JP2010264168A - 生体状態測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１の生体情報と第２の生体情報とを測定する装置において、いずれか一方のデータが欠落した場合に、データを補完すること。
【解決手段】生体情報測定装置は、生体中の振動源からの第１の生体情報を取得する第１のセンサーと、振動源からの第２の生体情報を取得する第２のセンサーと、第１のセンサーおよび第２のセンサーが取得した情報を示すデータを、時系列に記録する記録手段と、記録されたデータにおいて第１の生体情報および第２の生体情報の一方の生体情報の時系列データに欠落部分があった場合、他方の生体情報の欠落部分の始点以前の時系列データのうち、欠落部分と同時刻の区間の時系列データとの相関を示す指標が所定の条件を満たす対応区間を特定する特定手段と、欠落部分のあるデータの対応区間と同時刻の区間の時系列データを用いて、記録されたデータの欠落部分の補完をする補完手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体の状態を測定する装置に関する。

心電等、生体からの生体情報を測定する装置が知られている（例えば、特許文献１および２）。特許文献１は、心電図データを圧縮する技術を開示している。特許文献２は、パルスオキシメータの信号から、吸気事象や呼気事象を判定する技術を開示している。

特開２００７−９００００号公報 特表２００８−５３８９３６号公報

本発明は、第１の生体情報と第２の生体情報とを測定する装置において、いずれか一方のデータが欠落した場合に、データを補完する技術を提供する。

本発明は、生体中の振動源からの第１の生体情報を取得する第１のセンサーと、前記振動源からの第２の生体情報を取得する第２のセンサーと、前記第１のセンサーおよび前記第２のセンサーが取得した情報を示すデータを、時系列に記録する記録手段と、前記記録されたデータにおいて前記第１の生体情報および前記第２の生体情報の一方の生体情報の時系列データに欠落部分があった場合、他方の生体情報の前記欠落部分の始点以前の時系列データのうち、前記欠落部分と同時刻の区間の時系列データとの相関を示す指標が所定の条件を満たす対応区間を特定する特定手段と、前記欠落部分のあるデータの前記対応区間と同時刻の区間の時系列データを用いて、前記記録されたデータの前記欠落部分の補完をする補完手段とを有する生体情報測定装置を提供する。
この生体情報測定装置によれば、同一の被験者のデータを用いて欠落部分のデータが補完できる。

好ましい態様において、前記補完は、前記対応区間と同時刻の区間の時系列データにおける前記対応区間の始点のデータを前記欠落部分の始点に一致させる処理、または前記対応区間の終点のデータを前記欠落部分の終点に一致させる処理を含んでもよい。
この生体情報測定装置によれば、補完されたデータの他の部分とのデータの整合性が向上する。

別の好ましい態様において、前記補完は、前記対応区間と同時刻の区間の時系列データにおける前記対応区間の始点のデータを前記欠落部分の始点に一致させ、かつ前記対応区間の終点のデータを前記欠落部分の終点に一致させる処理を含んでもよい。
この生体情報測定装置によれば、補完されたデータの他の部分とのデータの整合性が向上する。

さらに別の好ましい態様において、前記所定の条件は、前記相関を示す指標が最大であるという条件であってもよい。
この生体情報測定装置によれば、相関を示す指標が最大の部分のデータを用いて補完が行われる。

さらに別の好ましい態様において、前記振動源からの第３の生体情報を取得する第３のセンサーを有し、前記特定手段は、前記記録されたデータにおける前記第１の生体情報、前記第２の生体情報および前記第３の生体情報を含む複数の生体情報のうちいずれか一の生体情報の時系列データに欠落部分があった場合、前記一の生体情報以外の他の生体情報のうちあらかじめ決められた信頼性が最も高い生体情報について、前記対応区間を特定してもよい。
この生体情報測定装置によれば、信頼性のより高いデータを用いて補完することがきできる。

一実施形態に係る生体情報測定装置１０の機能構成を示す図である。 生体情報測定装置１０のハードウェア構成を示す図である。 生体情報測定装置１０の動作を示すフローチャートである。 欠落部分が無い測定データを例示する図である。 欠落部分がある測定データを例示する図である。 対象区間を例示する図である。 対象区間を例示する図である。 対応区間を例示する図である。 データの補正を例示する図である。

１．構成
図１は、本発明の一実施形態に係る生体情報測定装置１０の機能構成を示す図である。この例で、生体情報測定装置１０は、脈波（第１の生体情報の一例）および心電（第２の生体情報の一例）を測定する装置である。生体情報測定装置１０は、脈波センサー１１と、心電センサー１２と、記録手段１３と、記憶手段１４と、特定手段１５と、補完手段１６とを有する。

脈波センサー１１は、脈波を測定するセンサーである。心電センサー１２は、心電を測定するセンサーである。記録手段１３は、心電センサー１２および脈波センサー１１が取得した（測定した）情報を示すデータを、記憶手段１４に記憶する。記憶手段１４は、データを記憶する記憶装置を含む。記録手段１３は、心電センサー１２および脈波センサー１１からのデータを時系列に記憶手段１４に記憶する。特定手段１５は、記憶手段１４において脈波および心電の一方の時系列データに欠落部分があった場合、他方の生体情報における欠落部分の始点以前の時系列データから対応区間を特定する。「対応区間」とは、他方の生体情報における欠落部分の以外の時系列データのうち、欠落部分と同時刻の区間の時系列データとの相関を示す指標が所定の条件を満たす区間（時間軸上の区間）をいう。補完手段１６は、一方のデータのうち、対応区間と同時刻の区間の時系列データを用いて、記憶手段１４における欠落部分のデータの補完をする。ここで、「欠落部分のデータの補完」とは、欠落部分にデータを追加することをいう。

図２は、生体情報測定装置１０のハードウェア構成を示す図である。生体情報測定装置１０は、脈波センサー１１と、心電センサー１２と、プロセッサー１０１と、メモリー１０２と、メモリーコントローラー１０３と、ディスプレイ１０４とを含む。この例で生体情報測定装置１０は腕時計型のケースに収められている。使用者（被験者）は、生体情報測定装置１０を腕にはめて使用する。

プロセッサー１０１は、生体情報測定装置１０の各要素を制御する制御装置である。メモリー１０２は、データを記憶する記憶装置である。メモリーコントローラー１０３は、脈波センサー１１および心電センサー１２により測定されたデータを、プロセッサー１０１の制御下で、メモリー１０２に書き込む。メモリー１０２にデータを書き込む際、メモリーコントローラー１０３は、データが取得された時刻（すなわちデータが測定された時刻）を示す情報を、測定データとともに書き込む。ディスプレイ１０４は、プロセッサー１０１の制御に従って画像を表示する表示装置である。この例で、メモリー１０２は記憶手段１４の一例である。メモリーコントローラー１０３は、記録手段１３の一例である。プロセッサー１０１は、特定手段１５および補完手段１６の一例である。ディスプレイ１０４は表示手段の一例である。図示は省略したが、生体情報測定装置１０は、使用者が情報や命令を入力するための操作子（ボタンやキーパッド、タッチパネル）を有する。

２．動作
図３は、生体情報測定装置１０の動作を示すフローチャートである。図３のフローは、例えば、生体情報の測定が終了したこと（測定終了の操作が行われたこと、または所定の測定期間が終了したこと）を契機として開始される。あるいは、図３のフローは、生体情報の測定中に開始されてもよい。すなわち、図３のフローが生体情報の測定と平行して行われてもよい。

ステップＳ１００において、プロセッサー１０１は、データに欠落部分があるか判断する。メモリー１０２は欠落部分の判定に用いられる条件（例えば、値がゼロのデータが所定の時間以上継続した場合には、その部分を欠落部分と判断するという条件）を記憶しており、メモリー１０２に記憶されている脈波または心電のデータに、その条件を満たす部分が存在するか判断することにより、データに欠落部分があるか判断する。データに欠落部分があると判断された場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）、プロセッサー１０１は、処理をステップＳ１１０に移行する。データに欠落部分が無いと判断された場合（Ｓ１００：ＮＯ）、プロセッサー１０１は、図３の処理を終了する。

図４は、欠落部分が無い測定データを例示する図である。脈波と心電とは、同一の振動源（心臓）に起因する生体情報を示すものであり、ほぼ同じ周期で変化している。なお、この例でメモリー１０２に記憶されているデータは離散的であるが、説明の便宜上、測定データは曲線で示されている。また、図４に図示されているデータは３周期分であるが、メモリー１０２に記憶されるデータの量はこれに限定されるものではない。以下の図についても同様である。

図５は、欠落部分がある測定データを例示する図である。この例では、脈波のデータにおいて、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間のデータが欠落している。この例の場合、プロセッサー１０１は、脈波において、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間が欠落部分であると判断する。

ふたたび図３を参照する。ステップＳ１１０において、プロセッサー１０１は、対応区間を特定する。具体的には以下のとおりである。プロセッサー１０１は、処理の対象となる欠落部分が含むデータとは別のデータ（この例では心電）において、欠落部分と同時刻のデータ（この例では時刻ｔ１と時刻ｔ２との間）を抽出する。以下、心電のデータにおいてこの区間を「区間ａ」という。

次に、プロセッサー１０１は、時刻ｔ１より前の時刻のデータにおいて、区間ａのデータと相関が最も高い区間を特定する。具体的には以下のとおりである。プロセッサー１０１は、比較の対象となる区間（以下「対象区間」という）の始点を特定する。始点の初期値は時刻ｔ１から所定の時間（所定のデータ数）前の時刻である。いま、対象区間が時刻ｔ３からｔ４の区間である場合を例に考える（なお、ｔ２−ｔ１＝ｔ４−ｔ３である）。

図６および図７は、対象区間を例示する図である。プロセッサー１０１は、対象区間のデータを抜き出し、両者の始点を揃えて（すなわち両者の始点を時間軸上同一の位置に揃えて）、両者の相関を示す指標を計算する。ここでいう「相関を示す指標」は、例えば、相関係数や二乗誤差など、２つの曲線の類似度合いを示す指標を広く含む。

相関を示す指標を計算すると、プロセッサー１０１は、算出された相関を示す指標が、あらかじめ決められた条件（例えば、相関係数がしきい値ｒｔｈ以上であるという条件や二乗誤差がしきい値ｅｔｈ以下であるという条件）を満たすか判断する。対象区間がこの条件を満たすと判断された場合、プロセッサー１０１は、この対象区間を対応区間として特定する。対象区間がこの条件を満たさないと判断された場合、プロセッサー１０１は、対象区間の始点をさらに所定の時間前の時刻に更新し、対応区間が特定されるまで同様の処理を繰り返し実行する。

図８は、対応区間を例示する図である。ここでは、時刻ｔ５から時刻ｔ６の間の区間（以下「区間ｂ」という）が、対応区間として特定された場合を例として説明する。

ふたたび図３を参照する。ステップＳ１２０において、プロセッサー１０１は、補完を行う。具体的には以下のとおりである。プロセッサー１０１は、欠落部分があったデータ（この例では脈波）のうち、区間ｂと同時刻の区間のデータ、すなわち時刻ｔ５から時刻ｔ６の間の区間（以下この区間を「区間ｃ」という）のデータを、メモリー１０２から読み出す。プロセッサー１０１は、区間ｃの始点の値および終点の値が、欠落部分の始点および終点の値に一致するように、区間ｃのデータを補正する。

図９は、データの補正を例示する図である。この例で、区間ｃの始点の値および終点の値はそれぞれｃ１およびｃ２、欠落部分の始点および終点の値はｘ１およびｘ２である（図９（Ａ））。プロセッサー１０１は、例えば、区間ｃの始点の値をｘ１／ｃ１倍し、区間ｃの終点の値をｘ２／ｃ２倍する補正を行う。区間ｃの中間のデータは、始点と終点の間で係数がｘ１／ｃ１からｘ２／ｃ２に線形に変化する関数を用いて補正される。図９（Ｂ）は、補正後のデータを示している。プロセッサー１０１は、こうして補正されたデータを用いて欠落部分を補完する。すなわち、補正されたデータを欠落区間のデータとして書き込むようにメモリーコントローラー１０３を制御する。

以上で説明したように、本実施形態によれば、脈波センサー１１と心電センサー１２のいずれかのデータが欠落した場合でも、同一の被験者のデータを用いて、欠落部分のデータが補完される。

３．他の実施形態
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下で説明する変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。

３−１．変形例１
補完に用いられるデータ（区間ｃのデータ）の補正方法は、実施形態で説明したものに限定されない。始点または終点のいずれか一方だけが、欠落部分の始点または終点に一致するように補正されてもよい。あるいは、始点のずれおよび終点のずれ（例えば二乗誤差）が最小となるように、区間ｃのデータ全体が等倍されてもよい。さらにあるいは、補正は行われなくてもよい。

３−２．変形例２
対応区間を検索する方法は、実施形態で説明したものに限定されない。例えば、プロセッサー１０１は、所定の時間（３０分や１時間など）前までのデータについては全て対象区間として相関の指標を算出し、算出された指標により相関が最も高いと判断された区間を対応領域と特定してもよい。

３−３．変形例３
測定の対象となる生体情報は、脈波および心電に限定されない。ＳｐＯ２、心拍音や、頸動脈音など振動源が共通のものであれば、どのような生体情報が測定の対象とされてもよい。

３−４．変形例４
測定の対象となる生体情報の数は２つに限定されない。生体情報測定装置１０は、３つ以上の生体情報を測定するものであってもよい。この場合において、対応区間は、あらかじめ決められた信頼性が最も高い生体情報のデータからを検索されてもよい。

３−５．変形例５
生体情報測定装置１０のハードウェア構成と機能構成との対応関係は、実施形態で説明したものに限定されない。実施形態では、プロセッサー１０１が特定手段１５および補完手段１６の機能を兼ね備えていたが、特定手段１５および補完手段１６は、それぞれ異なるハードウェア要素により実現されてもよい。あるいは、メモリーコントローラー１０３を省略し、プロセッサー１０１がメモリーコントローラー１０３の機能も兼ね備えていてもよい。また、実施形態において生体情報測定装置１０は測定データを記憶するための記憶手段１４を内蔵している例を説明した。しかし、生体情報測定装置１０は記憶手段１４を内蔵しておらず、外部の記憶装置にデータを書き込む構成を有していてもよい。

１０…生体情報測定装置、１１…脈波センサー、１２…心電センサー、１３…記録手段、１４…記憶手段、１５…特定手段、１６…補完手段、１０１…プロセッサー、１０２…メモリー、１０３…メモリーコントローラー、１０４…ディスプレイ

Claims (5)

1. 生体中の振動源からの第１の生体情報を取得する第１のセンサーと、
   前記振動源からの第２の生体情報を取得する第２のセンサーと、
   前記第１のセンサーおよび前記第２のセンサーが取得した情報を示すデータを、時系列に記録する記録手段と、
   前記記録されたデータにおいて前記第１の生体情報および前記第２の生体情報の一方の生体情報の時系列データに欠落部分があった場合、他方の生体情報の前記欠落部分の始点以前の時系列データのうち、前記欠落部分と同時刻の区間の時系列データとの相関を示す指標が所定の条件を満たす対応区間を特定する特定手段と、
   前記欠落部分のあるデータの前記対応区間と同時刻の区間の時系列データを用いて、前記記録されたデータの前記欠落部分の補完をする補完手段と
   を有する生体情報測定装置。
2. 前記補完は、前記対応区間と同時刻の区間の時系列データにおける前記対応区間の始点のデータを前記欠落部分の始点に一致させる処理、または前記対応区間の終点のデータを前記欠落部分の終点に一致させる処理を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
3. 前記補完は、前記対応区間と同時刻の区間の時系列データにおける前記対応区間の始点のデータを前記欠落部分の始点に一致させ、かつ前記対応区間の終点のデータを前記欠落部分の終点に一致させる処理を含む
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の生体情報測定装置。
4. 前記所定の条件は、前記相関を示す指標が最大であるという条件である
   ことを特徴とする請求項１−３のいずれかの項に記載の生体情報測定装置。
5. 前記振動源からの第３の生体情報を取得する第３のセンサーを有し、
   前記特定手段は、前記記録されたデータにおける前記第１の生体情報、前記第２の生体情報および前記第３の生体情報を含む複数の生体情報のうちいずれか一の生体情報の時系列データに欠落部分があった場合、前記一の生体情報以外の他の生体情報のうちあらかじめ決められた信頼性が最も高い生体情報について、前記対応区間を特定する
   ことを特徴とする請求項１−４のいずれかの項に記載の生体情報測定装置。

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