JP2006238971A - Cycle calculator and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基準周期を算出する周期算出装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a period calculation device and a program for calculating a reference period.
従来から、血管に光を照射し、当該血管の拍動に応じた反射光又は透過光の光量変化に基づいて脈波を特定し、特定した脈波の周期(以下では単に脈波周期と称する)を算出する周期算出装置などが提案されている。この周期算出装置では、脈波周期がn個測定され、測定された脈波周期が大きさ順に並べられて、その並べられた順で中央にくる脈波周期(以下では中央周期と称する)が用いられることにより、脈拍数が算出されている(例えば、特許文献1参照)。これにより、測定されたn個の脈波周期の中からノイズによる影響の少ない脈波周期が用いられるため、当該脈波周期に対応する脈拍数が高精度に算出されるように見える。
しかしながら、上記周期算出装置では、本来の脈波周期の間に1又は複数ノイズ(例えば、図13に示すP2−P4の脈波周期の間であるP3)が含まれることにより、当該本来の脈波周期(例えば、図13に示すP2−P4の脈波周期)が分断された場合には、当該本来の脈波周期が上記中央周期にはなり得ず、当該本来の脈波周期が脈拍数の算出に用いられなくなるため、高精度に脈拍数が算出され難かった。 However, in the period calculation device, one or a plurality of noises (for example, P3 which is between P2 and P4 pulse wave periods shown in FIG. 13) are included in the original pulse wave period. When the wave period (for example, P2-P4 pulse wave period shown in FIG. 13) is divided, the original pulse wave period cannot be the central period, and the original pulse wave period is the pulse rate. It is difficult to calculate the pulse rate with high accuracy.
また、脈波がフィルタ回路を通過すると、一部の脈波(例えば、図13に示すP4-5の脈波,点線部分の脈波)が排除されることがあるため、当該一部の脈波が脈拍数の算出に用いられず、高精度に脈拍数が算出され難かった。 Further, when the pulse wave passes through the filter circuit, a part of the pulse wave (for example, the pulse wave of P4-5 shown in FIG. 13 or the pulse wave of the dotted line portion) may be excluded. Waves were not used to calculate the pulse rate, and it was difficult to calculate the pulse rate with high accuracy.
一方、出願人らは、基準周期を設定し、該基準周期に対する上限値及び下限値の範囲内である特定範囲に、該基準周期の次の周期である次周期が属している場合には、該次周期を脈波周期として算出する装置を提案している。これにより、該次周期が当該特定範囲に属しない場合には、当該次周期が脈波周期として算出されないこととなる。 On the other hand, when the applicant sets a reference period and the next period, which is the next period of the reference period, belongs to the specific range that is within the range of the upper limit value and the lower limit value for the reference period, An apparatus for calculating the next period as a pulse wave period is proposed. Thereby, when the next cycle does not belong to the specific range, the next cycle is not calculated as a pulse wave cycle.
従って、上記次周期が上記特定範囲に属しない短い周期(例えば、図13に示すP2−P3;P3はノイズによる脈波)や、上記次周期が上記特定範囲を超える長い周期(例えば、図11に示すP4-5;本来のP4-5はフィルタ回路などにより除去されている)が脈波周期とされないため、適切な脈拍数が算出されるように見える。 Therefore, a short period (for example, P2-P3; P3 shown in FIG. 13 is a pulse wave due to noise) in which the next period does not belong to the specific range, or a long period (for example, FIG. 11 in which the next period exceeds the specific range). P4-5; original P4-5 is removed by a filter circuit or the like) is not set as a pulse wave period, so that it seems that an appropriate pulse rate is calculated.
ところが、上記装置は、上記基準周期に対する上限値及び下限値の範囲内である特定範囲に上記次周期が属しているか否かにより、当該次周期を脈波周期として算出している。このため、上記装置は、上記基準周期が適切でなければ上記次周期を脈波周期として適切に算出することができなかった。 However, the apparatus calculates the next cycle as a pulse wave cycle depending on whether or not the next cycle belongs to a specific range that is within a range of an upper limit value and a lower limit value with respect to the reference cycle. For this reason, the apparatus cannot appropriately calculate the next period as a pulse wave period unless the reference period is appropriate.
具体的には、上記装置は、フィルタ回路を備えているため、本来存在しなければならない脈波(例えば、図13に示すP4-5)を除去することがある。このため、上記装置は、本来の脈波(例えば、図13に示すP4-5)が除かれると、その本来の脈波が除かれた状態での各脈波間(例えば、図13に示すP4−P5間)の周期を基準周期としなければならず、その基準周期を用いることにより上記次周期を誤算出することがあった。 Specifically, since the apparatus includes a filter circuit, a pulse wave (for example, P4-5 shown in FIG. 13) that should originally exist may be removed. For this reason, when the original pulse wave (for example, P4-5 shown in FIG. 13) is removed, the above-described apparatus can detect the interval between the pulse waves in the state where the original pulse wave is removed (for example, P4 shown in FIG. 13). -P5) must be a reference period, and the next period may be erroneously calculated by using the reference period.
これにより、従来から脈拍数が算出される基となる上記基準周期を適切にすることのできる技術の開発が望まれていた。 Accordingly, it has been desired to develop a technique that can appropriately set the reference period that is a basis for calculating the pulse rate.
そこで、本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、基準周期を適切に算出することができる周期算出装置及びプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a period calculation device and a program that can appropriately calculate a reference period.
本発明は、上記課題を解決するために、被験者に着脱可能に装着される周期算出装置であって、第1センサにより測定される基準周期と相関のある被験者の運動量を測定する第2センサと、第2センサにより測定された運動量の値を用いて、第1センサにより測定された基準周期を補正する補正部とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a period calculation device that is detachably attached to a subject, and a second sensor that measures a subject's momentum correlated with a reference period measured by the first sensor; And a correction unit that corrects the reference period measured by the first sensor using the value of the momentum measured by the second sensor.
かかる本発明の特徴によれば、測定された基準周期が本来の基準周期(以下では、本来基準周期と称する)とは大きくずれていても、第2センサにより測定された運動量の値を用いて、測定された基準周期を本来基準周期に近づけることができる。 According to such a feature of the present invention, even if the measured reference period is greatly deviated from the original reference period (hereinafter referred to as the original reference period), the momentum value measured by the second sensor is used. The measured reference period can be brought close to the original reference period.
上記発明においては、補正値は、第1センサにより測定された基準周期が所定範囲内に属しない場合には、第2センサにより測定された運動量の値を用いて基準周期を補正してもよい。 In the above invention, the correction value may be corrected using the momentum value measured by the second sensor when the reference period measured by the first sensor does not fall within the predetermined range. .
上記発明においては、第1センサは被験者の脈波の振幅の1つのピークから次のピークまでの間隔である基準周期を測定するものであり、基準周期に対する下限及び上限の間である特定範囲を設定する範囲設定手段と、第1センサにより測定された基準周期に対して次の周期である次周期が特定範囲に属する場合には、次周期を脈波周期として算出する周期算出部が備えられてもよい。 In the said invention, a 1st sensor measures the reference | standard period which is the space | interval from the one peak of the amplitude of a test subject's pulse wave to the next peak, and the specific range which is between the minimum and the upper limit with respect to a reference | standard period. A range setting means for setting and a period calculation unit for calculating the next period as a pulse wave period when the next period, which is the next period relative to the reference period measured by the first sensor, belongs to the specific range. May be.
上記発明においては、基準周期は被験者の脈拍数又は心拍数に対応する周期であり、運動量は互いに直交する3軸方向に作用する加速度の合成値であり、補正部は、多数の被験者の前記加速度の合成値と該多数の被験者の脈拍数又は心拍数との関係により算出された近似式と、前記第2センサにより測定された前記加速度の合成値とを用いて、前記第1センサにより測定された前記基準周期を補正してもよい。 In the above invention, the reference period is the pulse rate of the subject or a period corresponding to the heart rate, the momentum is a composite value of accelerations acting in three axis directions orthogonal to each other, and the correction unit is configured to measure the accelerations of a large number of subjects. Using the approximate expression calculated from the relationship between the combined value of the multiple and the pulse rate or heart rate of the large number of subjects, and the combined value of the acceleration measured by the second sensor. The reference period may be corrected.
本発明の特徴によれば、基準周期を適切に算出することができる周期算出装置及びプログラムを提供することができる。 According to the characteristics of the present invention, it is possible to provide a period calculation device and a program that can appropriately calculate a reference period.
[第1実施形態]
(周期算出装置の基本構成)
本発明における周期算出装置1について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態における周期算出装置1の内部ブロックを示す図である。本実施形態における周期算出装置1は、脈波センサ10と、検出部20と、バンドパスフィルタ部30と、報知部40と、RAM50と、ROM60と、CPU70とを備えている。
[First Embodiment]
(Basic configuration of period calculation device)
The
脈波センサ10は、光を照射すると共に、当該光による皮膚などからの反射光を受光して受光量に応じた脈波を測定する。検出部20は、脈波センサ10により測定された脈波を検出する。バンドパスフィルタ部30は、検出部20により検出された脈波のうちの特定の周波数成分の脈波のみを抽出するものである。
The
報知部40は、後述するCPU70により脈波周期が算出されない場合にはその旨を報知する。また、報知部40は、脈波周期、脈波周期に対応する脈拍数等を出力するものであり、例えば、液晶表示装置、スピーカなどから構成されている。RAM50は、一時的にデータを記憶するものである。ROM60は、周期算出装置1を動作させるためのプログラムなどを記憶するものである。
If the pulse wave cycle is not calculated by the
前記CPU70は、ROM60に記憶されたプログラムに基づいて処理を実行するものであり、ピーク間隔特定部71と、次ピーク間隔特定部72と、範囲設定部73と、周期算出部74とを備えている。
The
ピーク間隔特定部71は、脈波の振幅の1つのピークから次のピークまでの間隔をピーク間隔(後述する図3に示すt1,t2…;基準周期の次の周期である次周期)として特定する。次ピーク間隔特定部72は、ピーク間隔特定部71により特定されたピーク間隔(例えば、後述する図3(c)に示すt1)とそれに続くピーク間隔である連続ピーク間隔(例えば、後述する図3(c)に示すt2)とを1つのピーク間隔(例えば、後述する図3(c)に示すt1+t2、基準周期の次の周期である次周期)として特定する。
The peak
範囲設定部73は、基準周期T(後述する図3(a)参照)に対する下限及び上限の間である特定範囲TA(後述する図3(a)参照)を設定する。この基準周期Tには、予め設定された脈波周期、直前のピーク間隔の脈波周期、各ピーク間隔の平均の脈波周期などが挙げられる。本実施形態における基準周期Tは、所定のピーク間隔に対して直前に算出された脈波周期として説明する。
The
周期算出部74は、ピーク間隔特定部71により特定されたピーク間隔(例えば、後述する図3(b)に示すt1)が特定範囲TAに属する場合には、当該ピーク間隔を脈波周期として算出する。また、周期算出部74は、次ピーク間隔特定部72により特定されたピーク間隔(例えば、後述する図3(c)に示すt1+t2)が特定範囲TAに属する場合には、当該ピーク間隔を脈波周期として算出する。
When the peak interval specified by the peak interval specifying unit 71 (for example, t1 shown in FIG. 3B described later) belongs to the specific range TA, the
さらに、周期算出部74は、ピーク間隔特定部71又は次ピーク間隔特定部72により特定された複数のピーク間隔(例えば、後述する図3(d)に示すt1+t2,t1+t2+t3)が特定範囲TAに属する場合には、複数のピーク間隔のうちの基準周期Tに最も近いピーク間隔(例えば、t1+t2)を脈波周期として算出する。
Further, in the
また、周期算出部74は、ピーク間隔特定部71又は次ピーク間隔特定部72により特定された複数のピーク間隔(例えば、後述する図4(c)に示すt1,t1+t2)が特定範囲TAに属しない場合には、複数のピーク間隔のうちの最初のピーク間隔(例えば、t1)の終点を基準周期Tの開始点として設定する(例えば、後述する図4(d)及び(g))。
In addition, the
(周期算出装置の動作)
以下において、周期算出装置の動作である周期算出方法について、図面を参照しながら説明する。図2は、本実施形態における周期算出方法を示す図である。図2に示すように、ステップ1において、検出部20は、脈波センサ10から出力された信号を脈波として検出する。その後、バンドパスフィルタ部30は、検出部20により検出された脈波のうちの特定の周波数成分のみを抽出する。
(Operation of period calculation device)
Hereinafter, a period calculation method that is an operation of the period calculation device will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram illustrating a period calculation method in the present embodiment. As shown in FIG. 2, in
ステップ2において、CPU70は、脈波の振幅の1つのピークから次のピークまでの間隔をピーク間隔(後述する図3に示すt1,t2…)として特定する。ステップ3において、CPU70は、特定したピーク間隔を用いて周期算出方法を行う。ステップ4において、CPU70は、脈波周期が算出されたか否か確認する。また、CPU70は、脈波周期が算出された場合にはステップ5の処理に移り、脈波周期が算出されていない場合にはステップ6の処理に移る。
In
ステップ5において、CPU70は、算出された脈波周期に対応する脈拍数を出力するように指示するコマンドを報知部40に出力する。この報知部40は、CPU70により出力されたコマンドに基づいて脈拍数などを表示する。ステップ6において、CPU70は、脈波周期がn回以上連続して算出されていない場合にはステップ7の処理に移り、脈波周期がn回以内算出されていない場合にはステップ1の処理に戻る。
In
ステップ7において、CPU70は、処理がエラーであることを報知するように指示するコマンドを報知部40に出力する。この報知部40は、CPU70により出力されたコマンドに基づいて特定情報(例えば、脈波センサ10を適切な位置に付けて下さいなどの文字)を表示する。
In
ステップ8において、CPU70は、終了条件(例えば、脈波周期の算出を終了させるための操作が受け付けられた場合など)が成立したか否か確認する。また、CPU70は、終了条件が成立した場合には本処理を終了し、終了条件が成立していない場合にはステップ1の処理に戻る。
In
次に、上述したステップ3の周期算出処理について説明する。図3及び図4は、ステップ3の周期算出処理により脈波周期が算出されるまでの様子を示す図である。この周期算出処理はパターン1及びパターン2に大きく分けられる。以下ではパターン1及びパターン2について詳細に説明する。
Next, the period calculation process in step 3 described above will be described. 3 and 4 are diagrams showing a state until the pulse wave cycle is calculated by the cycle calculation processing in step 3. This period calculation process is roughly divided into
(A)パターン1について
図3(a)に示すように、先ず、範囲設定部73は、基準周期である前回の脈波周期T及びその脈波周期Tに対する下限Tmin及び上限Tmaxの間である特定範囲TAを設定する。そして、最初のピーク間隔t1が特定範囲TAに属する場合には、周期算出部74は、ピーク間隔t1を脈波周期として算出する。
(A)
一方、図3(b)に示すように、最初のピーク間隔t1(又はt1’)が特定範囲TAに属しない場合には、周期算出部74は、ピーク間隔t1(又はt1’)を脈波周期として算出しない。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the first peak interval t1 (or t1 ′) does not belong to the specific range TA, the
この場合には、図3(c)に示すように、次ピーク間隔特定部72は、ピーク間隔t1とそれに続くピーク間隔である連続ピーク間隔t2とをピーク間隔(t1+t2)として特定する。そして、図3(c)に示すように、ピーク間隔(t1+t2)が特定範囲TAに属する場合には、周期算出部74は、ピーク間隔(t1+t2)を脈波周期として算出する。
In this case, as shown in FIG. 3C, the next peak
但し、図3(d)に示すように、ピーク間隔(t1+t2)のみならず、ピーク間隔(t1+t2)とそれに続く連続ピーク間隔t3との総和であるピーク間隔(t1+t2+t3)も特定範囲TAに属する場合には、周期算出部74は、最も基準周期Tに近いピーク間隔(t1+t2)を脈波周期として算出する。
However, as shown in FIG. 3D, not only the peak interval (t1 + t2) but also the peak interval (t1 + t2 + t3) which is the sum of the peak interval (t1 + t2) and the subsequent continuous peak interval t3 belongs to the specific range TA. The
(B)パターン2について
図4(a)に示すように、先ず、範囲設定部73は、基準周期である前回の脈波周期T及びその脈波周期Tに対する下限Tmin及び上限Tmaxの間である特定範囲TAを設定する。そして、図4(b)及び(c)に示すように、最初のピーク間隔t1が特定範囲TAに属しない場合には、次ピーク間隔特定部72は、ピーク間隔t1とそれに続くピーク間隔である連続ピーク間隔t2とをピーク間隔(t1+t2)として特定する。
(B)
その後、図4(c)及び(d)に示すように、最初のピーク間隔t1のみならず、次に特定されたピーク間隔(t1+t2)も特定範囲TAに属しない場合には、周期算出部74は、最初のピーク間隔t1の終点を基準周期Tの開始点に変更する(図4(g)参照)。したがって、最初のピーク間隔t1が削除されることとなる。
Thereafter, as shown in FIGS. 4C and 4D, when not only the first peak interval t1 but also the next specified peak interval (t1 + t2) does not belong to the specific range TA, the
なお、本実施形態では、次に特定されたピーク間隔(t1+t2)が上限Tmaxを超える場合には、周期算出部74は、最初のピーク間隔t1の終点を基準周期Tの開始点に変更する(図4(d)参照)。
In the present embodiment, when the next specified peak interval (t1 + t2) exceeds the upper limit Tmax, the
そして、図4(d)に示すように、ピーク間隔t2が特定範囲TAに属しない場合には、次ピーク間隔特定部72は、ピーク間隔t2とそれに続くピーク間隔である連続ピーク間隔t3とをピーク間隔(t2+t3)として特定する。その後、図4(e)及び(f)に示すように、ピーク間隔(t2+t3)が特定範囲TAに属する場合には、周期算出部74は、ピーク間隔(t2+t3)を脈波周期として算出する。
As shown in FIG. 4D, when the peak interval t2 does not belong to the specific range TA, the next peak
ここで、周期算出部74は、上記パターン1又は上記パターン2を用いて算出した複数の脈波周期の平均値(秒)を算出し、60をその平均値で除算することにより1分間における脈拍数(bpm)を算出する。
Here, the
(作用及び効果)
このような本発明の特徴によれば、ピーク間隔(例えば、図3に示すt1)とそれに続く連続ピーク間隔(例えば、図3に示すt2)との総和であるピーク間隔(t1+t2)が特定範囲内TAに属する場合には、当該ピーク間隔(t1+t2)を脈波周期として算出する。これにより、特定範囲内TAに属しない程短いピーク間隔、すなわち本来の脈波の1つのピークとノイズのピークとの間隔である可能性の高いピーク間隔(t1)を脈波周期として算出せずに、そのピーク間隔t1とそれに続く連続間隔t2との総和である本来のピーク間隔(t1+t2)を脈波周期として算出するため、脈波にノイズが含まれても適切な脈波周期を算出することができる。
(Function and effect)
According to such a feature of the present invention, the peak interval (t1 + t2), which is the sum of the peak interval (eg, t1 shown in FIG. 3) and the subsequent continuous peak interval (eg, t2 shown in FIG. 3), is in a specific range. When belonging to the inner TA, the peak interval (t1 + t2) is calculated as the pulse wave period. As a result, a peak interval that is so short that it does not belong to the specific range TA, that is, a peak interval (t1) that is likely to be the interval between one peak of the original pulse wave and the noise peak is not calculated as the pulse wave period. In addition, since the original peak interval (t1 + t2), which is the sum of the peak interval t1 and the subsequent continuous interval t2, is calculated as the pulse wave cycle, an appropriate pulse wave cycle is calculated even if noise is included in the pulse wave. be able to.
さらに、バンドパスフィルタ部30などにより排除された脈波の前後に存在する各ピークの間隔であるピーク間隔(例えば、図3に示すt1’)が本来のピーク間隔よりも広くなることがある。この場合には、当該広いピーク間隔(t1’)が特定範囲TAを超える場合には、その広いピーク間隔を脈波周期として算出しないため、一部の脈波が排除されても適切な脈波周期を算出することができる。
Furthermore, the peak interval (for example, t1 ′ shown in FIG. 3) that is the interval between the peaks existing before and after the pulse wave eliminated by the
また、複数のピーク間隔(例えば、図3に示すt1+t2,t1+t2+t3)が特定範囲TAに属しても、当該複数のピーク間隔のうちの基準周期Tに最も近いピーク間隔(例えば、図3に示すt1+t2)を脈波周期として算出するため、より本来の周期に近いピーク間隔(t1+t2)を脈波周期として算出することができる。 Further, even if a plurality of peak intervals (for example, t1 + t2, t1 + t2 + t3 shown in FIG. 3) belong to the specific range TA, a peak interval closest to the reference period T (for example, t1 + t2 shown in FIG. 3) among the plurality of peak intervals. ) Is calculated as the pulse wave period, the peak interval (t1 + t2) closer to the original period can be calculated as the pulse wave period.
さらに、複数のピーク間隔(例えば、図4に示すt1,t1+t2)が特定範囲TAに属しない場合には、複数のピーク間隔のうちの最初のピーク間隔(例えば、図4に示すt1)の終点を基準周期Tの開始点とする。これにより、当該最初のピーク間隔(t1)を除いてその次のピーク間隔(t2)が特定範囲に属するか否かについて再び判定するため、より適切な脈波周期を算出することができる。 Furthermore, when a plurality of peak intervals (for example, t1, t1 + t2 shown in FIG. 4) do not belong to the specific range TA, the end points of the first peak interval (for example, t1 shown in FIG. 4) among the plurality of peak intervals. Is the starting point of the reference period T. Accordingly, since it is determined again whether or not the next peak interval (t2) belongs to the specific range except the first peak interval (t1), a more appropriate pulse wave cycle can be calculated.
また、脈波周期が算出されない場合にはその旨が報知されることにより、測定者は、脈波を測定するセンサの位置をより適切な位置に取付け直すことができる。 Further, when the pulse wave period is not calculated, the fact is notified so that the measurer can reattach the position of the sensor that measures the pulse wave to a more appropriate position.
[第2実施形態]
(周期算出装置の基本構成)
第1実施形態及び第2実施形態では、基準周期T(図3及び図4参照)は、前回の脈波周期Tであるという点で共通するが、第2実施形態では、基準周期Tは、さらに被験者に作用する運動量に応じて補正されるという点で異なる。以下では、第1実施形態と異なる点のみを説明し、共通する部分の説明については省略する。
[Second Embodiment]
(Basic configuration of period calculation device)
In the first embodiment and the second embodiment, the reference period T (see FIGS. 3 and 4) is common in that it is the previous pulse wave period T. In the second embodiment, the reference period T is Furthermore, it differs in that it is corrected according to the momentum acting on the subject. Below, only a different point from 1st Embodiment is demonstrated, and it abbreviate | omits about description of a common part.
図5は、本実施形態における周期算出装置1の内部ブロックを示す図である。なお、図5に示す周期算出装置1に含まれている各部は、図1に示す周期算出装置1に含まれている同名の各部と同様の機能を有するため、詳細な説明は省略する。
FIG. 5 is a diagram showing an internal block of the
図5に示すように、周期算出装置1は、上記第1実施形態の構成に加えて、補正部75と、加速度センサ80と、検出部90とを備えている。
As shown in FIG. 5, the
加速度センサ80は、脈波センサ10、検出部20及びCPU70により測定される周期(基準周期T)と相関のある被験者の運動量を測定する第2センサを構成する。この運動量は、被験者に作用する加速度、被験者の歩数、被験者から吐き出されたガスの分析結果などでもよい。本実施形態における運動量は、被験者に作用する加速度であるものとする。なお、脈波センサ10、検出部20及びCPU70は第1センサを構成する。また、加速度センサ80は、ホルター心電計に備えられてもよい。
The
検出部90は、加速度センサ80により測定された加速度の値を検出する。
The
CPU70は、加速度センサ80により測定された加速度の値を用いて、脈波センサ10により測定された基準周期を補正する補正部75を備えている。例えば、補正部75は、多数の被験者の加速度の値と該多数の被験者の脈拍数又は心拍数との関係により算出された近似式と、加速度センサ80により測定された加速度の合成値とを用いて、脈波センサ10により測定された基準周期を補正する。
The
また、補正値77は、脈波センサ10により測定された基準周期が所定範囲内に属しない場合には、加速度センサ80により測定された加速度の値を用いて基準周期を補正してもよい。
The correction value 77 may be corrected using the acceleration value measured by the
図6(a)は、本実施形態における脈波センサ10及び加速度センサ80が被験者に装着されている状態を示す図である。図6(b)は、被験者に作用する加速度の方向を示す図である。
FIG. 6A is a diagram illustrating a state where the
図6(a)に示すように、脈波センサ10は被験者の耳に装着され、加速度センサ80は被験者の胴体部分に装着される。なお、加速度センサ80は、脈波センサ10と共に被験者の耳などに装着されてもよい。
As shown in FIG. 6A, the
また、図6(b)に示すように、加速度センサ80が被験者に装着されることにより、加速度センサ80は、互いに直交する3軸の方向に加速度を測定する。すなわち、加速度センサ80は、被験者の進退方向に沿うx軸の加速度ix,被験者の左右方向に沿うy軸の加速度iy,被験者の鉛直方向に沿うz軸の加速度izを測定する。これらの加速度ix,加速度iy及び加速度izの合成値はitotalとする。
As shown in FIG. 6B, when the
(周期算出装置の動作)
次に、周期算出装置の動作である基準周期算出処理1及び基準周期算出処理2について、図面を参照しながら説明する。以下では、基準周期算出処理1及び基準周期算出処理2の順に説明する。
(Operation of period calculation device)
Next, reference
(1)基準周期算出処理1
図7は、本実施形態における基準周期算出処理1を示す図である。図7に示すように、ステップ11において、加速度センサ80は、互いに直交する3軸に作用する被験者の加速度(ix,iy,iz)を測定する。
(1) Reference
FIG. 7 is a diagram showing the reference
ステップ12において、補正部75は、測定された加速度(ix,iy,iz)に基づいて、当該加速度(ix,iy,iz)の合成値である合成加速度の平均値を合成加速度
itotalとして算出する。すなわち、所定時間間隔における複数の合成加速度(ここではm個)が存在する場合に、その所定時間間隔における複数の合成加速度の平均値を合成加速度itotalとすると、合成加速度itotalは以下の式1で表現することができる。
ステップ13において、補正部75は、予め設定された合成加速度−脈拍数特性(後述する式2の近似式)と、上記算出した合成加速度itotalとに基づいて、該合成加速度itotalに対する仮基準脈拍数を算出する。この仮基準脈拍数は、上記基準周期Tに対応する前回の脈拍数を最適値に補正するための仮の脈拍数である。この仮基準脈拍数は以下の式2の近似式で表現することができる。
In step 13, the
仮基準脈拍数=a・itotal+b (a,b;定数)…式2
ステップ14において、補正部75は、前回の脈拍数と仮基準脈拍数とに基づいて当該前回の脈拍数を補正し、補正後の脈拍数を基準脈拍数とする。この基準脈拍数は以下の式3で表現することができる。
Temporary reference pulse rate = a · itotal + b (a, b; constant)...
In step 14, the
基準脈拍数=(A・前回の脈拍数+B・仮基準脈拍数)/(A+B) (A,B;定数)…式3
なお、上記Aは2、Bは1であることが好ましい。また、補正部75は、上記式3より前回の脈拍数と仮基準脈拍数とを按分することにより、基準脈拍数を算出しているが、これに限定されずに、重回帰分析、PLS解析を用いて、上記前回の脈拍数、上記合成加速度itotal、被験者の歩数、被験者により吐き出されたガス成分の分析結果に基づいて基準脈拍数を算出してもよい。
Reference pulse rate = (A · Previous pulse rate + B · Temporary reference pulse rate) / (A + B) (A, B; constant) ... Equation 3
In addition, it is preferable that A is 2 and B is 1. Further, the
ステップ15において、補正部75は、算出した基準脈拍数に基づいて基準周期Tを算出する。この基準周期Tは以下の式4で表現することができる。なお、基準脈拍数はbpmの単位であり、基準周期Tは秒の単位であるものとする。
In step 15, the
基準周期T=60/基準脈拍数 …式4
ここで、第1実施形態における周期算出処理においてCPU70は、上記式4により算出された基準周期Tを前回の脈波周期(図3及び図4参照)として設定し、その脈波周期の次の脈波周期(次周期)を算出する。この設定された基準周期Tにより次の脈波周期が算出されるまでの過程は、上述した周期算出処理(図3及び図4参照)と同様であるため、詳細な説明は省略する。
Reference period T = 60 / reference pulse rate (Formula 4)
Here, in the cycle calculation process in the first embodiment, the
次に、図8を参照しながら、上記S13において用いられる合成加速度−脈拍数特性(近似式)を算出するまでの処理について説明する。図8は、合成加速度−脈拍数特性(近似式)を算出するまでの処理を示す図である。 Next, with reference to FIG. 8, a process until calculation of the combined acceleration-pulse rate characteristic (approximate expression) used in S13 will be described. FIG. 8 is a diagram illustrating a process until calculating a combined acceleration-pulse rate characteristic (approximate expression).
S21において、周期算出装置1は、所定数(n)の被験者に作用する加速度の合成値である合成加速度と、その合成加速度が発揮されている所定数(n)の被験者の脈拍数との入力を促す。なお、所定数(n)は、後述する最小二乗法により近似式が算出可能な数である。
In S <b> 21, the
S22において、周期算出装置1は、入力された所定数(n)の被験者の合成加速度とそれに対する所定数(n)の被験者の脈拍数との関係により、最小二乗法を用いて近似式(上記式2参照)を求める。ここで、図9は、所定数(n)の被験者に作用する合成加速度itotal−脈拍数特性との関係を示す図である。本実施形態では、仮基準脈拍数は次の近似式(上記式2と同様)により表現することができる。
In S22, the
仮基準脈拍数=a・itotal+b
=0.0004・itotal+68.666
次に、図10を参照しながら、時間と基準周期T(図7に示すS15参照)に対する脈拍数との関係について説明する。図10は、第2実施形態の処理が実行された場合の時間に対する心拍数及び脈拍数の関係を示す図である。図10に示すように、脈拍数は、心拍数と略同様の値を示しており、心拍数から大きくずれていないことが分かる。
Temporary reference pulse rate = a · itotal + b
= 0.0004 · itotal + 68.666
Next, the relationship between time and the pulse rate with respect to the reference period T (see S15 shown in FIG. 7) will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the heart rate and the pulse rate with respect to time when the process of the second embodiment is executed. As shown in FIG. 10, the pulse rate shows substantially the same value as the heart rate, and it can be seen that it does not deviate significantly from the heart rate.
具体的には、500s付近では脈拍数が160であるが、その後の525s付近では脈拍数が125となり、脈拍数が急激に減少している。これは、525s付近において本来の脈波がフィルタ回路などにより除去されてしまい、脈拍数が誤算出されたためである。 Specifically, the pulse rate is 160 in the vicinity of 500 s, but the pulse rate is 125 in the vicinity of 525 s thereafter, and the pulse rate decreases rapidly. This is because the original pulse wave was removed by a filter circuit or the like in the vicinity of 525 s, and the pulse rate was erroneously calculated.
ところが、500s以降においても上記基準周期Tが上記合成加速度itotalなどにより適宜補正(上記式1乃至式4参照)される。このため、525s付近において脈拍数が誤算出されても、その後において適宜修正された基準周期Tにより適切な脈拍数が算出される。
However, even after 500 s, the reference period T is appropriately corrected (see the
ここで、図11は、第2実施形態の処理が実行されない場合の時間に対する心拍数及び脈拍数の関係を示す図である。図11に示すように、0〜485sにおいては脈拍数が心拍数と同様の数値を示すが、それ以降においては、フィルタ回路の影響により脈拍数が心拍数から大きくずれることがある。 Here, FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between the heart rate and the pulse rate with respect to time when the process of the second embodiment is not executed. As shown in FIG. 11, the pulse rate shows the same value as the heart rate at 0 to 485 s, but after that, the pulse rate may deviate greatly from the heart rate due to the influence of the filter circuit.
例えば、550s付近に対する脈拍数80の周期がその前の485s付近に対する脈拍数160の周期に対して2倍、3倍となることがある。つまり、フィルタ回路などの影響により550s付近において本来の脈波(例えば、図13に示すP4-5)が除去され、550s付近の周期がその前の480s付近の周期に対して2倍、3倍となることがある。 このため、550s付近の周期が基準周期Tとして誤算出されると、それ以降においては、誤算出された基準周期Tがそのまま用いられるため、その基準周期Tにより脈拍数も誤算出され続ける。本発明では、図10で説明したように、基準周期Tが誤算出されても、上記合成加速度itotalなどにより最適な基準周期Tに適宜補正(上記式1乃至式4参照)されるため、その最適な基準周期Tにより適切な脈拍数が算出される。
For example, the period of the
なお、周期算出装置1は、脈拍数を算出しているが、同様の処理により心拍数も当然に算出することができる。
Note that the
なお、周期算出装置1は、基準周期Tに対応する前回の脈拍数と被験者に作用する合成加速度itotalとを用いて当該基準周期Tを補正しているが、これに限定されずに、次に示す変更を加えてもよい。すなわち、周期算出装置1は、加速度センサ80に替えて、被験者の歩数を計数する歩数計、被験者により吐き出されたガス成分を分析する分析機器にしてもよい。この周期算出装置1は、基準周期Tに対応する前回の脈拍数と、歩数計により計数された被験者の歩数又は分析機器により分析されたガス成分とを用いて当該基準周期Tを補正することができる。
The
なお、周期算出装置1は、合成加速度−脈拍数特性である近似式(式2参照)を予め設定しているが、これに限定されずに、次に示す変更を加えてもよい。具体的には、周期算出装置1は、S12において算出した合成加速度itotalと、その合成加速度itotalに対する脈拍数の値とを順次記憶する。
In addition, although the
そして、周期算出装置1は、その合成加速度itotalと脈拍数の値とが所定期間において所定数分記憶されたことを条件に、記憶された略全ての合成加速度itotalと脈拍数の値とを用いて近似式を算出し、予め設定されている近似式から、算出した近似式に変更する。
Then, the
この場合には、周期算出装置1が、より多くの合成加速度itotalと脈拍数の値とに基づいて近似式を順次更新することにより、より適切な近似式(式2参照)を算出することができる。このため、周期算出装置1は、その近似式を用いて被験者の合成加速度itotalに対する仮基準脈拍数をより正確に算出することができ、結果的には基準脈拍数(式3参照)及び基準周期T(式4参照)もより正確に算出することができる。
In this case, the
(2)基準周期算出処理2
周期算出装置1は、上記基準周期算出処理1においては被験者に作用する合成加速度itotalを用いて常に基準周期Tを算出(図7参照)しているが、基準周期算出処理2においては被験者に作用する合成加速度itotalを用いて常に基準周期Tを算出(図7参照)しない点で相違する。
(2) Reference
The
図12は、本実施形態における基準周期算出処理2を示す図である。図12に示すように、S21において、周期算出装置1は、基準周期Tが所定範囲内に属するか否か判定する。この所定範囲には、予め設定された範囲、基準周期Tの前の周期に対して下限及び上限の間である範囲などが挙げられる。また、周期算出装置1は、この判定がYESである場合にはS22の処理に移り、NOである場合には本処理を終了する。
FIG. 12 is a diagram illustrating the reference
S22乃至S26までの処理は、図7に示すS11乃至S15までの処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。 Since the processing from S22 to S26 is the same as the processing from S11 to S15 shown in FIG. 7, detailed description thereof is omitted.
この場合には、周期算出装置1は、周期算出装置1は、基準周期Tが所定範囲内に属しない場合にのみ、加速度センサ80により測定された加速度の値を用いて当該基準周期Tを修正する。このため、周期算出装置1が基準周期Tを逐一補正する処理を実行しないため、周期算出装置1は周期算出装置1における処理負荷を軽減することができる。
In this case, the
なお、上記周期算出装置において動作するプログラムは、上記CPU70と同様の機能を有する。なお、プログラムは、記録媒体に記録されてもよい。この記録媒体は、ハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、ICチップ、カセットテープなどが挙げられる。
Note that the program that operates in the period calculation device has the same function as the
1…周期算出装置、10…脈波センサ、20…検出部、30…バンドパスフィルタ部、40…報知部、50…RAM、60…ROM、70…CPU、71…ピーク間隔特定部、72…次ピーク間隔特定部、73…範囲設定部、74…周期算出部、77…補正部、80…加速度センサ、90…検出部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
第1センサにより測定される基準周期と相関のある被験者の運動量を測定する第2センサと、
前記第2センサにより測定された運動量の値を用いて、前記第1センサにより測定された前記基準周期を補正する補正部と
を備えることを特徴とする周期算出装置。 A cycle calculation device that is detachably attached to a subject,
A second sensor for measuring a subject's momentum correlated with a reference period measured by the first sensor;
A period calculation apparatus comprising: a correction unit that corrects the reference period measured by the first sensor using a value of momentum measured by the second sensor.
前記補正部は、多数の被験者の前記加速度の合成値と該多数の被験者の脈拍数又は心拍数との関係により算出された近似式と、前記第2センサにより測定された前記加速度の合成値とを用いて、前記第1センサにより測定された前記基準周期を補正することを特徴とする請求項1に記載の周期算出装置。 The reference period is a period corresponding to the pulse rate or heart rate of the subject, and the momentum is a composite value of accelerations acting in three axis directions orthogonal to each other,
The correction unit includes an approximate expression calculated based on a relationship between a combined value of the accelerations of a large number of subjects and a pulse rate or a heart rate of the large numbers of subjects, and a combined value of the accelerations measured by the second sensor. The period calculation device according to claim 1, wherein the reference period measured by the first sensor is corrected by using the first and second sensors.
前記基準周期に対する下限及び上限の間である特定範囲を設定する範囲設定手段と、
前記第1センサにより測定された前記基準周期に対して次の周期である次周期が前記特定範囲に属する場合には、該次周期を脈波周期として算出する周期算出部と
を備えることを特徴とする請求項1又は請求項3のいずれかに記載の周期算出装置。 The first sensor measures the reference period which is an interval from one peak of the amplitude of the pulse wave of the subject to the next peak,
Range setting means for setting a specific range between a lower limit and an upper limit with respect to the reference period;
A period calculation unit that calculates the next period as a pulse wave period when a next period that is a next period with respect to the reference period measured by the first sensor belongs to the specific range; The period calculation device according to claim 1 or 3.
コンピュータを、
前記第2センサにより測定された運動量の値を用いて、前記第1センサにより測定された前記基準周期を補正する補正部として機能させることを特徴とするプログラム。 A program that is detachably attached to a subject and that operates in a period calculation device that includes a second sensor that measures a subject's momentum correlated with a reference period measured by a first sensor,
Computer
A program that functions as a correction unit that corrects the reference period measured by the first sensor using the value of the momentum measured by the second sensor.
前記補正部は、多数の被験者の前記加速度の合成値と該多数の被験者の脈拍数又は心拍数との関係により算出された近似式と、前記第2センサにより測定された前記加速度の合成値とを用いて、前記第1センサにより測定された前記基準周期を補正することを特徴とする請求項5に記載のプログラム。 The reference period is a period corresponding to the pulse rate or heart rate of the subject, and the momentum is a composite value of accelerations acting in three axis directions orthogonal to each other,
The correction unit includes an approximate expression calculated based on a relationship between a combined value of the accelerations of a large number of subjects and a pulse rate or a heart rate of the large numbers of subjects, and a combined value of the accelerations measured by the second sensor. The program according to claim 5, wherein the reference period measured by the first sensor is corrected by using.
前記基準周期に対する下限及び上限の間である特定範囲を設定する範囲設定手段と、
前記第1センサにより測定された前記基準周期に対して次の周期である次周期が前記特定範囲に属する場合には、該次周期を脈波周期として算出する周期算出部と
を備えることを特徴とする請求項5又は請求項7のいずれかに記載のプログラム。
The first sensor measures the reference period which is an interval from one peak of the amplitude of the pulse wave of the subject to the next peak,
Range setting means for setting a specific range between a lower limit and an upper limit with respect to the reference period;
A period calculation unit that calculates the next period as a pulse wave period when a next period that is a next period with respect to the reference period measured by the first sensor belongs to the specific range; The program according to any one of claims 5 and 7.
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