JP2009207810A - 脈拍数計測装置、脈拍数計測方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】高精度かつ軽量な脈拍数計測装置を提供すること。
【解決手段】これから求める脈波間隔の直前数拍程度から算出される脈波間隔の短期平均値とこれまでに求めた脈波間隔から、脈波の乱れを表す揺動量を算出する。そして、短期平均値と揺動量に基づいて、次の脈波間隔を検索する範囲を求め、その範囲内から脈波間隔を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、脈拍数計測装置に関し、特に運動時などの乱れた脈波データから高精度で脈拍数を求める脈拍数計測装置に関する。

従来、心電の測定よりもユーザへの負担が小さい心拍数計測技術として、耳や指に装着した脈波センサで心拍数を求める装置が実用化されている。
脈波データは、歩行時などの運動量が小さいときは安定しており（図１３Ａ参照）、精度良く脈波間隔を検出することができる。しかし、走行時などの運動量が大きいときは脈波データは乱れてしまい（図１３Ｂ参照）、精度良く脈波間隔を検出することが難しい。

そこで従来技術においては、運動時の心拍数の大きな変化や体動等によって生じる脈波の乱れを解決するために、脈波センサと、加速度センサを利用して体の動きを体動信号として検出する体動センサの２つのセンサを使用して脈拍数を求めている（例えば特許文献１参照）。
特開平９−１５４８２５号公報

しかしながら従来の方式では、脈波センサだけではなく体動センサが必要となり、ユーザへの価格面、装着面での負担が増えるという問題があった。
さて、安静時や軽い運動時には脈波の乱れは少ないため、心拍数の変化を安定状態、上昇傾向、下降傾向に大きく分けることができ、その傾向に従って次の心拍を予測することが可能である。

しかし、有酸素運動として有効となる早歩きや走る時には、体動やセンサのずれ等による脈波の乱れが大きくなる。そのため、脈波の波形間隔に長短の微少変化の繰り返しが現れたり、振幅に上昇下降の繰り返しが現れたりと、さまざまな変動傾向がみられ、直前の計測結果の単純平均値から予測した上昇傾向、下降傾向のみの判断では、正しい脈拍検出が困難であるという問題があった。

本発明の課題は、脈波センサの信号のみから脈波間隔を検出し、精度良く心拍数を求める脈拍数計測装置を提供することである。

この脈拍数計測装置の特徴は、血流の変化から得られる脈波データの入力を受け、直前の所定拍分の平均間隔を算出する短期平均値算出手段と、前記平均間隔と実際の脈波間隔との差分に基づいて揺動量を算出する揺動量算出手段と、前回の脈波間隔と前記揺動量とに基づいて、次の脈波間隔の基準となる検出点の検索範囲の幅を算出し、さらに、前記平均間隔の時間変化に基づいてずらし量を算出し、前記平均間隔から算出される次の検出点の出現予想値を含む範囲で、かつ、前記ずらし量に基づいて決定した開始時点から前記検索範囲の幅に示される範囲を検索範囲として決定する検索範囲決定手段と、前記決定した検索範囲において、前記検出点を検出し、前回の検出点と今回求めた検出点との間隔を脈波間隔として出力する脈拍間隔検出手段と、を備える。

開示の装置によれば、装置のコストを低くし、精度の高い脈拍数の計測を行うことがで
きる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る脈拍数計測装置の原理図である。
第１の実施の形態に係る脈拍数計測装置は、データ保存部１０１、短期平均値算出部１０２、揺動量算出部１０３、脈拍検出部１０４、および脈拍数変換部１０５を備える。

データ保存部１０１には、過去に求めた脈波間隔、過去の短期平均値が格納されている
短期平均値算出部１０２は、これから求める脈波間隔の直前数拍程度分の脈波間隔の平均値を算出する。算出した結果は、短期平均値としてデータ保存部１０１に格納される。

揺動量算出部１０３は、過去の短期平均値と脈波間隔の値の差の絶対値から、脈波データの乱れに相当する揺動量を算出する。図２に脈波の乱れが少ない場合を、図３に脈波の乱れの多い場合の短期平均値と求めた脈波間隔のグラフを示す。このグラフの各時間の｜短期平均値(i) − 求めた脈波間隔(i)｜をある時間分蓄積したものを揺動量とする。脈波乱れの少ない図２の場合は揺動量は小さい値に、脈波乱れの多い図３の場合は揺動量は大きい値となる。

脈波データが脈拍検出部１０４に入力されると、脈波検出部１０４では短期平均値と揺動量から次に求める脈波間隔の検出を行う。尚、脈波データは血流の変化から得られるデータである。

脈拍数変換部１０５は、脈拍検出部１０４で算出された脈波間隔と、脈波データのサンプリング周波数から脈拍数に変換する。
図４は、第２の実施の形態に係る脈拍数計測装置の脈拍検出部の構成図である。

図５に検索範囲、脈波間隔、検出点を示した脈波データを示す。
第２の実施の形態に係る脈拍検出装置は、データ保存部、短期平均値算出部、揺動量算出部、脈拍検出部４０１、および脈拍数変換部を備える。

第２の実施の形態に係る脈拍検出装置の基本的な構成は、第１の実施の形態に係る脈拍検出装置と同様である。
そして、脈拍検出部４０１は、検索範囲決定部４０２および脈波間隔検出部４０３を備える。

検索範囲決定部４０２は、短期平均値と揺動量に基づき、次に求める脈波間隔の基準となる検出点の検索範囲（図５参照）を決定する。
脈波間隔検出部４０３は、脈波データ上の検索範囲内にある脈波間隔の基準となる検出点を検出する。そして前回検出した検出点と今回検出した検出点との間隔を脈波間隔としてデータ保存部に保存する。尚、検出点の求め方としては、検出点を検索範囲における脈波データの極小値、或いは極大値、脈波データの差分データの極小値、或いは極大値とするなどの方法がある。

図６は、第３の実施の形態に係る脈拍数計測装置の脈拍検出部の構成図である。
第３の実施の形態に係る脈拍検出装置は、第１の脈拍検出装置と同様にデータ保存部、短期平均値算出部、揺動量算出部、脈拍検出部６０１、および脈拍数変換部を備える。

第３の実施の形態に係る脈拍検出装置の基本的な構成は、第１の実施の形態に係る脈拍検出装置と同様である。
そして、脈拍検出部６０１は、検索範囲決定部６０２、脈波間隔検出部６０３、および脈波間隔判定部６０４を備える。

検索範囲決定部６０２は、短期平均値と揺動量に基づき、次に求める脈波間隔の基準となる検出点の検索範囲を決定する。
脈波間隔検出部６０３は、検索範囲内にある脈波間隔の基準となる検出点を検出する。そして前回求めた検出点と今回求めた検出点との間隔を脈波間隔として脈波間隔判定部６０４に出力する。

脈波間隔判定部６０４は、求めた脈波間隔が適切な値であるかどうかを判定する。
適切であると判定された場合、脈波間隔判定部６０４は脈波間隔をデータ保存部に保存する。

適切でないと判定された場合は、検索範囲決定部６０２に判定結果が出力され、検索範囲決定部６０２は、検索範囲を再設定し、再度脈波間隔の検出を行う。なお、検索範囲再設定後に検出された脈波間隔については、再検索脈波間隔としてデータ保存部に保存される。

図７は本発明の第４の実施の形態に係る脈拍数計測装置の原理図である。
第４の実施の形態に係る脈拍数計測装置は、データ保存部７０１、短期平均値算出部７０２、揺動量算出部７０３、脈拍検出部７０４、脈拍数変換部７０５、長期平均値算出部７０６、および脈波間隔補正部７０７を備える。

第１の実施の形態に係る脈拍数計測装置と比較すると、第４の実施の形態に係る脈拍数計測装置は長期平均値算出部７０６および脈波間隔補正部７０７を備える点が異なる。
データ保存部７０１、短期平均値算出部７０２、揺動量算出部７０３、脈拍検出部７０４、脈拍数変換部７０５に関しては、第１の実施の形態に係る脈拍数計測装置の各部と同様の処理を行う。

長期平均値算出部７０６は、これから求める脈波間隔の短期平均値を算出した時よりも長い時間にあたる過去約10秒間程分の脈波間隔の平均値（長期平均値）を求める。短期平均値が微少変化を表しているのに比べて、この長期平均値は、脈波間隔の大まかな上昇や下降等の変化を表している。

脈波間隔補正部７０７は、長期平均値の時間変化量、もしくは短期平均値と長期平均値の差分のいずれかから急激な脈波間隔値の変化を検知して脈波間隔の補正を行う。
第４の実施の形態に係る脈拍数計測装置は長期平均値を求め、長期平均値と短期平均値を利用することで、求めた脈波間隔の補正を行う。これにより、更に脈拍検出精度の向上を図ることが可能となる。

図８は本発明の第５の実施の形態に係る脈拍検出装置の原理図である。
第５の実施の形態に係る脈拍数計測装置は、データ保存部８０１、短期平均値算出部８０２、揺動量算出部８０３、脈拍検出部８０４、脈拍数変換部８０５、および信頼度表示部８０６を備える。

データ保存部８０１、短期平均値算出部８０２、揺動量算出部８０３、脈拍検出部８０４、脈拍数変換部８０５に関しては、第１の実施の形態に係る脈拍数計測装置の各部と同様の処理を行う。

第１の実施の形態に係る脈拍数計測装置と比較すると、第５の実施の形態に係る脈拍数
計測装置は信頼度表示部８０６を備える点が異なる。
信頼度表示部８０６は、揺動量算出部８０３から入力される揺動量に応じて脈波データの信頼度を算出して出力する。

第５の実施の形態に係る脈拍数計測装置は、脈波データの信頼度を算出することで、ユーザは得られた脈拍数の信頼度を知ることが可能となる。
図９は本発明の第６の実施の形態に係る脈拍数計測装置の原理図である。

第６の実施の形態に係る脈拍数計測装置は、データ保存部９０１、短期平均値算出部９０２、揺動量算出部９０３、脈拍検出部９０４、脈拍数変換部９０５、および運動状態表示部９０６を備える。

データ保存部９０１、短期平均値算出部９０２、揺動量算出部９０３、脈拍検出部９０４、脈拍数変換部９０５に関しては、第１の実施の形態に係る脈拍数計測装置の各部と同様の処理を行う。

第１の実施の形態に係る脈拍数計測装置と比較すると、第６の実施の形態に係る脈拍数計測装置は運動状態表示部９０６を備える点が異なる。
運動状態表示部９０６は、揺動量算出部８０３から入力される揺動量に応じて運動状態を算出して出力する。

第６の実施の形態に係る脈拍数計測装置は、運動状態を算出することで、ユーザは自身の状態を知ることが可能となる。
図１０は、本発明の第７の実施の形態に係る脈拍検出装置の構成図である。

第７の実施の形態に係る脈拍数計測装置は、データ保存部１００１、短期平均値算出部１００２、揺動量算出部１００３、脈拍検出部１００４、脈拍数変換部１００５、長期平均値算出部１００６、脈拍数歩西部１００７、および信頼度表示部１００８を備える。

脈拍検出部１００４は、検索範囲決定部１００９、脈波間隔検出部１０１０、および脈波間隔判定部１０１１を備える。
データ保存部１００１は、脈拍数計測装置で使用する各種データを保存している。図１１は、データ保存部１００１に保存されるデータの例である。

短期平均値算出部１００２は、これから求める脈波間隔の直前数拍程度分の脈波間隔から平均値を算出する。
平均値を算出するにあたって、使用する脈波間隔は、例えば過去２秒分の脈拍の脈波間隔のように時間で指定する場合もあるし、過去５個分の脈波間隔のように個数で指定する場合もある。例えば、過去ｎ個分の脈波間隔を用いる場合には、短期平均値は時間iの時の脈波間隔をAAI(i)とすると、

となる。尚、秒数で指定する場合には、平均に使用する脈波間隔数は一定値とはならない。

また後述する揺動量、脈波間隔判定結果を用いて、短期平均値の算出時に
・揺動量が大きいものについては短期平均値算出の際から外す。
・再検索脈波間隔については短期平均値算出時に外す。
・長期平均値による補正済脈波間隔は短期平均値算出時に外す。
としてもよい。

算出した短期平均値の結果はデータ保存部１００１に保存される。
揺動量算出部１００３は、過去の短期平均値と脈波間隔の値の差の絶対値から、脈波データの乱れに相当する揺動量を算出する。

揺動量は、

で求められる。
上式（２）でも、短期平均値算出時と同様にn=5のような定数にしてもよいし、過去2秒間の拍数のように秒数によって変化させた値でもよい。

脈波データが脈拍検出部１００４に入力されると、脈拍検出部１００４の検索範囲決定部１００９は短期平均値と揺動量から次に求める脈波間隔の検索範囲を決定する。
ここで、次に求める脈波間隔は、脈波間隔予想値を中心として、「検索範囲の幅」分を「ずらし幅」分だけずらした検索範囲と設定する。ここで、脈波間隔予想値としては、例えば短期平均値、直前に求めた脈波間隔、または後述する長期平均値を用いる。

また、検索範囲の幅は、下記の式で求められる。
検索範囲の幅 ＝ AAI(i-1) × 0.5 ×（1+揺動量） ・・・（３）
上記のように、検索範囲の幅は前回の脈波間隔と、揺動量から算出される。

また、ずらし幅は、下記の式で求められる
ずらし量 ＝ ( 短期平均値(i) − 短期平均値(i-1) ) × α ・・・（４）
ここで、αは、0.1〜0.5程度の係数である。

したがって、検索範囲は
検索範囲 ＝（脈波間隔予想値＋ずらし量）± 検索範囲の幅 ・・・（５）
となる。

脈波間隔検出部１０１０は、脈波データ上の検索範囲内にある脈波間隔の基準となる検出点を検出する。そして前回検出した検出点と今回検出した検出点との間隔を脈波間隔として脈波間隔判定部１０１１と短期平均値算出部１００２に出力する。検出点の求め方としては、例えば
・脈波データの極小値（或いは極大値）
・脈波データの差分データの極小値（或いは極大値）
・脈波データの二次差分データの極小値（或いは極大値）
・脈波データの自己相関
・脈波データの差分データの自己相関
・脈波データの二次差分データの自己相関
等が用いられる。

脈波間隔判定部１０１１は、脈波間隔検出部１０１０で算出した脈波間隔が適切な値で
あるかどうかを判定し、適切であると判定された脈波間隔はデータ保存部１００１に保存される。

適切であるかどうかの判定には、例えば下記のような条件が用いられる。
・前回求めた脈波間隔の±25％以内の範囲内の値である。
・前回求めた短期平均値の±15％以内の範囲内の値である。
・極小値が閾値以下である。（極大値が閾値以上である。）
・相関度が閾値以下である。
・今回求めた脈波間隔内の1/2,1/3位置に別の極小値（極大値）がない。
・今回求めた脈波間隔内の1/2,1/3位置に別の相関度の高い脈波間隔がある。

これら条件は、単独で用いてもよいし、複数組み合わせて用いてもよい。
脈波間隔判定部１０１１で適切でないと判定された場合は、検索範囲決定部１００９に判定結果が送られて検索範囲決定部１００９で検索範囲の再設定が行われ、再度脈波間隔検出が行われる。

再設定の際には、新たな検索範囲は前回用いた検索範囲よりも広げる。また、この検索範囲を拡大するときにも揺動量を用い、揺動量が大きい場合にはより拡大する。尚、検索範囲再設定後に検出された脈波間隔については、再検索脈波間隔としてデータ保存部１００１に保存される。

脈拍数変換部１００５は、求めた脈波間隔と脈波データのサンプリング周波数から心拍数に変換する。例えば1分あたりの心拍数を求める場合は、下式のようになる。
心拍数 ＝ 60（秒） × サンプリング周波数 ／ 脈波間隔 ・・・（６）
本実施の形態において、脈波データは所定のサンプリング周波数でサンプリングされたデータであり、脈波間隔は脈波間隔内のデータ数として求められる。したがって、上記式（６）により１分あたりの心拍数が求められる。

尚、脈波間隔を秒などの時間単位で求めた場合は、1分あたりの心拍数は
心拍数 ＝ 60（秒）／ 脈波間隔（秒）
で算出される。

信頼度表示部１００８は、揺動量、または脈波間隔に応じて脈波データの信頼度を算出して表示する。例えば、信頼度を算出する区間において、下記の条件を１つ以上用いて信用度を算出して表示する。
・前回求めた脈波間隔の±25％以内の範囲内の値である。
・前回求めた短期平均値の±15％以内の範囲内の値である。
・極小値が閾値以下である。（極大値が閾値以上である。）
・相関度が閾値以上である。
・揺動量がある閾値以下である。
・短期平均値算出に用いる候補の脈波間隔のうち再検索脈波間隔であるものが３割以下である。
・長期平均値補正のかかった脈波間隔ではない。

また、信頼度の表示方法としては、上記のうちに条件として用いるもののうち、条件を満たす割合が３０％以下では低い、７０％以上では高い、それ以外では普通、のような３値表示でもよいし、１つでも条件を満たさない場合は低い、全ての条件を満たす場合は高いのような表示でもよいし、各条件ごとに点数をつけて加算していき、全てが満たされた場合には100点になるように、0〜100までの値のような値でもよい。

本実施の形態において、信頼度表示部１００８に代わり、運動状態表示部がある場合には、運動状態を算出して表示する。運動状態は揺動量そのものでもよいし、揺動量を閾値で区分して３値（激しい運動、普通、軽い運動）、或いは２値（激しい運動、軽い運動）でもよい。また、信頼度と同様の値を用いてもよい。

長期平均値算出部１００６は、これから求める脈波間隔の短期平均値を算出した時よりも長い時間、例えば過去約10秒間程分の脈波間隔から平均値を求める。この長期平均値は短期平均値が微少変化を表しているのに比べて、脈波間隔の大まかな上昇や下降等の変化を表している。また、長期平均値を求める際も、過去10秒分の脈波間隔というような秒数指定でもよいし、過去30拍分の脈波間隔のように拍数で指定してもよい。尚、この長期平均値を求めるときは、揺動量算出部１００３で算出した揺動量がある閾値を超えた場合のみでもよい。長期平均値算出部１００６は、算出した長期平均値をデータ保存部１００１に保存する。

脈波間隔補正部１００７は、長期平均値の時間変化量、もしくは短期平均値と長期平均値の差分のいずれかから急激な脈波間隔値の変化を検知して脈波間隔の補正を行う。長期平均値の時間変化量を使用する場合は、例えば
長期平均値の時間変化量(i)＝(長期平均値(i)−AAI(i))−(長期平均値(i-1)−AAI(i-1)) ・・・（７）
と定義したときに、
長期平均値の時間変化量(i) ／長期平均値(i) > 0.1 ・・・（８）
かつ
長期平均値の時間変化量(i-1)／長期平均値(i-1) > 0.1 ・・・（９）
のときに、補正を行う。

また、脈波間隔AAI(i)を求める場合に、短期平均値と長期平均値の差分を利用する場合には、例えば
（長期平均値(i-1)−短期平均値(i-1)）／長期平均値(i-1) > 0.1 ・・・（１０）
のときに、補正を行う。

また、脈波間隔補正部１００７における補正方法としては、例えば下記のような補正方法がある。
AAI(i) = 長期平均値(i) ・・・（１１）
AAI(i) = 短期平均値(i) ・・・（１２）
AAI(i) = α×AAI(i) ＋ β×長期平均値(i) ・・・（１３）
ただし α＋β＝1.0 0.0 < α < 1.0
また、補正の条件を連続して満たした場合に、
AAI(i) = γ×長期平均値(i) （1.0 < γ < 2.0） ・・・（１４）
のようにすることもある。

また、以上のような長期平均値を利用した補正を行った場合には、データ保存部１００１に補正済み脈波間隔として保存する。
次に脈拍数を求めるまでの処理の流れについて説明する。

図１２は、第７の実施の形態に係る脈拍数計測装置の処理のフローチャートである。
ステップＳ１２０１において、揺動量算出部１００３は過去の短期平均値と過去の脈波間隔から揺動量を算出し、揺動量を検索範囲決定部および信頼度表示部に出力する。

ステップＳ１２０２において、あらかじめ定められた設定に基づき、信頼度を出力するか判定し、出力する場合はステップＳ１２０３に進み、出力しない場合はステップＳ１２
０５に進む。

ステップＳ１２０３において、信頼度表示部１００８は入力された揺動量に基づき信頼度を算出する。
ステップＳ１２０４において、信頼度表示部１００８は算出した信頼度を出力する。

ステップＳ１２０５において、短期平均値算出部１００２は、過去数拍分の脈波間隔の平均である短期平均値を算出し、短期平均値をデータ保存部１００１に保存する。
ステップＳ１２０６において、検索範囲決定部１００９は、短期平均値と揺動量に基づき検索範囲を算出し、検索範囲を脈波間隔検出部１０１０に出力する。

ステップＳ１２０７において、脈波間隔検出部１０１０は、脈波データ上の検索範囲の範囲内で、検出点を検出し、前回求めた検出点と今回求めた検出点との間隔を脈波間隔として、脈波間隔を脈波間隔判定部１０１１に出力する。

ステップＳ１２０８において、脈波間隔判定部１０１１は、入力された脈波間隔が適切な値であるか、すなわちあらかじめ定められた条件を満たしているか判定する。条件を満たしていた場合、脈波間隔を脈拍数変換部１００５と長期平均値算出部１００６に出力し、ステップＳ１２１１に進む。条件を満たしていない場合、不適切であるという判定結果を検索範囲決定部１００９に出力し、ステップＳ１２０９に進む。

ステップＳ１２０９において、検索範囲決定部１００９は、脈波間隔が不適切であるという判定結果を受信すると、前回算出した検索範囲より広い範囲を検索範囲として再度設定し、脈波間隔検出部１０１０に出力する。

ステップＳ１２１０において、脈波間隔検出部１０１０は、脈波データ上の再度設定した検索範囲の範囲内で、検出点を検出し、前回求めた検出点（ステップＳ１２０７で求めた検出点ではなく、ステップＳ１２０７における前回求めた検出点である）と今回求めた検出点との間隔を脈波間隔として、脈波間隔を脈波間隔判定部１０１１を介して、脈拍数変換部１００５と長期平均値算出部１００６に出力する。

ステップＳ１２１１において、長期平均値算出部１００６は、脈波間隔の長期平均値を算出し、長期平均値をデータ保存部１００１に保存および脈波間隔補正部１００７に出力する。

ステップＳ１２１２において、脈波間隔補正部１００７は、脈波間隔と長期平均値の差分変化量が小さいか判定する。具体的には、上述の式（８）および式（９）を満たすかどうか判定する。小さい場合はステップＳ１２１３に進み、そうでない場合はステップＳ１２１４に進む。

ステップＳ１２１３において、短期平均値と長期平均値の差分が小さいか判定する。具体的には上述の式（１０）を満たすかどうか判定する。小さい場合はステップＳ１２１５に進み、そうでない場合はステップＳ１２１４に進む。

ステップＳ１２１４において、脈波間隔補正部１００７は、脈波間隔を補正する。補正の仕方としては、上述の式（１１）〜（１４）のような方法がある。そして、脈波間隔補正部１００７は、補正した脈波間隔をデータ保存部１００１に保存し、脈拍数変換部１００５に出力する。尚、補正した脈波間隔をデータ保存部１００１に保存するときには、どのような補正をしたかについても記録しておく。

ステップＳ１２１５において、脈拍数変換部１００５は、脈波間隔に基づき脈拍数を算出する。
ステップＳ１２１６において、脈拍数変換部１００５は、算出した脈拍数を出力する。また、脈拍数に加えてさらに脈波間隔も出力してもよい。

上記実施の形態において、脈波データは脈波センサ等から脈拍数計測装置に入力される。また、脈拍数計測装置により計測された脈波間隔や脈拍数は、脈拍数計測装置に付属の表示装置に出力してもよいし、無線やネットワーク等を介して接続された装置へ出力してもよい。

実施の形態の脈拍数計測装置は、脈の乱れを揺動量として表し、揺動量に基づいて検出点の検出範囲を決定するので、運動などにより脈が乱れたとしても、精度良く脈波を検出することが可能になる。

また、脈波センサのみで体動センサなどの他のセンサを使用していないので、コストを低くすることができる。
さらに脈波間隔の長期平均値を求め、長期平均値と短期平均値を利用することで、求めた脈波間隔の補正を行うことより、更に脈拍検出精度の向上を図ることが可能となる。

また、検出範囲に対し検出点を探索する処理を行えば良いので、入力された脈拍データ全体に対して検出点を探索するよりも計算量が少なくてすむ。当然ながら、消費電力量も少なくてすむ。

以上、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明してきたが、本発明が適用される脈拍数計測装置は、その機能が実行されるのであれば、上述の実施の形態に限定されることなく、単体の装置であっても、複数の装置からなるシステムあるいは統合装置であっても、ＬＡＮ、ＷＡＮ等のネットワークを介して処理が行なわれるシステムであってもよいことは言うまでもない。

また、バスに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭのメモリ、入力装置、出力装置、外部記録装置、媒体駆動装置、ネットワーク接続装置で構成されるシステムでも実現できる。すなわち、前述してきた実施の形態のシステムを実現するソフトェアのプログラムコードを記録したＲＯＭやＲＡＭのメモリ、外部記録装置、可搬記録媒体を、脈拍数計測装置に供給し、その脈拍数計測装置のコンピュータがプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。

この場合、可搬記録媒体等から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した可搬記録媒体等は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための可搬記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ＲＯＭカード、電子メールやパソコン通信等のネットワーク接続装置（言い換えれば、通信回線）を介して記録した種々の記録媒体などを用いることができる。

また、コンピュータ（情報処理装置）がメモリ上に読み出したプログラムコードを実行することによって、前述した実施の形態の機能が実現される他、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施の形態の機能が実現される。

さらに、可搬型記録媒体から読み出されたプログラムコードやプログラム（データ）提供者から提供されたプログラム（データ）が、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施の形態の機能が実現され得る。
すなわち、本発明は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。

以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
脈拍数計測装置において、
血流の変化から得られる脈波データの入力を受け、直前の所定拍分の平均間隔を算出する短期平均値算出手段と、
前記平均間隔と実際の脈波間隔との差分に基づいて揺動量を算出する揺動量算出手段と、
前回の脈波間隔と前記揺動量とに基づいて、次の脈波間隔の基準となる検出点の検索範囲の幅を算出し、さらに、前記平均間隔の時間変化に基づいてずらし量を算出し、前記平均間隔から算出される次の検出点の出現予想値を含む範囲で、かつ、前記ずらし量に基づいて決定した開始時点から前記検索範囲の幅に示される範囲を検索範囲として決定する検索範囲決定手段と、
前記決定した検索範囲において、前記検出点を検出し、前回の検出点と今回求めた検出点との間隔を脈波間隔として出力する脈拍間隔検出手段と、
を備えることを特徴とする脈拍数計測装置。
（付記２）
前記平均間隔を算出した脈波よりも長い時間の平均である第二の平均間隔と、前記検出した処理対象とする脈波間隔、もしくは、前記平均間隔と前記第二の平均間隔との差分が大きい場合に、前記検出した脈波間隔を補正する脈波間隔補正手段を備えたことを特徴とする付記１記載の脈拍数計測装置。
（付記３）
前記脈波間隔が所定の条件を満たしているかを判定する脈波間隔判定部をさらに備えることを特徴とする付記１記載の脈拍数計測装置。
（付記４）
前記脈波間隔が所定の条件を満たしていないと前記脈波間隔判定部が判定したときに、前記検索範囲手段は、再度、検索範囲を決定することを特徴とする付記３記載の脈拍数計測装置。
（付記５）
前記揺動量または前記脈波間隔に基づき前記脈波データの信頼度を算出する信頼度算出手段をさらに備えることを特徴とする付記３記載の脈拍数計測装置。
（付記６）
前記揺動量または前記脈波間隔に基づきユーザの運動状態を算出する運動状態手段をさらに備えることを特徴とする付記３記載の脈拍数計測装置。
（付記７）
脈拍数計測方法において、
血流の変化から得られる脈波データの入力を受け、直前の所定拍分の平均間隔を算出し、
前記平均間隔と実際の脈波間隔との差分に基づいて揺動量を算出し、
前回の脈波間隔と前記揺動量とに基づいて、次の脈波間隔の基準となる検出点の検索範囲の幅を算出し、さらに、前記平均間隔の時間変化に基づいてずらし量を算出し、前記平
均間隔から算出される次の検出点の出現予想値を含む範囲で、かつ、前記ずらし量に基づいて決定した開始時点から前記検索範囲の幅に示される範囲を検索範囲として決定し、
前記決定した検索範囲において、前記検出点を検出し、前回の検出点と今回求めた検出点との間隔を脈波間隔として出力する、
手順を有することを特徴とする脈拍数計測方法。
（付記８）
前記平均間隔を算出した脈波よりも長い時間の平均である第二の平均間隔と、前記検出した処理対象とする脈波間隔、もしくは、前記平均間隔と前記第二の平均間隔との差分が大きい場合に、前記検出した脈波間隔を補正する手順をさらに有することを特徴とする付記７記載の脈拍数計測方法。
（付記９）
前記脈波間隔が所定の条件を満たしているかを判定する手順をさらに有することを特徴とする付記７記載の脈拍数計測方法。
（付記１０）
前記脈波間隔が所定の条件を満たしていないと前記脈波間隔判定部が判定したときに、再度、検索範囲を決定する手順をさらに有することを特徴とする付記７記載の脈拍数計測方法。
（付記１１）
コンピュータに、
血流の変化から得られる脈波データの入力を受け、直前の所定拍分の平均間隔を算出する手順、
前記平均間隔と実際の脈波間隔との差分に基づいて揺動量を算出する手順、
前回の脈波間隔と前記揺動量とに基づいて、次の脈波間隔の基準となる検出点の検索範囲の幅を算出し、さらに、前記平均間隔の時間変化に基づいてずらし量を算出し、前記平均間隔から算出される次の検出点の出現予想値を含む範囲で、かつ、前記ずらし量に基づいて決定した開始時点から前記検索範囲の幅に示される範囲を検索範囲として決定する手順、
前記決定した検索範囲において、前記検出点を検出し、前回の検出点と今回求めた検出点との間隔を脈波間隔として出力する手順、
を実行させるためのプログラム。
（付記１２）
前記平均間隔を算出した脈波よりも長い時間の平均である第二の平均間隔と、前記検出した処理対象とする脈波間隔、もしくは、前記平均間隔と前記第二の平均間隔との差分が大きい場合に、前記検出した脈波間隔を補正する手順をさらに有することを特徴とする付記１１記載のプログラム。
（付記１３）
前記脈波間隔が所定の条件を満たしているかを判定する手順をさらに有することを特徴とする付記１１記載のプログラム。
（付記１４）
前記脈波間隔が所定の条件を満たしていないと前記脈波間隔判定部が判定したときに、再度、検索範囲を決定する手順をさらに有することを特徴とする付記１３記載のプログラム。

本発明の第１の実施の形態に係る脈拍数計測装置の原理図である。 脈波の乱れが少ない場合の短期平均値と求めた脈波間隔のグラフである。 脈波の乱れが多い場合の短期平均値と求めた脈波間隔のグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る脈拍数計測装置の脈拍検出部の構成図である。 脈波データを示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る脈拍数計測装置の脈拍検出部の構成図である。 本発明の第４の実施の形態に係る脈拍数計測装置の原理図である。 本発明の第５の実施の形態に係る脈拍数計測装置の原理図である。 本発明の第６の実施の形態に係る脈拍数計測装置の原理図である。 本発明の第７の実施の形態に係る脈拍数計測装置の原理図である。 データ保存部に格納されるデータの例である。 本発明の第７の実施の形態に係る脈拍数計測装置の処理のフローチャートである。 歩行時の脈波データを示す図である。 走行時の脈波データを示す図である。

符号の説明

１０１ データ保存部
１０２ 短期平均値算出部
１０３ 揺動量算出部
１０４ 脈拍検出部
１０５ 脈拍数変換部
４０１ 脈拍検出部
４０２ 検索範囲決定部
４０３ 脈波間隔検出部
６０１ 脈拍検出部
６０２ 検索範囲決定部
６０３ 脈波間隔検出部
６０４ 脈波間隔判定部
７０１ データ保存部
７０２ 短期平均値算出部
７０３ 揺動量算出部
７０４ 脈拍検出部
７０５ 脈拍数変換部
７０６ 長期平均値算出部
７０７ 脈波間隔補正部
８０１ データ保存部
８０２ 短期平均値算出部
８０３ 揺動量算出部
８０４ 脈拍検出部
８０５ 脈拍数変換部
８０６ 信頼度表示部
９０１ データ保存部
９０２ 短期平均値算出部
９０３ 揺動量算出部
９０４ 脈拍検出部
９０５ 脈拍数変換部
９０６ 運動状態表示部
１００１ データ保存部
１００２ 短期平均値算出部
１００３ 揺動量算出部
１００４ 脈拍検出部
１００５ 脈拍数変換部
１００６ 長期平均値算出部
１００７ 脈波間隔補正部
１００８ 信頼度表示部
１００９ 脈拍検出部
１０１０ 検索範囲決定部
１０１１ 脈波間隔検出部

Claims (6)

1. 脈拍数計測装置において、
   血流の変化から得られる脈波データの入力を受け、直前の所定拍分の平均間隔を算出する短期平均値算出手段と、
   前記平均間隔と実際の脈波間隔との差分に基づいて揺動量を算出する揺動量算出手段と、
   前回の脈波間隔と前記揺動量とに基づいて、次の脈波間隔の基準となる検出点の検索範囲の幅を算出し、さらに、前記平均間隔の時間変化に基づいてずらし量を算出し、前記平均間隔から算出される次の検出点の出現予想値を含む範囲で、かつ、前記ずらし量に基づいて決定した開始時点から前記検索範囲の幅に示される範囲を検索範囲として決定する検索範囲決定手段と、
   前記決定した検索範囲において、前記検出点を検出し、前回の検出点と今回求めた検出点との間隔を脈波間隔として出力する脈拍間隔検出手段と、
   を備えることを特徴とする脈拍数計測装置。
2. 前記平均間隔を算出した脈波よりも長い時間の平均である第二の平均間隔と、前記検出した処理対象とする脈波間隔、もしくは、前記平均間隔と前記第二の平均間隔との差分が大きい場合に、前記検出した脈波間隔を補正する脈波間隔補正手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の脈拍数計測装置。
3. 前記脈波間隔が所定の条件を満たしているかを判定する脈波間隔判定部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の脈拍数計測装置。
4. 前記脈波間隔が所定の条件を満たしていないと前記脈波間隔判定部が判定したときに、前記検索範囲手段は、再度、検索範囲を決定することを特徴とする請求項３記載の脈拍数計測装置。
5. 脈拍数計測方法において、
   血流の変化から得られる脈波データの入力を受け、直前の所定拍分の平均間隔を算出し、
   前記平均間隔と実際の脈波間隔との差分に基づいて揺動量を算出し、
   前回の脈波間隔と前記揺動量とに基づいて、次の脈波間隔の基準となる検出点の検索範囲の幅を算出し、さらに、前記平均間隔の時間変化に基づいてずらし量を算出し、前記平均間隔から算出される次の検出点の出現予想値を含む範囲で、かつ、前記ずらし量に基づいて決定した開始時点から前記検索範囲の幅に示される範囲を検索範囲として決定し、
   前記決定した検索範囲において、前記検出点を検出し、前回の検出点と今回求めた検出点との間隔を脈波間隔として出力する、
   手順を有することを特徴とする脈拍数計測方法。
6. コンピュータに、
   血流の変化から得られる脈波データの入力を受け、直前の所定拍分の平均間隔を算出する手順、
   前記平均間隔と実際の脈波間隔との差分に基づいて揺動量を算出する手順、
   前回の脈波間隔と前記揺動量とに基づいて、次の脈波間隔の基準となる検出点の検索範囲の幅を算出し、さらに、前記平均間隔の時間変化に基づいてずらし量を算出し、前記平均間隔から算出される次の検出点の出現予想値を含む範囲で、かつ、前記ずらし量に基づいて決定した開始時点から前記検索範囲の幅に示される範囲を検索範囲として決定する手順、
   前記決定した検索範囲において、前記検出点を検出し、前回の検出点と今回求めた検出
   点との間隔を脈波間隔として出力する手順、
   を実行させるためのプログラム。