JP2006055406A - Heartbeat detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、心拍検出装置、特に非接触により検出するセンサを用いて心拍検出を行う心拍検出装置に関するものである。 The present invention relates to a heartbeat detection device, and more particularly to a heartbeat detection device that performs heartbeat detection using a sensor that detects non-contact.
従来、心拍検出装置は、呼吸及び心拍等を含む信号そのものの周期性に基づいてFFTなどにより心拍周期を検出している(特許文献1又は2参照)。
しかし、例えば、車両の乗員等の心拍を検出しようとすると、車両の振動等のノイズにより正確な心拍が検出できない場合がある。 However, for example, when trying to detect a heartbeat of a vehicle occupant or the like, an accurate heartbeat may not be detected due to noise such as vibration of the vehicle.
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、より正確な心拍を検出することができる心拍検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a heartbeat detecting device capable of detecting a more accurate heartbeat.
本発明の心拍検出装置は、体表面動作を検出する体表面動作検出センサと、所定入力時間内における前記体表面動作検出センサから出力される信号を入力するセンサ入力手段と、前記センサ入力手段により入力された前記信号のうち所定周波数帯を除去するバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタにより所定周波数帯を除去された前記信号の差分値を算出する差分値算出手段と、前記差分値のうち所定値以上のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、隣り合う前記ピーク値の時間間隔を算出するピーク値間隔算出手段と、を備えることを特徴とする。そして、ピーク値間隔算出手段により算出された前記時間間隔が心拍に相当する。 The heartbeat detection device of the present invention includes a body surface motion detection sensor for detecting body surface motion, a sensor input means for inputting a signal output from the body surface motion detection sensor within a predetermined input time, and the sensor input means. A band-pass filter for removing a predetermined frequency band from the input signal, a difference value calculating means for calculating a difference value of the signal from which the predetermined frequency band has been removed by the band-pass filter, and a predetermined value among the difference values A peak value extracting unit that extracts a peak value that is equal to or greater than the value; and a peak value interval calculating unit that calculates a time interval between the adjacent peak values. The time interval calculated by the peak value interval calculating means corresponds to the heartbeat.
本発明の心拍検出装置によれば、バンドパスフィルタにより所定周波数帯を除去した信号の差分値に基づき心拍を算出しているので、より正確に心拍を検出することができる。ところで、心拍を検出する心電図においては、検出波形のうちの急激に突出しているR波を抽出している。そして、抽出したR波の間隔(RRI)を心拍として抽出している。ここで、心電図に表れる検出波形(心電波形)は正弦波ではなく、R波が突出している等の変形した波形となっている。 According to the heartbeat detection device of the present invention, since the heartbeat is calculated based on the difference value of the signal from which the predetermined frequency band is removed by the bandpass filter, the heartbeat can be detected more accurately. By the way, in the electrocardiogram for detecting a heartbeat, an abruptly protruding R wave is extracted from the detected waveform. The extracted R wave interval (RRI) is extracted as a heartbeat. Here, the detected waveform (electrocardiographic waveform) appearing in the electrocardiogram is not a sine wave but a deformed waveform such as an R wave protruding.
つまり、本発明の心拍検出装置によれば、差分値を抽出しているので、急激に突出しているR波に由来する心臓の動きの部分を確実に抽出することができる。R波に由来する心臓の動きの部分を抽出できるということは、より正確に心拍を検出することができるということになる。従って、本発明の心拍検出装置によれば、より正確に心拍を検出することができる。さらには、心電図のRRIに相当する心拍時間間隔を検出することができる。 That is, according to the heartbeat detection device of the present invention, since the difference value is extracted, it is possible to reliably extract the portion of the heart motion derived from the rapidly protruding R wave. The ability to extract the part of the heart motion derived from the R wave means that the heartbeat can be detected more accurately. Therefore, according to the heartbeat detection device of the present invention, the heartbeat can be detected more accurately. Furthermore, the heartbeat time interval corresponding to the RRI of the electrocardiogram can be detected.
本発明の心拍検出装置は、上述したように、体表面動作検出センサと、センサ入力手段と、バンドパスフィルタと、差分値算出手段と、ピーク値抽出手段と、ピーク値間隔算出手段と、を備える。 As described above, the heartbeat detection device of the present invention includes a body surface motion detection sensor, a sensor input unit, a bandpass filter, a difference value calculation unit, a peak value extraction unit, and a peak value interval calculation unit. Prepare.
(1)体表面動作検出センサ
ここで、体表面動作検出センサは、例えば、電波式ドップラーセンサ、超音波ドップラーセンサ、圧電センサ、空気圧センサなどを用いることができる。そして、この体表面動作センサは、人が椅子に座っている状態においては、例えば、背中や尻などを人体の表面の動作を検出するようにしてもよい。なお、体表面動作検出センサの出力信号には、一般に、心拍の他、呼吸、体動などが含まれている。さらに、当該出力信号には、検出対象の人の周囲の振動源による振動も含まれている。
(1) Body surface motion detection sensor Here, as the body surface motion detection sensor, for example, a radio wave type Doppler sensor, an ultrasonic Doppler sensor, a piezoelectric sensor, a pneumatic sensor, or the like can be used. The body surface motion sensor may detect the motion of the surface of the human body, for example, with the back or buttocks in a state where a person is sitting on a chair. Note that the output signal of the body surface motion detection sensor generally includes breathing, body movement, etc. in addition to heartbeat. Further, the output signal includes vibrations caused by a vibration source around the person to be detected.
(2)バンドパスフィルタ
バンドパスフィルタは、一般的に心拍の上限を残すようにする。さらに、心拍は、上述したように、正弦波ではない。さらに、本発明の心拍検出装置においては、センサの出力信号のうち急激に突出しているR波に由来する心臓の動きの部分を抽出可能にするために、比較的大きな周波数帯まで残すようにしている。例えば、バンドパスフィルタにより、0.5Hz〜15Hzの周波数帯以外の周波数帯を除去するようにする。
(2) Bandpass filter The bandpass filter generally leaves the upper limit of the heartbeat. Furthermore, the heartbeat is not a sine wave as described above. Furthermore, in the heartbeat detection device of the present invention, in order to be able to extract a part of the heart motion derived from the rapidly projecting R wave in the output signal of the sensor, a relatively large frequency band is left. Yes. For example, a frequency band other than the frequency band of 0.5 Hz to 15 Hz is removed by a band pass filter.
(3)ピーク値抽出手段
また、ピーク値抽出手段は、以下のようにしてもよい。前記ピーク値抽出手段は、前記差分値のうち極大値を抽出する極大値抽出手段と、前記極大値のうち所定抽出時間内における最大値である時間内最大値を抽出する時間内最大値抽出手段と、を備えるようにしてもよい。この場合、前記ピーク値間隔算出手段は、隣り合う前記時間内最大値の時間間隔を算出する。
(3) Peak value extraction means The peak value extraction means may be as follows. The peak value extracting means is a maximum value extracting means for extracting a maximum value among the difference values, and an in-time maximum value extracting means for extracting a maximum value in time which is a maximum value within a predetermined extraction time from the maximum values. May be provided. In this case, the peak value interval calculation means calculates a time interval between adjacent maximum values in time.
これにより、心拍に相当するピーク値を抽出することができる。ここで、所定抽出時間とは、検出しようとする心拍の最大値に基づき決定することができる。例えば、検出しようとする心拍の最大値の周期を所定抽出時間などとする。例えば、検出しようとする心拍の最大値を300拍/分とした場合には、所定抽出時間は0.2秒となる。さらに、所定抽出時間をそれぞれの極大値から前後に0.2秒等としてもよい。つまり、時間内最大値抽出手段は、それぞれの極大値から前後に0.2秒の間で最大の極大値のみを抽出することになる。 Thereby, a peak value corresponding to the heartbeat can be extracted. Here, the predetermined extraction time can be determined based on the maximum value of the heartbeat to be detected. For example, the period of the maximum value of the heartbeat to be detected is set as a predetermined extraction time. For example, when the maximum value of the heartbeat to be detected is 300 beats / minute, the predetermined extraction time is 0.2 seconds. Furthermore, the predetermined extraction time may be set to 0.2 seconds before and after each maximum value. That is, the in-time maximum value extracting means extracts only the maximum maximum value within 0.2 seconds before and after each maximum value.
また、前記ピーク値抽出手段は、前記差分値のうち極大値を抽出する極大値抽出手段と、前記極大値のうち最大極大値に基づき所定範囲内に属する前記極大値である範囲内極大値を抽出する範囲内極大値抽出手段と、を備えるようにしてもよい。この場合、前記ピーク値間隔算出手段は、隣り合う前記範囲内極大値の時間間隔を算出する。 Further, the peak value extracting means extracts a local maximum value that extracts a local maximum value from the difference values, and an internal local maximum value that is the local maximum value belonging to a predetermined range based on the maximum local maximum value among the local maximum values. In-range maximum value extraction means for extraction may be provided. In this case, the peak value interval calculating means calculates a time interval between adjacent local maximum values.
これにより、ノイズなどにより極大値が発生する場合であっても、所定範囲内に属する極大値のみを抽出することができるので、R波に相当する部分のみを確実に抽出することができる。 As a result, even when a local maximum value is generated due to noise or the like, only the local maximum value belonging to the predetermined range can be extracted, so that only the portion corresponding to the R wave can be extracted reliably.
また、前記ピーク値抽出手段は、前記差分値のうち極大値を抽出する極大値と、前記極大値のうち所定抽出時間内における最大値である時間内最大値を抽出する時間内最大値抽出手段と、前記時間内極大値のうち最大極大値に基づき所定範囲内に属する前記時間内極大値である範囲内極大値を抽出する範囲内極大値抽出手段と、を備えるようにしてもよい。この場合、前記ピーク値間隔算出手段は、隣り合う前記範囲内極大値の時間間隔を算出する。これにより、より確実に心拍に相当するピーク値を抽出することができる。その結果、より正確な心拍を検出することができる。 Further, the peak value extracting means extracts a maximum value for extracting a maximum value from the difference value, and a maximum value for time extraction means for extracting a maximum value in time that is a maximum value within a predetermined extraction time from the maximum value. And an in-range maximum value extracting means for extracting an in-range maximum value that is the in-time maximum value belonging to a predetermined range based on a maximum maximum value among the in-time maximum values. In this case, the peak value interval calculating means calculates a time interval between adjacent local maximum values. Thereby, the peak value corresponding to the heartbeat can be extracted more reliably. As a result, a more accurate heartbeat can be detected.
なお、前記所定範囲は、以下のようにしてもよい。例えば、前記所定範囲は、前記最大極大値の所定割合以上であり前記最大極大値以下としてもよい。具体的には、最大極大値の半分以上で最大極大値以下などとする。また、前記所定範囲は、前記極大値又は前記時間内極大値の平均値以上であり前記最大極大値以下としてもよい。また、前記所定範囲は、前記極大値又は前記時間内極大値のうち最小極大値と前記最大極大値とに基づき算出されるようにしてもよい。具体的には、最大極大値と最小極大値との中間値以上で最大極大値以下などとしてもよい。 The predetermined range may be as follows. For example, the predetermined range may be not less than a predetermined ratio of the maximum maximum value and not more than the maximum maximum value. Specifically, it is set to be not less than half of the maximum maximum value and not more than the maximum maximum value. The predetermined range may be not less than an average value of the maximum value or the maximum value in time and not more than the maximum maximum value. The predetermined range may be calculated based on a minimum maximum value and the maximum maximum value among the maximum value or the time maximum value. Specifically, it may be greater than or equal to an intermediate value between the maximum maximum value and the minimum maximum value and less than or equal to the maximum maximum value.
(4)その他
また、さらに、複数の前記時間間隔のうち共通する前記時間間隔の度数が最大である最大数時間間隔より短い前記時間間隔となる前記ピーク値を削除する短時間ピーク値削除手段を備えるようにしてもよい。これにより、より高精度のRRIを算出することができる。
(4) Others Further, short-time peak value deletion means for deleting the peak value that becomes the time interval shorter than the maximum number of time intervals in which the frequency of the common time interval among the plurality of time intervals is the maximum. You may make it prepare. Thereby, RRI with higher accuracy can be calculated.
また、前記体表面動作検出センサは複数であり、さらに、複数の前記時間間隔のうち共通する前記時間間隔の度数が最大である最大数時間間隔を抽出する最大数時間間隔抽出手段を備えるようにしてもよい。センサからの出力信号に対して種々の処理を施すことにより、場合によっては、心拍のR波に相当する部分を除去してしまう場合や、R波以外の部分が残ってしまう場合がある。このような場合であっても、共通するピーク値の時間間隔の度数が最大数であるものを抽出することで、確実に心拍を検出することができる。 The body surface motion detection sensor includes a plurality of sensors, and further includes a maximum number of time interval extraction means for extracting a maximum number of time intervals in which the frequency of the common time intervals is the maximum among the plurality of time intervals. May be. By performing various processes on the output signal from the sensor, a part corresponding to the R wave of the heartbeat may be removed or a part other than the R wave may remain. Even in such a case, it is possible to reliably detect the heartbeat by extracting the one having the maximum frequency of the time intervals of the common peak values.
また、前記ピーク値抽出手段により抽出される前記ピーク値は、前記差分値の極大値が第1所定値以上となる極大ピーク値及び前記差分値の極小値が第2所定値以下となる極小ピーク値であり、前記ピーク値間隔算出手段は、隣り合う前記極大ピーク値の時間間隔及び隣り合う前記極小ピーク値の時間間隔を算出するようにしてもよい。心拍の波形は、急激に突出しているR波が存在することは上述したとおりである。そして、本発明の心拍検出装置の差分値算出手段により算出される差分値は、R波に相当する部分の直前の上昇部分は非常に大きな値となり、R波に相当する部分の直後の下降部分は非常に小さな値となる。すなわち、このような値を表す差分値を用いることにより、極大値及び極小値を用いて心拍検出を行うことができる。これにより、多数のデータを用いることができ、結果として、より正確な心拍を検出することができる。 The peak value extracted by the peak value extracting means includes a maximum peak value where the maximum value of the difference value is equal to or greater than a first predetermined value and a minimum peak where the minimum value of the difference value is equal to or less than a second predetermined value. The peak value interval calculation means may calculate a time interval between the adjacent maximum peak values and a time interval between the adjacent minimum peak values. As described above, the waveform of the heartbeat has a sharply protruding R wave. The difference value calculated by the difference value calculating means of the heartbeat detecting device of the present invention is a very large value immediately before the portion corresponding to the R wave, and the falling portion immediately after the portion corresponding to the R wave. Is very small. That is, by using a difference value representing such a value, heartbeat detection can be performed using the maximum value and the minimum value. As a result, a large amount of data can be used, and as a result, a more accurate heartbeat can be detected.
なお、前記心拍検出装置は、車両の乗員の心拍を検出するようにしてもよい。車両の乗員の心拍を検出することにより、より乗員の安全性及び乗員に対する車室内の快適性を向上させることができる。 The heartbeat detecting device may detect the heartbeat of a vehicle occupant. By detecting the heartbeat of the occupant of the vehicle, the safety of the occupant and the comfort of the passenger compartment for the occupant can be improved.
(1)第1実施例
次に、第1実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。第1実施例の心拍検出装置は、車両の乗員の心拍を検出する装置である。つまり、第1実施例の心拍検出装置は、車両に搭載されている。
(1) First Example Next, the present invention will be described more specifically with reference to a first example. The heartbeat detection device of the first embodiment is a device that detects the heartbeat of a vehicle occupant. That is, the heartbeat detecting device of the first embodiment is mounted on a vehicle.
(1.1)心拍についての説明
まず、第1実施例の心拍検出装置について説明する前に心拍について図1を参照して説明しておく。図1は、心電図により検出された心電波形を示す。図1に示すように、心電は、約1秒毎に急激に上側に突出する部分が現われる。この急激に上側に突出する部分の波形をR波という。そして、隣り合うR波の間隔をRRIをいう。そして、心拍とは、RRIの平均値に相当する。また、心拍は、急激に上側に突出する部分の直前には、急激に下側に突出部分が現われる。
(1.1) Description of Heart Rate First, before describing the heart rate detection device of the first embodiment, the heart rate will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an electrocardiogram waveform detected by an electrocardiogram. As shown in FIG. 1, a portion of the electrocardiogram that suddenly protrudes upward appears approximately every 1 second. The waveform of the portion that suddenly protrudes upward is called an R wave. The interval between adjacent R waves is called RRI. The heart rate corresponds to the average value of RRI. In addition, the protruding portion of the heartbeat suddenly appears on the lower side immediately before the portion of the heartbeat that protrudes upward.
(1.2)心拍検出装置の構成
第1実施例の心拍検出装置の構成について図2〜図4を参照して説明する。図2は、車両に搭載された心拍検出装置の概略図を示す。図3は、心拍検出装置のブロック図を示す。図4は、各部により生成された信号波形を示す。
(1.2) Configuration of Heartbeat Detection Device The configuration of the heartbeat detection device of the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic diagram of a heartbeat detection device mounted on a vehicle. FIG. 3 shows a block diagram of the heart rate detection device. FIG. 4 shows signal waveforms generated by each unit.
図2及び図3に示すように、心拍検出装置は、ドップラーセンサ1と、ECU2とから構成される。ドップラーセンサ(体表面動作検出センサ)1は、車両のシートの背もたれ部位に配置されており、電波を発信すると共に発信した電波を受信する。そして、ドップラーセンサ1は、車両のシートに着座した乗員の体表面の動作を検出することができる。具体的には、ドップラーセンサ1は、乗員の背中表面の動作を検出することができる。この乗員の背中表面の動作には、心拍の他、呼吸による振動、体動による振動、車両などの外部の振動が含まれている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the heartbeat detection device includes a
ECU2は、ドップラーセンサ1により検出された検出信号を入力して、乗員の心拍数及びRRIを算出している。このECU2は、図3に示すように、入力部21と、バンドパスフィルタ22と、差分値算出部23と、ピーク値抽出部24と、心拍算出部25と、短周期ピーク値削除部26とから構成されている。
The
入力部(センサ入力手段)21は、ドップラーセンサ1から出力される検出信号を入力している。この入力信号は、図4(a)に示す。図4(a)に示すように、入力部21は、ドップラーセンサ1から出力される検出信号のうち30秒間(所定入力時間)分の検出信号を入力する。この信号には、上述したように、心拍、呼吸、体動、外部の振動が含まれている。
The input unit (sensor input means) 21 inputs a detection signal output from the
バンドパスフィルタ22は、0.5Hz〜15Hz以外の周波数帯を除去するフィルタである。すなわち、バンドパスフィルタ22は、入力部21に入力された信号から0.5Hz〜15Hzの周波数帯のみを抽出する。このバンドパスフィルタ22により生成された信号波形を図4(b)に示す。このようにして、0.5Hz以下の呼吸や体動などの低周波成分及び15Hz以上のエンジンによる振動などの高周波成分を除去している。ここで、心拍の周期は、計測最大心拍を250拍/分とすると4.2Hzであるが、バンドパスフィルタ22は15Hzまで抽出するようにしている。これは、心拍の波形は、図1に示すように正弦波ではなく、R波に相当するの部分を確実に抽出することができるように15Hzとしている。
The
差分値算出部(差分値算出手段)23は、バンドパスフィルタ22により生成された信号に基づき差分値信号を算出する。差分値は、バンドパスフィルタ22により生成された信号のうち隣り合う信号値の差である。この差分値算出部23により生成された信号波形を図4(c)に示す。ここで、差分値信号は、心拍の波形のうちR波部分に相当する部分が大きな値として表れる。
The difference value calculation unit (difference value calculation means) 23 calculates a difference value signal based on the signal generated by the
ピーク値抽出部(ピーク値抽出手段)24は、差分値算出部23により生成された差分値信号に基づき、所定値以上の差分値であるピーク値を抽出する。このピーク値抽出部24は、第1極大値抽出部31と、第2極大値抽出部32と、第3極大値抽出部33とから構成される。
The peak value extraction unit (peak value extraction means) 24 extracts a peak value that is a difference value equal to or greater than a predetermined value based on the difference value signal generated by the difference
第1極大値抽出部(極大値抽出手段)31は、差分値信号のうちの全ての極大値(第1極大値)を抽出する。この第1極大値は、図4(d)の丸印により示す。第2極大値抽出部(時間内最大値抽出手段)32は、第1極大値のうち数1に示す所定時間T内における最大値(時間内最大値)を抽出する。ここで、第1実施例においては、最大検出心拍数Xは300[拍/分]とする。つまり、所定時間Tは、0.2秒となる。
The first maximum value extraction unit (maximum value extraction means) 31 extracts all the maximum values (first maximum values) from the difference value signal. This first maximum value is indicated by a circle in FIG. The second maximum value extraction unit (maximum value extraction means) 32 extracts the maximum value (maximum value within time) within the predetermined time T shown in
従って、第2極大値抽出部32は、抽出された第1極大値の中からそれぞれの0.2秒以内に最大値となる第2極大値が抽出される。この第2極大値は、図4(e)の丸印により示す。
Therefore, the second maximum
第3極大値抽出部(範囲内極大値抽出手段)33は、第2極大値抽出部32により抽出された第2極大値のうち、所定範囲内に含まれる極大値(第3極大値)を抽出する。ここで、所定範囲とは、第2極大値の中で最大である最大極大値の2分の1以上であって、最大極大値以下である。つまり、図4(e)において、最大極大値は、約10秒付近の極大値であって、約0.12Vである。従って、所定範囲は、0.06V〜0.12Vの範囲である。つまり、第2極大値のうち0.06V〜0.12Vに含まれる極大値(第3極大値)を抽出する。この第3極大値は、図4(f)の丸印により示す。
The third maximum value extraction unit (in-range maximum value extraction means) 33 calculates the maximum value (third maximum value) included in the predetermined range among the second maximum values extracted by the second maximum
心拍算出部(ピーク値間隔算出手段)25は、まずは、第3極大値抽出部33により抽出された第3極大値に基づき、隣り合う第3極大値の間隔である極大値間隔(ピーク値の時間間隔)を算出する。さらに、算出した極大値間隔は、後述する短周期ピーク値削除部26に出力する。さらに、後述する短周期ピーク値削除部26により生成された短周期削除信号に基づき、隣り合う短周期削除信号の間隔である修正極大値間隔(ピーク値の時間間隔)を算出する。
First, the heart rate calculation unit (peak value interval calculation means) 25, based on the third maximum value extracted by the third maximum
短周期ピーク値削除部(短時間ピーク値削除手段)26は、心拍算出部25から出力される極大値間隔に基づき、短周期ピーク値を削除する処理を行い、短周期削除信号を生成する。具体的には、短周期ピーク値削除部26は、まず、心拍算出部25から出力される複数の極大値間隔に基づき、共通する極大値間隔毎にヒストグラムを生成する。そして、生成されたヒスとグラムに基づき、最大数の極大値間隔よりも短い極大値間隔となる第3極大値(短周期ピーク値)を抽出する。そして、第3極大値から短周期ピーク値を削除して、短周期削除信号を生成する。そして、短周期ピーク値削除部26は、生成した短周期削除信号を上述した心拍算出部25に出力する。
The short cycle peak value deletion unit (short time peak value deletion unit) 26 performs processing for deleting the short cycle peak value based on the maximum value interval output from the heart
このように心拍算出部25により生成された修正極大値間隔は、RRIに相当する。そして、この修正極大値間隔に基づき心拍数を得ることができる。これにより、車両の乗員の心拍数及びRRIを算出することができる。
Thus, the corrected maximum value interval generated by the
(2)第2実施例
次に、第2実施例の心拍検出装置について図5〜図7を参照して説明する。図5は、第2実施例の心拍検出装置を示すブロック図である。図6は、心拍算出部25に入力される信号波形を示す。図7は、極大極小値間隔に対する度数を示すヒストグラムである。なお、第2実施例の心拍検出装置において、第1実施例の心拍検出装置と同一構成については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
(2) Second Example Next, a heartbeat detecting device of a second example will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a block diagram showing the heartbeat detecting device of the second embodiment. FIG. 6 shows a signal waveform input to the
第2実施例の心拍検出装置は、図5に示すように、複数のドップラーセンサ1a〜1nと、ECU3とから構成される。ドップラーセンサ1a〜1nは、それぞれ第1実施例の心拍検出装置のドップラーセンサ1と同一であり、車両のシートの背もたれ部位及び座面部位等に複数配置されている。
As shown in FIG. 5, the heartbeat detection device according to the second embodiment includes a plurality of
ECU3は、ドップラーセンサ1a〜1nにより検出されたそれぞれの検出信号を入力して、乗員の心拍数を算出している。このECU2は、図3に示すように、入力部21と、バンドパスフィルタ22と、差分値算出部23と、ピーク値抽出部27と、心拍算出部28とから構成されている。ここで、入力部21とバンドパスフィルタ22と差分値算出部23とは、第1実施例のそれぞれと同一である。
The
ピーク値抽出部(ピーク値抽出手段)27は、差分値算出部23により生成された差分値信号に基づき、所定値以上若しくは所定値以下の差分値であるピーク値を抽出する。このピーク値抽出部27は、第1極大極小値抽出部41と、第2極大極小値抽出部42と、第3極大極小値抽出部43とから構成される。
The peak value extraction unit (peak value extraction means) 27 extracts a peak value that is a difference value greater than or equal to a predetermined value or less based on the difference value signal generated by the difference
第1極大極小値抽出部41は、差分値信号のうちの全ての極大値(第1極大値)及び極小値(第1極小値)を抽出する。第2極大極小値抽出部42は、第1極大値のうち上述した数1に示す所定時間T内における最大値を抽出する。さらに、第2極大極小値抽出部42は、第1極小値のうち上述した数1に示す所定時間T内における最小値を抽出する。ここで、第2実施例においては、第1実施例と同様に、最大検出心拍数Xは300[拍/分]とするので、所定時間Tは0.2秒となる。
The first maximum / minimum
第3極大極小値抽出部43は、第2極大極小値抽出部42により抽出された第2極大値のうち、所定範囲内に含まれる極大値(第3極大値)を抽出する。さらに、第3極大極小値抽出部42は、第2極大極小値抽出部42により抽出された第2極小値のうち、所定範囲内に含まれる極小値(第3極小値)を抽出する。ここで、所定範囲とは、第2極大値及び第2極小値の絶対値の中で最大である最大極大極小値の2分の1以上であって、最大極小極大値以下である。
The third maximum / minimum
ここで、第3極大極小値抽出部43により生成された信号の波形は、それぞれのドップラーセンサ1a〜1n毎に図6に示すようになる。図6において、第3極大値は丸印により示し、第3極小値は四角印により示す。
Here, the waveform of the signal generated by the third maximum / minimum
心拍算出部(ピーク値間隔算出手段)28は、第3極大値極小抽出部43により抽出されたそれぞれのドップラーセンサ毎の第3極大値に基づき、隣り合う第3極大値の間隔である極大値間隔をそれぞれのドップラーセンサ毎に算出する。さらに、心拍算出部28は、第3極大値極小抽出部43により抽出されたそれぞれのドップラーセンサ毎の第3極小値に基づき、隣り合う第3極小値の間隔である極小値間隔をそれぞれのドップラーセンサ毎に算出する。
The heart rate calculation unit (peak value interval calculation means) 28 is based on the third maximum value for each Doppler sensor extracted by the third maximum value
さらに、心拍算出部28は、算出した極大値間隔及び極小値間隔に基づき、共通する極大値間隔又は極小値間隔(極大極小値間隔)毎にヒストグラムを生成する。このヒストグラムを図7に示す。
Furthermore, the heart
そして、心拍算出部28は、共通する極大極小値間隔が最大である周期を抽出する。図7に示すヒストグラムによれば、極大極小値間隔は1秒が最大となっている。そして、抽出した最大数の極大極小値間隔の周期に基づき心拍数を算出する。この場合、心拍の周期が1秒であるので、心拍数は60[拍/分]となる。このように車両の乗員の心拍数を算出することができる。
Then, the heart
(3)その他
上記実施例の第3極大値抽出部33及び第3極大極小値抽出部43における所定範囲とは、第2極大値の中で最大である最大極大値の2分の1以上であって最大極大値以下などとしているが、これに限られるものではない。例えば、所定範囲は、最大極大値の2分の1以外の所定割合以上であり最大極大値以下などとしてもよい。さらに、所定範囲は、第2極大値の平均値以上であり最大極大値以下などとしてもよい。また、所定範囲は、第2極大値のうち最小極大値と最大極大値とに基づき算出されるようにしてもよい。例えば、最大極大値と最小極大値との中間値以上で最大極大値以下などとしてもよい。また、上記実施例における数値は適宜変更可能である。
(3) Others The predetermined range in the third maximum
1:ドップラーセンサ、 2、3:ECU、 21:入力部(センサ入力手段)、 22:バンドパスフィルタ、 23:差分値算出部(差分値算出手段)、 24、27:ピーク値抽出部(ピーク値抽出手段)、 25、28:心拍算出部(ピーク値間隔算出手段)、 26:短周期ピーク値削除部(短時間ピーク値削除手段)、 31:第1極大値抽出部(極大値抽出手段) 32:第2極大値抽出部(時間内最大値抽出手段)、 33:第3極大値抽出部(範囲内極大値抽出手段)、 41:第1極大極小値抽出部 42:第2極大極小値抽出部、 43:第3極大極小値抽出部
1:
Claims (11)
所定入力時間内における前記体表面動作検出センサから出力される信号を入力するセンサ入力手段と、
前記センサ入力手段により入力された前記信号のうち所定周波数帯を除去するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタにより所定周波数帯を除去された前記信号の差分値を算出する差分値算出手段と、
前記差分値のうち所定値以上のピーク値を抽出するピーク値抽出手段と、
隣り合う前記ピーク値の時間間隔を算出するピーク値間隔算出手段と、
を備えることを特徴とする心拍検出装置。 A body surface motion detection sensor for detecting body surface motion;
Sensor input means for inputting a signal output from the body surface motion detection sensor within a predetermined input time;
A band-pass filter for removing a predetermined frequency band from the signal input by the sensor input means;
Difference value calculating means for calculating a difference value of the signal from which a predetermined frequency band has been removed by the bandpass filter;
Peak value extraction means for extracting a peak value equal to or greater than a predetermined value among the difference values;
A peak value interval calculating means for calculating a time interval between adjacent peak values;
A heartbeat detecting device comprising:
前記差分値のうち極大値を抽出する極大値抽出手段と、
前記極大値のうち所定抽出時間内における最大値である時間内最大値を抽出する時間内最大値抽出手段と、
を備え、
前記ピーク値間隔算出手段は、隣り合う前記時間内最大値の時間間隔を算出することを特徴とする請求項1記載の心拍検出装置。 The peak value extracting means includes
A maximum value extracting means for extracting a maximum value among the difference values;
In-time maximum value extraction means for extracting the maximum value in time that is the maximum value within a predetermined extraction time among the maximum values,
With
2. The heartbeat detecting device according to claim 1, wherein the peak value interval calculating means calculates a time interval between adjacent maximum values in time.
前記差分値のうち極大値を抽出する極大値抽出手段と、
前記極大値のうち最大極大値に基づき所定範囲内に属する前記極大値である範囲内極大値を抽出する範囲内極大値抽出手段と、
を備え、
前記ピーク値間隔算出手段は、隣り合う前記範囲内極大値の時間間隔を算出することを特徴とする請求項1記載の心拍検出装置。 The peak value extracting means includes
A maximum value extracting means for extracting a maximum value among the difference values;
In-range maximum value extracting means for extracting an in-range maximum value that is the maximum value belonging to a predetermined range based on a maximum maximum value among the maximum values;
With
2. The heartbeat detecting device according to claim 1, wherein the peak value interval calculating means calculates a time interval between adjacent maximum values in the range.
前記差分値のうち極大値を抽出する極大値と、
前記極大値のうち所定抽出時間内における最大値である時間内最大値を抽出する時間内最大値抽出手段と、
前記時間内極大値のうち最大極大値に基づき所定範囲内に属する前記時間内極大値である範囲内極大値を抽出する範囲内極大値抽出手段と、
を備え、
前記ピーク値間隔算出手段は、隣り合う前記範囲内極大値の時間間隔を算出することを特徴とする請求項1記載の心拍検出装置。 The peak value extracting means includes
A maximum value for extracting a maximum value among the difference values; and
In-time maximum value extraction means for extracting the maximum value in time that is the maximum value within a predetermined extraction time among the maximum values,
A local maximum value extracting means for extracting a local maximum value in the range that is the local maximum value belonging to a predetermined range based on a maximum local maximum value among the local maximum values;
With
2. The heartbeat detecting device according to claim 1, wherein the peak value interval calculating means calculates a time interval between adjacent maximum values in the range.
さらに、複数の前記時間間隔のうち共通する前記時間間隔の度数が最大である最大数時間間隔を抽出する最大数時間間隔抽出手段を備えることを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の心拍検出装置。 The body surface motion detection sensors are plural,
Furthermore, it comprises the maximum number time interval extraction means which extracts the maximum number time interval whose frequency of the said time interval common among the said some time intervals is the maximum. The heartbeat detection device described in 1.
前記ピーク値間隔算出手段は、隣り合う前記極大ピーク値の時間間隔及び隣り合う前記極小ピーク値の時間間隔を算出することを特徴とする請求項1又は8に記載の心拍検出装置。 The peak value extracted by the peak value extraction means is a maximum peak value where the maximum value of the difference value is equal to or greater than a first predetermined value, and a minimum peak value where the minimum value of the difference value is equal to or less than a second predetermined value. Yes,
The heart rate detection device according to claim 1 or 8, wherein the peak value interval calculation means calculates a time interval between the adjacent maximum peak values and a time interval between the adjacent minimum peak values.
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