求項12乃至請求項16のうちいずれか1つに記
載の信号処理方法において、前記第1の信号および前記
第2の信号はいずれも脈波信号であることを特徴とす
る。これにより生体の脈波信号から基本周波数を求め、
特徴的な周波数成分を抽出し脈波を形成するためであ
る。
A signal processing method according to a seventeenth aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the twelfth to sixteenth aspects, in which the first signal and the second signal are both Is also a pulse wave signal. With this, the fundamental frequency is obtained from the pulse wave signal of the living body,
This is because a characteristic frequency component is extracted to form a pulse wave.

【0024】本発明の請求項18に係る信号処理方法
は、請求項12乃至請求項16のうちいずれか1つに記
載の信号処理方法において、前記第1の信号および前記
第2の信号はいずれも脈波信号であり、さらに、前記フ
ィルタリングステップにおいて前記第1の信号または前
記第2の信号のうちフィルタリングした方の信号を表示
するステップと、を含むことを特徴とする。これによ
り、フィルタされた脈波信号を表示するためである。
A signal processing method according to an eighteenth aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the twelfth to sixteenth aspects, in which the first signal and the second signal are both Is also a pulse wave signal, and the step of displaying the filtered signal of the first signal or the second signal in the filtering step is further included. This is for displaying the filtered pulse wave signal.

【0025】本発明の請求項19に係る信号処理方法
は、請求項12乃至請求項16のうちいずれか1つに記
載の信号処理方法において、前記第1の信号は生体の動
脈を透過または反射した赤外光により得られた脈波信号
であり、前記第2の信号は生体の動脈を透過または反射
した赤色光により得られた脈波信号であり、前記フィル
タリングステップにおいて前記第1の信号および前記第
2の信号のいずれをもフィルタリングし、さらに、前記
フィルタリングステップにおいてフィルタされた前記第
1の信号または前記第2の信号を用いて酸素飽和度を演
算する酸素飽和度演算ステップと、を含むことを特徴と
する。これにより、フィルタされた脈波を用いて精度よ
くを酸素飽和度を演算するためである。
A signal processing method according to a nineteenth aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the twelfth to sixteenth aspects, wherein the first signal is transmitted or reflected through an artery of a living body. Pulse signal obtained by infrared light, the second signal is a pulse wave signal obtained by red light transmitted through or reflected by an artery of a living body, and the first signal and An oxygen saturation calculation step of calculating any of the second signals, and further calculating an oxygen saturation using the first signal or the second signal filtered in the filtering step. It is characterized by This is for accurately calculating the oxygen saturation using the filtered pulse wave.

【0026】本発明の請求項20に係る脈波信号処理方
法は、同じ基本周波数を有する生体の第1の脈波信号と
第2の脈波信号を処理する脈波信号処理方法において、
前記第1の脈波信号の脈動成分ΔA1を検出する第1の
脈動成分検出ステップと、前記第2の脈波信号の脈動成
分ΔA2を検出する第2の脈動成分検出ステップと、前
記第1の脈波信号の脈動成分と前記第2の脈波信号の脈
動成分の比Φを演算する脈動成分演算ステップと、所定
期間において、周波数スペクトルまたは周波数パワース
ペクトルを演算し、前記脈波信号の基本周波数を演算す
る基本周波数演算ステップと、を含むことを特徴とす
る。これにより、脈動成分の差を演算することにより、
脈波の基本周波数を求めるためである。
A pulse wave signal processing method according to a twentieth aspect of the present invention is a pulse wave signal processing method for processing a first pulse wave signal and a second pulse wave signal of a living body having the same fundamental frequency,
A first pulsating component detecting step for detecting a pulsating component ΔA1 of the first pulsating wave signal; a second pulsating component detecting step for detecting a pulsating component ΔA2 of the second pulsating wave signal; A pulsating component calculating step for calculating a ratio Φ of the pulsating component of the pulsating signal and the pulsating component of the second pulsating signal, and a frequency spectrum or a frequency power spectrum for a predetermined period to calculate a fundamental frequency of the pulsating signal. And a fundamental frequency calculation step for calculating. With this, by calculating the difference of the pulsating component,
This is for obtaining the fundamental frequency of the pulse wave.

【0027】本発明の請求項21に係る脈波信号処理方
法は、同じ基本周波数を有する生体の第1の脈波信号と
第2の脈波信号を処理する脈波信号処理方法において、
前記第1の脈波信号の脈動成分ΔA1を検出する第1の
脈動成分検出ステップと、前記第2の脈波信号の脈動成
分ΔA2を検出する第2の脈動成分検出ステップと、前
記第1の脈波信号の脈動成分と前記第2の脈波信号の脈
動成分の比Φを演算する脈動成分演算ステップと、所定
期間において、周波数スペクトルまたは周波数パワース
ペクトルを演算することを所定回数行うスペクトル演算
ステップと、前記所定回数分演算されたスペクトルを加
算平均するスペクトル加算平均演算ステップと、前記加
算平均されたスペクトルから前記脈波信号の基本周波数
を演算する基本周波数演算ステップと、を含むことを特
徴とする。これにより、脈動成分の差を演算して脈波の
基本周波数を求めるためにあたって、スペクトルの加算
平均を演算することにり、より脈波の基本周波数を抽出
しやすくするためである。
A pulse wave signal processing method according to a twenty-first aspect of the present invention is a pulse wave signal processing method for processing a first pulse wave signal and a second pulse wave signal of a living body having the same fundamental frequency,
A first pulsating component detecting step for detecting a pulsating component ΔA1 of the first pulsating wave signal; a second pulsating component detecting step for detecting a pulsating component ΔA2 of the second pulsating wave signal; A pulsating component calculating step for calculating the ratio Φ of the pulsating component of the pulsating wave signal and the pulsating component of the second pulsating wave signal, and a spectrum calculating step for calculating the frequency spectrum or the frequency power spectrum a predetermined number of times in a predetermined period. And a spectrum averaging calculation step of averaging the spectrum calculated for the predetermined number of times, and a fundamental frequency computation step of computing a fundamental frequency of the pulse wave signal from the spectrum averaging. To do. Thereby, in order to calculate the difference between the pulsation components and obtain the fundamental frequency of the pulse wave, the arithmetic mean of the spectrum is calculated to make it easier to extract the fundamental frequency of the pulse wave.

【0028】本発明の請求項22に係る脈波信号処理方
法は、請求項20または請求項21のうちいずれか1つ
に記載の脈波信号処理方法において、前記基本周波数演
算ステップによって演算された前記基本周波数およびそ
の高調波の周波数を用いてフィルタを形成するフィルタ
形成ステップと、前記フィルタ形成ステップにより形成
されたフィルタにより、少なくとも前記第1の脈波信号
または前記第2の脈波信号をフィルタリングするフィル
タリングステップと、を含むことを特徴とする。これに
より脈波信号について、その基本周波数とその高調波の
周波数の周波数成分を抽出し脈波を形成するためのフィ
ルタを形成するためである。
A pulse wave signal processing method according to a twenty-second aspect of the present invention is the pulse wave signal processing method according to any one of the twentieth and twenty-first aspects, in which the pulse frequency signal processing step is performed by the fundamental frequency operation step. At least the first pulse wave signal or the second pulse wave signal is filtered by a filter forming step of forming a filter using the fundamental frequency and its harmonic frequency, and a filter formed by the filter forming step. And a filtering step to perform. This is to form a filter for forming the pulse wave by extracting the frequency components of the fundamental frequency and the harmonics thereof from the pulse wave signal.

【0029】本発明の請求項23に係る脈波信号処理方
法は、請求項22に記載の脈波信号処理方法において、
前記フィルタ形成ステップは、前記基本周波数演算ステ
ップによって演算された前記基本周波数が複数ある場合
には、各基本周波数とその各々の高調波の周波数を用い
てフィルタを形成することを特徴とする。これにより脈
波信号の基本周波数が変動する場合であっても、その各
基本周波数とその各々の高調波の周波数の周波数成分を
抽出し脈波を形成するためのフィルタを形成するためで
ある。
The pulse wave signal processing method according to claim 23 of the present invention is the pulse wave signal processing method according to claim 22,
In the filter forming step, when there are a plurality of basic frequencies calculated by the basic frequency calculating step, a filter is formed by using each basic frequency and the frequency of each harmonic thereof. This is to form a filter for forming a pulse wave by extracting frequency components of the respective fundamental frequencies and their respective harmonics even when the fundamental frequency of the pulse wave signal fluctuates.

【0030】本発明の請求項24に係る脈波信号処理方
法は、請求項22または請求項23に記載の脈波信号処
理方法において、前記フィルタ形成ステップにおいて、
前記フィルタの特性は、前記基本周波数およびその高調
波の周波数をそれぞれ中心として幅を持った矩形状であ
ることを特徴とする。これにより、基本周波数とその高
調波の周波数の周辺の周波数成分をも取り込んで脈波信
号を形成するためである。
A pulse wave signal processing method according to a twenty-fourth aspect of the present invention is the pulse wave signal processing method according to the twenty-second aspect or the twenty-third aspect, in the filter forming step,
The characteristic of the filter is a rectangular shape having a width centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency. This is because the pulse wave signal is formed by taking in the frequency components around the fundamental frequency and the harmonics thereof.

【0031】本発明の請求項25に係る脈波信号処理方
法は、請求項22または請求項23に記載の脈波信号処
理方法において、前記フィルタ形成ステップにおいて、
前記フィルタは、前記基本周波数およびその高調波の周
波数をそれぞれ中心としたガウス特性フィルタであるこ
とを特徴とする。これにより、基本周波数とその高調波
の周波数の周辺の周波数成分をガウス分布的に取り込ん
で脈波信号を形成するためである。
A pulse wave signal processing method according to a twenty-fifth aspect of the present invention is the pulse wave signal processing method according to the twenty-second or the twenty-third aspect, in the filter forming step,
It is characterized in that the filter is a Gaussian characteristic filter centered on the fundamental frequency and its harmonic frequencies. This is because the frequency component around the fundamental frequency and the frequency of its harmonics is taken in in a Gaussian distribution to form a pulse wave signal.

【0032】本発明の請求項26に係る脈波信号処理方
法は、請求項22乃至請求項25のうちいずれか1つに
記載の信号処理方法において、さらに、前記フィルタリ
ングステップにおいて前記第1の信号または前記第2の
信号のうちフィルタリングした方の信号を表示するステ
ップと、を含むことを特徴とする。これにより、フィル
タされた脈波信号を表示するためである。
The pulse wave signal processing method according to claim 26 of the present invention is the signal processing method according to any one of claims 22 to 25, further comprising the first signal in the filtering step. Or displaying the filtered one of the second signals. This is for displaying the filtered pulse wave signal.

【0033】本発明の請求項27に係る脈波信号処理方
法は、請求項22乃至請求項25のうちいずれか1つに
記載の信号処理方法において、前記第1の脈波信号は生
体の動脈を透過または反射した赤色光により得られた脈
波信号であり、前記第2の脈波信号は生体の動脈を透過
または反射した赤外光により得られた脈波信号であり、
前記フィルタリングステップにおいて前記第1の脈波信
号および前記第2の脈波信号のいずれをもフィルタリン
グし、さらに、前記フィルタリングステップにおいてフ
ィルタされた前記第1の脈波信号または前記第2の脈波
信号を用いて酸素飽和度を演算する酸素飽和度演算ステ
ップと、を含むことを特徴とする。これにより、フィル
タされた脈波を用いて精度よくを酸素飽和度を演算する
ためである。
A pulse wave signal processing method according to a twenty-seventh aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the twenty-second to twenty-fifth aspects, wherein the first pulse wave signal is an artery of a living body. Is a pulse wave signal obtained by red light transmitted or reflected, the second pulse wave signal is a pulse wave signal obtained by infrared light transmitted or reflected by an artery of a living body,
In the filtering step, both the first pulse wave signal and the second pulse wave signal are filtered, and further, the first pulse wave signal or the second pulse wave signal filtered in the filtering step. And an oxygen saturation calculating step of calculating the oxygen saturation by using. This is for accurately calculating the oxygen saturation using the filtered pulse wave.

【0034】本発明の請求項28に係る脈波信号処理方
法は、生体において脈拍または心拍の周波数を検出する
基本周波数検出ステップと、前記基本周波数検出ステッ
プより検出された前記脈拍または前記心拍の周波数とそ
の高調波の周波数を用いてフィルタリング周波数を形成
するフィルタ形成ステップと、前記フィルタフィルタに
より形成されたフィルタを用いて、脈波信号をフィルタ
リングするフィルタリングステップと、を含むことを特
徴とする。これにより、脈拍または心拍の周波数から基
本周波数を検出し、この基本周波数とその高調波の周波
数を用いたフィルタにより脈波をフィルタリングし、脈
波の特徴的な周波数成分を抽出し脈波を形成するためで
ある。
A pulse wave signal processing method according to a twenty-eighth aspect of the present invention is a fundamental frequency detecting step of detecting a frequency of a pulse or a heartbeat in a living body, and a frequency of the pulse or the heartbeat detected by the fundamental frequency detecting step. And a filter forming step of forming a filtering frequency by using the frequency of its harmonic, and a filtering step of filtering the pulse wave signal by using the filter formed by the filter filter. With this, the fundamental frequency is detected from the pulse or heartbeat frequency, the pulse wave is filtered by a filter that uses the frequency of this fundamental frequency and its harmonics, and the characteristic frequency component of the pulse wave is extracted to form the pulse wave. This is because

【0035】本発明の請求項29に係る脈波信号処理方
法は、請求項28に記載の脈波信号処理方法において、
前記フィルタ形成ステップは、前記基本周波数演算ステ
ップによって演算された前記基本周波数が複数ある場合
には、各基本周波数とその各々の高調波の周波数を用い
てフィルタを形成することを特徴とする。これにより、
脈波の基本周波数が変動した場合であっても、各基本周
波数成分とその各々の高調波の周波数成分を抽出し脈波
を形成するためである。
The pulse wave signal processing method according to claim 29 of the present invention is the pulse wave signal processing method according to claim 28,
In the filter forming step, when there are a plurality of basic frequencies calculated by the basic frequency calculating step, a filter is formed by using each basic frequency and the frequency of each harmonic thereof. This allows
This is because even if the fundamental frequency of the pulse wave fluctuates, each fundamental frequency component and the frequency components of its harmonics are extracted to form a pulse wave.

【0036】本発明の請求項30に係る脈波信号処理方
法は、請求項28または請求項29に記載の脈波信号処
理方法において、前記フィルタ形成ステップにおいて、
前記フィルタの特性は、前記基本周波数およびその高調
波の周波数をそれぞれ中心として幅を持った矩形状であ
ることを特徴とする。これにより、基本周波数とその高
調波の周波数の周辺の周波数成分をも取り込んで脈波信
号を形成するためである。
A pulse wave signal processing method according to claim 30 of the present invention is the pulse wave signal processing method according to claim 28 or claim 29, wherein in the filter forming step,
The characteristic of the filter is a rectangular shape having a width centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency. This is because the pulse wave signal is formed by taking in the frequency components around the fundamental frequency and the harmonics thereof.

【0037】本発明の請求項31に係る脈波信号処理方
法は、請求項28または請求項29に記載の脈波信号処
理方法において、前記フィルタ形成ステップにおいて、
前記フィルタは、前記基本周波数およびその高調波の周
波数をそれぞれ中心としたガウス特性フィルタであるこ
とを特徴とする。これにより、基本周波数とその高調波
の周波数の周辺の周波数成分をガウス分布的に取り込ん
で脈波信号を抽出するためである。
The pulse wave signal processing method according to claim 31 of the present invention is the pulse wave signal processing method according to claim 28 or claim 29, wherein in the filter forming step,
It is characterized in that the filter is a Gaussian characteristic filter centered on the fundamental frequency and its harmonic frequencies. This is because the frequency component around the fundamental frequency and the frequency of its harmonics is captured in a Gaussian distribution to extract the pulse wave signal.

【0038】本発明の請求項32に係る脈波信号処理方
法は、請求項28乃至請求項31のうちいずれか1つに
記載の信号処理方法において、さらに前記フィルタリン
グステップにおいてフィルタされた脈波信号を表示する
ステップと、を含むことを特徴とする。これによりフィ
ルタされた脈波を表示するためである。
A pulse wave signal processing method according to a thirty-second aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the twenty-eighth through thirty-first aspects, further comprising the pulse wave signal filtered in the filtering step. And a step of displaying. This is for displaying the pulse wave filtered by this.

【0039】本発明の請求項33に係る脈波信号処理方
法は、請求項28乃至請求項31のうちいずれか1つに
記載の信号処理方法において、前記脈波信号は生体の動
脈を透過または反射した赤外光により得られた第1脈波
信号、および生体の動脈を透過または反射した赤色光に
より得られた第2脈波信号であり、前記フィルタリング
ステップにおいて前記第1脈波および前記第2脈波信号
のいずれをもフィルタリングし、さらに、前記フィルタ
リングステップにおいてフィルタされた前記第1脈波お
よび前記第2脈波号を用いて酸素飽和度を演算する酸素
飽和度演算ステップと、を含むことを特徴とする。これ
により、フィルタされた脈波を用いて精度よくを酸素飽
和度を演算するためである。
A pulse wave signal processing method according to a thirty-third aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the twenty-eighth to thirty-first aspects, wherein the pulse wave signal passes through an artery of a living body or A first pulse wave signal obtained by the reflected infrared light and a second pulse wave signal obtained by the red light transmitted or reflected by the artery of the living body, wherein the first pulse wave and the first pulse wave signal are obtained in the filtering step. An oxygen saturation calculation step of calculating any of the two pulse wave signals, and further calculating an oxygen saturation using the first pulse wave and the second pulse wave filtered in the filtering step. It is characterized by This is for accurately calculating the oxygen saturation using the filtered pulse wave.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る脈波信号処理
およびそれを利用したパルスオキシメータの実施の形態
を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発
明の実施の形態のパルスオキシメータである。プローブ
1は発光部2と受光部3を備え、これらにより指先(生
体組織)4を挟持する構成となっている。発光部2は、
第1波長光である赤色光(波長λ1:660nm)と第
2波長光である赤外光(波長λ2:940nm)をそれ
ぞれ発光する2つの発光ダイオードを備えている。発光
部2は、発光部駆動回路5により駆動されるものであ
り、赤色光と赤外光は交互に発光される。受光部3はフ
ォトダイオードを備え、指先の透過光を受光し、その透
過光強度に応じた電気信号を出力するものである。受光
部3の出力信号は受光信号増幅回路6で増幅され、復調
回路7で復調されるようになっている。復調回路7は赤
色光と赤外光に応じたそれぞれの信号を分けて出力す
る。これらの信号は、増幅器9a,9bで増幅され、A
/D変換器10a,10bでデジタル信号に変換され
て、CPU(セントラルプロセッシングユニット)8に
入力されるようになっている。CPU8は、復調回路7
と発光部駆動回路5を制御すると共に、A/D変換器1
0a,10bから与えられる信号を処理して、その結果
を表示部11に出力する。本発明では、この信号処理に
おける脈波のノイズ除去処理に特徴がある。表示部に出
力される結果は、ノイズが除去された脈波波形、脈拍
数、SpO2値(酸素飽和度)である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a pulse wave signal processing and a pulse oximeter using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a pulse oximeter according to an embodiment of the present invention. The probe 1 includes a light emitting unit 2 and a light receiving unit 3, and a fingertip (living tissue) 4 is sandwiched between them. The light emitting unit 2 is
It has two light emitting diodes which respectively emit red light (wavelength λ1: 660 nm) which is the first wavelength light and infrared light (wavelength λ2: 940 nm) which is the second wavelength light. The light emitting section 2 is driven by the light emitting section drive circuit 5, and red light and infrared light are emitted alternately. The light receiving section 3 includes a photodiode, receives the transmitted light from the fingertip, and outputs an electric signal according to the intensity of the transmitted light. The output signal of the light receiving unit 3 is amplified by the received light signal amplification circuit 6 and demodulated by the demodulation circuit 7. The demodulation circuit 7 separately outputs signals corresponding to red light and infrared light. These signals are amplified by amplifiers 9a and 9b,
The signals are converted into digital signals by the / D converters 10a and 10b and input to a CPU (central processing unit) 8. The CPU 8 is the demodulation circuit 7
And the A / D converter 1 while controlling the light emitting unit drive circuit 5.
The signals given from 0a and 10b are processed and the result is output to the display unit 11. The present invention is characterized by pulse wave noise removal processing in this signal processing. The results output to the display unit are the pulse wave waveform from which noise has been removed, the pulse rate, and the SpO2 value (oxygen saturation).

【0041】図2に本装置の大まかな処理フローを示
す。測定が開始される(S10)と、プローブ1の発光
部2から発光される赤色光、赤外光が交互に発光され、
生体組織4を透過した赤色光、赤外光が交互に受光部3
により検出される。そして、受光信号増幅回路6で増幅
され、復調回路7で赤色光、赤外光に分けられ、A/D
変換器10a,10bによりA/D変換される。これに
より脈波の検出が行われる(S11)。次に、赤外光お
よび赤色光についての脈波それぞれについて、所定期間
分のフーリエ変換を行い、それぞれのスペクトルの絶対
値や、パワースペクトルの値を求める。パワースペクト
ルを求める方法に関しては、本明細書では詳述しないが
赤外光および赤色光それぞれの所定期間における自己相
関を求めた後、フーリエ変換して求めることもできる。
そして、赤外光および赤色光についてのスペクトル演算
などに基づいて、脈波の基本周波数を算出する(S1
2)。これは脈拍の周波数に相当する。そして、脈波の
基本周波数とその高調波の周波数を透過させるマッチド
フィルタを形成する(S13)。このマッチドフィルタ
を用いて脈波をフィルタリングする(S14)。フィル
タされた脈波は表示部11に表示されるとともに、フィ
ルタされた脈波から求めた脈拍とSpO2値(酸素飽和
度)も表示器11に表示される。この一連の処理が連続
的に繰り返されることになる。以下、図2における「脈
波の基本周波数の算出」S12から詳細に説明する。
FIG. 2 shows a rough processing flow of this apparatus. When the measurement is started (S10), red light and infrared light emitted from the light emitting unit 2 of the probe 1 are alternately emitted,
Red light and infrared light transmitted through the living tissue 4 are alternately received by the light receiving portion 3
Detected by. Then, the received light signal amplification circuit 6 amplifies the signal, and the demodulation circuit 7 separates it into red light and infrared light.
A / D conversion is performed by the converters 10a and 10b. As a result, the pulse wave is detected (S11). Next, with respect to each pulse wave of infrared light and red light, Fourier transform for a predetermined period is performed, and the absolute value of each spectrum and the value of the power spectrum are obtained. Although not described in detail in this specification, the method of obtaining the power spectrum can also be obtained by performing Fourier transform after obtaining the autocorrelation of each of the infrared light and the red light in a predetermined period.
Then, the fundamental frequency of the pulse wave is calculated based on the spectrum calculation of infrared light and red light (S1).
2). This corresponds to the frequency of the pulse. Then, a matched filter that transmits the fundamental frequency of the pulse wave and the harmonic frequency thereof is formed (S13). The pulse wave is filtered using this matched filter (S14). The filtered pulse wave is displayed on the display unit 11, and the pulse rate and the SpO2 value (oxygen saturation) obtained from the filtered pulse wave are also displayed on the display unit 11. This series of processes is continuously repeated. Hereinafter, the calculation of the fundamental frequency of the pulse wave S12 in FIG. 2 will be described in detail.

【0042】第1の実施の態様 第1の実施の態様を図3〜図7を用いて説明する。赤外
光(IR)および赤色光(RD)についての脈波はそれ
ぞれサンプリング間隔16msecである。図3の最上
段には、ノイズを含んだ赤外光(IR)および赤色光
(RD)が示されている。期間[i ]は、1024個のサ
ンプル数分の期間であり16.384秒(=1024*
16msec)である。まず、期間[i ]における赤外光
(IR)および赤色光(RD)それぞれの1024個の
データサンプルを用いてフーリエ変換を行い、スペクト
ルの絶対値を求める。このスペクトルを示したのが図4
(a)、図4(b)である。図4(a)には赤外光(I
R)のスペクトル(Spc.IR)が、図4(b)には赤色光
(RD)スペクトル(Spc.RD)が示されている。これか
らわかるように、脈波をフーリエ変換をしスペクトルを
求めるまでは、ノイズ成分のスペクトルが大きく、脈波
の基本周波数の検出は難しい。そこで、次の(1)〜
(3)のいずれかの演算を行うことにより脈波の基本周
波数の検出が容易になることを見出した。ここでの演算
は、同じ周波数ごとの各スペクトルの和差商演算をす
る。この(1)〜(3)の演算で共通することは、分子
として、赤外光(IR)スペクトル(Spc.IR)と赤色光
(RD)スペクトル(Spc.RD)の差分を用いることであ
る。 (1) ( Spc.IR− Spc.RD ) /Spc.RD (2) ( Spc.IR− Spc.RD ) /Spc.IR (3) ( Spc.IR− Spc.RD ) /( Spc.IR + Spc.RD
) なお、これらの等価の演算式として次の(1)’〜
(3)’を用いても良い。 (1)’ { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / ( Spc.R
D / Spc.IR ) (2)’ { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / ( Spc.I
R / Spc.IR ) (3)’ { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / {1+
(Spc.RD/Spc.IR )} ここで、(1)’〜(3)’の演算で共通することは、
分子として、{ 1− (Spc.RD / Spc.IR ) } を用いる
ことである。なお、分母が零となることを回避するため
に、分母には予め所定値を加えておいてもよく、その演
算結果は予め所定値を加えない演算結果と実質的に同じ
である。これ以降に示すスペクトルの演算においても同
様である。
[0042] The first of the first aspect of the embodiment of the embodiment will be described with reference to FIGS. 3-7. The pulse intervals for infrared light (IR) and red light (RD) have sampling intervals of 16 msec. At the top of FIG. 3, noise-containing infrared light (IR) and red light (RD) are shown. The period [i] is the period corresponding to the number of 1024 samples, which is 16.384 seconds (= 1024 *
16 msec). First, Fourier transform is performed using 1024 data samples of each of infrared light (IR) and red light (RD) in the period [i] to obtain the absolute value of the spectrum. This spectrum is shown in Fig. 4.
It is (a) and FIG.4 (b). Infrared light (I
R) spectrum (Spc.IR) and red light (RD) spectrum (Spc.RD) are shown in FIG. As can be seen from this, until the Fourier transform is performed on the pulse wave to obtain the spectrum, the spectrum of the noise component is large and it is difficult to detect the fundamental frequency of the pulse wave. Therefore, the following (1)-
It has been found that the fundamental frequency of the pulse wave can be easily detected by performing any of the calculations in (3). The calculation here is the sum quotient calculation of each spectrum for the same frequency. What is common to the operations (1) to (3) is to use the difference between the infrared light (IR) spectrum (Spc.IR) and the red light (RD) spectrum (Spc.RD) as the molecule. . (1) (Spc.IR- Spc.RD) /Spc.RD (2) (Spc.IR- Spc.RD) /Spc.IR (3) (Spc.IR- Spc.RD) / (Spc.IR + Spc.RD
) In addition, as an equivalent arithmetic expression of these, the following (1) '
(3) 'may be used. (1) '{1- (Spc.RD / Spc.IR)} / (Spc.R
D / Spc.IR) (2) '{1- (Spc.RD / Spc.IR)} / (Spc.I
R / Spc.IR) (3) '{1- (Spc.RD / Spc.IR)} / {1+
(Spc.RD / Spc.IR)} Here, what is common to the operations (1) 'to (3)' is
As a molecule, {1- (Spc.RD / Spc.IR)} is used. In order to prevent the denominator from becoming zero, a predetermined value may be added to the denominator in advance, and the calculation result is substantially the same as the calculation result in which the predetermined value is not added. The same applies to the calculation of the spectrum shown below.

【0043】この結果の一例を図5(a)、図5(b)
に示す。図5(a)は期間[ i ] において脈拍がほとん
ど変動しなかった場合のスペクトルの演算結果のグラフ
である。図5(a)のグラフ内のはそれぞれ上記
(1)(2)(3)の演算結果を示す。このグラフが示
すように、期間[ i ] において脈拍がほとんど変動しな
かったので、脈波の基本周波数におけるスペクトルが際
立っており、その周波数はほぼ一点で決まる。正規化す
る演算のために第2高周波も強調されるため、基本周波
数を確定し易い。また、上記(1)(2)(3)の演算
結果のいずれによっても脈波の基本周波数を求めること
ができることを示している。図5(b)は期間[ i ] に
おいて脈拍が大きく変動した場合のスペクトルの演算結
果のグラフである。図5(b)のグラフ内のはそ
れぞれ上記(1)(2)(3)の演算結果を示す。この
グラフが示すように、期間[ i ] において脈拍が大きく
変動したので、脈波の基本周波数におけるスペクトルが
際立ってはいるものの、その周波数には幅があることが
わかる。
An example of this result is shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b).
Shown in. FIG. 5 (a) is a graph of the calculation result of the spectrum when the pulse hardly changes in the period [i]. In the graph of FIG. 5A, the calculation results of the above (1), (2) and (3) are shown. As shown in this graph, the pulse hardly fluctuates in the period [i], so that the spectrum at the fundamental frequency of the pulse wave is outstanding, and the frequency is determined by almost one point. Since the second high frequency is also emphasized for the normalizing operation, it is easy to determine the fundamental frequency. Moreover, it is shown that the fundamental frequency of the pulse wave can be obtained by any of the calculation results of (1), (2), and (3). FIG. 5B is a graph of the calculation result of the spectrum when the pulse greatly fluctuates in the period [i]. In the graph of FIG. 5B, the calculation results of (1), (2), and (3) are shown. As shown in this graph, since the pulse fluctuates greatly in the period [i], it can be seen that the spectrum at the fundamental frequency of the pulse wave stands out, but the frequency has a range.

【0044】ここで、このスペクトルの演算結果のグラ
フが図5のようになることを説明する。ノイズを含んで
いない赤外光(IR)と赤色光(RD)のそれぞれの脈
波の振幅の間には差があり、通常赤外光(IR)の脈波
の振幅の方が大きい。一方、体動等によるノイズの振幅
は、赤外光(IR)や赤色光(RD)の脈波の振幅より
も大きくなることもあるが、赤外光(IR)と赤色光
(RD)でのノイズの振幅は同じ程度になることが多
い。よって、ノイズを含んだ赤外光(IR)と赤色光
(RD)のそれぞれの脈波をフーリエ変換してスペクト
ルを求めると、赤外光(IR)脈波スペクトルでの脈波
の基本周波数におけるスペクトルの方が、赤色光(R
D)脈波スペクトルにおけるそれよりも大きい。一方
で、ノイズのスペクトルは差が比較的少ない。よって、
赤外光(IR)脈波スペクトルと赤色光(RD)脈波ス
ペクトルを周波数ごとに差分をとれば、脈波の基本周波
数のスペクトルに、本来ある赤外光(IR)と赤色光
(RD)のそれぞれの脈波の振幅の間の差により生ずる
スペクトルの差が現れる。また、ノイズ成分の周波数に
おける差分は、赤外光(IR)と赤色光(RD)でのノ
イズの振幅が同じ程度になることが多いために、抑圧さ
れる。そこで、上記(1)〜(3)の演算は、分子を(
Spc.IR − Spc.RD ) としているのである。これに、さ
らに分母としてSpc.RD、Spc.IR、または( Spc.IR + S
pc.RD ) をとることにより、ノイズ成分のスペクトルの
差分がノイズ成分のスペクトルで除されることになり、
さらに、ノイズ成分のスペクトルが抑制される。一方、
脈波の基本周波数におけるスペクトルの差分を、分母と
してSpc.RD、Spc.IR、または( Spc.IR+ Spc.RD ) によ
り除しても、ノイズほどは抑制されずに、際立ってくる
のである。ただし、フーリエ変換の対象とされたデータ
の期間において、脈拍が大きく変動している場合は、脈
波の基本周波数が変動していることになるので、図5
(b)に示されるように、脈波の基本周波数が幅を持つ
ことになる。なお、得られたスペクトルは正規化されて
いるので、ほぼ0.4〜1の間で表せ、判別関数として
の役割を有する。
Here, it will be explained that the graph of the calculation result of this spectrum becomes as shown in FIG. There is a difference between the amplitudes of the pulse waves of infrared light (IR) and red light (RD) that do not contain noise, and the amplitude of the pulse wave of infrared light (IR) is usually larger. On the other hand, the amplitude of noise due to body movement or the like may be larger than the amplitude of the pulse wave of infrared light (IR) or red light (RD). Often the noise amplitudes are about the same. Therefore, when Fourier transform is performed on each pulse wave of infrared light (IR) and red light (RD) containing noise, the spectrum is obtained at the fundamental frequency of the pulse wave in the infrared light (IR) pulse wave spectrum. Red light (R
D) Greater than that in the pulse wave spectrum. On the other hand, the noise spectrum has a relatively small difference. Therefore,
If the difference between the infrared light (IR) pulse wave spectrum and the red light (RD) pulse wave spectrum is taken for each frequency, the infrared light (IR) and red light (RD) that are originally in the spectrum of the fundamental frequency of the pulse wave A difference in the spectrum appears due to the difference between the amplitudes of the respective pulse waves of the. Further, the difference in the frequency of the noise component is suppressed because the noise amplitudes of infrared light (IR) and red light (RD) are often about the same. Therefore, in the calculations of (1) to (3) above, the numerator (
Spc.IR − Spc.RD). In addition, Spc.RD, Spc.IR, or (Spc.IR + S
pc.RD), the difference of the noise component spectrum is divided by the noise component spectrum,
Furthermore, the spectrum of the noise component is suppressed. on the other hand,
Even if the spectral difference at the fundamental frequency of the pulse wave is divided by Spc.RD, Spc.IR, or (Spc.IR + Spc.RD) as the denominator, it is not suppressed as much as noise but stands out. However, when the pulse greatly changes during the period of the data that is the target of the Fourier transform, it means that the fundamental frequency of the pulse wave changes.
As shown in (b), the fundamental frequency of the pulse wave has a width. Since the obtained spectrum is normalized, it can be expressed in the range of approximately 0.4 to 1 and has a role as a discriminant function.

【0045】次に、図2における「フィルタの形成」S
13のステップを説明する。図5(a)のように、脈拍
がほとんど変動しなかった場合、脈波の基本周波数(f
sとする)を基にフィルタを形成する。フィルタリング
周波数は、図6(a)に示すように、脈波の基本周波数
fsとその高調波の周波数である2fs、3fs、4f
s、・・・、n・fsとする。あるいは、フィルタリン
グ周波数を、図6(b)に示すように、脈波の基本周波
数fsとその高調波の周波数である2fs、3fs、4
fs、・・・、n・fsを中心に所定幅(バンド)を持
たせた矩形状のものでもよい。あるいは、図6(c)に
示すように、脈波の基本周波数fsとその高調波の周波
数である2fs、3fs、4fs、・・・、n・fsを
中心としたガウス特性フィルタであってもよい。なお、
fsの検出方法は種々考えられるが、図5(a)に示す
演算結果において、例えば、(1)生体における脈拍数
の変動としてありうる最大限の範囲に相当する周波数の
範囲からピークとなっている周波数を求める、(2)統
計的に見て脈波の基本周波数であるならばスペクトル値
として出現するであろう十分なスレショールドを設け、
このスレショールドをスペクトル値が越える周波数のう
ち、最も周波数の低い第1の周波数を求める、(3)統
計的に見て脈波の基本周波数であるならば出現するであ
ろう十分なスレショールドを設け、このスレショールド
をスペクトル値が越える周波数のうち、周波数がほぼ整
数倍に出現し高調波と認識できる周波数のうち最も周波
数の低い周波数を求める、などの方法がある。図5
(b)のように、脈拍が大きく変動した場合、脈波の基
本周波数は幅を乙個になる。この幅を持った周波数帯の
うち最大の周波数をfhigh、最小の周波数をflow とす
る。そして、その中心周波数をfcとして、 fc=√(f low)×√(f high ) と定義する。なお、fhigh、flow の検出方法は種々考
えられるが、図5(b)に示す演算結果において、例え
ば、(1)生体における脈拍数の変動としてありうる最
大限の範囲に相当する周波数の範囲から、統計的に見て
脈波の基本周波数であるならばスペクトル値として出現
するであろう十分なスレショールドを設け、このスレシ
ョールドをスペクトル値が越える周波数帯域のうち、最
も周波数帯域の低いもののうち最小周波数値をflow 、
最大周波数値をfhighとする、(2)統計的に見て脈波
の基本周波数であるならば出現するであろう十分なスレ
ショールドを設け、このスレショールドをスペクトル値
が越える周波数帯域のうち、周波数帯域がほぼ整数倍に
出現し高調波と認識できる周波数帯域のうち最も周波数
帯域の低いもののうち、最小周波数値をflow 、最大周
波数値をfhighとする、などの方法がある。また、fc
を求める演算は上記の代わりに、 fc=(f low+ f high )/2 であってもよい。
Next, the "formation of filter" S in FIG.
Step 13 will be described. As shown in FIG. 5A, when the pulse hardly changes, the fundamental frequency (f
s) to form a filter. As shown in FIG. 6A, the filtering frequencies are 2 fs, 3 fs, and 4 f, which are the fundamental frequency fs of the pulse wave and the harmonics thereof.
s, ..., N · fs. Alternatively, as shown in FIG. 6B, the filtering frequencies are the fundamental frequency fs of the pulse wave and 2fs, 3fs, and 4 which are the frequencies of the harmonics thereof.
A rectangular shape having a predetermined width (band) around fs, ..., N · fs may be used. Alternatively, as shown in FIG. 6C, a Gaussian characteristic filter centering on the fundamental frequency fs of the pulse wave and its harmonic frequencies 2fs, 3fs, 4fs, ..., Nfs can be used. Good. In addition,
Although various methods of detecting fs are conceivable, in the calculation result shown in FIG. 5A, for example, (1) a peak comes from a frequency range corresponding to the maximum possible range of fluctuation of the pulse rate in the living body. (2) Provide a sufficient threshold that will appear as a spectrum value if it is the fundamental frequency of the pulse wave statistically,
Of the frequencies whose spectrum values exceed this threshold, the first frequency with the lowest frequency is obtained. (3) Sufficient threshold that will appear if it is the fundamental frequency of the pulse wave statistically There is a method in which a frequency is provided, and among the frequencies whose spectrum values exceed this threshold, the frequency that appears as an integral multiple and is recognizable as a harmonic is the lowest frequency. Figure 5
When the pulse fluctuates greatly as shown in (b), the fundamental frequency of the pulse wave has a width of two. In the frequency band having this width, the maximum frequency is fhigh and the minimum frequency is flow. Then, with the center frequency as fc, fc = √ (f low) × √ (f high) is defined. Although various methods of detecting fhigh and flow are conceivable, in the calculation result shown in FIG. 5B, for example, from (1) the frequency range corresponding to the maximum possible range of fluctuations of the pulse rate in the living body, , Provide a sufficient threshold that will appear as a spectrum value if it is the fundamental frequency of the pulse wave statistically, and the lowest frequency band in the frequency band where the spectrum value exceeds this threshold. The minimum frequency value of the
Set the maximum frequency value to fhigh. (2) Provide a sufficient threshold that will appear if it is the fundamental frequency of the pulse wave statistically, and set the threshold of the frequency band where the spectrum value exceeds this threshold. Among them, there is a method of setting the minimum frequency value to flow and the maximum frequency value to fhigh of the lowest frequency band among the frequency bands in which the frequency bands appear to be almost integral multiples and can be recognized as harmonics. Also, fc
Instead of the above, fc = (f low + f high) / 2 may be used for the calculation of

【0046】次に、フィルタリング周波数の形成方法
は、多種多様に考えられるが、ここでは図7に示す7つ
の方法を述べる。図7(a)に示す方法のフィルタリン
グ周波数の範囲は、fhigh〜flow の範囲と、この高調
波の範囲として、2fhigh〜2flow 、3fhigh〜3f
low 、・・・、n・fhigh〜n・flow を設定した矩形
状のものである。図7(b)に示す方法のフィルタリン
グ周波数の範囲は、中心周波数fcを含むfhigh〜flo
w の範囲と、この高調波の範囲として、2fcを中心と
してfhigh〜flow の幅と同じ幅を持たせた範囲、3f
cを中心としてfhigh〜flow の幅と同じ幅を持たせた
範囲、・・・、n・fcを中心としてfhigh〜flow の
幅と同じ幅を持たせた範囲を設定した形状のものであ
る。図7(c)に示す方法では、fhigh〜flow を所定
個数に分割し、その分割された周波数幅の中心周波数を
それぞれfs−1、fs−2、fs−3、・・・、fs
−nとする。そして、フィルタリング周波数の範囲は、
fhigh〜flow の範囲と、この高調波の範囲として、2
fs−1、2fs−2、2fs−3、・・・、2fs−
mを中心周波数として上記分割された周波数幅と同じ幅
を持たせた範囲、3fs−1、3fs−2、3fs−
3、・・・、3fs−mを中心周波数として上記分割さ
れた周波数幅と同じ幅を持たせた範囲、・・・、n・f
s−1、n・fs−2、n・fs−3、・・・、n・f
s−mを中心周波数として上記分割された周波数幅と同
じ幅を持たせた範囲を設定した矩形状のものである。図
7(d)〜図7(f)は、図7(a)〜図7(c)につ
いて、矩形状の代わりにガウス特性フィルタを設けた場
合の例である。すなわち、図7(d)は、図7(a)の
フィルタリング周波数の帯域であるfhigh〜flow の範
囲、2fhigh〜2flow 、3fhigh〜3flow 、・・
・、n・fhigh〜n・flow の面積を同じくして、それ
ぞれの帯域に対応して、ガウス特性フィルタを設定した
ものである。図7(e)は、図7(b)のフィルタリン
グ周波数の帯域である中心周波数fcを含むfhigh〜f
low の範囲、2fcを中心としてfhigh〜flow の幅と
同じ幅を持たせた範囲、3fcを中心としてfhigh〜f
low の幅と同じ幅を持たせた範囲、・・・、n・fcを
中心としてfhigh〜flow の幅と同じ幅を持たせた範囲
の面積を同じくして、それぞれの帯域に対応して、ガウ
ス特性フィルタを設定したものである。図7(f)は、
図7(c)のフィルタリング周波数の帯域である所定個
数に分割されたfhigh〜flow の範囲と、2fs−1、
2fs−2、2fs−3、・・・、2fs−mを中心周
波数として分割された周波数幅と同じ幅を持たせた範
囲、3fs−1、3fs−2、3fs−3、・・・、3
fs−mを中心周波数として分割された周波数幅と同じ
幅を持たせた範囲、・・・、n・fs−mを中心周波数
として上記分割された周波数幅と同じ幅を持たせた範囲
の面積を同じくして、それぞれの帯域に対応して、ガウ
ス特性フィルタを設定したものである。図7(g)は、
フーリエ変換の分解能のレベルでフィルタリング周波数
を設定するものである。ここで、フーリエ変換に用いる
データ長は16.384[ 秒](=1024×16ms
ec)であるから、分解能は0.061[ Hz] =1/
16.384[ 秒] である。そこで、flow からfhigh
までの間の分解能である0.061[ Hz] ごとの周波
数、すなわち、flow 、flow +0.061[ Hz] 、
flow +0.061[ Hz] ×2、・・・、flow +
0.061[ Hz]×n、・・・、hhighまでを脈波の
基本周波数とする。次にこれらの脈波の各基本周波数の
整数倍の周波数を高調波の周波数とする。すなわち、2
flow から2fhighまでの0.061[ Hz] ×2の周
波数間隔の周波数、3flow から3fhighまでの0.0
61[ Hz] ×3の周波数間隔の周波数、n・flow か
らn・fhighまでの0.061[ Hz] ×nの周波数間
隔の周波数が、高調波の周波数となる。そして、フィル
タリング周波数として、基本周波数と高調波の周波数を
採用したものである。図7(a)〜(g)を用いて説明
したフィルタリング周波数を形成する基本概念は、脈波
が変動したことにより基本周波数が複数発生した場合
は、フィルタリング周波数は、各基本周波数とその高調
波の周波数のORをとった周波数であるという点にあ
る。
There are various methods of forming the filtering frequency, and here, seven methods shown in FIG. 7 will be described. The range of the filtering frequency of the method shown in FIG. 7A is fhigh to flow, and the range of this harmonic is 2fhigh to 2flow and 3fhigh to 3f.
It is a rectangular shape in which low, ..., N · fhigh to n · flow are set. The range of the filtering frequency of the method shown in FIG. 7B is fhigh to flo including the center frequency fc.
The range of w and the range of this harmonic is the range with the width of fhigh to flow centered around 2fc and 3f.
The shape is such that a range having the same width as fhigh to flow centered on c is set, ..., A range having the same width as fhigh to flow centered on n · fc. In the method shown in FIG. 7C, fhigh to flow are divided into a predetermined number, and the center frequencies of the divided frequency widths are fs-1, fs-2, fs-3 ,.
-N. And the range of filtering frequency is
The range from fhigh to flow and the range of this harmonic are 2
fs-1, 2fs-2, 2fs-3, ..., 2fs-
Range with the same width as the frequency width divided above with m as the center frequency, 3fs-1, 3fs-2, 3fs-
3, ..., 3 fs-m as a center frequency, a range having the same width as the divided frequency width, ..., Nf
s-1, n-fs-2, n-fs-3, ..., N-f
It has a rectangular shape in which a range having the same width as the divided frequency width is set with s-m as the center frequency. FIGS. 7D to 7F are examples of the case where a Gaussian characteristic filter is provided instead of the rectangular shape in FIGS. 7A to 7C. That is, FIG. 7D shows a range of fhigh to flow which is a band of the filtering frequency of FIG. 7A, 2fhigh to 2flow, 3fhigh to 3flow, ...
, And n · fhigh to n · flow areas are the same, and a Gaussian characteristic filter is set corresponding to each band. FIG. 7E shows fhigh to f including the center frequency fc which is the band of the filtering frequency of FIG. 7B.
Range of low, range with the same width as width of fhigh to flow centered on 2fc, fhigh to f centered on 3fc
The range with the same width as the low width, ..., The area of the range with the same width as fhigh to flow centered on n · fc is the same, corresponding to each band, The Gaussian characteristic filter is set. FIG. 7 (f) shows
The range of fhigh to flow divided into a predetermined number, which is the band of the filtering frequency of FIG. 7C, and 2fs-1,
2fs-2, 2fs-3, ..., 2fs-m, with a center frequency divided into ranges having the same width as the frequency width, 3fs-1, 3fs-2, 3fs-3 ,.
Area having the same width as the frequency width divided with fs-m as the center frequency, ..., Area of the range having the same width as the frequency width divided with n · fs-m as the center frequency Similarly, the Gauss characteristic filter is set corresponding to each band. FIG. 7 (g) shows
The filtering frequency is set at the level of the Fourier transform resolution. Here, the data length used for the Fourier transform is 16.384 [seconds] (= 1024 × 16 ms).
ec), the resolution is 0.061 [Hz] = 1 /
It is 16.384 [seconds]. So from low to high
Frequency of every 0.061 [Hz] which is the resolution up to, ie, flow, flow +0.061 [Hz],
flow +0.061 [Hz] x2, ..., flow +
The fundamental frequency of the pulse wave is up to 0.061 [Hz] × n, ..., Hhigh. Next, a frequency that is an integral multiple of each fundamental frequency of these pulse waves is taken as a harmonic frequency. Ie 2
Frequency from flow to 2fhigh 0.061 [Hz] x frequency interval of 2 0.0 from 3flow to 3fhigh
The frequency having a frequency interval of 61 [Hz] × 3 and the frequency having a frequency interval of 0.061 [Hz] × n from n · flow to n · fhigh are the frequencies of the harmonics. The fundamental frequency and the harmonic frequency are adopted as the filtering frequency. The basic concept of forming the filtering frequency described with reference to FIGS. 7A to 7G is that when a plurality of basic frequencies occur due to fluctuations in the pulse wave, the filtering frequencies are the respective basic frequencies and their harmonics. It is the frequency obtained by ORing the frequencies of.

【0047】ここで、フィルタリング周波数の形成方法
として、脈波の基本周波数とその高調波の周波数を用い
る理由を説明する。FFTは低い周波数は分解能が低
く、高い周波数は分解能がよい。であるので、波が揺ら
いでいる場合には、低い周波数によるフィルタリングに
よっては揺らぎは抽出できなくとも、高調波の周波数に
よるフィルタリングにより抽出できるようになる。そこ
で、脈波の基本周波数も揺らぐことを前提に考えれば、
高調波の周波数によるフィルタリングをすることによ
り、脈波の揺らぎも抽出することができることになる。
このことより、脈波波形をできるだけ忠実に抽出するに
は相当程度の高調波の周波数までフィルタリングが必要
となる。一方、SpO2値を測定するためには、脈波の
振幅が演算として検出できれば十分であるので、高調波
の周波数までのフィルタリングは必ずしも必要でなく、
2〜4次程度のフィルタリングで十分である。何次の高
周波をフィルタリングを用いるかは適宜決定すればよ
い。なお、フィルタリング周波数に幅を持たせすぎる
と、フィルタされた脈波には多分にノイズを含んでしま
うため、適宜フィルタリング周波数に幅を設定する。
Here, the reason for using the fundamental frequency of the pulse wave and the frequencies of its harmonics as a method of forming the filtering frequency will be described. The FFT has low resolution at low frequencies and good resolution at high frequencies. Therefore, when the wave is fluctuating, the fluctuation cannot be extracted by filtering with a low frequency, but can be extracted by filtering with a harmonic frequency. Therefore, assuming that the fundamental frequency of the pulse wave also fluctuates,
Fluctuations of the pulse wave can also be extracted by filtering by the frequency of the harmonic.
Therefore, in order to extract the pulse wave waveform as faithfully as possible, it is necessary to perform filtering up to the frequency of a considerable harmonic wave. On the other hand, in order to measure the SpO2 value, it is sufficient if the amplitude of the pulse wave can be detected as a calculation, so filtering up to the frequency of the harmonic is not always necessary,
Filtering of the second to fourth order is sufficient. What high frequency to use for filtering may be appropriately determined. Note that if the filtering frequency is too wide, the filtered pulse wave will likely contain noise, so the filtering frequency is set appropriately.

【0048】図3の期間[ i ] の1024個分のデータ
により得られたマッチドフィルタは、期間[ i ] および
次のマッチドフィルタを形成する期間[ i + 1 ] が開始
される前までの期間[ I ] の脈波をフィルタリングする
ために用いられる。そして、次のマッチドフィルタを形
成する期間[ i + 1 ] のデータにより得られたマッチド
フィルタは、期間[ i ] および次のマッチドフィルタを
形成する期間が開始される前までの期間[ I + 1 ] の脈
波をフィルタリングするために用いられる。なお、マッ
チドフィルタを形成するための期間の設定は所定期間ご
とに設けても良く、あるいは、心電図測定によって得ら
れた心拍数、脈波測定によって得られた脈拍数などの生
体情報パラメータが所定以上変動した場合に設けてもよ
い。
The matched filter obtained from 1024 pieces of data of the period [i] in FIG. 3 is the period before the period [i] and the period [i + 1] forming the next matched filter are started. Used to filter [I] pulse waves. Then, the matched filter obtained from the data of the period [i + 1] forming the next matched filter is the period [i] and the period [I + 1 before the period forming the next matched filter is started. ] Is used to filter the pulse wave. The setting of the period for forming the matched filter may be set for each predetermined period, or the biological information parameter such as the heart rate obtained by the electrocardiogram measurement, the pulse rate obtained by the pulse wave measurement is more than a predetermined value. It may be provided if it fluctuates.

【0049】本実施例では、サンプリング間隔16ms
ecとし、マッチドフィルタを形成する期間を1024
個のサンプル数分の期間としたが、これに限らなくとも
よい。
In this embodiment, the sampling interval is 16 ms.
ec, the period for forming the matched filter is 1024
The period is equal to the number of samples, but the period is not limited to this.

【0050】第2の実施の態様 次に、第2の実施の態様を図8を用いて説明する。脈波
のサンプリング間隔が16msecであること、マッチ
ドフィルタを形成するのに用いるデータ数は1024個
分であることは、第1の実施の態様と同様である。そし
て、期間[ i ] におけるデータからフーリエ変換を行
い、スペクトルの絶対値を求め、下記の(1)〜(3)
のいすれかの演算を行うことにより脈波の基本周波数を
求め、マッチドフィルタを形成することは、第1の実施
の態様と同様である。 (1) ( Spc.IR − Spc.RD ) / Spc.RD (2) ( Spc.IR − Spc.RD ) / Spc.IR (3) ( Spc.IR − Spc.RD ) /( Spc.IR + Spc.R
D ) なお、これらの等価の演算式として次の(1)’〜
(3)’を用いても良い。 (1)’ { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / ( Spc.R
D / Spc.IR ) (2)’ { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / ( Spc.I
R / Spc.IR ) (3)’ { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / { 1+
(Spc.RD/Spc.IR )} 第2の実施の態様の特徴は、マッチドフィルタを形成す
る期間を連続させる点にある。すなわち、図8につい
て、期間[ i ] におけるデータを用いて形成したマッチ
ドフィルタは、その期間[ i ] における脈波をフィルタ
リングするために用いる。そして、連続する期間[ i +
1 ] では、その期間におけるデータを用いて新たにマッ
チドフィルタを形成し、その期間[ i +1 ]における脈波
をフィルタリングするために用いる。次に連続する期間
[ i + 2 ] も同様である。このように、連続的に、所定
期間ごとに、マッチドフィルタを形成し、そのマッチド
フィルタを用いて脈波をフィルタリングすることを繰り
返していくものである。
Second Embodiment Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. Similar to the first embodiment, the sampling interval of the pulse wave is 16 msec and the number of data used to form the matched filter is 1024. Then, Fourier transform is performed from the data in the period [i] to obtain the absolute value of the spectrum, and the following (1) to (3)
It is the same as the first embodiment that the fundamental frequency of the pulse wave is obtained by performing any one of the operations to form the matched filter. (1) (Spc.IR − Spc.RD) / Spc.RD (2) (Spc.IR − Spc.RD) / Spc.IR (3) (Spc.IR − Spc.RD) / (Spc.IR + Spc.R
D) In addition, as the equivalent arithmetic expressions of these, the following (1) '
(3) 'may be used. (1) '{1- (Spc.RD / Spc.IR)} / (Spc.R
D / Spc.IR) (2) '{1- (Spc.RD / Spc.IR)} / (Spc.I
R / Spc.IR) (3) '{1- (Spc.RD / Spc.IR)} / {1+
(Spc.RD / Spc.IR)} The feature of the second embodiment is that the period for forming the matched filter is continuous. That is, regarding FIG. 8, the matched filter formed using the data in the period [i] is used to filter the pulse wave in the period [i]. Then, for consecutive periods [i +
In 1], a new matched filter is formed using the data in that period, and it is used to filter the pulse wave in that period [i +1]. Next consecutive period
The same applies to [i + 2]. In this way, the matched filter is continuously formed for each predetermined period, and the pulse wave is filtered using the matched filter.

【0051】第3の実施の態様 次に、第3の実施の態様を図9を用いて説明する。脈波
のサンプリング間隔が16msecであること、マッチ
ドフィルタを形成するのに用いるデータ数は1024個
分であることは、第1の実施の態様と同様である。そし
て、期間[ i ] におけるデータからフーリエ変換を行
い、スペクトルの絶対値を求め、下記の(1)〜(3)
のいすれかの演算を行うことにより脈波の基本周波数を
求め、マッチドフィルタを形成することは、第1の実施
の態様と同様である。 (1) ( Spc.IR− Spc.RD ) /Spc.RD (2) ( Spc.IR− Spc.RD ) /Spc.IR (3) ( Spc.IR− Spc.RD ) /( Spc.IR+ Spc.RD ) なお、これらの等価の演算式として次の(1)’〜
(3)’を用いても良い。 (1)’ { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / ( Spc.R
D / Spc.IR ) (2)’ { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / ( Spc.I
R / Spc.IR ) (3)’ { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / {1+
(Spc.RD/Spc.IR )} 第3の実施の態様の特徴は、マッチドフィルタを形成す
る期間を部分的に重複させながら処理する点にある。す
なわち、図9について、期間[ i ] におけるデータを用
いて形成したマッチドフィルタは、その期間[ i ] にお
ける脈波をフィルタリングするために用いる。次の新た
なマッチドフィルタを形成するための期間[ i + 1 ] の
開始点は、期間[ i ] の開始点の例えばデータ64サン
プル数分の期間後である。期間[ i +1 ] のデータを用
いて形成されたマッチドフィルタは、期間[ i ] の終期
から期間[ i +1 ]の終期までの期間[ I + 1 ] における
64サンプル分の脈波をフィルタリングするために用い
る。さらに次の新たなマッチドフィルタを形成するため
の期間[ i + 2 ] の開始点は、期間[ i + 1 ] の開始点
の同じデータ64サンプル数分の期間後である。期間[
i + 2 ] のデータを用いて形成されたマッチドフィルタ
は、期間[ i + 1 ]の終期から期間[ i + 2 ] の終期ま
での期間[ I + 2 ] における64サンプル分の脈波をフ
ィルタリングするために用いる。同じように、期間[ I
+ 3 ] におけるデータ64サンプル分の脈波をフィルタ
リングするために用いるマッチドフィルタは、期間[ i
+ 2 ] の開始点から64サンプル数分遅れて開始する期
間[ i + 3 ] のデータから形成される。このように、所
定サンプル数分、マッチドフィルタを形成する期間をず
らしつつ、ずらした期間分の終端期間を、形成したマッ
チドフィルタでフィリタリングしていくものである。
Third Embodiment Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. Similar to the first embodiment, the sampling interval of the pulse wave is 16 msec and the number of data used to form the matched filter is 1024. Then, Fourier transform is performed from the data in the period [i] to obtain the absolute value of the spectrum, and the following (1) to (3)
It is the same as the first embodiment that the fundamental frequency of the pulse wave is obtained by performing any one of the operations to form the matched filter. (1) (Spc.IR- Spc.RD) /Spc.RD (2) (Spc.IR- Spc.RD) /Spc.IR (3) (Spc.IR- Spc.RD) / (Spc.IR + Spc .RD) In addition, as the equivalent arithmetic expressions of these, the following (1) '
(3) 'may be used. (1) '{1- (Spc.RD / Spc.IR)} / (Spc.R
D / Spc.IR) (2) '{1- (Spc.RD / Spc.IR)} / (Spc.I
R / Spc.IR) (3) '{1- (Spc.RD / Spc.IR)} / {1+
(Spc.RD / Spc.IR)} The feature of the third embodiment is that the processing is performed while partially overlapping the periods for forming the matched filter. That is, regarding FIG. 9, the matched filter formed using the data in the period [i] is used to filter the pulse wave in the period [i]. The starting point of the period [i + 1] for forming the next new matched filter is after the starting point of the period [i], for example, a period corresponding to 64 data samples. The matched filter formed using the data of the period [i + 1] filters the pulse wave of 64 samples in the period [I + 1] from the end of the period [i] to the end of the period [i + 1]. Used to do. Further, the starting point of the period [i + 2] for forming the next new matched filter is after the period of the same data 64 samples at the starting point of the period [i + 1]. period[
The matched filter formed using the data of i + 2] filters the pulse wave of 64 samples in the period [I + 2] from the end of the period [i + 1] to the end of the period [i + 2]. Used to do. Similarly, the period [I
+ 3], the matched filter used to filter the pulse wave of 64 samples of data is
+ 2], which is formed from the data of the period [i + 3] that starts with a delay of 64 samples from the start point. In this way, while shifting the period for forming the matched filter by the predetermined number of samples, the formed matched filter is used to filter the terminal period for the shifted period.

【0052】本実施例では、サンプリング間隔16ms
ecとし、マッチドフィルタを形成する期間を1024
個のサンプル数分の期間とし、マッチドフィルタを形成
する期間のずらす期間を64サンプル数分の期間とした
が、これに限らなくてもよい。
In this embodiment, the sampling interval is 16 ms.
ec, the period for forming the matched filter is 1024
Although the period corresponding to the number of individual samples and the period during which the matched filter is formed are shifted to the period corresponding to the number of 64 samples, the period is not limited to this.

【0053】第4の実施の態様 次に、第4の実施の態様を図10を用いて説明する。脈
波のサンプリング間隔が16msecであること、スペ
クトルを求める単位のデータ数は1024個分であるこ
とは、第1の実施の態様と同様である。第4の実施の態
様の特徴は、脈波のスペクトルの絶対値を求める期間を
複数期間ずらして設定し、得られた複数のスペクトルの
絶対値を平均化したうえで、マッチドフィルタを形成す
る点にある。図10に示す期間[ i ] 、期間[ i + 1 ]
、期間[ i + 2 ] 、・・・、期間[i + n ] 、・・・
は、データ64サンプル数分、ずらして設定された期間
である。各期間[ i ] 、期間[ i + 1 ] 、期間[ i + 2
] 、・・・、期間[ i + n ] 、・・・においては、各
1024個のデータサンプルを用いて、フーリエ変換を
行いスペクトルの絶対値を求める。そのスペクトル(絶
対値;以下同じ)を示した例は、第1の実施の態様で示
した図4(a)、図4(b)と同様である。図4(a)
には赤外光(IR)のスペクトル(Spc.IR)が、図4
(b)には赤色光(RD)スペクトル(Spc.RD)が示さ
れている。期間[ I ] における期間[ i ] 〜期間[ i +
n ]におけるフーリエ変換して求められたn個の各スペ
クトルは、各周波数成分ごとに加算平均される。すなわ
ち、赤外光(IR)のスペクトルが加算平均され(Av.Sp
c.IR)、赤色光(RD)スペクトルのスペクトルが加算
平均(Av.Spc.RD )される。そして、この平均赤外光ス
ペクトル(Av.Spc.IR)と平均赤色光スペクトル(Av.Sp
c.RD )を用いて、次の(4)〜(6)のいすれかの演
算を行うことにより、脈波の基本周波数を検出する。こ
こでの演算は、同じ周波数ごとの各スペクトルの和差商
演算をする。この(4)〜(6)の演算で共通すること
は、分子として、平均赤外光スペクトル(Av.Spc.IR)と
平均赤色光スペクトル(Av.Spc.RD )の差分を用いるこ
とである。 (4) ( Av.Spc.IR − Av.Spc.RD )/Av.Spc.RD (5) ( Av.Spc.IR − Av.Spc.RD )/ Av.Spc.IR (6) ( Av.Spc.IR − Av.Spc.RD )/( Av.Spc.IR +
Av.Spc.RD ) なお、これらの等価の演算式として次の(4)’〜
(6)’を用いても良い。 (4)’{ 1−(Av.Spc.RD/Av.Spc.IR )}/( Av.Spc.R
D /Av.Spc.IR ) (5)’{ 1−(Av.Spc.RD /Av.Spc.IR )}/( Av.Sp
c.IR /Av.Spc.IR ) (6)’{ 1−(Av.Spc.RD/Av.Spc.IR )}/{ 1+(Av.
Spc.RD/Av.Spc.IR )}
Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. Similar to the first embodiment, the pulse wave sampling interval is 16 msec and the number of data units for obtaining the spectrum is 1024. The feature of the fourth embodiment is that the periods for obtaining the absolute value of the spectrum of the pulse wave are set by shifting for a plurality of periods, the obtained absolute values of the spectra are averaged, and then a matched filter is formed. It is in. Period [i] and period [i + 1] shown in FIG.
, Period [i + 2], ..., period [i + n], ...
Is a period set by shifting by 64 samples of data. Period [i], Period [i + 1], Period [i + 2
], ..., In the period [i + n], ..., 1024 data samples are used to perform Fourier transform to obtain the absolute value of the spectrum. An example showing the spectrum (absolute value; the same applies hereinafter) is the same as FIG. 4A and FIG. 4B shown in the first embodiment. Figure 4 (a)
Fig. 4 shows the spectrum of infrared light (IR) (Spc.IR).
A red light (RD) spectrum (Spc.RD) is shown in (b). Period [i] ~ Period [i + in period [I]
Each of the n spectra obtained by the Fourier transform in [n] is added and averaged for each frequency component. That is, infrared light (IR) spectra are added and averaged (Av.Sp
c.IR) and the spectrum of the red light (RD) spectrum are averaged (Av.Spc.RD). And this average infrared light spectrum (Av.Spc.IR) and average red light spectrum (Av.Sp
c.RD) is used to detect the fundamental frequency of the pulse wave by performing any of the following operations (4) to (6). The calculation here is the sum quotient calculation of each spectrum for the same frequency. What is common to the operations (4) to (6) is to use the difference between the average infrared light spectrum (Av.Spc.IR) and the average red light spectrum (Av.Spc.RD) as the numerator. . (4) (Av.Spc.IR-Av.Spc.RD) /Av.Spc.RD (5) (Av.Spc.IR-Av.Spc.RD) /Av.Spc.IR (6) (Av.Spc.IR) Spc.IR − Av.Spc.RD) / (Av.Spc.IR +
Av.Spc.RD) Note that the following (4) '-
(6) 'may be used. (4) '{1- (Av.Spc.RD / Av.Spc.IR)} / (Av.Spc.R
D / Av.Spc.IR) (5) '{1- (Av.Spc.RD /Av.Spc.IR)} / (Av.Sp
c.IR/Av.Spc.IR) (6) '{1- (Av.Spc.RD / Av.Spc.IR)} / {1+ (Av.
Spc.RD / Av.Spc.IR)}

【0054】期間[ I ] において、脈拍がほとんど変動
しなかった場合には脈波の基本周波数におけるスペクト
ルが際立つのでほぼ一点で決まり、脈拍が大きく変動し
た場合には脈波の基本周波数におけるスペクトルが際立
ってはいるもののその周波数には幅があることは、第1
の実施の態様で示した図5(a)、図5(b)と同様で
ある。また、マッチドフィルタの形成方法については、
図6(a)〜(c)、図7(a)〜(g)を用いて、第
1の実施の態様で説明した方法と同様である。そして得
られたマッチドフィルタは、期間[ I ] における脈波を
フィルタリングするために用いる。
In the period [I], when the pulse hardly changes, the spectrum at the fundamental frequency of the pulse wave stands out, so it is decided at almost one point. When the pulse greatly changes, the spectrum at the fundamental frequency of the pulse wave changes. The fact that there is a wide range of frequencies, which is conspicuous,
5 (a) and 5 (b) shown in the embodiment of FIG. Also, regarding the method of forming the matched filter,
This is the same as the method described in the first embodiment with reference to FIGS. 6A to 6C and FIGS. 7A to 7G. Then, the obtained matched filter is used for filtering the pulse wave in the period [I].

【0055】次に、期間[ I + 1 ] における期間[ i +
1 ] 〜期間[ i + n + 1 ]におけるフーリエ変換して求
められたn個の各スペクトルは、赤外光(IR)と赤色
光(RD)ごとに、各周波数成分ごとに加算平均され、
平均赤外光スペクトル(Av.Spc.IR)と平均赤色光スペク
トル(Av.Spc.RD )が演算される。そして、この平均赤
外光スペクトル(Av.Spc.IR)と平均赤色光スペクトル
(Av.Spc.RD )を用いて、上記の(4)〜(6)のいす
れかの演算を行うことにより、脈波の基本周波数を検出
する。その脈波の基本周波数を用いたマッチドフィルタ
の形成方法については、上記のように、図6(a)〜
(c)、図7(a)〜(g)を用いて、第1の実施の態
様で説明した方法と同様である。この期間[ I + 1 ] の
データを用いて形成されたマッチドフィルタは、期間[I
] の終期から期間[ I + 1 ] の終期までの期間[ N + 1
] におけるデータ64サンプルのフィルタリングに用
いられる。
Next, the period [i +] in the period [I + 1]
1] to the period [i + n +1] in each of the n spectrums obtained by Fourier transform, the infrared light (IR) and the red light (RD) are added and averaged for each frequency component,
An average infrared light spectrum (Av.Spc.IR) and an average red light spectrum (Av.Spc.RD) are calculated. Then, by using the average infrared light spectrum (Av.Spc.IR) and the average red light spectrum (Av.Spc.RD), any one of the above (4) to (6) is calculated. , Detect the fundamental frequency of pulse wave. Regarding the method of forming the matched filter using the fundamental frequency of the pulse wave, as described above, FIG.
This is the same as the method described in the first embodiment using (c) and FIGS. 7 (a) to 7 (g). The matched filter formed using the data of this period [I + 1] is
From the end of [] to the end of period [I + 1] [N + 1
] Is used to filter 64 samples of data.

【0056】本実施例では、サンプリング間隔16ms
ecとし、スペクトルを求める単位をを1024個のサ
ンプル数分の期間とし、マッチドフィルタを形成する期
間のずらす期間を64サンプル数分の期間としたが、こ
れに限らなくてもよい。また、マッチドフィルタを形成
する期間のずらす期間を、マッチドフィルタを形成する
期間(1024個のサンプル数分の期間)としてもよ
い。このときは、マッチドフィルタによりフィルタリン
グする期間は1024個分のデータとなる。
In this embodiment, the sampling interval is 16 ms.
ec, the unit for obtaining the spectrum is the period corresponding to the number of 1024 samples, and the period for shifting the period for forming the matched filter is the period corresponding to the number of 64 samples, but the present invention is not limited to this. Further, the period for which the period for forming the matched filter is shifted may be the period for forming the matched filter (the period corresponding to the number of 1024 samples). At this time, the period of filtering by the matched filter is 1024 pieces of data.

【0057】ここで、スペクトルの加算平均を用いて脈
波の基本周波数を求めることの利点は、n回分の加算平
均することにより、脈波と無関係の体動等によるノイズ
が相殺されて消失し、S/N比が√( n) 倍改善される
からである。
Here, the advantage of obtaining the fundamental frequency of the pulse wave by using the arithmetic mean of the spectrum is that the noise due to the body motion unrelated to the pulse wave is canceled and disappears by performing the arithmetic mean of n times. , The S / N ratio is improved by √ (n) times.

【0058】第5の実施の態様 次に、第5の実施の態様を図3、図11、図12を用い
て説明する。本実施例の特徴は、脈波の基本周波数を求
めるにあたり、赤外光(IR)および赤色光(RD)の
脈波の差分をフーリエ変換してスペクトルを求めること
にある。赤外光(IR)および赤色光(RD)について
の脈波のサンプリング間隔が16msecであること、
マッチドフィルタを形成するのに用いるデータ数は10
24個分であることは、第1の実施の態様と同様であ
る。まず、期間[i ]における赤外光(IR)および赤色
光(RD)の脈波の差分をとり、これをaI−a R (=赤
外光(IR)脈波−赤色光(RD)脈波とする。次に、
この差分脈波をフーリエ変換をスペクトルの絶対値を求
める。この例を図11に示す。これからわかるように、
脈波の差分をフーリエ変換をしスペクトルを求めるまで
では、ノイズ成分のスペクトルが大きく、脈波の基本周
波数の検出はむずかしい。そこで、次の(7)〜(9)
のいすれかの演算を行うことにより脈波の基本周波数の
検出が容易になることを見出した。ここでの演算は、同
じ周波数ごとの各スペクトルの和差商演算をする。この
(7)〜(9)の演算で共通することは、分子として、
赤外光(IR)と赤色光(RD)の脈波の差分をフーリ
エ変換して求めたスペクトル(Spc.(aI −aR))を用いる
ことである。 (7) ( Spc.(aI − aR ) ) / Spc.aI (8) ( Spc.(aI − aR ) ) / Spc.aR (9) ( Spc.(aI − aR ) ) /( Spc.aI + Spc.aR
) なお、ここで、 Spc.aI:赤外光(IR)脈波のスペクトル Spc.aR:赤色光(RD)のスペクトル である。
Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 11 and 12. A feature of the present embodiment is that the difference between the pulse waves of infrared light (IR) and red light (RD) is Fourier-transformed to obtain the spectrum when obtaining the fundamental frequency of the pulse wave. The pulse wave sampling interval for infrared light (IR) and red light (RD) is 16 msec,
The number of data used to form the matched filter is 10
It is the same as that of the first embodiment that the number is 24. First, the difference between the pulse waves of infrared light (IR) and red light (RD) in the period [i] is calculated, and this is taken as aI-aR (= infrared light (IR) pulse wave-red light (RD) pulse). Let's call it a wave
The difference pulse wave is Fourier transformed to obtain the absolute value of the spectrum. An example of this is shown in FIG. As you can see,
Until the Fourier transform is performed on the pulse wave difference to obtain the spectrum, the spectrum of the noise component is large, and it is difficult to detect the fundamental frequency of the pulse wave. Therefore, the following (7) to (9)
It has been found that the fundamental frequency of the pulse wave can be easily detected by performing any one of the calculations. The calculation here is the sum quotient calculation of each spectrum for the same frequency. What is common to the operations (7) to (9) is, as a numerator,
This is to use a spectrum (Spc. (AI-aR)) obtained by Fourier transforming the difference between the pulse waves of infrared light (IR) and red light (RD). (7) (Spc. (AI − aR)) / Spc.aI (8) (Spc. (AI − aR)) / Spc.aR (9) (Spc. (AI − aR)) / (Spc.aI + Spc.aR
) Here, Spc.aI: spectrum of infrared light (IR) pulse wave Spc.aR: spectrum of red light (RD).

【0059】このうち(9)の演算結果の一例を図12
に示す。図12の例は、期間[ i ]において脈拍がほと
んど変動しなかった場合のスペクトルの演算結果のグラ
フである。そのために、脈波の基本周波数におけるスペ
クトルが際立っており、その周波数はほぼ一点で決ま
る。なお、期間[ i ] において脈拍が大きく変動した場
合には、脈波の基本周波数におけるスペクトルが際立っ
てはいるものの、その周波数には幅があることになる。
An example of the calculation result of (9) is shown in FIG.
Shown in. The example of FIG. 12 is a graph of the calculation result of the spectrum when the pulse hardly changes during the period [i]. Therefore, the spectrum at the fundamental frequency of the pulse wave is outstanding, and the frequency is determined by almost one point. When the pulse greatly fluctuates in the period [i], the spectrum at the fundamental frequency of the pulse wave stands out, but the frequency has a range.

【0060】上記(7)〜(9)の演算により、脈波の
基本周波数が決定できれば、上述の第1の実施の態様で
図6(a)〜(c)、図7(a)〜(g)を用いて説明
したように、フィルタリング周波数を決定してマッチド
フィルタを形成する。すなわち、脈拍がほとんど変動し
なかった場合は、図6(a)に示すように基本周波数と
その高調波の周波数をフィルタリング周波数とするか、
あるいは、図6(b)(c)に示すように基本周波数と
その高調波の周波数に幅を持たせた矩形状のものとする
かガウス・フィルタとするなどしてフィルタリング周波
数を定する。脈拍が大きく変動した場合には、脈波の基
本周波数に幅があるので、図7(a)〜図7(g)に示
すように、脈拍の変動により生じる脈波の基本周波数の
幅に応じて、高調波の周波数も合わせて、フィルタリン
グ周波数に幅を持たせたり、あるいはガウス・フィルタ
ーとするなどして、フィルタリング周波数を設定する。
If the fundamental frequency of the pulse wave can be determined by the above operations (7) to (9), the above-described first embodiment will be described with reference to FIGS. 6A to 6C and 7A to 7A. Determine the filtering frequency to form a matched filter, as described with g). That is, when the pulse hardly changes, as shown in FIG. 6 (a), the fundamental frequency and its harmonics are used as the filtering frequencies, or
Alternatively, as shown in FIGS. 6B and 6C, the filtering frequency is determined by using a rectangular shape in which the frequency of the fundamental frequency and its harmonics have a width or a Gaussian filter. When the pulse fluctuates significantly, the fundamental frequency of the pulse wave has a range. Therefore, as shown in FIGS. 7 (a) to 7 (g), the fundamental frequency of the pulse wave varies depending on the pulse frequency. Then, the filtering frequency is set by giving a width to the filtering frequency or by using a Gaussian filter together with the frequency of the harmonic.

【0061】図3の期間[ i ] の1024個分のデータ
により得られたマッチドフィルタは、期間[ i ] および
次のマッチドフィルタを形成する期間[ i + 1 ] が開始
される前までの期間[ I ] の脈波をフィルタリングする
ために用いられる。そして、次のマッチドフィルタを形
成する期間[ i + 1 ] のデータにより得られたマッチド
フィルタは、期間[ i ] および次のマッチドフィルタを
形成する期間が開始される前までの期間[ I + 1 ] の脈
波をフィルタリングするために用いられる。なお、マッ
チドフィルタを形成するための期間の設定は所定期間ご
とに設けても良く、あるいは、心拍数、脈拍数などの生
体情報パラメータが所定以上変動した場合に設けてもよ
い。
The matched filter obtained by 1024 pieces of data of the period [i] in FIG. 3 is the period before the period [i] and the period [i + 1] forming the next matched filter are started. Used to filter [I] pulse waves. Then, the matched filter obtained from the data of the period [i + 1] forming the next matched filter is the period [i] and the period [I + 1 before the period forming the next matched filter is started. ] Is used to filter the pulse wave. The period for forming the matched filter may be set for each predetermined period, or may be set when the biometric information parameters such as the heart rate and the pulse rate change by a predetermined amount or more.

【0062】本実施例では、サンプリング間隔16ms
ecとし、マッチドフィルタを形成する期間を1024
個のサンプル数分の期間としたが、これに限らなくとも
よい。
In this embodiment, the sampling interval is 16 ms.
ec, the period for forming the matched filter is 1024
The period is equal to the number of samples, but the period is not limited to this.

【0063】第6の実施の態様 次に、第6の実施の態様を図8を用いて説明する。脈波
のサンプリング間隔が16msecであること、マッチ
ドフィルタを形成するのに用いるデータ数は1024個
分であること、赤外光(IR)および赤色光(RD)の
脈波の差分をフーリエ変換して得たスペクトルを用いて
上記(7)〜(9)のいずれかの演算から基本周波数を
求めること、脈波の基本周波数からマッチドフィルタを
形成する方法は、第5の実施の態様と同様である。第5
の実施の態様の特徴は、マッチドフィルタを形成する期
間を連続させる点にある。すなわち、図8について、期
間[ i ] におけるデータを用いて形成したマッチドフィ
ルタは、その期間[ i ] における脈波をフィルタリング
するために用いる。そして、連続する期間[ i + 1 ] で
は、その期間におけるデータを用いて新たにマッチドフ
ィルタを形成し、その期間[ i +1 ]における脈波をフィ
ルタリングするために用いる。次に連続する期間[ i +
2 ] も同様である。このように、連続的に、所定期間ご
とに、マッチドフィルタを形成し、そのマッチドフィル
タを用いて脈波をフィルタリングすることを繰り返して
いくものである。
Sixth Embodiment Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIG. The pulse wave sampling interval is 16 msec, the number of data used to form the matched filter is 1024, and the difference between the pulse waves of infrared light (IR) and red light (RD) is Fourier-transformed. The method of obtaining the fundamental frequency from the calculation of any of the above (7) to (9) using the obtained spectrum and the method of forming the matched filter from the fundamental frequency of the pulse wave are the same as in the fifth embodiment. is there. Fifth
The embodiment is characterized in that the period for forming the matched filter is continuous. That is, regarding FIG. 8, the matched filter formed using the data in the period [i] is used to filter the pulse wave in the period [i]. Then, in the continuous period [i + 1], a matched filter is newly formed using the data in that period, and it is used to filter the pulse wave in that period [i + 1]. Next consecutive period [i +
2] is also the same. In this way, the matched filter is continuously formed for each predetermined period, and the pulse wave is filtered using the matched filter.

【0064】第7の実施の態様 次に、第7の実施の態様を図9を用いて説明する。脈波
のサンプリング間隔が16msecであること、マッチ
ドフィルタを形成するのに用いるデータ数は1024個
分であること、赤外光(IR)および赤色光(RD)の
脈波の差分をフーリエ変換して得たスペクトルを用いて
上記(7)〜(9)のいずれかの演算から基本周波数を
求めること、脈波の基本周波数からマッチドフィルタを
形成する方法は、第5の実施の態様と同様である。第7
の実施の態様は、マッチドフィルタを形成する期間を部
分的に重複させながら処理する点にある。すなわち、図
9について、期間[ i ] におけるデータを用いて形成し
たマッチドフィルタは、その期間[ i ] における脈波を
フィルタリングするために用いる。次の新たなマッチド
フィルタを形成するための期間[ i + 1 ] の開始点は、
期間[ i ] の開始点の例えばデータ64サンプル数分の
期間後である。期間[ i +1 ] のデータを用いて形成さ
れたマッチドフィルタは、期間[ i ] の終期から期間[
i +1 ]の終期までの期間[ I + 1 ] における64サンプ
ル分の脈波をフィルタリングするために用いる。さらに
次の新たなマッチドフィルタを形成するための期間[ i
+ 2 ] の開始点は、期間[ i + 1 ] の開始点の同じデー
タ64サンプル数分の期間後である。期間[ i + 2 ] の
データを用いて形成されたマッチドフィルタは、期間[
i + 1 ]の終期から期間[ i + 2 ] の終期までの期間[ I
+ 2 ] における64サンプル分の脈波をフィルタリン
グするために用いる。同じように、期間[ I + 3 ] にお
けるデータ64サンプル分の脈波をフィルタリングする
ために用いるマッチドフィルタは、期間[ i + 2 ] の開
始点から64サンプル数分遅れて開始する期間[ i + 3
] のデータから形成される。このように、所定サンプ
ル数分、マッチドフィルタを形成する期間をずらしつ
つ、ずらした期間分の終端期間を、形成したマッチドフ
ィルタでフィリタリングしていくものである。
Seventh Embodiment Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIG. The pulse wave sampling interval is 16 msec, the number of data used to form the matched filter is 1024, and the difference between the pulse waves of infrared light (IR) and red light (RD) is Fourier-transformed. The method of obtaining the fundamental frequency from the calculation of any of the above (7) to (9) using the obtained spectrum and the method of forming the matched filter from the fundamental frequency of the pulse wave are the same as in the fifth embodiment. is there. 7th
The embodiment of (1) is to perform processing while partially overlapping the periods of forming the matched filter. That is, regarding FIG. 9, the matched filter formed using the data in the period [i] is used to filter the pulse wave in the period [i]. The starting point of the period [i + 1] to form the next new matched filter is
For example, after the start point of the period [i] is a period corresponding to the number of data samples of 64 samples. The matched filter formed using the data of the period [i +1] is from the end of the period [i] to the period [
It is used for filtering the pulse wave of 64 samples in the period [I + 1] until the end of [i + 1]. Further, the period [i for forming the next new matched filter]
The start point of + 2] is after the same number of 64 samples of data as the start point of the period [i + 1]. The matched filter formed using the data of the period [i + 2] is
period [I + 1] end to period [i + 2] end [I
+2] to filter the pulse wave for 64 samples. Similarly, the matched filter used to filter the pulse wave of 64 samples of data in the period [I + 3] is a period [i + which starts 64 samples later than the starting point of the period [i + 2]. 3
] Is formed from the data. In this way, while shifting the period for forming the matched filter by the predetermined number of samples, the formed matched filter is used to filter the terminal period for the shifted period.

【0065】本実施例では、サンプリング間隔16ms
ecとし、マッチドフィルタを形成する期間を1024
個のサンプル数分の期間とし、マッチドフィルタを形成
する期間のずらす期間を64サンプル数分の期間とした
が、これに限らなくてもよい。
In this embodiment, the sampling interval is 16 ms.
ec, the period for forming the matched filter is 1024
Although the period corresponding to the number of individual samples and the period during which the matched filter is formed are shifted to the period corresponding to the number of 64 samples, the period is not limited to this.

【0066】第8の実施の態様 次に、第8の実施の態様を図10を用いて説明する。脈
波のサンプリング間隔が16msecであること、スペ
クトルを求める単位のデータ数は1024個分であるこ
とは、第5の実施の態様と同様である。第8の実施の態
様の特徴は、脈波のスペクトルの絶対値を求める期間を
複数期間ずらして設定し、得られた複数のスペクトルの
絶対値を平均化したうえで、マッチドフィルタを形成す
る点にある。図10に示す期間[ i ] 、期間[ i + 1 ]
、期間[ i + 2 ] 、・・・、期間[i + n ] 、・・・
は、データ64サンプル数分、ずらして設定された期間
である。各期間[ i ] 、期間[ i + 1 ] 、期間[ i + 2
] 、・・・、期間[ i + n ] において、各1024個
のデータサンプルごとに、次に演算を行う。 赤外光(IR)脈波と赤色光(RD)脈波の差分
( aI −aR )をフーリエ変換してスペクトルSpc ( a
I −aR )を求める。 赤外光(IR)脈波および/または赤色光(RD)
脈波をフーリエ変換することにより、スペクトルSpc.IR
および/またはSpc.RDを求める。 各期間[ i ] 、期間[ i + 1 ] 、期間[ i + 2 ] 、
・・・、期間[ i + n] のn個分のスペクトルSpc ( aI
−aR )を加算平均し、Av.Spc( aI −aR)を求め
る。 各期間[ i ] 、期間[ i + 1 ] 、期間[ i + 2 ] 、
・・・、期間[ i + n] のn個分のスペクトルSpc.IR
および/またはSpc.RDを加算平均し、Av.Spc.IR および
/またはAv.Spc.RD を求める。 次の(10)〜(12)のいずれかを演算すること
により、脈波の基本周波数を求める。 (10) ( Av.Spc.(aI− aR) )/Av.Spc.RD (11) ( Av.Spc.(aI− aR) )/Av.Spc.IR (12) ( Av.Spc.(aI− aR) )/( Av.Spc.IR + Av.
Spc.RD ) 上記(10)〜(12)の演算で共通することは、分子
として、赤外光(IR)脈波と赤色光(RD )脈波の差分のス
ペクトルを平均化した( Av.Spc.(aI− aR) )を用いるこ
とである。上記(12)による演算結果はほぼ図12の
ようになるが、加算平均することによりノイズ成分が相
殺され消失するので、脈波の基本周波数はより検出し易
くなる。
Eighth Embodiment Next, the eighth embodiment will be described with reference to FIG. Similar to the fifth embodiment, the pulse wave sampling interval is 16 msec and the number of data units for obtaining the spectrum is 1024. A feature of the eighth embodiment is that the periods for obtaining the absolute value of the spectrum of the pulse wave are set by shifting for a plurality of periods, the obtained absolute values of the plurality of spectra are averaged, and then a matched filter is formed. It is in. Period [i] and period [i + 1] shown in FIG.
, Period [i + 2], ..., period [i + n], ...
Is a period set by shifting by 64 samples of data. Period [i], Period [i + 1], Period [i + 2
], ..., Then, in the period [i + n], the calculation is performed for every 1024 data samples. Fourier transform of the difference (aI −aR) between the infrared light (IR) pulse wave and the red light (RD) pulse wave yields the spectrum Spc (a
I −aR). Infrared light (IR) pulse wave and / or red light (RD)
The spectrum Spc.IR is obtained by Fourier transforming the pulse wave.
And / or Spc.RD. Each period [i], period [i + 1], period [i + 2],
..., the spectrum Spc (aI for n pieces in the period [i + n]
-AR) is added and averaged to obtain Av.Spc (aI-aR). Each period [i], period [i + 1], period [i + 2],
..., n spectra Spc.IR for the period [i + n]
And / or Spc.RD are averaged to obtain Av.Spc.IR and / or Av.Spc.RD. The fundamental frequency of the pulse wave is obtained by calculating any of the following (10) to (12). (10) (Av.Spc. (AI-aR)) / Av.Spc.RD (11) (Av.Spc. (AI-aR)) / Av.Spc.IR (12) (Av.Spc. (AI) − AR)) / (Av.Spc.IR + Av.
Spc.RD) In common with the operations of (10) to (12) above, as a numerator, the spectrum of the difference between the infrared light (IR) pulse wave and the red light (RD) pulse wave is averaged (Av. Spc. (AI-aR)). The calculation result by the above (12) is almost as shown in FIG. 12, but since the noise component is canceled and disappears by averaging, the fundamental frequency of the pulse wave becomes easier to detect.

【0067】期間[ I ] において、脈拍がほとんど変動
しなかった場合には脈波の基本周波数におけるスペクト
ルが際立つのでほぼ一点で決まり、脈拍が大きく変動し
た場合には脈波の基本周波数におけるスペクトルが際立
ってはいるもののその周波数には幅があることは、図5
(a)・図5(b)を用いて説明した第1の実施の態様
と同様である。また、マッチドフィルタの形成方法につ
いては、図6(a)〜(c)、図7(a)〜(g)を用
いて、第1の実施の態様で説明した方法と同様である。
そして得られたマッチドフィルタは、期間[ I ] におけ
る脈波をフィルタリングするために用いる。
In the period [I], when the pulse hardly changes, the spectrum at the fundamental frequency of the pulse wave stands out, so it is decided at almost one point. When the pulse greatly changes, the spectrum at the fundamental frequency of the pulse wave changes. Fig. 5 shows that there is a wide range of frequencies, although it stands out.
(A) -It is the same as that of the 1st embodiment explained using Drawing 5 (b). The method of forming the matched filter is the same as the method described in the first embodiment using FIGS. 6A to 6C and FIGS. 7A to 7G.
Then, the obtained matched filter is used for filtering the pulse wave in the period [I].

【0068】次に、期間[ I + 1 ] におけるマッチドフ
ィルタの形成方法は、期間[ I ] におけるマッチドフィ
ルタの形成方法と同様である。すなわち、各期間[ i +
1 ]〜期間[ i + n + 1 ] のデータを用いて、上記〜
の処理を行って、脈波の基本周波数を求める。そし
て、それを用いて、図6(a)〜図7(g)を用いて第
1の実施の態様で説明した方法によりマッチドフィルタ
を形成する。この期間[ I + 1 ] のデータを用いて形成
されたマッチドフィルタは、期間[I ] の終期から期間
[ I + 1 ] の終期までの期間[ N + 1 ] におけるデータ
64サンプルのフィルタリングに用いられる。さらに、
同様にして期間[ I + 2 ] におけるマッチドフィルタは
期間[ N + 2] のデータをフィルタリングするのに用い
られ、期間[ I + 3 ] におけるマッチドフィルタは、期
間[ N + 3 ] のデータをフィルタリングするのに用いら
れる。この処理が繰り返される。
Next, the method of forming the matched filter in the period [I + 1] is the same as the method of forming the matched filter in the period [I]. That is, each period [i +
1] ~ Using the data of the period [i + n + 1], the above ~
Is performed to obtain the fundamental frequency of the pulse wave. Then, using this, a matched filter is formed by the method described in the first embodiment with reference to FIGS. 6A to 7G. The matched filter formed by using the data of this period [I + 1] is
It is used for filtering 64 samples of data in the period [N + 1] until the end of [I + 1]. further,
Similarly, the matched filter in the period [I + 2] is used to filter the data in the period [N + 2], and the matched filter in the period [I + 3] filters the data in the period [N + 3]. Used to do. This process is repeated.

【0069】本実施例では、サンプリング間隔16ms
ecとし、スペクトルを求める単位を1024個のサン
プル数分の期間とし、マッチドフィルタを形成する期間
のずらす期間を64サンプル数分の期間としたが、これ
に限らなくてもよい。また、マッチドフィルタを形成す
る期間のずらす期間を、マッチドフィルタを形成する期
間(1024個のサンプル数分の期間)としてもよい。
このときは、マッチドフィルタによりフィルタリングす
る期間は1024個分のデータとなる。ここで、アルゴ
リズムの設計に際し、考慮すべき点について述べる。フ
ーリエ変換の分解能は、フーリエ変換に用いるデータ長
の逆数によってきまる。本実施例であれば、フーリエ変
換に用いるデータ長は16.384[ 秒] (=1024
×16msec)であるから、分解能は0.061[ H
z] =1/16.384[ 秒] である。このように設計
上は必要とするフーリエ変換の分解能を考慮する。ま
た、表示器には、フィルタされた脈波を連続的に表示さ
せる必要があることから、(1)表示器に表示させる脈
波の時間長、(2)脈波のリアルタイム表示として許容
される生体に現れる脈波の出現と表示器での表示時期の
時間差、(3)逐次検出される脈波を記憶し上記各種の
実施の態様によって処理できる時間、等をも考慮する必
要があろう。
In this embodiment, the sampling interval is 16 ms.
ec, a unit for obtaining a spectrum is a period corresponding to the number of 1024 samples, and a period for shifting the period for forming the matched filter is a period corresponding to the number of 64 samples, but the present invention is not limited to this. Further, the period for which the period for forming the matched filter is shifted may be the period for forming the matched filter (the period corresponding to the number of 1024 samples).
At this time, the period of filtering by the matched filter is 1024 pieces of data. Here, points to be considered in designing the algorithm will be described. The resolution of the Fourier transform depends on the reciprocal of the data length used for the Fourier transform. In this embodiment, the data length used for Fourier transform is 16.384 [seconds] (= 1024
X16 msec), the resolution is 0.061 [H
z] = 1 / 16.384 [seconds]. Thus, the required Fourier transform resolution is taken into consideration in design. Further, since it is necessary to continuously display the filtered pulse wave on the display device, (1) the time length of the pulse wave displayed on the display device, and (2) the real time display of the pulse wave are allowed. It is also necessary to consider the time difference between the appearance of the pulse wave appearing in the living body and the display timing on the display, and (3) the time during which the successively detected pulse waves are stored and can be processed by the various embodiments described above.

【0070】第9の実施の態様 次に、第9の実施の態様を説明する。赤外光(IR)脈
波と赤色光(RD)脈波が検出された後は、少なくとも
そのいずれか一方を用いて従来より用いられる脈拍数を
求める。そして、脈拍の周波数を脈波の基本周波数とし
て、図7(a)〜(g)を用いて第1の実施の態様で説
明したマッチドフィルタの形成方法により、マッチドフ
ィルタの形成方法を形成する。形成されたマッチドフィ
ルタは、赤外光(IR)脈波と赤色光(RD)脈波をフ
ィルタリングするために用いられる。脈拍数は逐次検出
されるため、それに応じて逐次マッチドフィルタを形成
することができ、脈拍数の変動に追随して、マッチドフ
ィルタのフィルタリング周波数をシフトさせることがで
きる。なお、脈波測定によって得られる脈拍数と心電図
測定によって得られる心拍数はほぼ同じであるから、本
実施の態様において、脈波の基本周波数を求めるため
に、心電図測定を行い、心拍の周波数を脈波の基本周波
数として用いても良い。
Ninth Embodiment Next, a ninth embodiment will be described. After the infrared light (IR) pulse wave and the red light (RD) pulse wave are detected, the pulse rate conventionally used is determined using at least one of them. Then, using the pulse frequency as the fundamental frequency of the pulse wave, the matched filter forming method is formed by the matched filter forming method described in the first embodiment with reference to FIGS. The formed matched filter is used to filter the infrared light (IR) pulse wave and the red light (RD) pulse wave. Since the pulse rate is sequentially detected, the matched filter can be sequentially formed in accordance with the pulse rate, and the filtering frequency of the matched filter can be shifted according to the fluctuation of the pulse rate. Since the pulse rate obtained by the pulse wave measurement and the heart rate obtained by the electrocardiogram measurement are almost the same, in the present embodiment, in order to obtain the fundamental frequency of the pulse wave, the electrocardiogram measurement is performed, and the frequency of the heartbeat is calculated. It may be used as the fundamental frequency of the pulse wave.

【0071】実施の態様では上記9つの例を示したが、
状況に応じて、これらを連続的に切り換えて実施しても
よい。例えば、計測初期段階は、スペクトルを加算平均
するデータが十分ないため、加算平均を行わない第1乃
至第3の実施の態様、あるいは第5乃至第7および第9
の実施の態様を採用してもよい。あるいは、第4または
第8の実施の態様において、加算平均回数nを少なくし
てもよい。そして、十分データが蓄積されてきたら、第
4または第8の実施の態様において、加算平均回数nを
徐々に多くしてもよい。いずれにしても、経時的に変化
していく脈波の基本周波数に応じてマッチドフィルタを
形成する点で、マッチドフィルタはアダプティブである
と言える。
In the embodiment, the above nine examples are shown.
These may be continuously switched and implemented depending on the situation. For example, at the initial stage of measurement, there is not enough data for averaging the spectra, so the averaging is not performed in the first to third embodiments, or the fifth to seventh and ninth modes.
The embodiment of may be adopted. Alternatively, in the fourth or eighth embodiment, the arithmetic mean number n may be reduced. Then, when sufficient data has been accumulated, the arithmetic mean number n may be gradually increased in the fourth or eighth embodiment. In any case, it can be said that the matched filter is adaptive in that the matched filter is formed according to the fundamental frequency of the pulse wave that changes with time.

【0072】なお、上記実施の形態では、脈波の基本周
期を求めるにあたり、各波長の脈波のスペクトルの絶対
値を用いたが、これに代えて、パワースペクトルであっ
てもよい。本願に係るスペクトルとはスペクトルの絶対
値の他、パワースペクトルをも含む概念である。
In the above embodiment, the absolute value of the spectrum of the pulse wave of each wavelength is used in obtaining the basic period of the pulse wave, but a power spectrum may be used instead. The spectrum according to the present application is a concept including not only the absolute value of the spectrum but also the power spectrum.

【0073】また、第1乃至第3の実施の態様では、脈
波の基本周波数の特定のために、下記(1)〜(3)の
演算を用いた。 (1) ( Spc.IR− Spc.RD ) /Spc.RD (2) ( Spc.IR− Spc.RD ) /Spc.IR (3) ( Spc.IR− Spc.RD ) /( Spc.IR+ Spc.RD ) これに代えて、赤色光の波長の吸光度の脈動成分をΔA
1、赤外光の波長の吸光度の脈動成分をΔA2とした
時、ΔA1、ΔA2の時間軸上での差を求め、その差分
信号を上記説明したのと同様の所定期間におけるデータ
サンプルを用いてフーリエ変換を行いスペクトルの絶対
値を求め、基本周波数を検出しても良い。
Further, in the first to third embodiments, the following operations (1) to (3) are used to specify the fundamental frequency of the pulse wave. (1) (Spc.IR- Spc.RD) /Spc.RD (2) (Spc.IR- Spc.RD) /Spc.IR (3) (Spc.IR- Spc.RD) / (Spc.IR + Spc .RD) Instead of this, the pulsating component of the absorbance of the red light wavelength is ΔA
1. When the pulsating component of the absorbance of the infrared light wavelength is ΔA2, the difference between ΔA1 and ΔA2 on the time axis is obtained, and the difference signal is used by using a data sample in the same predetermined period as described above. The fundamental frequency may be detected by performing the Fourier transform to obtain the absolute value of the spectrum.

【0074】各実施の態様によりフィルタされた赤外光
(IR)脈波と赤色光(RD)脈波は表示器により表示
させることができる。表示器に表示させるのは、いずれ
か一方でもよい。またフィルタされた赤外光(IR)脈
波、赤色光(RD)脈波を用いて、既存の方法等により
SpO2値(酸素飽和度)を求めることができる。すな
わち、赤色光のフィルタされた脈波から求めた脈動成分
をΔA1、赤外光のフィルタされた脈波から求めた脈動
成分をΔA2とし、吸光度の比Ф=ΔA1/ΔA2を求
め、所定関係、酸素飽和度S=f(Ф)より酸素飽和度
を求める。なお、上記実施の態様では、脈波信号から基
本周波数を求め、マッチドフィルタを形成し、このフィ
ルタによりノイズを除去することを例に挙げた。しか
し、本願に係る発明における基本周波数を求める演算
と、ノイズを除去する処理についての適用は脈波信号に
留まらず、他の生体信号あるいは、生体信号に留まらず
より広くは工業的な信号一般にも適用可能である。特
に、周期性を有する連続的な信号や、同じ基本周波数を
有する2つの信号への応用に適している。したがって、
上記実施の態様において、赤外光(IR)脈波と赤色光
(RD)脈波を、同じ基本周波数を有する2つの工業一
般的信号と置き換えて適用することができる。それに伴
って、Spc.IR、Spc.RD、Av.Spc.IR 、Av.Spc.RD を、工
業一般的信号をフーリエ変換して得られたスペクトルと
置き換えて適用することができる。
The infrared light (IR) pulse wave and the red light (RD) pulse wave filtered by the respective embodiments can be displayed by a display. Either one may be displayed on the display. Further, the SpO2 value (oxygen saturation) can be obtained by an existing method using the filtered infrared light (IR) pulse wave and red light (RD) pulse wave. That is, the pulsation component obtained from the filtered pulse wave of the red light is ΔA1, the pulsation component obtained from the filtered pulse wave of the infrared light is ΔA2, the ratio of absorbance Φ == AA1 / ΔA2 is determined, and the predetermined relation, The oxygen saturation is calculated from the oxygen saturation S = f (Φ). In the above embodiment, the fundamental frequency is obtained from the pulse wave signal, a matched filter is formed, and noise is removed by this filter. However, the calculation of the fundamental frequency in the invention according to the present application, and the application of the processing for removing the noise is not limited to the pulse wave signal, other biological signals, or not limited to the biological signal, and more broadly to industrial signals in general. Applicable. Particularly, it is suitable for application to a continuous signal having periodicity and two signals having the same fundamental frequency. Therefore,
In the above embodiment, the infrared light (IR) pulse wave and the red light (RD) pulse wave can be applied by replacing them with two industrial general signals having the same fundamental frequency. Accordingly, Spc.IR, Spc.RD, Av.Spc.IR, and Av.Spc.RD can be applied by substituting the spectrum obtained by Fourier transforming the industrial general signal.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上詳記したように、本発明の請求項1
に係る信号処理方法は、同じ基本周波数を有し連続する
第1の信号IRおよび第2の信号RDを処理する信号処理方
法において、前記第1の信号IRおよび前記第2の信号RD
のそれぞれについて、所定期間において、周波数スペク
トルまたは周波数パワースペクトルを演算し、前記第1
の信号IRの第1スペクトルSpc.IRと、前記第2の信号RD
の第2スペクトルSpc.RDを演算するスペクトル演算ステ
ップと、前記スペクトル演算ステップにより演算された
前記第1スペクトルSpc.IRおよび前記第2スペクトルSp
c.RDを用い、周波数軸上で、相互の差をとるスペクトル
演算、または相互の差をとるスペクトル演算に加え、さ
らに正規化するスペクトル演算を行った結果に基づいて
前記第1の信号IRおよび前記第2の信号RDの基本周波数
を演算する基本周波数演算ステップと、を含むことを特
徴とする。これにより、第1の信号IRと第2の信号RDと
が同じ基本周波数を有しているために、第1の信号IRと
第2の信号RDを用いてそれぞれのスペクトルの(Spc.IR
−Spc.RD)または{ 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } に基
づいて演算することで、信号にノイズが含まれていても
精度よく信号の基本周波数を演算することができる。
As described in detail above, the first aspect of the present invention
The signal processing method according to claim 1, wherein the first signal IR and the second signal RD have the same fundamental frequency and are continuous, the first signal IR and the second signal RD are processed.
For each of the above, a frequency spectrum or frequency power spectrum is calculated in a predetermined period, and the first spectrum is calculated.
First spectrum Spc.IR of the signal IR of the
Of the second spectrum Spc.RD, and the first spectrum Spc.IR and the second spectrum Sp calculated by the spectrum calculation step.
c. Using RD, on the frequency axis, the first signal IR and the first signal IR based on the result of the spectrum calculation for obtaining the difference between the A fundamental frequency computing step of computing a fundamental frequency of the second signal RD. As a result, since the first signal IR and the second signal RD have the same fundamental frequency, the first signal IR and the second signal RD are used to calculate (Spc.IR
-Spc.RD) or {1- (Spc.RD / Spc.IR)} makes it possible to accurately calculate the fundamental frequency of the signal even if the signal contains noise.

【0076】本発明の請求項2に係る信号処理方法は、
請求項1に記載の信号処理方法において、基本周波数演
算ステップにおいては、 ( Spc.IR− Spc.RD ) /Spc.RD 、 ( Spc.IR− Spc.RD ) /Spc.IR 、 ( Spc.IR− Spc.RD ) /( Spc.IR+ Spc.RD ) 、 { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / ( Spc.RD / Spc.I
R ) 、 { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / ( Spc.IR / Spc.I
R ) 、または { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / {1+ (Spc.RD/Sp
c.IR )} のうちいずれかのスペクトル演算の結果に基づいて、前
記基本周波数を演算することを特徴とする。これによ
り、ノイズに起因する成分を抑制することができ、基本
周波数をより抽出しやすくすることができる。
A signal processing method according to claim 2 of the present invention comprises:
In the signal processing method according to claim 1, in the fundamental frequency calculation step, (Spc.IR- Spc.RD) /Spc.RD, (Spc.IR- Spc.RD) /Spc.IR, (Spc.IR). − (Spc.RD) / (Spc.IR + Spc.RD), {1- (Spc.RD / Spc.IR)} / (Spc.RD / Spc.I
R), {1- (Spc.RD / Spc.IR)} / (Spc.IR / Spc.I
R), or {1- (Spc.RD / Spc.IR)} / {1+ (Spc.RD / Sp
c.IR)}, the fundamental frequency is calculated based on the result of the spectrum calculation. This makes it possible to suppress a component caused by noise and make it easier to extract the fundamental frequency.

【0077】本発明の請求項3に係る信号処理方法は、
同じ基本周波数を有し連続する第1の信号IRおよび第2
の信号R を処理する信号処理方法において、前記第1の
信号IRおよび前記第2の信号RDのそれぞれについて、所
定期間において、周波数スペクトルまたは周波数パワー
スペクトルを演算し、前記第1の信号IR から第1スペ
クトルSpc.IRを、前記第2の信号RDから第2スペクトル
Spc.RDを演算するスペクトル演算ステップと、前記スペ
クトル演算ステップによる前記第1スペクトルSpc.IRお
よび前記第2スペクトルSpc.RDを所定回数分、加算平均
するスペクトル加算平均演算ステップと、前記スペクト
ル加算平均演算ステップにより加算平均された前記第1
スペクトルAv.Spc.RD および加算平均された前記第2ス
ペクトルAv.Spc.RD を用い、周波数軸上で相互の差をと
るスペクトル演算または相互の差をとるスペクトル演算
に加え、さらに正規化するスペクトル演算を行った結果
に基づいて、前記第1の信号IRおよび前記第2の信号RD
の基本周波数を演算する基本周波数演算ステップと、を
含むことを特徴とする。このようにスペクトルの加算平
均演算を用いることにより、スペクトルに現れるノイズ
を抑制して信号の基本周波数を演算することができる。
A signal processing method according to claim 3 of the present invention is
A continuous first signal IR and a second signal having the same fundamental frequency
In the signal processing method for processing the signal R 1 of the above, the frequency spectrum or the frequency power spectrum is calculated for each of the first signal IR and the second signal RD in a predetermined period, and the first signal IR 1 1 spectrum Spc.IR from the second signal RD to the second spectrum
Spc.RD, a spectrum calculation step, a spectrum addition and average calculation step of adding and averaging the first spectrum Spc.IR and the second spectrum Spc.RD for a predetermined number of times by the spectrum calculation step, and the spectrum addition and average The first averaged by the arithmetic step
Using the spectrum Av.Spc.RD and the averaged second spectrum Av.Spc.RD, in addition to spectrum calculation for obtaining mutual difference or spectrum calculation for obtaining mutual difference on the frequency axis, a spectrum to be further normalized Based on the result of the calculation, the first signal IR and the second signal RD
And a fundamental frequency calculation step of calculating the fundamental frequency of. By using the arithmetic mean calculation of the spectrum in this way, the fundamental frequency of the signal can be calculated while suppressing the noise appearing in the spectrum.

【0078】本発明の請求項4に係る信号処理方法は、
請求項3に記載の信号処理方法において、前記基本周波
数演算ステップにおいては、 ( Av.Spc.IR − Av.Spc.RD )/ Av.Spc.RD 、 ( Av.Spc.IR − Av.Spc.RD )/ Av.Spc.IR 、 ( Av.Spc.IR − Av.Spc.RD )/( Av.Spc.IR + Av.Spc.
RD )、 { 1−(Av.Spc.RD/Av.Spc.IR )}/( Av.Spc.RD /Av.S
pc.IR ) 、 { 1−(Av.Spc.RD /Av.Spc.IR )}/( Av.Spc.IR /A
v.Spc.IR )、または { 1−(Av.Spc.RD/Av.Spc.IR )}/{ 1+(Av.Spc.RD/
Av.Spc.IR )} のうちいずれかのスペクトル演算の結果に基づいて、前
記基本周波数を演算することを特徴とする。これにより
加算平均されたスペクトルを演算に用いることにより、
ノイズに起因する成分を抑制することができ、基本周波
数をより抽出し易くすることができる。
The signal processing method according to claim 4 of the present invention is
The signal processing method according to claim 3, wherein in the fundamental frequency calculation step, (Av.Spc.IR-Av.Spc.RD) /Av.Spc.RD, (Av.Spc.IR-Av.Spc.RD). RD) / Av.Spc.IR, (Av.Spc.IR − Av.Spc.RD) / (Av.Spc.IR + Av.Spc.
RD), {1- (Av.Spc.RD / Av.Spc.IR)} / (Av.Spc.RD /Av.S
pc.IR), {1- (Av.Spc.RD /Av.Spc.IR)} / (Av.Spc.IR / A
v.Spc.IR), or {1- (Av.Spc.RD / Av.Spc.IR)} / {1+ (Av.Spc.RD /
Av.Spc.IR)} based on the result of the spectrum calculation. By using the spectrum averaged by this in the calculation,
A component caused by noise can be suppressed, and the fundamental frequency can be more easily extracted.

【0079】本発明の請求項5に係る信号処理方法は、
請求項1乃至請求項4のうちいずれか1つに記載の信号
処理方法において、さらに、前記基本周波数演算ステッ
プによって演算された前記基本周波数およびその高調波
の周波数を用いてフィルタを形成するフィルタ形成ステ
ップと、前記フィルタ形成ステップにより形成されたフ
ィルタにより、少なくとも前記第1の信号IRまたは前記
第2の信号RDをフィルタリングするフィルタリングステ
ップと、を含むことを特徴とする。これにより、ノイズ
が除去された信号から信号の特徴的な周波数成分である
基本周波数成分とその高調波の周波数成分を抽出し信号
を形成することができる。
The signal processing method according to claim 5 of the present invention is
The signal processing method according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a filter formation that forms a filter using the fundamental frequency calculated by the fundamental frequency calculation step and its harmonic frequency. And a filtering step of filtering at least the first signal IR or the second signal RD by the filter formed by the filter forming step. As a result, the signal can be formed by extracting the fundamental frequency component, which is the characteristic frequency component of the signal, and the frequency components of the harmonics thereof from the signal from which noise has been removed.

【0080】本発明の請求項6に係る信号処理方法は、
請求項5に記載の信号処理方法において、前記フィルタ
形成ステップは、前記基本周波数演算ステップによって
演算された前記基本周波数が複数ある場合には、各基本
周波数とその各々の高調波の周波数を用いてフィルタを
形成することを特徴とする。これにより、基本周波数が
変動した場合であっても、各基本周波数成分とその各々
の高調波の周波数成分を抽出し信号を形成することがで
きる。
A signal processing method according to claim 6 of the present invention comprises:
The signal processing method according to claim 5, wherein the filter forming step uses each fundamental frequency and its respective harmonic frequency when there are a plurality of fundamental frequencies computed by the fundamental frequency computing step. It is characterized by forming a filter. Thereby, even when the fundamental frequency changes, each fundamental frequency component and the frequency component of each harmonic thereof can be extracted to form a signal.

【0081】本発明の請求項7に係る信号処理方法は、
請求項5または請求項6に記載の信号処理方法におい
て、前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フィルタ
の特性は、前記基本周波数およびその高調波の周波数を
それぞれ中心として幅を持った矩形状であることを特徴
とする。これにより、基本周波数とその高調波の周波数
の周辺の周波数成分をも取り込んで信号を形成すること
ができる。
A signal processing method according to claim 7 of the present invention comprises:
The signal processing method according to claim 5 or 6, wherein in the filter forming step, the characteristic of the filter is a rectangular shape having a width centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency, respectively. Characterize. As a result, the signal can be formed by taking in the frequency components around the fundamental frequency and the frequencies of the harmonics thereof.

【0082】本発明の請求項8に係る信号処理方法は、
請求項5または請求項6に記載の信号処理方法におい
て、前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フィルタ
は、前記基本周波数およびその高調波の周波数をそれぞ
れ中心としたガウス特性フィルタであることを特徴とす
る。これにより、基本周波数とその高調波の周波数の周
辺の周波数成分をガウス分布的に取り込んで信号を形成
することができる。
A signal processing method according to claim 8 of the present invention comprises:
The signal processing method according to claim 5 or 6, wherein in the filter forming step, the filter is a Gaussian characteristic filter centered on the frequencies of the fundamental frequency and its harmonics. As a result, it is possible to form a signal by taking in a Gaussian distribution of the frequency components around the fundamental frequency and its harmonic frequencies.

【0083】本発明の請求項9に係る信号処理方法は、
請求項1乃至請求項8のうちいずれか1つに記載の信号
処理方法において、前記第1の信号IRおよび前記第2の
信号RDはいずれも脈波信号であることを特徴とする。こ
れにより生体の脈波信号から基本周波数と求め、その特
徴的な周波数成分を抽出し脈波を形成することができ
る。
A signal processing method according to claim 9 of the present invention comprises:
The signal processing method according to any one of claims 1 to 8, wherein the first signal IR and the second signal RD are both pulse wave signals. This makes it possible to obtain the fundamental frequency from the pulse wave signal of the living body and extract the characteristic frequency component to form the pulse wave.

【0084】本発明の請求項10に係る信号処理方法
は、請求項5乃至請求項8のうちいずれか1つに記載の
信号処理方法において、前記第1の信号IRおよび前記第
2の信号RDはいずれも脈波信号であり、さらに、前記フ
ィルタリングステップにおいて前記第1の信号IRまたは
前記第2の信号RDのうちフィルタリングした方の信号を
表示するステップと、を含むことを特徴とする。これに
より生体の脈波信号から脈波の特徴的な周波数成分を抽
出して脈波を形成し、表示することができる。
A signal processing method according to claim 10 of the present invention is the signal processing method according to any one of claims 5 to 8, wherein the first signal IR and the second signal RD are Are pulse wave signals, and the step of displaying the filtered signal of the first signal IR or the second signal RD in the filtering step is further included. This makes it possible to extract a characteristic frequency component of the pulse wave from the pulse wave signal of the living body, form the pulse wave, and display the pulse wave.

【0085】本発明の請求項11に係る信号処理方法
は、請求項5乃至請求項8のうちいずれか1つに記載の
信号処理方法において、前記第1の信号IRは生体の動脈
を透過または反射した赤外光により得られた脈波信号で
あり、前記第2の信号RDは生体の動脈を透過または反射
した赤色光により得られた脈波信号であり、前記フィル
タリングステップにおいて前記第1の信号IRおよび前記
第2の信号RDのいずれをもフィルタリングし、さらに、
前記フィルタリングステップにおいてフィルタされた前
記第1の信号IRまたは前記第2の信号RDを用いて酸素飽
和度を演算する酸素飽和度演算ステップと、を含むこと
を特徴とする。これにより、フィルタされた脈波を用い
て精度よくを酸素飽和度を演算することができる。
The signal processing method according to claim 11 of the present invention is the signal processing method according to any one of claims 5 to 8, wherein the first signal IR passes through an artery of a living body or The second signal RD is a pulse wave signal obtained by reflected infrared light, the second signal RD is a pulse wave signal obtained by red light transmitted through or reflected by an artery of a living body, and the first signal in the filtering step. Filtering both the signal IR and the second signal RD, and
An oxygen saturation calculation step of calculating an oxygen saturation using the first signal IR or the second signal RD filtered in the filtering step. Thereby, the oxygen saturation can be accurately calculated using the filtered pulse wave.

【0086】本発明の請求項12に係る信号処理方法
は、周期性を有し連続する信号を検出する信号検出ステ
ップと、前記信号検出ステップにより検出された信号の
基本周波数を演算する基本周波数演算ステップと、前記
基本周波数演算ステップより演算された信号の基本周波
数とその高調波の周波数を用いてフィルタリング周波数
を形成するフィルタ形成ステップと、前記フィルタフィ
ルタにより形成されたフィルタを用いて、前記信号をフ
ィルタリングするフィルタリングステップと、を含むこ
とを特徴とする。これにより、周期性を有し連続する信
号について、基本周波数とその高調波の周波数の周波数
成分を抽出し信号を形成することができる。
A signal processing method according to a twelfth aspect of the present invention is a signal detecting step of detecting a continuous signal having periodicity, and a basic frequency calculation for calculating a basic frequency of the signal detected by the signal detecting step. A step, a filter forming step of forming a filtering frequency by using the fundamental frequency of the signal calculated by the fundamental frequency calculating step and the frequency of its harmonic, and the filter using the filter formed by the filter filter, And a filtering step of filtering. This makes it possible to form a signal by extracting the frequency components of the fundamental frequency and the harmonics thereof with respect to a continuous signal having periodicity.

【0087】本発明の請求項13に係る信号処理方法
は、同じ基本周波数を有し連続する第1の信号および第
2の信号を処理する信号処理方法において、前記第1の
信号および前記第2の信号を検出するステップと、前記
第1の信号および前記第2の信号のうち少なくともいず
れか一方を用いて信号の基本周波数を演算する基本周波
数演算ステップと、前記基本周波数演算ステップにより
演算された基本周波数とその高調波の周波数を用いてフ
ィルタを形成するフィルタ形成ステップと、を含むこと
を特徴とする。これにより同じ基本周波数を有し連続す
る2つの信号について、その基本周波数とその高調波の
周波数の周波数成分を抽出し信号を形成するためのフィ
ルタを形成することができる。
A signal processing method according to a thirteenth aspect of the present invention is the signal processing method for processing a first signal and a second signal which have the same fundamental frequency and which are continuous, wherein the first signal and the second signal are processed. Of the signal, the basic frequency calculation step of calculating the basic frequency of the signal using at least one of the first signal and the second signal, and the basic frequency calculation step. A filter forming step of forming a filter using the fundamental frequency and the frequencies of its harmonics. As a result, it is possible to form a filter for forming signals by extracting the frequency components of the fundamental frequency and the harmonics of the two consecutive signals having the same fundamental frequency.

【0088】本発明の請求項14に係る信号処理方法
は、請求項13に記載の信号処理方法において、前記フ
ィルタ形成ステップは、前記基本周波数演算ステップに
よって演算された前記基本周波数が複数ある場合には、
各基本周波数とその各々の高調波の周波数を用いてフィ
ルタを形成することを特徴とする。これにより2つの信
号の基本周波数が変動する場合であっても、その各基本
周波数とその各々の高調波の周波数の周波数成分を抽出
し信号を形成するためのフィルタを形成することができ
る。
A signal processing method according to a fourteenth aspect of the present invention is the signal processing method according to the thirteenth aspect, wherein in the filter forming step, there are a plurality of the basic frequencies calculated by the basic frequency calculating step. Is
It is characterized in that a filter is formed by using each fundamental frequency and the frequency of each harmonic. As a result, even if the fundamental frequencies of the two signals fluctuate, it is possible to form a filter for extracting the frequency components of the respective fundamental frequencies and the respective harmonic frequencies to form the signals.

【0089】本発明の請求項15に係る信号処理方法
は、請求項13または請求項14に記載の信号処理方法
において、前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フ
ィルタの特性は、前記基本周波数およびその高調波の周
波数をそれぞれ中心として幅を持った矩形状であること
を特徴とする。これにより、基本周波数とその高調波の
周波数の周辺の周波数成分をも取り込んで信号を形成す
ることができる。
A signal processing method according to a fifteenth aspect of the present invention is the signal processing method according to the thirteenth or fourteenth aspect, wherein in the filter forming step, the characteristics of the filter are the fundamental frequency and its harmonics. It is characterized in that it has a rectangular shape with a width centered on each of the frequencies. As a result, the signal can be formed by taking in the frequency components around the fundamental frequency and the frequencies of the harmonics thereof.

【0090】本発明の請求項16に係る信号処理方法
は、請求項13または請求項14に記載の信号処理方法
において、前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フ
ィルタは、前記基本周波数およびその高調波の周波数を
それぞれ中心としたガウス特性フィルタであることを特
徴とする。これにより、基本周波数とその高調波の周波
数の周辺の周波数成分をガウス分布的に取り込んで信号
を形成することができる。
A signal processing method according to a sixteenth aspect of the present invention is the signal processing method according to the thirteenth or fourteenth aspect, wherein, in the filter forming step, the filter has the fundamental frequency and its harmonic frequencies. It is characterized by being a Gaussian characteristic filter centered on. As a result, it is possible to form a signal by taking in a Gaussian distribution of the frequency components around the fundamental frequency and its harmonic frequencies.

【0091】本発明の請求項17に係る信号処理方法
は、請求項12乃至請求項16のうちいずれか1つに記
載の信号処理方法において、前記第1の信号および前記
第2の信号はいずれも脈波信号であることを特徴とす
る。これにより生体の脈波信号から基本周波数を求め、
特徴的な周波数成分を抽出し脈波を形成することができ
る。
A signal processing method according to a seventeenth aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the twelfth to sixteenth aspects, in which the first signal and the second signal are both Is also a pulse wave signal. With this, the fundamental frequency is obtained from the pulse wave signal of the living body,
A characteristic frequency component can be extracted to form a pulse wave.

【0092】本発明の請求項18に係る信号処理方法
は、請求項12乃至請求項16のうちいずれか1つに記
載の信号処理方法において、前記第1の信号および前記
第2の信号はいずれも脈波信号であり、さらに、前記フ
ィルタリングステップにおいて前記第1の信号または前
記第2の信号のうちフィルタリングした方の信号を表示
するステップと、を含むことを特徴とする。これによ
り、フィルタされた脈波信号を表示することができる。
A signal processing method according to an eighteenth aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the twelfth to sixteenth aspects, wherein the first signal and the second signal are both Is also a pulse wave signal, and the step of displaying the filtered signal of the first signal or the second signal in the filtering step is further included. Thereby, the filtered pulse wave signal can be displayed.

【0093】本発明の請求項19に係る信号処理方法
は、請求項12乃至請求項16のうちいずれか1つに記
載の信号処理方法において、前記第1の信号は生体の動
脈を透過または反射した赤外光により得られた脈波信号
であり、前記第2の信号は生体の動脈を透過または反射
した赤色光により得られた脈波信号であり、前記フィル
タリングステップにおいて前記第1の信号および前記第
2の信号のいずれをもフィルタリングし、さらに、前記
フィルタリングステップにおいてフィルタされた前記第
1の信号または前記第2の信号を用いて酸素飽和度を演
算する酸素飽和度演算ステップと、を含むことを特徴と
する。これにより、フィルタされた脈波を用いて精度よ
くを酸素飽和度を演算することができる。
A signal processing method according to a nineteenth aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the twelfth to sixteenth aspects, wherein the first signal is transmitted or reflected through an artery of a living body. Pulse signal obtained by infrared light, the second signal is a pulse wave signal obtained by red light transmitted through or reflected by an artery of a living body, and the first signal and An oxygen saturation calculation step of calculating any of the second signals, and further calculating an oxygen saturation using the first signal or the second signal filtered in the filtering step. It is characterized by Thereby, the oxygen saturation can be accurately calculated using the filtered pulse wave.

【0094】本発明の請求項20に係る脈波信号処理方
法は、同じ基本周波数を有する生体の第1の脈波信号と
第2の脈波信号を処理する脈波信号処理方法において、
前記第1の脈波信号の脈動成分ΔA1を検出する第1の
脈動成分検出ステップと、前記第2の脈波信号の脈動成
分ΔA2を検出する第2の脈動成分検出ステップと、前
記第1の脈波信号の脈動成分と前記第2の脈波信号の脈
動成分の比Φを演算する脈動成分演算ステップと、所定
期間において、周波数スペクトルまたは周波数パワース
ペクトルを演算し、前記脈波信号の基本周波数を演算す
る基本周波数演算ステップと、を含むことを特徴とす
る。これにより、脈拍ごとに得られる脈動成分の差を演
算することにより、脈波の基本周波数を求めることがで
きる。
A pulse wave signal processing method according to claim 20 of the present invention is a pulse wave signal processing method for processing a first pulse wave signal and a second pulse wave signal of a living body having the same fundamental frequency,
A first pulsating component detecting step for detecting a pulsating component ΔA1 of the first pulsating wave signal; a second pulsating component detecting step for detecting a pulsating component ΔA2 of the second pulsating wave signal; A pulsating component calculating step for calculating a ratio Φ of the pulsating component of the pulsating signal and the pulsating component of the second pulsating signal, and a frequency spectrum or a frequency power spectrum for a predetermined period to calculate a fundamental frequency of the pulsating signal. And a fundamental frequency calculation step for calculating. Thus, the fundamental frequency of the pulse wave can be obtained by calculating the difference between the pulsating components obtained for each pulse.

【0095】本発明の請求項21に係る脈波信号処理方
法は、同じ基本周波数を有する生体の第1の脈波信号と
第2の脈波信号を処理する脈波信号処理方法において、
前記第1の脈波信号の脈動成分ΔA1を検出する第1の
脈動成分検出ステップと、前記第2の脈波信号の脈動成
分ΔA2を検出する第2の脈動成分検出ステップと、前
記第1の脈波信号の脈動成分と前記第2の脈波信号の脈
動成分の比Φを演算する脈動成分演算ステップと、所定
期間において、周波数スペクトルまたは周波数パワース
ペクトルを演算することを所定回数行うスペクトル演算
ステップと、前記所定回数分演算されたスペクトルを加
算平均するスペクトル加算平均演算ステップと、前記加
算平均されたスペクトルから前記脈波信号の基本周波数
を演算する基本周波数演算ステップと、前記加算平均さ
れたスペクトルから前記脈波信号の基本周波数を演算す
る基本周波数演算ステップと、を含むことを特徴とす
る。これにより、脈動成分の差を演算して脈波の基本周
波数を求めるためにあたって、スペクトルの加算平均を
演算することによりノイズを抑制でき、より脈波の基本
周波数を抽出し易くすることができる。
A pulse wave signal processing method according to a twenty-first aspect of the present invention is a pulse wave signal processing method for processing a first pulse wave signal and a second pulse wave signal of a living body having the same fundamental frequency,
A first pulsating component detecting step for detecting a pulsating component ΔA1 of the first pulsating wave signal; a second pulsating component detecting step for detecting a pulsating component ΔA2 of the second pulsating wave signal; A pulsating component calculating step for calculating the ratio Φ of the pulsating component of the pulsating wave signal and the pulsating component of the second pulsating wave signal, and a spectrum calculating step for calculating the frequency spectrum or the frequency power spectrum a predetermined number of times in a predetermined period. A spectrum arithmetic mean calculation step of arithmetically averaging the spectrum calculated for the predetermined number of times, a fundamental frequency calculation step of computing a fundamental frequency of the pulse wave signal from the arithmetic mean, and the arithmetic mean To a fundamental frequency computing step of computing a fundamental frequency of the pulse wave signal. Accordingly, in calculating the fundamental frequency of the pulse wave by calculating the difference between the pulsating components, noise can be suppressed by calculating the arithmetic mean of the spectrum, and the basic frequency of the pulse wave can be more easily extracted.

【0096】本発明の請求項22に係る脈波信号処理方
法は、請求項20または請求項21のうちいずれか1つ
に記載の脈波信号処理方法において、前記基本周波数演
算ステップによって演算された前記基本周波数およびそ
の高調波の周波数を用いてフィルタを形成するフィルタ
形成ステップと、前記フィルタ形成ステップにより形成
されたフィルタにより、少なくとも前記第1の脈波信号
または前記第2の脈波信号をフィルタリングするフィル
タリングステップと、を含むことを特徴とする。これに
より脈波信号の特徴が現れる基本周波数とその高調波の
周波数の周波数成分を抽出し脈波を形成するためのフィ
ルタを形成することができる。
A pulse wave signal processing method according to a twenty-second aspect of the present invention is the pulse wave signal processing method according to any one of the twentieth and twenty-first aspects, in which the basic frequency calculation step is performed. At least the first pulse wave signal or the second pulse wave signal is filtered by a filter forming step of forming a filter using the fundamental frequency and its harmonic frequency, and a filter formed by the filter forming step. And a filtering step to perform. As a result, it is possible to form a filter for forming the pulse wave by extracting the frequency components of the fundamental frequency at which the characteristics of the pulse wave signal appear and the harmonic frequency thereof.

【0097】本発明の請求項23に係る脈波信号処理方
法は、請求項22に記載の脈波信号処理方法において、
前記フィルタ形成ステップは、前記基本周波数演算ステ
ップによって演算された前記基本周波数が複数ある場合
には、各基本周波数とその各々の高調波の周波数を用い
てフィルタを形成することを特徴とする。これにより脈
波信号の基本周波数が変動する場合であっても、その各
基本周波数とその各々の高調波の周波数の周波数成分を
抽出し脈波を形成するためのフィルタを形成することが
できる。
The pulse wave signal processing method according to claim 23 of the present invention is the pulse wave signal processing method according to claim 22,
In the filter forming step, when there are a plurality of basic frequencies calculated by the basic frequency calculating step, a filter is formed by using each basic frequency and the frequency of each harmonic thereof. As a result, even when the fundamental frequency of the pulse wave signal varies, it is possible to form a filter for forming the pulse wave by extracting the frequency components of the respective fundamental frequencies and their respective harmonic frequencies.

【0098】本発明の請求項24に係る脈波信号処理方
法は、請求項22または請求項23に記載の脈波信号処
理方法において、前記フィルタ形成ステップにおいて、
前記フィルタの特性は、前記基本周波数およびその高調
波の周波数をそれぞれ中心として幅を持った矩形状であ
ることを特徴とする。これにより、基本周波数とその高
調波の周波数の周辺の周波数成分をも取り込んで脈波信
号を形成することができる。
A pulse wave signal processing method according to a twenty-fourth aspect of the present invention is the pulse wave signal processing method according to the twenty-second aspect or the twenty-third aspect, wherein in the filter forming step,
The characteristic of the filter is a rectangular shape having a width centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency. As a result, it is possible to form a pulse wave signal by taking in frequency components around the fundamental frequency and its higher harmonic frequencies.

【0099】本発明の請求項25に係る脈波信号処理方
法は、請求項22または請求項23に記載の脈波信号処
理方法において、前記フィルタ形成ステップにおいて、
前記フィルタは、前記基本周波数およびその高調波の周
波数をそれぞれ中心としたガウス特性フィルタであるこ
とを特徴とする。これにより、基本周波数とその高調波
の周波数の周辺の周波数成分をガウス分布的に取り込ん
で脈波信号を形成することができる。
A pulse wave signal processing method according to a twenty-fifth aspect of the present invention is the pulse wave signal processing method according to the twenty-second aspect or the twenty-third aspect, wherein in the filter forming step,
It is characterized in that the filter is a Gaussian characteristic filter centered on the fundamental frequency and its harmonic frequencies. As a result, it is possible to form a pulse wave signal by taking in the frequency components around the fundamental frequency and its harmonic frequency in a Gaussian distribution.

【0100】本発明の請求項26に係る脈波信号処理方
法は、請求項22乃至請求項25のうちいずれか1つに
記載の信号処理方法において、さらに、前記フィルタリ
ングステップにおいて前記第1の信号または前記第2の
信号のうちフィルタリングした方の信号を表示するステ
ップと、を含むことを特徴とする。これにより、フィル
タされた脈波信号を表示することができる。
The pulse wave signal processing method according to claim 26 of the present invention is the signal processing method according to any one of claims 22 to 25, further comprising the first signal in the filtering step. Or displaying the filtered one of the second signals. Thereby, the filtered pulse wave signal can be displayed.

【0101】本発明の請求項27に係る脈波信号処理方
法は、請求項22乃至請求項25のうちいずれか1つに
記載の信号処理方法において、前記第1の脈波信号は生
体の動脈を透過または反射した赤色光により得られた脈
波信号であり、前記第2の脈波信号は生体の動脈を透過
または反射した赤外光により得られた脈波信号であり、
前記フィルタリングステップにおいて前記第1の脈波信
号および前記第2の脈波信号のいずれをもフィルタリン
グし、さらに、前記フィルタリングステップにおいてフ
ィルタされた前記第1の脈波信号または前記第2の脈波
信号を用いて酸素飽和度を演算する酸素飽和度演算ステ
ップと、を含むことを特徴とする。これにより、フィル
タされた脈波を用いて精度よくを酸素飽和度を演算する
ことができる。
A pulse wave signal processing method according to a twenty-seventh aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the twenty-second to twenty-fifth aspects, wherein the first pulse wave signal is an artery of a living body. Is a pulse wave signal obtained by red light transmitted or reflected, the second pulse wave signal is a pulse wave signal obtained by infrared light transmitted or reflected by an artery of a living body,
In the filtering step, both the first pulse wave signal and the second pulse wave signal are filtered, and further, the first pulse wave signal or the second pulse wave signal filtered in the filtering step. And an oxygen saturation calculating step of calculating the oxygen saturation by using. Thereby, the oxygen saturation can be accurately calculated using the filtered pulse wave.

【0102】本発明の請求項28に係る脈波信号処理方
法は、生体において脈拍または心拍の周波数を検出する
基本周波数検出ステップと、前記基本周波数検出ステッ
プより検出された前記脈拍または前記心拍の周波数とそ
の高調波の周波数を用いてフィルタリング周波数を形成
するフィルタ形成ステップと、前記フィルタフィルタに
より形成されたフィルタを用いて、脈波信号をフィルタ
リングするフィルタリングステップと、を含むことを特
徴とする。これにより、脈拍または心拍の周波数から基
本周波数を検出し、この基本周波数とその高調波の周波
数を用いたフィルタにより脈波をフィルタリングし、脈
波の特徴的な周波数成分を抽出し脈波を形成することが
できる。
A pulse wave signal processing method according to a twenty-eighth aspect of the present invention is a fundamental frequency detecting step of detecting a pulse or heartbeat frequency in a living body, and the pulse or heartbeat frequency detected by the fundamental frequency detecting step. And a filter forming step of forming a filtering frequency by using the frequency of its harmonic, and a filtering step of filtering the pulse wave signal by using the filter formed by the filter filter. With this, the fundamental frequency is detected from the pulse or heartbeat frequency, the pulse wave is filtered by a filter that uses the frequency of this fundamental frequency and its harmonics, and the characteristic frequency component of the pulse wave is extracted to form the pulse wave. can do.

【0103】本発明の請求項29に係る脈波信号処理方
法は、請求項28に記載の脈波信号処理方法において、
前記フィルタ形成ステップは、前記基本周波数演算ステ
ップによって演算された前記基本周波数が複数ある場合
には、各基本周波数とその各々の高調波の周波数を用い
てフィルタを形成することを特徴とする。これにより、
脈波の基本周波数が変動した場合であっても、各基本周
波数成分とその各々の高調波の周波数成分を抽出し脈波
を形成することができる。
A pulse wave signal processing method according to claim 29 of the present invention is the pulse wave signal processing method according to claim 28,
In the filter forming step, when there are a plurality of basic frequencies calculated by the basic frequency calculating step, a filter is formed by using each basic frequency and the frequency of each harmonic thereof. This allows
Even if the fundamental frequency of the pulse wave fluctuates, it is possible to extract the fundamental frequency components and the frequency components of their respective harmonics to form the pulse wave.

【0104】本発明の請求項30に係る脈波信号処理方
法は、請求項28または請求項29に記載の脈波信号処
理方法において、前記フィルタ形成ステップにおいて、
前記フィルタの特性は、前記基本周波数およびその高調
波の周波数をそれぞれ中心として幅を持った矩形状であ
ることを特徴とする。これにより、基本周波数とその高
調波の周波数の周辺の周波数成分をも取り込んで脈波信
号を抽出することができる。
A pulse wave signal processing method according to claim 30 of the present invention is the pulse wave signal processing method according to claim 28 or claim 29, wherein in the filter forming step,
The characteristic of the filter is a rectangular shape having a width centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency. As a result, the pulse wave signal can be extracted by taking in the frequency components around the fundamental frequency and the harmonics thereof.

【0105】本発明の請求項31に係る脈波信号処理方
法は、請求項28または請求項29に記載の脈波信号処
理方法において、前記フィルタ形成ステップにおいて、
前記フィルタは、前記基本周波数およびその高調波の周
波数をそれぞれ中心としたガウス特性フィルタであるこ
とを特徴とする。これにより、基本周波数とその高調波
の周波数の周辺の周波数成分をガウス分布的に取り込ん
で脈波信号を形成することができる。
The pulse wave signal processing method according to claim 31 of the present invention is the pulse wave signal processing method according to claim 28 or claim 29, wherein in the filter forming step,
It is characterized in that the filter is a Gaussian characteristic filter centered on the fundamental frequency and its harmonic frequencies. As a result, it is possible to form a pulse wave signal by taking in the frequency components around the fundamental frequency and its harmonic frequency in a Gaussian distribution.

【0106】本発明の請求項32に係る脈波信号処理方
法は、請求項28乃至請求項31のうちいずれか1つに
記載の信号処理方法において、さらに前記フィルタリン
グステップにおいてフィルタされた脈波信号を表示する
ステップと、を含むことを特徴とする。これによりフィ
ルタされた脈波を表示するためである。
A pulse wave signal processing method according to a thirty-second aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the twenty-eighth through thirty-first aspects, further comprising the pulse wave signal filtered in the filtering step. And a step of displaying. This is for displaying the pulse wave filtered by this.

【0107】本発明の請求項33に係る脈波信号処理方
法は、請求項28乃至請求項31のうちいずれか1つに
記載の信号処理方法において、前記脈波信号は生体の動
脈を透過または反射した赤外光により得られた第1脈波
信号、および生体の動脈を透過または反射した赤色光に
より得られた第2脈波信号であり、前記フィルタリング
ステップにおいて前記第1脈波および前記第2脈波信号
のいずれをもフィルタリングし、さらに、前記フィルタ
リングステップにおいてフィルタされた前記第1脈波お
よび前記第2脈波号を用いて酸素飽和度を演算する酸素
飽和度演算ステップとを含むことを特徴とする。これに
より、フィルタされた脈波を用いて精度よく酸素飽和度
を演算することができる。
A pulse wave signal processing method according to a thirty-third aspect of the present invention is the signal processing method according to any one of the twenty-eighth to thirty-first aspects, wherein the pulse wave signal passes through an artery of a living body or A first pulse wave signal obtained by reflected infrared light and a second pulse wave signal obtained by red light transmitted or reflected through an artery of a living body, wherein the first pulse wave and the first pulse wave signal are obtained in the filtering step. An oxygen saturation calculating step of filtering any of the two pulse wave signals, and further calculating an oxygen saturation using the first pulse wave and the second pulse wave filtered in the filtering step. Is characterized by. Thereby, the oxygen saturation can be accurately calculated using the filtered pulse wave.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本実施の形態に係る脈波信号処理を行う酸素飽
和度測定装置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an oxygen saturation measuring device that performs pulse wave signal processing according to the present embodiment.

【図2】本実施の形態に係る脈波信号処理のフローチャ
ートを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a flowchart of pulse wave signal processing according to the present embodiment.

【図3】本実施の形態に係る脈波信号処理のタイムチャ
ートを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a time chart of pulse wave signal processing according to the present embodiment.

【図4】(a)は赤外光脈波のスペクトルを示す図、
(b)は赤色光脈波のスペクトルを示す図である。
FIG. 4A is a diagram showing a spectrum of an infrared light pulse wave;
(B) is a figure which shows the spectrum of a red light pulse wave.

【図5】(a)は脈波の基本周波数を求めるためのスペ
クトルの演算結果を示す図、(b)は脈波の基本周波数
を求めるためのスペクトルの演算結果を示す図である。
5A is a diagram showing a calculation result of a spectrum for obtaining a fundamental frequency of a pulse wave, and FIG. 5B is a diagram showing a calculation result of a spectrum for obtaining a fundamental frequency of a pulse wave.

【図6】(a)は脈波をフィルタするためのフィルタリ
ング周波数を示す図、(b)は脈波をフィルタするため
の矩形状の周波数特性フィルタを示す図、(c)は脈波
をフィルタするためのガウス特性フィルタを示す図であ
る。
6A is a diagram showing a filtering frequency for filtering a pulse wave, FIG. 6B is a diagram showing a rectangular frequency characteristic filter for filtering a pulse wave, and FIG. 6C is a filter for filtering a pulse wave. It is a figure which shows the Gaussian characteristic filter for doing.

【図7】(a)は脈波をフィルタするための矩形状の周
波数特性フィルタを示す図、(b)は脈波をフィルタす
るための矩形状の周波数特性フィルタを示す図、(c)
は脈波をフィルタするための矩形状の周波数特性フィル
タを示す図である。(d)は脈波をフィルタするための
ガウス特性フィルタを示す図、(e)は脈波をフィルタ
するためのガウス特性フィルタを示す図、(f)は脈波
をフィルタするためのガウス特性フィルタを示す図、
(g)は脈波をフィルタするためのフィルタリング周波
数を示す図である。
7A is a diagram showing a rectangular frequency characteristic filter for filtering a pulse wave, FIG. 7B is a diagram showing a rectangular frequency characteristic filter for filtering a pulse wave, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a rectangular frequency characteristic filter for filtering a pulse wave. (D) is a diagram showing a Gaussian characteristic filter for filtering a pulse wave, (e) is a diagram showing a Gaussian characteristic filter for filtering a pulse wave, and (f) is a Gaussian characteristic filter for filtering a pulse wave. Showing the figure,
(G) is a figure which shows the filtering frequency for filtering a pulse wave.

【図8】本実施の形態に係る脈波信号処理のタイムチャ
ートを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a time chart of pulse wave signal processing according to the present embodiment.

【図9】本実施の形態に係る脈波信号処理のタイムチャ
ートを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a time chart of pulse wave signal processing according to the present embodiment.

【図10】本実施の形態に係る脈波信号処理のタイムチ
ャートを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a time chart of pulse wave signal processing according to the present embodiment.

【図11】赤外光脈波と赤色光脈波の差分のスペクトル
を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a spectrum of a difference between an infrared light pulse wave and a red light pulse wave.

【図12】脈波の基本周波数を求めるためのスペクトル
の演算結果を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a calculation result of a spectrum for obtaining a fundamental frequency of a pulse wave.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プローブ 2 発光部 3 受光部 4 生体組織(指) 5 発光部駆動回路 6 受光信号増幅回路 7 復調回路 8 CPU 9a 増幅器 9b 増幅器 10a A/D変換器 10b A/D変換器 11 表示部 1 probe 2 Light emitting part 3 Light receiving part 4 Living tissue (fingers) 5 Light emission part drive circuit 6 Light receiving signal amplification circuit 7 Demodulation circuit 8 CPU 9a amplifier 9b amplifier 10a A / D converter 10b A / D converter 11 Display

Claims (33)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同じ基本周波数を有し連続する第1の信
号IRおよび第2の信号RDを処理する信号処理方法におい
て、 前記第1の信号IRおよび前記第2の信号RDのそれぞれに
ついて、所定期間において、周波数スペクトルまたは周
波数パワースペクトルを演算し、前記第1の信号IRの第
1スペクトルSpc.IRと、前記第2の信号RDの第2スペク
トルSpc.RDを演算するスペクトル演算ステップと、 前記スペクトル演算ステップにより演算された前記第1
スペクトルSpc.IRおよび前記第2スペクトルSpc.RDを用
い、周波数軸上で、相互の差をとるスペクトル演算、ま
たは相互の差をとるスペクトル演算に加え、さらに正規
化するスペクトル演算を行った結果に基づいて前記第1
の信号IRおよび前記第2の信号RDの基本周波数を演算す
る基本周波数演算ステップと、 を含むことを特徴とする信号処理方法。
1. A signal processing method for processing a continuous first signal IR and second signal RD having the same fundamental frequency, wherein a predetermined value is set for each of the first signal IR and the second signal RD. A spectrum calculation step of calculating a frequency spectrum or a frequency power spectrum and calculating a first spectrum Spc.IR of the first signal IR and a second spectrum Spc.RD of the second signal RD in the period; The first calculated by the spectrum calculation step
Using the spectrum Spc.IR and the second spectrum Spc.RD, on the frequency axis, in addition to the spectrum calculation for obtaining the mutual difference or the spectrum calculation for obtaining the mutual difference, the result of further performing the spectrum calculation for normalization is obtained. Based on the first
And a fundamental frequency computing step of computing a fundamental frequency of the signal IR and the second signal RD.
【請求項2】 請求項1に記載の信号処理方法におい
て、 基本周波数演算ステップにおいては、 ( Spc.IR− Spc.RD ) /Spc.RD、 ( Spc.IR− Spc.RD ) /Spc.IR、 ( Spc.IR− Spc.RD ) /( Spc.IR + Spc.RD ) 、 { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / ( Spc.RD / Spc.I
R ) 、 { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / ( Spc.IR / Spc.I
R ) 、または { 1− ( Spc.RD / Spc.IR ) } / {1+ (Spc.RD/Sp
c.IR )} のうちいずれかのスペクトル演算の結果に基づいて、前
記基本周波数を演算することを特徴とする信号処理方
法。
2. The signal processing method according to claim 1, wherein in the fundamental frequency calculation step, (Spc.IR− Spc.RD) /Spc.RD, (Spc.IR− Spc.RD) /Spc.IR. , (Spc.IR- Spc.RD) / (Spc.IR + Spc.RD), {1- (Spc.RD / Spc.IR)} / (Spc.RD / Spc.I)
R), {1- (Spc.RD / Spc.IR)} / (Spc.IR / Spc.I
R), or {1- (Spc.RD / Spc.IR)} / {1+ (Spc.RD / Sp
c.IR)}, the signal processing method characterized in that the fundamental frequency is calculated based on the result of the spectrum calculation.
【請求項3】 同じ基本周波数を有し連続する第1の信
号IRおよび第2の信号RDを処理する信号処理方法におい
て、 前記第1の信号IRおよび前記第2の信号RDのそれぞれに
ついて、所定期間において、周波数スペクトルまたは周
波数パワースペクトルを演算し、前記第1の信号IRから
第1スペクトルSpc.IRを、前記第2の信号RDから第2ス
ペクトルSpc.RDを演算するスペクトル演算ステップと、 前記スペクトル演算ステップによる前記第1スペクトル
Spc.IRおよび前記第2スペクトルSpc.RDを所定回数分、
加算平均するスペクトル加算平均演算ステップと、 前記スペクトル加算平均演算ステップにより加算平均さ
れた前記第1スペクトルAv.Spc.RD および加算平均され
た前記第2スペクトルAv.Spc.RD を用い、周波数軸上
で、相互の差をとるスペクトル演算または相互の差をと
るスペクトル演算に加え、さらに正規化するスペクトル
演算を行った結果に基づいて、前記第1の信号IRおよび
前記第2の信号RDの基本周波数を演算する基本周波数演
算ステップと、 を含むことを特徴とする信号処理方法。
3. A signal processing method for processing a continuous first signal IR and second signal RD having the same fundamental frequency, wherein a predetermined value is set for each of the first signal IR and the second signal RD. A spectrum calculation step of calculating a frequency spectrum or a frequency power spectrum in the period and calculating a first spectrum Spc.IR from the first signal IR and a second spectrum Spc.RD from the second signal RD; The first spectrum according to the spectrum calculation step
Spc.IR and the second spectrum Spc.RD a predetermined number of times,
On the frequency axis, using a spectrum addition / averaging calculation step of addition / averaging, the first spectrum Av.Spc.RD and the second spectrum Av.Spc.RD added / averaged by the spectrum addition / averaging calculation step Then, based on the result of performing the spectrum calculation for obtaining the mutual difference or the spectrum calculation for obtaining the mutual difference and further performing the spectrum calculation for normalization, the fundamental frequencies of the first signal IR and the second signal RD. A signal processing method comprising: a fundamental frequency calculation step for calculating.
【請求項4】 請求項3に記載の信号処理方法におい
て、 前記基本周波数演算ステップにおいては、 ( Av.Spc.IR − Av.Spc.RD )/ Av.Spc.RD 、 ( Av.Spc.IR − Av.Spc.RD )/ Av.Spc.IR 、 ( Av.Spc.IR − Av.Spc.RD )/( Av.Spc.IR + Av.Spc.
RD )、 { 1−(Av.Spc.RD/Av.Spc.IR )}/( Av.Spc.RD /Av.S
pc.IR ) 、 { 1−(Av.Spc.RD /Av.Spc.IR )}/( Av.Spc.IR /A
v.Spc.IR )、または { 1−(Av.Spc.RD/Av.Spc.IR )}/{ 1+(Av.Spc.RD/
Av.Spc.IR )} のうちいずれかのスペクトル演算の結果に基づいて、前
記基本周波数を演算することを特徴とする信号処理方
法。
4. The signal processing method according to claim 3, wherein in the fundamental frequency calculation step, (Av.Spc.IR − Av.Spc.RD) /Av.Spc.RD, (Av.Spc.IR). − Av.Spc.RD) / Av.Spc.IR, (Av.Spc.IR − Av.Spc.RD) / (Av.Spc.IR + Av.Spc.
RD), {1- (Av.Spc.RD / Av.Spc.IR)} / (Av.Spc.RD /Av.S
pc.IR), {1- (Av.Spc.RD /Av.Spc.IR)} / (Av.Spc.IR / A
v.Spc.IR), or {1- (Av.Spc.RD / Av.Spc.IR)} / {1+ (Av.Spc.RD /
Av.Spc.IR)}, the signal processing method characterized in that the fundamental frequency is calculated based on the result of the spectrum calculation.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4のうちいずれか1
つに記載の信号処理方法において、 さらに、前記基本周波数演算ステップによって演算され
た前記基本周波数およびその高調波の周波数を用いてフ
ィルタを形成するフィルタ形成ステップと、 前記フィルタ形成ステップにより形成されたフィルタに
より、少なくとも前記第1の信号IRまたは前記第2の信
号RDをフィルタリングするフィルタリングステップと、 を含むことを特徴とする信号処理方法。
5. Any one of claims 1 to 4
In the signal processing method according to item 4, further, a filter forming step of forming a filter using the fundamental frequency calculated by the fundamental frequency calculating step and a frequency of its harmonic, and a filter formed by the filter forming step. And a filtering step of filtering at least the first signal IR or the second signal RD.
【請求項6】 請求項5に記載の信号処理方法におい
て、 前記フィルタ形成ステップは、前記基本周波数演算ステ
ップによって演算された前記基本周波数が複数ある場合
には、各基本周波数とその各々の高調波の周波数を用い
てフィルタを形成することを特徴とする信号処理方法。
6. The signal processing method according to claim 5, wherein in the filter forming step, when there are a plurality of the fundamental frequencies calculated by the fundamental frequency calculating step, each fundamental frequency and its respective harmonics. A signal processing method characterized in that a filter is formed by using the frequencies of.
【請求項7】 請求項5または請求項6に記載の信号処
理方法において、 前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フィルタの特
性は、前記基本周波数およびその高調波の周波数をそれ
ぞれ中心として幅を持った矩形状であることを特徴とす
る信号処理方法。
7. The signal processing method according to claim 5, wherein in the filter forming step, the characteristic of the filter is a quadrature having a width centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency. A signal processing method having a shape.
【請求項8】 請求項5または請求項6に記載の信号処
理方法において、 前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フィルタは、
前記基本周波数およびその高調波の周波数をそれぞれ中
心としたガウス特性フィルタであることを特徴とする信
号処理方法。
8. The signal processing method according to claim 5, wherein in the filter forming step, the filter is
A signal processing method, which is a Gaussian characteristic filter centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency, respectively.
【請求項9】 請求項1乃至請求項8のうちいずれか1
つに記載の信号処理方法において、 前記第1の信号IRおよび前記第2の信号RDはいずれも脈
波信号であることを特徴とする信号処理方法。
9. Any one of claims 1 to 8.
5. The signal processing method according to claim 6, wherein both the first signal IR and the second signal RD are pulse wave signals.
【請求項10】 請求項5乃至請求項8のうちいずれか
1つに記載の信号処理方法において、 前記第1の信号IRおよび前記第2の信号RDはいずれも脈
波信号であり、 さらに、前記フィルタリングステップにおいて前記第1
の信号IRまたは前記第2の信号RDのうちフィルタリング
した方の信号を表示するステップと、 を含むことを特徴とする信号処理方法。
10. The signal processing method according to claim 5, wherein each of the first signal IR and the second signal RD is a pulse wave signal, In the filtering step, the first
Signal IR or the second signal RD, whichever is filtered, is displayed.
【請求項11】 請求項5乃至請求項8のうちいずれか
1つに記載の信号処理方法において、 前記第1の信号IRは生体の動脈を透過または反射した赤
外光により得られた脈波信号であり、 前記第2の信号RDは生体の動脈を透過または反射した赤
色光により得られた脈波信号であり、 前記フィルタリングステップにおいて前記第1の信号IR
および前記第2の信号RDのいずれをもフィルタリング
し、 さらに、前記フィルタリングステップにおいてフィルタ
された前記第1の信号IRまたは前記第2の信号RDを用い
て酸素飽和度を演算する酸素飽和度演算ステップと、 を含むことを特徴とする信号処理方法。
11. The signal processing method according to claim 5, wherein the first signal IR is a pulse wave obtained by infrared light transmitted through or reflected by an artery of a living body. The second signal RD is a pulse wave signal obtained by red light transmitted or reflected through an artery of a living body, and the first signal IR in the filtering step.
And an oxygen saturation calculation step of filtering any of the second signal RD, and further calculating an oxygen saturation using the first signal IR or the second signal RD filtered in the filtering step. And a signal processing method comprising:
【請求項12】 周期性を有し連続する信号を検出する
信号検出ステップと、 前記信号検出ステップにより検出された信号の基本周波
数を演算する基本周波数演算ステップと、 前記基本周波数演算ステップより演算された信号の基本
周波数とその高調波の周波数を用いてフィルタリング周
波数を形成するフィルタ形成ステップと、 前記フィルタフィルタにより形成されたフィルタを用い
て、前記信号をフィルタリングするフィルタリングステ
ップと、 を含むことを特徴とする信号処理方法。
12. A signal detecting step of detecting a continuous signal having periodicity, a basic frequency calculating step of calculating a basic frequency of the signal detected by the signal detecting step, and a basic frequency calculating step of calculating the basic frequency. A filter forming step of forming a filtering frequency by using a fundamental frequency of the signal and its harmonic frequency, and a filtering step of filtering the signal by using the filter formed by the filter filter. Signal processing method.
【請求項13】 同じ基本周波数を有し連続する第1の
信号および第2の信号を処理する信号処理方法におい
て、 前記第1の信号および前記第2の信号を検出するステッ
プと、 前記第1の信号および前記第2の信号のうち少なくとも
いずれか一方を用いて信号の基本周波数を演算する基本
周波数演算ステップと、 前記基本周波数演算ステップにより演算された基本周波
数とその高調波の周波数を用いてフィルタを形成するフ
ィルタ形成ステップと、 を含むことを特徴とする信号処理方法。
13. A signal processing method for processing a continuous first signal and a second signal having the same fundamental frequency, the method comprising: detecting the first signal and the second signal; Of the fundamental frequency of the signal using at least one of the signal and the second signal, and the fundamental frequency calculated by the fundamental frequency calculating step and the frequency of its harmonics. A signal processing method comprising: a filter forming step of forming a filter.
【請求項14】 請求項13に記載の信号処理方法にお
いて、 前記フィルタ形成ステップは、前記基本周波数演算ステ
ップによって演算された前記基本周波数が複数ある場合
には、各基本周波数とその各々の高調波の周波数を用い
てフィルタを形成することを特徴とする信号処理方法。
14. The signal processing method according to claim 13, wherein in the filter forming step, when there are a plurality of the fundamental frequencies calculated by the fundamental frequency calculating step, each fundamental frequency and its respective harmonics. A signal processing method characterized in that a filter is formed by using the frequencies of.
【請求項15】 請求項13または請求項14に記載の
信号処理方法において、 前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フィルタの特
性は、前記基本周波数およびその高調波の周波数をそれ
ぞれ中心として幅を持った矩形状であることを特徴とす
る信号処理方法。
15. The signal processing method according to claim 13, wherein in the filter forming step, the characteristic of the filter is a quadrature having a width centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency. A signal processing method having a shape.
【請求項16】 請求項13または請求項14に記載の
信号処理方法において、 前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フィルタは、
前記基本周波数およびその高調波の周波数をそれぞれ中
心としたガウス特性フィルタであることを特徴とする信
号処理方法。
16. The signal processing method according to claim 13 or 14, wherein in the filter forming step, the filter is
A signal processing method, which is a Gaussian characteristic filter centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency, respectively.
【請求項17】 請求項12乃至請求項16のうちいず
れか1つに記載の信号処理方法において、 前記第1の信号および前記第2の信号はいずれも脈波信
号であることを特徴とする信号処理方法。
17. The signal processing method according to claim 12, wherein each of the first signal and the second signal is a pulse wave signal. Signal processing method.
【請求項18】 請求項12乃至請求項16のうちいず
れか1つに記載の信号処理方法において、 前記第1の信号および前記第2の信号はいずれも脈波信
号であり、 さらに、前記フィルタリングステップにおいて前記第1
の信号または前記第2の信号のうちフィルタリングした
方の信号を表示するステップと、 を含むことを特徴とする信号処理方法。
18. The signal processing method according to claim 12, wherein each of the first signal and the second signal is a pulse wave signal, and the filtering is performed. In step 1
And a signal of the filtered one of the second signal and the second signal.
【請求項19】 請求項12乃至請求項16のうちいず
れか1つに記載の信号処理方法において、 前記第1の信号は生体の動脈を透過または反射した赤外
光により得られた脈波信号であり、 前記第2の信号は生体の動脈を透過または反射した赤色
光により得られた脈波信号であり、 前記フィルタリングステップにおいて前記第1の信号お
よび前記第2の信号のいずれをもフィルタリングし、 さらに、前記フィルタリングステップにおいてフィルタ
された前記第1の信号または前記第2の信号を用いて酸
素飽和度を演算する酸素飽和度演算ステップと、 を含むことを特徴とする信号処理方法。
19. The signal processing method according to claim 12, wherein the first signal is a pulse wave signal obtained by infrared light transmitted through or reflected by an artery of a living body. And the second signal is a pulse wave signal obtained by red light transmitted through or reflected by an artery of a living body, and filtering both the first signal and the second signal in the filtering step. Further, a signal processing method comprising: an oxygen saturation calculating step of calculating oxygen saturation using the first signal or the second signal filtered in the filtering step.
【請求項20】 同じ基本周波数を有する生体の第1の
脈波信号と第2の脈波信号を処理する脈波信号処理方法
において、 前記第1の脈波信号の脈動成分ΔA1を検出する第1の
脈動成分検出ステップと、 前記第2の脈波信号の脈動成分ΔA2を検出する第2の
脈動成分検出ステップと、 前記第1の脈波信号の脈動成分と前記第2の脈波信号の
脈動成分の差を演算する脈動成分演算ステップと、 所定期間において、周波数スペクトルまたは周波数パワ
ースペクトルを演算し、前記脈波信号の基本周波数を演
算する基本周波数演算ステップと、 を含むことを特徴とする脈波信号処理方法。
20. A pulse wave signal processing method for processing a first pulse wave signal and a second pulse wave signal of a living body having the same fundamental frequency, wherein a pulse component ΔA1 of the first pulse wave signal is detected. 1 pulsation component detection step, a second pulsation component detection step of detecting the pulsation component ΔA2 of the second pulse wave signal, a pulsation component of the first pulse wave signal and the second pulse wave signal A pulsation component calculation step of calculating a difference between pulsation components, and a basic frequency calculation step of calculating a frequency spectrum or a frequency power spectrum in a predetermined period to calculate a basic frequency of the pulse wave signal. Pulse wave signal processing method.
【請求項21】 同じ基本周波数を有する生体の第1の
脈波信号と第2の脈波信号を処理する脈波信号処理方法
において、 前記第1の脈波信号の脈動成分ΔA1を検出する第1の
脈動成分検出ステップと、 前記第2の脈波信号の脈動成分ΔA2を検出する第2の
脈動成分検出ステップと、 前記第1の脈波信号の脈動成分と前記第2の脈波信号の
脈動成分の差を演算する脈動成分演算ステップと、 所定期間において、周波数スペクトルまたは周波数パワ
ースペクトルを演算することを所定回数行うスペクトル
演算ステップと、 前記所定回数分演算されたスペクトルを加算平均するス
ペクトル加算平均演算ステップと、 前記加算平均されたスペクトルから前記脈波信号の基本
周波数を演算する基本周波数演算ステップと、 を含むことを特徴とする脈波信号処理方法。
21. A pulse wave signal processing method for processing a first pulse wave signal and a second pulse wave signal of a living body having the same fundamental frequency, wherein a pulsating component ΔA1 of the first pulse wave signal is detected. 1 pulsation component detection step, a second pulsation component detection step of detecting the pulsation component ΔA2 of the second pulse wave signal, a pulsation component of the first pulse wave signal and the second pulse wave signal A pulsation component calculation step for calculating the difference between pulsation components, a spectrum calculation step for calculating a frequency spectrum or a frequency power spectrum a predetermined number of times in a predetermined period, and a spectrum addition for adding and averaging the spectra calculated for the predetermined number of times. An average calculation step; and a basic frequency calculation step of calculating a basic frequency of the pulse wave signal from the added and averaged spectrum. Pulse wave signal processing method.
【請求項22】 請求項20または請求項21のうちい
ずれか1つに記載の脈波信号処理方法において、 前記基本周波数演算ステップによって演算された前記基
本周波数およびその高調波の周波数を用いてフィルタを
形成するフィルタ形成ステップと、 前記フィルタ形成ステップにより形成されたフィルタに
より、少なくとも前記第1の脈波信号または前記第2の
脈波信号をフィルタリングするフィルタリングステップ
と、 を含むことを特徴とする脈波信号処理方法。
22. The pulse wave signal processing method according to claim 20, wherein a filter is provided using the fundamental frequency calculated by the fundamental frequency calculating step and the harmonic frequency thereof. And a filtering step of filtering at least the first pulse wave signal or the second pulse wave signal with the filter formed by the filter forming step. Wave signal processing method.
【請求項23】 請求項22に記載の脈波信号処理方法
において、 前記フィルタ形成ステップは、前記基本周波数演算ステ
ップによって演算された前記基本周波数が複数ある場合
には、各基本周波数とその各々の高調波の周波数を用い
てフィルタを形成することを特徴とする脈波信号処理方
法。
23. The pulse wave signal processing method according to claim 22, wherein, in the filter forming step, when there are a plurality of the basic frequencies calculated by the basic frequency calculating step, each basic frequency and each of the basic frequencies are calculated. A pulse wave signal processing method, characterized in that a filter is formed by using frequencies of harmonics.
【請求項24】 請求項22または請求項23に記載の
脈波信号処理方法において、 前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フィルタの特
性は、前記基本周波数およびその高調波の周波数をそれ
ぞれ中心として幅を持った矩形状であることを特徴とす
る脈波信号処理方法。
24. The pulse wave signal processing method according to claim 22 or 23, wherein in the filter forming step, the characteristic of the filter has a width centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency, respectively. A pulse wave signal processing method having a rectangular shape.
【請求項25】 請求項22または請求項23に記載の
脈波信号処理方法において、 前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フィルタは、
前記基本周波数およびその高調波の周波数をそれぞれ中
心としたガウス特性フィルタであることを特徴とする脈
波信号処理方法。
25. The pulse wave signal processing method according to claim 22 or 23, wherein in the filter forming step, the filter is
A pulse wave signal processing method, which is a Gaussian characteristic filter centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency, respectively.
【請求項26】 請求項22乃至請求項25のうちいず
れか1つに記載の信号処理方法において、 さらに、前記フィルタリングステップにおいて前記第1
の信号または前記第2の信号のうちフィルタリングした
方の信号を表示するステップと、 を含むことを特徴とする信号処理方法。
26. The signal processing method according to claim 22, further comprising the first step in the filtering step.
And a signal of the filtered one of the second signal and the second signal.
【請求項27】 請求項22乃至請求項25のうちいず
れか1つに記載の信号処理方法において、 前記第1の脈波信号は生体の動脈を透過または反射した
赤色光により得られた脈波信号であり、 前記第2の脈波信号は生体の動脈を透過または反射した
赤外光により得られた脈波信号であり、 前記フィルタリングステップにおいて前記第1の脈波信
号および前記第2の脈波信号のいずれをもフィルタリン
グし、 さらに、前記フィルタリングステップにおいてフィルタ
された前記第1の脈波信号または前記第2の脈波信号を
用いて酸素飽和度を演算する酸素飽和度演算ステップ
と、 を含むことを特徴とする信号処理方法。
27. The signal processing method according to any one of claims 22 to 25, wherein the first pulse wave signal is a pulse wave obtained by red light transmitted or reflected through an artery of a living body. Signal, the second pulse wave signal is a pulse wave signal obtained by infrared light transmitted through or reflected by an artery of a living body, and the first pulse wave signal and the second pulse wave signal in the filtering step. An oxygen saturation calculation step of calculating oxygen saturation using either the first pulse wave signal or the second pulse wave signal filtered in the filtering step. A signal processing method comprising:
【請求項28】 生体において脈拍または心拍の周波数
を検出する基本周波数検出ステップと、 前記基本周波数検出ステップより検出された前記脈拍ま
たは前記心拍の周波数とその高調波の周波数を用いてフ
ィルタリング周波数を形成するフィルタ形成ステップ
と、 前記フィルタフィルタにより形成されたフィルタを用い
て、脈波信号をフィルタリングするフィルタリングステ
ップと、 を含むことを特徴とする脈波信号処理方法。
28. A fundamental frequency detecting step of detecting a pulse or heartbeat frequency in a living body, and a filtering frequency is formed by using the pulse or heartbeat frequency detected by the fundamental frequency detecting step and a harmonic frequency thereof. And a filtering step of filtering the pulse wave signal using the filter formed by the filter filter.
【請求項29】 請求項28に記載の脈波信号処理方法
において、 前記フィルタ形成ステップは、前記基本周波数演算ステ
ップによって演算された前記基本周波数が複数ある場合
には、各基本周波数とその各々の高調波の周波数を用い
てフィルタを形成することを特徴とする脈波信号処理方
法。
29. The pulse wave signal processing method according to claim 28, wherein in the filter forming step, when there are a plurality of basic frequencies calculated by the basic frequency calculating step, each basic frequency and its respective A pulse wave signal processing method, characterized in that a filter is formed by using frequencies of harmonics.
【請求項30】 請求項28または請求項29に記載の
脈波信号処理方法において、 前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フィルタの特
性は、前記基本周波数およびその高調波の周波数をそれ
ぞれ中心として幅を持った矩形状であることを特徴とす
る脈波信号処理方法。
30. The pulse wave signal processing method according to claim 28 or claim 29, wherein in the filter forming step, the characteristics of the filter have a width centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency, respectively. A pulse wave signal processing method having a rectangular shape.
【請求項31】 請求項28または請求項29に記載の
脈波信号処理方法において、 前記フィルタ形成ステップにおいて、前記フィルタは、
前記基本周波数およびその高調波の周波数をそれぞれ中
心としたガウス特性フィルタであることを特徴とする脈
波信号処理方法。
31. The pulse wave signal processing method according to claim 28 or 29, wherein in the filter forming step, the filter is
A pulse wave signal processing method, which is a Gaussian characteristic filter centered on the fundamental frequency and its harmonic frequency, respectively.
【請求項32】 請求項28乃至請求項31のうちいず
れか1つに記載の信号処理方法において、さらに前記フ
ィルタリングステップにおいてフィルタされた脈波信号
を表示するステップと、 を含むことを特徴とする脈波信号処理方法。
32. The signal processing method according to claim 28, further comprising a step of displaying the pulse wave signal filtered in the filtering step. Pulse wave signal processing method.
【請求項33】 請求項28乃至請求項31のうちいず
れか1つに記載の信号処理方法において、 前記脈波信号は生体の動脈を透過または反射した赤外光
により得られた第1脈波信号、および生体の動脈を透過
または反射した赤色光により得られた第2脈波信号であ
り、 前記フィルタリングステップにおいて前記第1脈波およ
び前記第2脈波信号のいずれをもフィルタリングし、 さらに、前記フィルタリングステップにおいてフィルタ
された前記第1脈波および前記第2脈波信号を用いて酸
素飽和度を演算する酸素飽和度演算ステップと、 を含むことを特徴とする脈波信号処理方法。
33. The signal processing method according to claim 28, wherein the pulse wave signal is a first pulse wave obtained by infrared light transmitted through or reflected by an artery of a living body. A signal and a second pulse wave signal obtained by red light transmitted or reflected through an artery of a living body, wherein both the first pulse wave signal and the second pulse wave signal are filtered in the filtering step, and An oxygen saturation calculation step of calculating an oxygen saturation using the first pulse wave and the second pulse wave signal filtered in the filtering step, and a pulse wave signal processing method.
JP2001332383A 2001-10-30 2001-10-30 Pulse wave signal processing method Expired - Fee Related JP3924636B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001332383A JP3924636B2 (en) 2001-10-30 2001-10-30 Pulse wave signal processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001332383A JP3924636B2 (en) 2001-10-30 2001-10-30 Pulse wave signal processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003135434A true JP2003135434A (en) 2003-05-13
JP3924636B2 JP3924636B2 (en) 2007-06-06

Family

ID=19147803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001332383A Expired - Fee Related JP3924636B2 (en) 2001-10-30 2001-10-30 Pulse wave signal processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3924636B2 (en)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005051196A1 (en) * 2003-11-26 2005-06-09 Hitachi Medical Corporation Biological light measuring apparatus and method
EP1757224A2 (en) 2005-08-24 2007-02-28 Nihon Kohden Corporation Apparatus and method for measuring oxygen saturation in blood
JP2007244479A (en) * 2006-03-14 2007-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Heart rate information detector
JP2008125595A (en) * 2006-11-17 2008-06-05 Matsushita Electric Works Ltd Biological information detecting device, sleeping environment control system and biological information detecting method
JP2009022484A (en) * 2007-07-19 2009-02-05 Nippon Koden Corp Method for measuring pulse rate and oxygen saturation during exercise and measuring apparatus
JP2009261458A (en) * 2008-04-22 2009-11-12 Nippon Koden Corp Signal processing method and pulse photometer using the same
JP2009279384A (en) * 2008-04-22 2009-12-03 Nippon Koden Corp Signal processing method, signal processing apparatus, and pulse photometer using the same
JP2011115459A (en) * 2009-12-04 2011-06-16 Nippon Soken Inc Device and method for detecting biological information
US8437820B2 (en) 2008-04-22 2013-05-07 Nihon Kohden Corporation Signal processing method, signal processing apparatus, and pulse photometer using the same
WO2014038077A1 (en) 2012-09-07 2014-03-13 富士通株式会社 Pulse wave detection method, pulse wave detection device and pulse wave detection program
WO2015045109A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 パイオニア株式会社 Measuring instrument
JP2016083030A (en) * 2014-10-23 2016-05-19 ローム株式会社 Pulse wave sensor, and semi-conductor module
KR20170073091A (en) * 2015-12-18 2017-06-28 삼성전자주식회사 Method and apparatus of processing bio-signal
WO2017111342A1 (en) * 2015-12-24 2017-06-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Oxygen saturation measuring apparatus and oxygen saturation measuring method thereof
JP2017189288A (en) * 2016-04-12 2017-10-19 ソニーモバイルコミュニケーションズ株式会社 Detection apparatus, detection method, and program
WO2018062323A1 (en) * 2016-09-27 2018-04-05 京セラ株式会社 Electronic device, control method, and program
US10085656B2 (en) 2011-12-09 2018-10-02 Sony Corporation Measurement device, measurement method, program and recording medium
CN113367676A (en) * 2021-06-07 2021-09-10 广东电网有限责任公司 PPG motion noise filtering method and device for wearable equipment
JP7442746B2 (en) 2021-01-21 2024-03-04 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Arterial oxygenation measurement

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8160667B2 (en) 2003-11-26 2012-04-17 Hitachi Medical Corporation Biological light measuring apparatus and method
JPWO2005051196A1 (en) * 2003-11-26 2007-06-14 株式会社日立メディコ Biological light measurement apparatus and method
WO2005051196A1 (en) * 2003-11-26 2005-06-09 Hitachi Medical Corporation Biological light measuring apparatus and method
EP1757224A2 (en) 2005-08-24 2007-02-28 Nihon Kohden Corporation Apparatus and method for measuring oxygen saturation in blood
US8175669B2 (en) 2005-08-24 2012-05-08 Nihon Kohden Corporation Apparatus and method for measuring oxygen saturation in blood
JP2007244479A (en) * 2006-03-14 2007-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Heart rate information detector
JP2008125595A (en) * 2006-11-17 2008-06-05 Matsushita Electric Works Ltd Biological information detecting device, sleeping environment control system and biological information detecting method
US8649837B2 (en) 2007-07-19 2014-02-11 Nihon Kohden Corporation Method and apparatus for measuring pulse rate and oxygen saturation achieved during exercise
JP2009022484A (en) * 2007-07-19 2009-02-05 Nippon Koden Corp Method for measuring pulse rate and oxygen saturation during exercise and measuring apparatus
JP2009279384A (en) * 2008-04-22 2009-12-03 Nippon Koden Corp Signal processing method, signal processing apparatus, and pulse photometer using the same
JP2009261458A (en) * 2008-04-22 2009-11-12 Nippon Koden Corp Signal processing method and pulse photometer using the same
US8437820B2 (en) 2008-04-22 2013-05-07 Nihon Kohden Corporation Signal processing method, signal processing apparatus, and pulse photometer using the same
JP2011115459A (en) * 2009-12-04 2011-06-16 Nippon Soken Inc Device and method for detecting biological information
US10085656B2 (en) 2011-12-09 2018-10-02 Sony Corporation Measurement device, measurement method, program and recording medium
US9986922B2 (en) 2012-09-07 2018-06-05 Fujitsu Limited Pulse wave detection method, pulse wave detection apparatus, and recording medium
WO2014038077A1 (en) 2012-09-07 2014-03-13 富士通株式会社 Pulse wave detection method, pulse wave detection device and pulse wave detection program
WO2015045109A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 パイオニア株式会社 Measuring instrument
JPWO2015045109A1 (en) * 2013-09-27 2017-03-02 パイオニア株式会社 Measuring instrument
JP2016083030A (en) * 2014-10-23 2016-05-19 ローム株式会社 Pulse wave sensor, and semi-conductor module
KR20170073091A (en) * 2015-12-18 2017-06-28 삼성전자주식회사 Method and apparatus of processing bio-signal
KR102532370B1 (en) 2015-12-18 2023-05-15 삼성전자주식회사 Method and apparatus of processing bio-signal
WO2017111342A1 (en) * 2015-12-24 2017-06-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Oxygen saturation measuring apparatus and oxygen saturation measuring method thereof
US10750982B2 (en) 2015-12-24 2020-08-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Oxygen saturation measuring apparatus and oxygen saturation measuring method thereof
JP2017189288A (en) * 2016-04-12 2017-10-19 ソニーモバイルコミュニケーションズ株式会社 Detection apparatus, detection method, and program
US10849570B2 (en) 2016-04-12 2020-12-01 Sony Corporation Detection apparatus, detection method, and program
WO2018062323A1 (en) * 2016-09-27 2018-04-05 京セラ株式会社 Electronic device, control method, and program
JP2018050812A (en) * 2016-09-27 2018-04-05 京セラ株式会社 Electronic device, control method, and program
JP7442746B2 (en) 2021-01-21 2024-03-04 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Arterial oxygenation measurement
CN113367676A (en) * 2021-06-07 2021-09-10 广东电网有限责任公司 PPG motion noise filtering method and device for wearable equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP3924636B2 (en) 2007-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3924636B2 (en) Pulse wave signal processing method
JP4830693B2 (en) Oxygen saturation measuring apparatus and measuring method
US6905470B2 (en) Apparatus and method for detecting heartbeat using PPG
US7515949B2 (en) Wavelet transform of a plethysmographic signal
US7403806B2 (en) System for prefiltering a plethysmographic signal
US6574491B2 (en) Method and apparatus for detecting a physiological parameter
US6650918B2 (en) Cepstral domain pulse oximetry
US6094592A (en) Methods and apparatus for estimating a physiological parameter using transforms
US7361148B2 (en) Cuff volumetric pulse wave obtaining apparatus, cuff volumetric pulse wave analyzing apparatus, pressure pulse wave obtaining apparatus, and pressure pulse wave analyzing apparatus
JP3125079B2 (en) Pulse oximeter
CA2728444C (en) Concatenated scalograms
US20090156948A1 (en) Heart rate meter and heart beat detecting method
Vinciguerra et al. Progresses towards a processing pipeline in photoplethysmogram (PPG) based on SiPMs
KR101593412B1 (en) Acceleration plethysmography analysis apparatus and method using wave form frequency distribution
Nitzan et al. Verylow frequency variability in arterial blood pressure and blood volume pulse
JP2003235819A (en) Signal processing method and pulse wave signal processing method
TWI505816B (en) Detecting method and apparatus for blood oxygen saturation
JPH02172443A (en) Photoelectric pulse wave type oxymeter
Kong et al. Heart rate estimation using PPG signal during treadmill exercise
Miranda et al. ECG signal features extraction
US20200367766A1 (en) Method and device for determining at least one physiological parameter
JP2013106837A (en) Heart rate detection method, heart rate detector, and mental stress measuring apparatus
OJO et al. Removal of Baseline Wander Noise from Electrocardiogram (ECG) using Fifth-order Spline Interpolation.
Canu et al. Respiration rate calculation using low power DSP processor and SpO 2 sensor
Frigo et al. Efficient tracking of heart rate under physical exercise from photoplethysmographic signals

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041013

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061011

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061017

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070116

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070207

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110309

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees