JP2008229199A - 生体情報検出装置、生体情報検出装置の制御方法および制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ユーザに装着されてユーザの脈波信号を検出する脈波信号検出部4を備える生体情報検出装置1において、脈波信号のSN状態を検出し、SN状態が所定の基準状態よりも良好か否かを判別し、SN状態が前記基準状態よりも良好ではないと判別された場合に、脈波信号検出部4の周囲の温度が所定の基準温度よりも低いか否かを判別し、脈波信号検出部4の周囲の温度が基準温度よりも低い場合に、脈波信号検出部4の周囲の温度が所定の基準温度よりも低いため脈波信号を正しく検出できない旨を報知部55に報知するように構成する。
【選択図】図6
Description
しかしながら、上記従来の脈拍計では、SN状態が悪化した場合には、脈拍数の表示を停止していたため、ユーザは脈拍数の表示が停止された原因を把握することができず、原因に応じた適切な対応を行うことができなかった。
本発明の課題は、少なくとも外気温の低下等に起因して、脈波検出信号を正しく検出することができない場合は、ユーザに対してその原因を報知し、ユーザが適切な対応策をとることのできる生体情報検出装置、生体情報検出装置の制御方法および制御プログラムを提供することにある。
ここで、脈波信号検出部周囲の温度とは、脈波信号検出部周囲の外気温であってもよいし、脈波信号検出部が装着された部位周辺の体表面温度であってもよい。
上記構成によれば、脈波信号検出部によりユーザの脈波信号を検出することができる。また、SN状態検出部により検出されたSN状態が所定の基準状態よりも良好か否かがSN状態判別部により判別させることができる。そして、温度判別部は、SN状態が基準状態よりも良好ではないと判別された場合に、脈波信号検出部周囲の温度が所定の基準温度よりも低いか否かを判別し、脈波信号検出部周囲の温度が所定の基準温度よりも低い場合、報知部により温度が所定の基準温度よりも低いため脈波信号を正しく検出できない旨を報知する。したがって、少なくとも外気温の低下等に起因して、ユーザの体表面温度が低下してSN状態が悪化し、脈波信号を正しく検出することができない場合は、ユーザに対して脈波信号を正しく検出できない原因を報知することができる。ユーザは外気温の低下等に起因して脈波信号を正しく検出できないことが報知されると、それに応じて手袋を装着する等の適切な対応をとることができ、脈波信号の検出を継続して行うことができる。
上記構成によれば、温度判別部は、脈波信号から抽出された脈波成分の信号レベルが所定の基準レベルよりも小さいか否かによって、脈波信号検出部周囲の温度が基準温度よりも低いか否かを判別することができる。この場合、主として、脈波信号検出部周囲の体表面温度を判別することができる。このため、脈波信号検出部周囲の温度を検出するための新たな構成部材を設ける必要がなく、コストを増加させずに脈波信号検出部周囲の温度を判別することができる。
上記構成によれば、脈波信号から抽出された脈波成分の信号レベルが所定の基準レベルよりも小さいと判別した場合に、温度センサにより検出された温度に基づいて脈波信号検出部周囲の温度が基準温度よりも低いか否かを判別する構成としているので、より確実に脈波信号検出部周囲の温度が基準温度よりも低いか否かを判別することができる。
ここで、温度センサは脈波信号検出部周囲に配置されることが好ましく、温度センサにより検出する脈波信号検出部周囲の温度は、脈波信号検出部周囲の外気温であってもよいし、脈波信号検出部が装着された部位周辺の体表面温度であってもよいが、脈波信号検出部が装着された部位周辺の体表面温度を検出する構成であることがより好ましく、脈波信号検出部周囲の外気温を検出して、脈波信号検出部が装着された部位周辺の体表面温度を推定する構成としてもよい。
上記構成によれば、脈波信号検出部周囲に配置される温度センサにより検出された温度に基づいて、脈波信号検出部周囲の温度が基準温度よりも低いか否かを判別することができる。
上記構成によれば、例えば、アドバイス情報として、脈波検出部周囲の温度が基準温度よりも低い場合には、脈波検出部周囲を保温してください等の、脈波信号を正しく検出させるための対処方法をユーザに対して報知させることができるので、外気温が低い場合等であっても、ユーザに適切な対処法を報知して、ユーザの脈波信号を正しく検出させることができる。
この構成によれば、温度変化検出部により検出された時間経過に伴う脈波信号検出部周囲の温度変化に基づいて、所定の時間後に脈波信号検出部周囲の温度が基準温度よりも低くなると予測された場合、前もってユーザに対して温度低下のため脈波信号を正しく検出することができなくなる場合がある旨が報知されるので、ユーザは前もって手袋を用意しておくなどの適切な対応を行うことができる。
この構成によれば、温度変化検出部により検出された時間経過に伴う脈波信号検出部周囲の温度変化に基づいて、所定の時間後に脈波信号検出部周囲の温度が基準温度よりも低くなると予測された場合、報知部により前もってユーザに対して温度低下のため脈波信号を正しく検出することができなくなる場合がある旨が報知されるので、ユーザは予め手袋を用意しておくなどの適切な対応を行うことができる。
この様に、脈波検出部周囲の温度が基準温度よりも低くなると予測された場合に、報知部から脈波信号を正しく検出させるための対処方法を示すアドバイス情報が報知されるので、ユーザは適切な対応をとることができる。
この場合において、制御プログラムをコンピュータ読取可能な記録媒体に記録するようにしても良い。
図1は、本実施形態に係る生体情報検出装置1の使用状態における外観説明図である。本実施の形態の生体情報検出装置1は、装置本体2がリストバンド3に取り付けられた腕時計形に形成されており、ユーザは、このリストバンド3を手首に巻回することで生体情報検出装置1を手首に装着することができる。
生体情報検出装置1は、ユーザの指(図示例では小指)に装着されて、ユーザの脈波信号を検出する生体センサユニット4(脈波信号検出部)を備え、生体センサユニット4により検出された脈波信号から脈拍に相当する信号である脈波成分を抽出して脈拍数を求めるように構成されている。
さらに、本実施の形態の生体情報検出装置1は、時間経過に伴う生体センサユニット4の周囲の温度変化を温度センサ5により検出される温度に基づいて検出し、この温度変化に基づいて所定の時間後に生体センサユニット4の周囲の温度が低下するか否かを予測する機能を有しており、生体センサユニット4の周囲の温度が低下することを予測した場合には、後述するように、予めユーザにその旨を報知し、ユーザが事前に対応することができるようになっている。
装置本体2のリストバンド3側を背面側とし、その反対側を正面側とした場合、図2に示すように、装置本体2には、正面視において周縁部21を除いて略全面に各種情報が表示される表示部22が設けられている。この表示部22の周縁(上記周縁部21)には、それぞれ上記スイッチS1、S2、S3、S4の配置位置近傍に、これら各スイッチS1、S2、S3、S4のスイッチ機能説明を表示するためのスイッチ機能説明表示領域23A、23B、23C、23Dが設けられている。
また、装置本体2の内部には、歩行時あるいは走行時のユーザのピッチを求めるための体動センサ24と、ケーブル6が接続された図示しない制御基板が内蔵されている。
ユーザは、例えば、時刻を設定する際は、スイッチS1を9時方向に押圧することによって、動作モードを時刻セットアップモードにした後、スイッチS2,S3を選択的に3時方向に押圧することにより時刻を設定することができる。
さらに、同一の側端面20Bの6時方向側には、各種数値設定時にカウントダウンキーとして機能し、数値設定以外のときは、脈拍数等の測定結果(算出結果)を表示部22に表示するためのスイッチS3が設けられている。但し、上述したように、生体情報検出装置1は、脈拍数の測定を正しく行うことができているか否かを判別する機能を有しており、脈拍数を正しく測定することができないと判別された場合、その原因が外気温の低下に起因する場合は、脈拍数等の測定結果の表示に代えて、外気温が低下している旨を報知し、ユーザに手袋の装着を促す等の脈拍数を正しく測定することができるようにするための対処法が表示部22に表示される。
本実施形態においては、装置本体2の9時方向側の側端面20Bに充電用端子26及び通信用端子27を設けているため、専用クレードルと装置本体2を接続する際、リストバンド3や装置本体2の3時方向側の側端面20Aに設けられたケーブル6が邪魔になることなく接続することができる。
ここで、図3に示すように、ガラス板46が指に接するようにして、脈波検出機構40がセンサ固定用バンド42によりユーザの指に固定されて使用される。
すなわち、図1及び図2に示すように、ケーブル6は、装置本体2において、薬指及び小指に最も近い側端面20Aから延出しているため、生体センサユニット4を薬指又は小指の根元に装着した場合、ケーブル6の長さが短くて済み、かつ、ケーブル6のたるみや、ゆるみ等を防止できる。さらに、生体情報検出装置1を左手首に装着させた状態で、ユーザが右手の指で装置本体2の各スイッチS1、S2、S3、S4を押圧する際、ユーザの右手の指がケーブル6と交差するのが防止されており、各スイッチS1、S2、S3、S4を押圧することが可能となる。このため、操作中に誤ってケーブル6を引っ張ってしまい、ノイズが発生したり、ケーブル6を切断してしまったりすることがない。
さらに、生体センサユニット4を装着した指の動きは、体動によるノイズの発生原因となるが、薬指又は小指は、他の指と比較して指の動きが少ないため、生体センサユニット4を薬指又は小指に装着することにより、体動によるノイズの発生を抑えることができる。
脈波信号増幅回路51aは、生体センサユニット4から出力される脈波信号を増幅した脈波増幅信号をA/D変換回路51cおよび脈波波形整形回路51bに出力するものである。脈波波形整形回路51bは、脈波増幅信号の波形整形を行って制御部57に出力するものである。
A/D変換回路51cは、脈波増幅信号のA/D変換を行って脈波データとして制御部57に出力するものである。
体動信号増幅回路52aは、体動センサ24から入力される体動信号を増幅した体動増幅信号をA/D変換回路51cおよび体動波形整形回路52bに出力するものである。体動波形整形回路52bは、体動増幅信号の波形整形を行って制御部57に出力するものである。A/D変換回路51cは体動増幅信号のA/D変換を行って体動データとして制御部57に出力するものである。
ここで、温度センサ5としては、サーミスタ、白金測温抵抗対などを用いることができる。
表示部22は、上述したようにドットマトリクス表示領域22Aとセグメント表示領域22Bとを有し、制御部57の制御の下、ユーザの脈拍数やピッチ等の各種情報を表示する他、外気温が低くユーザの脈拍数を正しく計測することができない場合にその旨をユーザに報知する表示を行ったり、手袋の装着を促す表示を行ったりするものである。
CPU57aは、生体情報検出装置1の各部の動作を制御する他、生体センサユニット4において検出された脈波信号に基づく脈拍数算出処理や、体動センサ24からの信号に基づくピッチ算出処理等を行うものである。また、本実施の形態では、制御部57は、脈拍数の測定が正しく行うことができているか否かを判別するとともに、脈拍数の測定が正しく行うことができていない場合には、その旨を報知部55によりユーザに報知させ、対応策(対処方法)を報知させるように制御する。
RAM57bは、CPU57aのワークエリアとして用いられ、CPU57aによる脈拍数やピッチの算出結果や各種演算結果、各種データを一時的に記憶するものである。
また、ROM57cには、生体センサユニット4において、脈拍数の測定を正しく行うことができているか否かを判別するための各種基準となる情報(所定の基準状態に関する情報、所定の基準レベルとなる情報、所定の基準温度となる情報)が格納されている。また、脈拍数の測定を正しく行うことができないと判別された場合に、その原因が外気温の低下にある場合には、脈拍数の測定を正しく行うためには手袋の装着等、生体センサユニット4の周囲の保温を促すような対処方法をユーザに報知するためのアドバイス情報が格納されている。
乗算器57dは、脈波信号から脈波成分を抽出する際等に行う高速フーリエ変換処理(以下、「FFT処理」という)を実行する際に用いられるものである。
図5は脈拍数算出処理の手順を示すフローチャートである。本実施の形態の生体情報検出装置1では、体動信号の有無に応じて、脈拍数の算出方法を切り換えている。
図5に示すように、制御部57は、まず、体動波形整形回路52bの出力信号に基づいて体動信号の有無を検出し(ステップS1)、体動信号の有無を判別する(ステップS2)。
ステップS2において、体動信号が有ると判別された場合(ステップS2:Y)、制御部57は生体センサユニット4から入力される脈波信号を脈波信号増幅回路51aにおいて増幅させた後、A/D変換回路51cによりA/D変換を行わせる(ステップS3)。次いで、制御部57は、体動信号についても、体動信号増幅回路52aにおいて増幅させた後、A/D変換処理によりA/D変換を行わせる(ステップS4)。そして、制御部57は、脈波信号と体動信号とに対してFFT処理を行って(ステップS5)、脈拍に相当する信号である脈波成分を抽出し(ステップS6)、抽出された脈波成分から脈拍数を算出する(ステップS7)。
これは、脈波信号のSN状態が悪い場合は、脈波信号を正しく検出できているとはいえず、このような脈波信号から脈拍に相当する信号である脈波成分を正確に抽出するのが困難であり、脈拍数を正しく算出することができないからである。
また、本実施の形態の生体情報検出装置1では、脈拍数の測定を正しく行うことができない場合、その原因が外気温の低下にある場合は、ユーザに対してその旨を報知するとともに、脈拍数の測定を正しく行うための対処方法をユーザに報知するように構成されている。以下、当該処理の手順を説明する。
また、脈波信号のSN状態の検出方法として、例えば、脈波信号をFFT処理することで得られる基線スペクトルに基づいて、検出する方法がある。脈波信号に対してFFT処理を行った際に得られる各基線スペクトルのうち、最大の基線スペクトル(Pmax)と、最大の基線スペクトルに対して所定の位置に現れる基線スペクトル(N)をノイズ成分の代表とみなして、最大の基線スペクトル(Pmax)に対するノイズ成分を代表する基線スペクトル(N)、すなわちN/Pmaxの値を求めることができる。但し、ノイズ成分の代表と見なす基線スペクトルが現れる位置は、例えば、予め実験を繰り返すことによりノイズ成分の現れる確率の高い位置を選定することができる。
ステップS22において、脈波信号のSN状態が良好であると判別された場合(ステップS22:Y)、制御部57において算出された脈拍数を表示部22に表示させる(ステップS23)。
ここで、脈波成分の信号レベルを所定の基準レベルよりも大きいか否かを比較するのは、脈波信号のSN状態が悪いのは、ノイズ成分の信号レベルが大きすぎるためであるのか、脈波成分の信号レベルが小さすぎるためであるのかを判別するためである。
ステップS25において、脈波成分の信号レベルが所定の基準レベルよりも大きいと判別された場合(ステップS25:N)、すなわち、脈波信号に含まれるノイズ成分の信号レベルが大きすぎると判別された場合は、表示部22における脈拍数の表示を非表示とする(ステップS26)。
例えば、上記実施の形態では、温度センサ5を図1および図3に示すように、脈波検出機構40を固定するためのセンサ固定用バンド42の外側に配置するものとしたが、例えば、センサ固定用バンド42の内側に配置してもよい。温度センサ5の配置位置は脈波信号を検出する部位、すなわち脈波検出機構40の周囲であることが好ましいが、装置本体2に配置してもよい。予め、温度センサ5の配置位置において検出される温度と、脈波検出機構40の周囲の温度との対応関係とを実験等により求めておくことで、温度センサ5の配置位置によらず、脈波検出機構40の周囲の温度を測定(推定)することができる。
装置本体2に温度センサ5を配置すれば、生体センサユニット4に設ける部材を減らすことができる。
ここで、記憶媒体とは、RAM、ROM等の半導体記憶媒体、FD、HD等の磁気記憶型記憶媒体、CD、CDV、LD、DVD等の光学的読取方式記憶媒体、MO等の磁気記憶型/光学的読取方式記憶媒体であって、電子的、磁気的、光学的等の読み取り方法のいかんにかかわらず、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体であれば、どのような記憶媒体であってもよい。
また、インターネット、LANなどの通信ネットワークおよび通信部56を介して制御用プログラムをダウンロードし、インストールして実行するように構成することも可能である。
Claims (10)
- ユーザに装着されてユーザの脈波信号を検出する脈波信号検出部と、
前記脈波信号のSN状態を検出するSN状態検出部と、
前記SN状態が所定の基準状態よりも良好か否かを判別するSN状態判別部と、
前記SN状態が前記基準状態よりも良好ではないと判別された場合に、前記脈波信号検出部周囲の温度が所定の基準温度よりも低いか否かを判別する温度判別部と、
前記脈波信号検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低い場合に、前記脈波信号検出部周囲の温度が所定の基準温度よりも低いため前記脈波信号を正しく検出できない旨を報知する報知部と、
を備えることを特徴とする生体情報検出装置。 - 請求項1記載の生体情報検出装置において、
前記温度判別部は、前記脈波信号から抽出された脈波成分の信号レベルが所定の基準レベルよりも小さいか否かを判別し、当該信号レベルが前記基準レベルよりも小さい場合に、前記脈波信号検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低いと判別すること、
を特徴とする生体情報検出装置。 - 請求項1記載の生体情報検出装置において、
前記脈波信号検出部周囲の温度を検出する温度センサを備え、
前記温度判別部は、前記脈波信号から抽出された脈波成分の信号レベルが所定の基準レベルよりも小さいか否かを判別し、当該信号レベルが前記基準レベルよりも小さい場合に、前記温度センサにより検出された温度に基づいて、前記脈波信号検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低いか否かを判別すること、
を特徴とする生体情報検出装置。 - 請求項1記載の生体情報検出装置において、
前記脈波信号検出部周囲に配置され、前記脈波信号検出部周囲の温度を検出する温度センサを備え、
前記温度判別部は、前記温度センサにより検出された温度に基づいて、前記脈波信号検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低いか否かを判別すること、
を特徴とする生体情報検出装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記脈波検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低い場合に、前記脈波信号を正しく検出させるための対処方法を示すアドバイス情報を記憶する記憶部を備え、
前記温度判別部により、前記脈波検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低いと判別された場合に、前記報知部は前記アドバイス情報を報知すること、
を特徴とする生体情報検出装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
時間経過に伴う前記脈波信号検出部周囲の温度変化を検出する温度変化検出部と、
前記温度変化検出部により検出された温度変化に基づいて、所定の時間後に前記脈波信号検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低くなるか否かを予測する温度変化予測部と、
を備え、
前記報知部は、前記温度変化予測部により前記所定の時間後に前記脈波信号検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低くなると予測された場合、前記所定の時時間後に前記脈波信号検出部周囲の温度低下のため前記脈波信号を正しく検出することができなくなる場合がある旨を報知すること、
を特徴とする生体情報検出装置。 - ユーザに装着されてユーザの脈波信号を検出する脈波信号検出部と、
時間経過に伴う前記脈波信号検出部周囲の温度変化を検出する温度変化検出部と、
前記温度変化検出部により検出された温度変化に基づいて、所定の時間後に前記脈波信号検出部周囲の温度が所定の基準温度よりも低くなるか否かを予測する温度変化予測部と、
前記温度変化予測部により前記所定の時間後に前記脈波信号検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低くなると予測された場合、前記所定の時時間後に前記脈波信号検出部周囲の温度低下のため前記脈波信号を正しく検出することができなくなる場合がある旨を報知する報知部と、
を備えることを特徴とする生体情報検出装置。 - 請求項6または7に記載の生体情報検出装置において、
前記脈波検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低い場合に、前記脈波信号を正しく検出させるための対処方法を示すアドバイス情報を記憶する記憶部を備え、
前記温度変化予測部により、前記脈波検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低くなると予測された場合に、前記報知部は前記アドバイス情報を報知すること、
を特徴とする生体情報検出装置。 - ユーザに装着されてユーザの脈波信号を検出する脈波信号検出部と、所定の情報を報知する報知部とを備える生体情報検出装置を制御するための生体情報検出装置の制御方法であって、
前記脈波信号検出部に、前記ユーザの脈波信号を検出させる脈波信号検出過程と、
前記脈波信号のSN状態を検出するSN状態検出過程と、
前記SN状態が所定の基準状態よりも良好か否かを判別するSN状態判別過程と、
前記SN状態が前記基準状態よりも良好ではないと判別された場合に、前記脈波信号検出部周囲の温度が所定の基準温度よりも低いか否かを判別する温度判別過程と、
前記脈波信号検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低い場合に、前記脈波信号検出部周囲の温度が所定の基準温度よりも低いため前記脈波信号を正しく検出できない旨を報知部に報知させる報知過程と、
を備えることを特徴とする生体情報検出装置の制御方法。 - ユーザに装着されてユーザの脈波信号を検出する脈波信号検出部と、所定の情報を報知する報知部とを備える生体情報検出装置をコンピュータを用いて制御するための制御プログラムであって、
前記脈波信号検出部に、前記ユーザの脈波信号を検出させ、
前記脈波信号のSN状態を検出させ、
前記SN状態が所定の基準状態よりも良好か否かを判別させ、
前記SN状態が前記基準状態よりも良好ではないと判別された場合に、前記脈波信号検出部周囲の温度が所定の基準温度よりも低いか否かを判別させ、
前記脈波信号検出部周囲の温度が前記基準温度よりも低い場合に、前記脈波信号検出部周囲の温度が所定の基準温度よりも低いため前記脈波信号を正しく検出できない旨を報知部に報知させること、
を特徴とする制御プログラム。
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