JP2006271731A - 心拍計測装置及び心拍計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ユーザの心拍による生体情報を取得する生体情報取得部と、ユーザの体動を検出する体動検出部と、ユーザの体動が終了した後、生体情報に基づいてテンプレートを生成するテンプレート生成部と、テンプレートと、取得された生体情報の波形データの相関係数を算出する波形類似度算出部と、相関係数から心拍一拍分の時間毎のピークを特定して、ピークをとるピーク値時間を取得するピーク値検出部と、ピーク値時間の時間間隔に基づいて心拍数を算出する心拍数算出部と、を備える。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる心拍計測装置100の構成を示すブロック図である。本図に示すように心拍計測装置は、生体情報取得部101と、体動検出部102と、テンプレート生成部103と、波形類似度算出部104と、評価部105と、ピーク値検出部106と、イビキ検出部107と、心拍数算出部108と、自律神経解析部109と9、表示処理部110とから構成されている。このような構成を備えることで心拍計測装置100は、ユーザからセンサ部10が検出した波形データに基づいて作成したテンプレートを利用して心拍数あるいは自律神経解析等を測定することを可能とする。また、ユーザが寝返り等による体動の後に、心拍計測装置100が体動後の状態に適したテンプレートを生成して、このテンプレートを用いて心拍数あるいは自律神経解析等を算出することで精度の向上を図ることができる。
第1の実施の形態では心拍を示す周波数帯域の振幅から体動検出部102が体動の検出を行ったが、本発明をこのような体動検出手段に制限するものではない。そこで第2の実施の形態では、生体信号を取得するセンサ部10とは別にセンサで体動を検出する場合を示したものとする。
また、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
上述した実施の形態では、テンプレート生成部103は、テンプレートを生成するために心拍データの波形データを一拍分切り出すためにピークとピークの間の中間点を特定し、中間点から一つ後の中間点までの波形データを一拍として切り出していた。本発明はこのような波形データの切り出しに制限するものではない。そこで本変形例のテンプレート生成部では2つのピークの時間間隔Rを計測し、心拍ピーク値検出部で検出された心拍のピークを基準として、±R/2もしくはそれ以下の範囲を一拍として切り出した場合の例とする。
上述した実施の形態では、テンプレートを生成する方法として、体動の終了後に最初に切り取られた一拍分の波形データをテンプレートとして生成した。しかしながら、本発明は体動の検出後に心拍の波形データのテンプレートが生成するのであればどの様な方法を用いても良い。そこで、本変形例ではテンプレート生成部が複数の心拍一拍分の波形データを取得した後、これらの平均値となる波形データを算出してテンプレートを生成するものである。
上述したように体動の検出後に心拍の波形データのテンプレートを生成するのであれば、どの様な方法を用いても良い。そこで本変形例は、テンプレート生成部がテンプレートを生成する際に、複数の心拍一拍分の波形データを取得した後、一つの波形データを比較対象として選択し、この選択された波形データと他の波形データの波形類似度を算出し、所定の波形類似度(例えば0.7)以下の波形データを除いた上で、複数の波形データの平均値となる波形データを算出してテンプレートを生成するものである。なお、類似度を算出する方法はどの様な手法を用いても良い。
上述したように体動の検出後に心拍の波形データのテンプレートを生成するのであれば、どの様な方法を用いても良い。そこで本変形例は、テンプレート生成部がテンプレートを生成する際に、複数の心拍一拍分の波形データを取得した後、取得した各波形データについて、他の全ての波形データの波形類似度を算出した和を求め、この波形類似度の和が最も高かった波形データを選択して、テンプレートを生成するものである。
また、生成されたテンプレートが適しているか否か評価する処理を、上述した実施の形態の評価部105が行う評価する処理に制限するものではない。そこで、本変形例は、評価部が、テンプレートが適しているか否か評価を行う際に、心拍一拍分の時間間隔内に波形類似度算出部で波形類似度として算出された相関係数について最も高いピーク値の次に大きいピーク値に対する倍率を複数算出して、これらの平均倍率が所定倍数以上(例えば2倍)であるか否かによりテンプレートが適しているか否か評価する。つまり、評価部は算出された平均倍率が2倍以上であればテンプレートが適していると判断する。
13 接続ケーブル
14 発光素子
15 受光素子
50 体動センサ部
100、1600 心拍計測装置
101 生体情報取得部
102、1601 体動検出部
103 テンプレート生成部
104 波形類似度算出部
105 評価部
106 ピーク値検出部
107 イビキ検出部
108 心拍数算出部
109 自律神経解析部
110 表示処理部
111 生体アンプ部
112 フィルタ部
113 心拍ピーク値検出部
Claims (24)
- ユーザの心拍あるいは脈拍などによる生体情報を取得する生体情報取得手段と、
前記ユーザの体動を検出する体動検出手段と、
前記体動検出手段による体動の検出が終了した後、前記生体情報取得手段により取得された前記生体情報に基づいて、心拍あるいは脈拍を示す波形情報として比較する基準となる基準波形情報を生成する基準情報生成手段と、
前記基準情報生成手段により生成された前記基準波形情報と、前記基準波形情報が生成された後に前記生体情報取得手段で取得された前記生体情報との波形類似度を算出する波形類似度算出手段と、
前記波形類似度算出手段により算出された複数の前記波形類似度から、心拍又は脈拍の極値を特定して、該極値をとる極値時刻を取得する極値取得手段と、
前記極値取得手段により取得される前記極値時刻の時間間隔に基づいて心拍数を算出する心拍数算出手段と、
を備えたことを特徴とする心拍計測装置。 - ユーザの脈拍あるいは心拍などによる生体情報を取得する生体情報取得手段と、
前記ユーザの体動を検出する体動検出手段と、
前記体動検出手段により体動の検出が終了した後に、前記生体情報取得手段により取得された前記生体情報に基づいて、前記生体情報の基準となる波形情報を示す基準波形情報を生成する基準情報生成手段と、
前記基準情報生成手段により生成された前記基準波形情報と、前記基準波形情報が生成された後に前記生体情報取得手段で取得された前記生体情報との波形類似度を算出する波形類似度算出手段と、
前記波形類似度算出手段により算出された複数の前記波形類似度から、心拍又は脈拍の極値を特定して、該極値をとる極値時刻を取得する極値取得手段と、
前記極値取得手段により取得される前記極値時刻の時間間隔に基づいて自律神経の活動を解析する自律神経解析手段と、
を備えたことを特徴とする心拍計測装置。 - 前記体動検出手段は、前記生体情報取得手段により取得した前記生体情報の前記波形情報が所定の振幅以上の場合に前記ユーザの体動を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の心拍計測装置。
- 前記体動検出手段は、予め定められた体動検出時間内で、前記極値取得手段により取得した前記極値が予め定められた体動判定値を超えない回数が予め定められた体動判定回数以上の場合に体動があったものとみなすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の心拍計測装置。
- 前記体動検出手段は、前記ユーザの生体に装着した加速度検出手段からの加速度信号により体動を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の心拍計測装置。
- ユーザの生体からの心拍あるいは脈拍などによる生体情報を取得する生体情報取得手段と、
前記ユーザの体動を検出する体動検出手段と、
前記体動検出手段による体動の検出が終了した後、前記生体情報取得手段により取得された前記生体情報に基づいて、脈拍あるいは心拍を示す波形情報として比較する基準となる基準波形情報を生成する基準情報生成手段と、
前記基準情報生成手段により生成された前記基準波形情報と、前記基準波形情報が生成された後に前記生体情報取得手段で取得された前記生体情報の前記波形情報の波形類似度を算出する波形類似度算出手段と、
前記波形類似度算出手段により算出された前記波形類似度に基づいて前記基準波形情報が適切か否か評価する評価手段と、
前記評価手段により前記基準波形情報が適切と評価された場合、前記波形類似度算出手段により算出された複数の前記波形類似度から、心拍又は脈拍の極値を特定して、該極値をとる極値時刻を取得する極値取得手段と、
前記極値取得手段により取得された前記極値時刻の時間間隔に基づいて心拍数を算出する心拍数算出手段と、
を備えたことを特徴とする心拍計測装置。 - 前記基準情報生成手段は、前記評価手段により前記基準波形情報が適切と評価でないと場合、前記基準波形情報を生成する際に用いられた前記生体情報を取得した後に前記生体情報取得手段により取得された前記生体情報に基づいて、心拍あるいは脈拍を示す波形情報として比較する基準となる基準波形情報を生成することを特徴とする請求項6に記載の心拍計測装置。
- 前記生体情報取得手段は、センサ手段により前記ユーザの生体から得られた前記生体情報を増幅する生体増幅手段を、さらに備え、該生体増幅手段により増幅された前記生体情報を取得することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の心拍計測装置。
- 前記生体情報取得手段は、センサ手段により前記ユーザの生体から得られた前記生体情報から心拍又は脈拍を示す所定の帯域以外の前記生体情報を除去する除去手段を備え、該除去手段により心拍又は脈拍を示す該所定の帯域による前記生体情報を取得することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一つに記載の心拍計測装置。
- 前記基準情報生成手段は、前記生体情報により取得された前記生体情報に基づいて、心拍又は脈拍一拍分の時間間隔を切り出して前記基準波形情報を生成することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一つに記載の心拍計測装置。
- 前記基準情報生成手段は、前記生体情報取得手段により取得された前記生体情報の心拍又は脈拍の前記波形情報の振幅の極値を検出する心拍極値検出手段と、
前記心拍極値検出手段により検出された複数の前記波形情報の振幅の前記極値から任意の極値を選択し、選択した前記極値を検出した前記極値時刻を基準として、該基準より一つ前に検出された前記極値の前記極値時刻との中間の時刻から、該基準より一つ後に検出された前記極値の前記極値時刻との中間の時刻までを一拍分の時間間隔として切り出した前記生体情報の前記波形情報を、前記基準波形情報として生成することを特徴とする請求項10に記載の心拍計測装置。 - 前記基準情報生成手段は、前記生体情報取得手段により取得された前記生体情報の心拍又は脈拍の前記波形情報の振幅の極値を検出する心拍極値検出手段と、
前記心拍極値検出手段により検出された複数の前記心拍波形の振幅の極値から任意の極値を選択し、選択した前記極値を検出した前記極値時刻と、この一つ前あるいは一つ後に検出された前記極値の前記極値時刻までの極値時刻間隔を算出し、選択した前記極値の前記極値時刻を中心とした前後の時間帯に対して算出された該極値時刻間隔の半分以下を切り出した前記生体情報の前記波形情報を、前記基準波形情報として生成することを特徴とする請求項10に記載の心拍計測装置。 - 前記基準情報生成手段は、前記生体情報により取得された前記生体情報から、心拍一拍分の時間間隔の情報を切り出して、前記基準波形情報を生成することを特徴とする請求項10乃至12のいずれか一つに記載の心拍計測装置。
- 前記基準情報生成手段は、前記生体情報により取得された前記生体情報から、心拍一拍分の時間間隔の前記波形情報を複数切り出して、切り出された複数の前記波形情報から算出された平均の前記波形情報を前記基準波形情報として生成することを特徴とする請求項10乃至12のいずれか一つに記載の心拍計測装置。
- 前記基準情報生成手段は、前記生体情報により取得された前記生体情報から、心拍一拍分の時間間隔の前記波形情報を複数切り出して、切り出された複数の前記波形情報のうちの一つの前記波形情報と他の前記波形情報の波形類似度を算出し、該波形類似度が予め定められた波形類似値より低い前記波形情報を除いて算出された平均の前記波形情報を前記基準波形情報として生成することを特徴とする請求項10乃至12のいずれか一つに記載の心拍計測装置。
- 前記基準情報生成手段は、前記生体情報により取得された前記生体情報から、心拍一拍分の時間間隔の情報を複数切り出して、切り出された複数の全ての前記波形情報について他の全ての前記波形情報と比較して算出された波形類似度の和を求め、波形類似度の和が最も高い前記波形情報を前記基準波形情報として生成することを特徴とする請求項10乃至12のいずれか一つに記載の心拍計測装置。
- 前記評価手段は、心拍一拍分の時間間隔あたりで前記波形類似度算出手段により算出された前記波形類似度が最も高い極値が、予め定められた評価判断時間内において予め定められた評価判断値以下となる回数が予め定められた評価判断回数以上か否かにより、前記基準波形情報が適切であるか否か評価することを特徴とする請求項6に記載の心拍計測装置。
- 前記評価手段は、心拍一拍分の時間間隔毎に前記波形類似度算出手段により算出された前記波形類似度が最も高い極値の平均値が、前記波形類似度が2番目に高い極値の平均値の予め定められた評価判断倍数より大きい以上であるか否かにより、前記基準波形情報が適切であるか否か評価することを特徴とする請求項6に記載の心拍計測装置。
- 前記評価手段は、前記波形類似度算出手段により算出された前記波形類似度に基づいて前記基準波形情報が適切であると評価され、前記基準波形情報を用いた処理が行われている場合でも、心拍一拍分の時間間隔あたりで前記波形類似度算出手段により算出された前記波形類似度が最も高い極値が、予め定められた評価判断時間内において予め定められた評価判断値以下となる回数が予め定められた評価判断回数以上か否かにより、前記基準波形情報が適切であるか否か評価することを特徴とする請求項6に記載の心拍計測装置。
- 前記生体情報取得手段により取得した前記生体情報から予め定められた高周波帯域の周波数情報を抽出することで前記ユーザのイビキを検出するイビキ検出手段を、さらに備えたことを特徴とする請求項1乃至19のいずれか一つに記載の心拍計測装置。
- 前記心拍算出手段で算出された心拍数を表示する処理を行う表示処理手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至20のいずれか一つに記載の心拍計測装置。
- ユーザの心拍あるいは脈拍などによる生体情報を取得する生体情報取得ステップと、
前記ユーザの体動を検出する体動検出ステップと、
前記体動検出ステップによる体動の検出が終了した後、前記生体情報取得ステップにより取得された前記生体情報に基づいて、心拍あるいは脈拍を示す波形情報として比較する基準となる基準波形情報を生成する基準情報生成ステップと、
前記基準情報生成ステップにより生成された前記基準波形情報と、前記基準波形情報が生成された後に前記生体情報取得ステップで取得された前記生体情報との波形類似度を算出する波形類似度算出ステップと、
前記波形類似度算出ステップにより算出された複数の前記波形類似度から、心拍又は脈拍の極値を特定して、該極値をとる極値時刻を取得する極値取得ステップと、
前記極値取得ステップにより取得される前記極値時刻の時間間隔に基づいて心拍数を算出する心拍数算出ステップと、
を備えたことを特徴とする心拍計測方法。 - ユーザの心拍あるいは脈拍などによる生体情報を取得する生体情報取得ステップと、
前記ユーザの体動を検出する体動検出ステップと、
前記体動検出ステップにより体動の検出が終了した後に、前記生体情報取得ステップにより取得された前記生体情報に基づいて、前記生体情報の基準となる波形情報を示す基準波形情報を生成する基準情報生成ステップと、
前記基準情報生成ステップにより生成された前記基準波形情報と、前記基準波形情報が生成された後に前記生体情報取得ステップで取得された前記生体情報との波形類似度を算出する波形類似度算出ステップと、
前記波形類似度算出ステップにより算出された複数の前記波形類似度から、心拍又は脈拍の極値を特定して、該極値をとる極値時刻を取得する極値取得ステップと、
前記極値取得ステップにより取得される前記極値時刻の時間間隔に基づいて自律神経の活動を解析する自律神経解析ステップと、
を備えたことを特徴とする心拍計測方法。 - ユーザの心拍あるいは脈拍などによる生体情報を取得する生体情報取得ステップと、
前記ユーザの体動を検出する体動検出ステップと、
前記体動検出ステップによる体動の検出が終了した後、前記生体情報取得ステップにより取得された前記生体情報に基づいて、心拍あるいは脈拍を示す波形情報として比較する基準となる基準波形情報を生成する基準情報生成ステップと、
前記基準情報生成ステップにより生成された前記基準波形情報と、前記基準波形情報が生成された後に前記生体情報取得ステップで取得された前記生体情報の波形類似度を算出する波形類似度算出ステップと、
前記波形類似度算出ステップにより算出された前記波形類似度に基づいて前記基準波形情報が適切か否か評価する評価ステップと、
前記評価ステップにより前記基準波形情報が適切と評価された場合、前記波形類似度算出ステップにより算出された複数の前記波形類似度から、予め設定された心拍又は脈拍の極値を特定して、該極値をとる極値時刻を取得する極値取得ステップと、
前記極値取得ステップにより取得された前記極値時刻の時間間隔に基づいて心拍数を算出する心拍数算出ステップと、
を備えたことを特徴とする心拍計測方法。
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