JP2012179209A - Pulsation detector - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pulsation detector that can effectively eliminate noise while reducing processing load of a detector.SOLUTION: The pulsation detector 100 includes: a pulse wave sensor 10 for outputting a pulse wave signal d in which a pulsation signal and a noise signal including a body movement noise signal resulting from a body movement of a subject are mixed; a pulse wave signal filtering part 200 including an adaptive filter 202 which adaptively filters the pulse wave signal; an adaptive filter reconstruction part 17 for changing a state of the adaptive filter 202 at a first time point during a period in which the pulse wave signal filtering part 200 continuously operates, to the state at a second time point which is a time point prior to the first time point and includes the time point of starting of the operation of the adaptive filter 202; and a pulse wave frequency analyzing part 400 which performs a frequency analyzing processing for each predetermined time period to specify a pulsation presenting spectrum based on a signal output from the pulse wave signal filtering part 200 after filtering.

Description

本発明は、拍動検出装置等に関する。   The present invention relates to a pulsation detection device and the like.

拍動検出装置は、人体の心拍に由来する拍動を検出するための装置であって、例えば、腕、手のひら、手指などに装着される脈波センサーからの信号(脈波信号)から、人体の体動の影響により発生する信号成分(体動影響信号)を雑音として除去し、心拍に由来する信号(拍動信号)を検出する装置である。   The pulsation detecting device is a device for detecting a pulsation derived from a heartbeat of a human body. For example, the pulsation detecting device is based on a signal (pulse wave signal) from a pulse wave sensor attached to an arm, a palm, a finger or the like. This is a device for removing a signal component (body motion influence signal) generated by the influence of body motion as noise and detecting a signal (beat signal) derived from the heartbeat.

人の指や手首に装着するタイプの脈波センサーは、例えば、特許文献1に記載されている。また、脈波センサーから出力される脈波信号に含まれるノイズ成分を、フィルタリングによって除去する技術は、例えば、特許文献2に記載されている。特許文献2に記載される技術では、複数のバンドパスフィルターの中から、その時点における脈拍を示す周波数に近い周波数の信号を通過させるバンドパスフィルターを選択する。   A pulse wave sensor of the type worn on a human finger or wrist is described in, for example, Patent Document 1. A technique for removing a noise component included in a pulse wave signal output from a pulse wave sensor by filtering is described in Patent Document 2, for example. In the technique described in Patent Document 2, a bandpass filter that passes a signal having a frequency close to the frequency indicating the pulse at that time is selected from a plurality of bandpass filters.

特開2005−198829号公報JP 2005-198829 A 特開2007−54471号公報JP 2007-54471 A

特許文献1に記載される技術では、脈波センサーは、人の指、手のひら、手首等に装着される。指、手のひら、手首等は、身体の中でも特に動きの多い部位である。よって、それらの部位に脈波センサーを装着した場合には、脈波センサーから出力される脈波信号には、多くのノイズが混在する。例えば、装着者が、手、あるいは手の周辺の部位を動かすと、心拍による血流とは独立して別の血流の変化が発生し、脈波センサーがキャッチする信号にノイズが混入する。   In the technique described in Patent Document 1, the pulse wave sensor is mounted on a person's finger, palm, wrist, or the like. Fingers, palms, wrists, and the like are parts of the body that are particularly moving. Therefore, when a pulse wave sensor is attached to those parts, a lot of noise is mixed in the pulse wave signal output from the pulse wave sensor. For example, when the wearer moves the hand or a part around the hand, a change in blood flow is generated independently of the blood flow due to the heartbeat, and noise is mixed in the signal caught by the pulse wave sensor.

また、例えば、装着者が、手を物や装着者自身の別の身体部位へぶつけることによって、心拍による血流変動とは独立して別の血流の変化が発生する。脈波センサーはこの血流変化をキャッチすることから、脈波センサー出力信号にノイズが混入する。   Further, for example, when the wearer bumps his hand against an object or another body part of the wearer himself, another blood flow change occurs independently of blood flow fluctuation due to the heartbeat. Since the pulse wave sensor catches this blood flow change, noise is mixed in the pulse wave sensor output signal.

特に、手首型の拍動検出装置(人等の手首に装着するタイプの拍動検出装置)は、指型の拍動検出装置(人等の指に装着するタイプの拍動検出装置)に比べて、得られる脈波信号が弱いことから、十分なノイズ対策が必要となる。   In particular, a wrist-type pulsation detection device (a type of pulsation detection device that is worn on a wrist such as a person) is compared to a finger-type pulsation detection device (a type of pulsation detection device that is worn on a person's finger). Thus, since the obtained pulse wave signal is weak, sufficient noise countermeasures are required.

例えば、手首には尺骨、擁骨(トウコツ)などの骨と腱、筋肉が集まっており、指、手、手首等を動かすことによって、腱や筋肉の形状が大きく変化する。この際、血流の変化が生じる。動脈や静脈の血液の流れを観察すると、動脈は、静脈よりも心拍による血流変化がより鮮明に現れ、よって、脈波信号にも、心拍のリズムがより明確に現れる。静脈の血流では、心拍の動きは見にくい。しかしながら、手首外側の皮下組織(浅い部位)には、動脈血管が少ない。つまり、手首には動脈が少なく、また、動脈はより深い位置にある場合が多い。よって、脈波センサーで血流の変化を捕捉しようとしたときに、心拍による血流変化よりも、外的な要因による血流変化のほうが支配的となり易い。そのため、手の動きや手周辺への衝撃が入ると、心拍による血流変化が見えにくくなる可能性が高い。   For example, bones, tendons, and muscles such as ulna and retaining bones are gathered on the wrist, and the shape of tendons and muscles changes greatly by moving fingers, hands, wrists, and the like. At this time, a change in blood flow occurs. When observing blood flow in arteries and veins, arterial blood flow changes more clearly than in veins, and thus the heartbeat rhythm appears more clearly in the pulse signal. With venous blood flow, it is difficult to see the movement of the heartbeat. However, there are few arterial blood vessels in the subcutaneous tissue (shallow region) outside the wrist. That is, the wrist has few arteries, and the arteries are often deeper. Therefore, when a change in blood flow is captured by the pulse wave sensor, the blood flow change due to an external factor is more dominant than the blood flow change due to the heartbeat. For this reason, when a hand movement or an impact on the periphery of the hand enters, there is a high possibility that a change in blood flow due to a heartbeat becomes difficult to see.

また、特許文献2に記載される技術では、複数のバンドパスフィルターの中から、その時点における脈拍を示す周波数に近い周波数の信号を通過させるバンドパスフィルターを選択する。但し、このような処理を実現するためには、例えば、ソフトウエア上にて、多数の判断処理を実施する必要があり、処理上の負担が増加し、また、処理に要する時間が長くなるのは否めない。このことは、拍動検出装置の大型化、消費電力の増大につながる。例えば、腕時計程度の大きさの拍動検出装置を実現するためには、装置の処理負担や消費電力を低減しつつ、効果的なノイズ対策を実行することが重要である。   In the technique described in Patent Document 2, a bandpass filter that passes a signal having a frequency close to the frequency indicating the pulse at that time is selected from a plurality of bandpass filters. However, in order to realize such a process, for example, it is necessary to perform a large number of determination processes on software, which increases the processing burden and increases the time required for the process. I cannot deny. This leads to an increase in the size of the pulsation detecting device and an increase in power consumption. For example, in order to realize a pulsation detecting device as large as a wristwatch, it is important to implement effective noise countermeasures while reducing the processing load and power consumption of the device.

本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、装置の処理負担を低減しつつ、効果的なノイズ対策を実行できる拍動検出装置を実現することができる。また、例えば、脈波センサーを手首外側(腕時計の裏蓋面と接触する部位)など、脈波信号を取得しにくい部位に装着するタイプの拍動検出装置において、拍動信号を表す拍動呈示スペクトルの特定性能を向上させることができる。   According to at least one aspect of the present invention, for example, it is possible to realize a pulsation detection device capable of executing effective noise countermeasures while reducing the processing load on the device. In addition, for example, in a pulsation detection device of a type in which a pulse wave sensor is attached to a portion where it is difficult to acquire a pulse wave signal, such as the outside of the wrist (a portion that contacts the back surface of the wristwatch), a pulsation presentation that represents the pulsation signal The specific performance of the spectrum can be improved.

(1)本発明の拍動検出装置の一態様は、被検体の拍動に由来する拍動信号を検出する拍動検出装置であって、前記拍動信号と、前記被検体の体動に由来する体動ノイズ信号を含むノイズ信号とが混在した脈波信号を出力する脈波センサーと、前記脈波信号をフィルタリングするフィルターであって、周波数応答特性を自己適応させる適応フィルターと、前記適応フィルターが継続動作している期間における第1時点において、前記適応フィルターの状態を、前記第1時点よりも前の時点であり、かつ前記適応フィルターが動作を開始した時点を含む第2時点の状態に再構成させる適応フィルター再構成部と、を含む脈波信号フィルタリング部と、前記脈波信号フィルタリング部から出力される信号に基づいて、所定時間毎に周波数解析処理を行って、前記拍動信号を表す拍動呈示スペクトルを検出する周波数解析部と、を含む。   (1) One aspect of the pulsation detection device of the present invention is a pulsation detection device that detects a pulsation signal derived from the pulsation of a subject, and the pulsation signal and the body motion of the subject are detected. A pulse wave sensor for outputting a pulse wave signal mixed with a noise signal including a derived body motion noise signal, a filter for filtering the pulse wave signal, an adaptive filter for self-adapting frequency response characteristics, and the adaptation The state of the adaptive filter at the first time point during the continuous operation of the filter is the state of the second time point that is a time point before the first time point and includes the time point when the adaptive filter starts operating. A pulse wave signal filtering unit including an adaptive filter reconfiguring unit for reconfiguring, and a frequency analysis process at predetermined intervals based on a signal output from the pulse wave signal filtering unit Go and including a frequency analysis section for detecting a pulsation presentation spectrum representing the beat signal.

適応フィルターは、入力信号に基づいて、伝達関数を自己適応的に変化させることができるデジタルフィルターである。すなわち、適応フィルターは、周波数応答特性を自己適応させるフィルターである。適応フィルターは一般にデジタル信号処理を行うデジタルフィルターとして実装される。フィルターの所望の性能(例えば、入力信号に含まれるノイズ成分を最小化するといった性能)を維持するために、所定のアルゴリズム(例えば最適化アルゴリズム)が使用される。所定のアルゴリズムには、フィルタリング後の信号に基づいて得られる信号がフィードバックされ、そのアルゴリズムによる適応処理によってフィルター係数が適応的に変化し、その結果として、適応フィルターの周波数応答特性が変化する。適応フィルターが継続的に動作している期間では、アルゴリズムによる適応処理が継続的(断続的)に行われ、適応フィルターの所望の性能が維持される。   The adaptive filter is a digital filter that can change the transfer function in a self-adaptive manner based on an input signal. That is, the adaptive filter is a filter that self-adapts the frequency response characteristic. The adaptive filter is generally implemented as a digital filter that performs digital signal processing. A predetermined algorithm (eg, an optimization algorithm) is used to maintain the desired performance of the filter (eg, the performance of minimizing a noise component contained in the input signal). A signal obtained based on the filtered signal is fed back to the predetermined algorithm, and the filter coefficient is adaptively changed by the adaptive processing by the algorithm. As a result, the frequency response characteristic of the adaptive filter is changed. During the period in which the adaptive filter is continuously operating, the adaptive processing by the algorithm is performed continuously (intermittently), and the desired performance of the adaptive filter is maintained.

但し、適応フィルターが、ある程度の時間にわたって継続的に動作すると、適応フィルターの性能が、所望のレベルよりも低下する場合がある。これは、脈波センサーから出力される脈波信号に、拍動信号(定常的成分)と、被検体の体動に由来する体動ノイズ信号を含むノイズ信号(非定常的成分)とが混在していることに起因する。つまり、適応フィルターの性能は、拍動信号(定常的成分)に追従して変化するが、その一方で、ノイズ信号にも追従する可能性がある。拍動信号ならびにノイズ成分のレベル(信号振幅)は、時間経過と共に変動し、また、例えば、突発的かつ非定常的な変動もあり得る。よって、例えば、突発的に拍動成分のレベルが低下し、同時に、ノイズ成分のレベルが上昇した場合には、適応フィルターの性能は、ノイズ成分に追従して変化する。適応フィルターは、入力信号の中から、自己相関性の高い信号を選別して出力することから、時間経過と共に、少しずつノイズへの追従が進行し、徐々にノイズ信号も通過させるようになる。この場合には、ある程度の時間が経過すると、適応フィルターの性能はかなり低下して、正常な状態への復帰がむずかしくなる。   However, if the adaptive filter operates continuously for a certain period of time, the performance of the adaptive filter may be reduced below a desired level. This is because the pulse wave signal output from the pulse wave sensor contains a pulsation signal (stationary component) and a noise signal (non-stationary component) including a body movement noise signal derived from the body movement of the subject. It is caused by doing. That is, the performance of the adaptive filter changes following the pulsation signal (stationary component), but may also follow the noise signal. The level of the pulsation signal as well as the noise component (signal amplitude) varies with time, and there may be sudden and non-stationary fluctuations, for example. Therefore, for example, when the level of the pulsation component suddenly decreases and the level of the noise component increases at the same time, the performance of the adaptive filter changes following the noise component. Since the adaptive filter selects and outputs a signal with high autocorrelation from the input signal, the follow-up to the noise gradually progresses with the passage of time, and the noise signal gradually passes. In this case, after a certain amount of time has passed, the performance of the adaptive filter is considerably degraded, and it becomes difficult to return to a normal state.

例えば、腕時計型の拍動検出装置は、被検体の手首に装着して使用され、例えば、被検体の経時的な動作状態の変化を記録するために、長時間にわたって継続的に使用される場合がある。よって、長時間にわたって継続的に使用しても、適応フィルターの性能が低下しないようにすることが好ましい。   For example, a wristwatch-type pulsation detecting device is used by being worn on the wrist of a subject, and is used continuously for a long time, for example, to record changes in the operating state of the subject over time. There is. Therefore, it is preferable that the performance of the adaptive filter does not deteriorate even when continuously used for a long time.

そこで、本態様では、適応フィルター再構成部を設けて、適切なタイミングで、適応フィルターを再構成させるようにした。すなわち、適応フィルター再構成部は、脈波信号フィルタリング部が継続的に動作している期間における第1時点において、適応フィルターの状態を、第1時点よりも前の時点であり、かつ適応フィルターが動作を開始した時点を含む第2時点の状態に再構成させる。   Thus, in this aspect, an adaptive filter reconstruction unit is provided to reconfigure the adaptive filter at an appropriate timing. That is, the adaptive filter reconstruction unit sets the state of the adaptive filter at a first time point in the period in which the pulse wave signal filtering unit is continuously operating, the time point before the first time point, and the adaptive filter It is reconfigured to the state of the second time point including the time point when the operation is started.

ここで、フィルターの再構成には、例えば、フィルター係数の初期化(フィルター係数の値を、動作開始時点のフィルター係数値に戻すこと)や、フィルター係数の値を、フィルターの動作期間中における過去の時点(例えば、好ましいフィルター係数が得られていた時点)のフィルター係数値に設定することが含まれる。すなわち、第2時点は、動作開始時点を含む、第1時点よりも前の時点である。また、例えば、一対の適応フィルターを用意し、一方のフィルターから他方のフィルターに切り換えるような場合もフィルターの再構成に含まれる。   Here, the filter can be reconfigured by, for example, initializing the filter coefficient (returning the filter coefficient value back to the filter coefficient value at the start of operation) or changing the filter coefficient value in the past during the filter operation period. Setting the filter coefficient value at the time point (for example, when the preferred filter coefficient has been obtained). That is, the second time point is a time point before the first time point including the operation start time point. Further, for example, a case where a pair of adaptive filters is prepared and one filter is switched to the other filter is also included in the filter reconstruction.

仮に、適応フィルターの継続的な使用によってフィルターの性能が低下したとしても(例えば、ノイズ成分への追従が支配的になることによって、拍動信号に追従しないような場合が生じたとしても)、適応フィルターの再構成を実行することによって、適応フィルターは、再構成後に、新たに適応処理を開始することができ、この結果、拍動信号を捕捉するように自己適応がすすむ。よって、適応フィルターは、拍動信号に追従する正常な状態に復帰することができる。   Even if the performance of the filter deteriorates due to continuous use of the adaptive filter (for example, even if the follow-up to the noise component becomes dominant and the beat signal does not follow), By performing the reconstruction of the adaptive filter, the adaptive filter can start a new adaptation process after the reconstruction, resulting in self-adaptation to capture the beat signal. Therefore, the adaptive filter can return to a normal state following the pulsation signal.

本態様では、適応フィルターを使用することから、複数のバンドパスフィルターを使用する必要がない。また、フィルターの再構成は、フィルター係数の初期化等によって実現でき、装置の処理負担の増加は少なく、また、装置の消費電力の増加も特に問題とならない。   In this aspect, since an adaptive filter is used, it is not necessary to use a plurality of bandpass filters. Further, the reconfiguration of the filter can be realized by initializing the filter coefficient, etc., and the processing load on the apparatus is small, and the increase in power consumption of the apparatus is not particularly problematic.

よって、本態様によれば、例えば、装置の処理負担を低減しつつ、効果的なノイズ対策を実行できる拍動検出装置(例えば、長時間の使用に耐える拍動検出装置)を実現することができる。また、例えば、脈波センサーを手首外側(腕時計の裏蓋面と接触する部位)など、脈波信号を取得しにくい部位に装着するタイプの拍動検出装置において、拍動信号を表す拍動呈示スペクトルの特定性能を向上させることが可能となる。   Therefore, according to this aspect, for example, it is possible to realize a pulsation detection device (for example, a pulsation detection device that can withstand long-time use) that can perform effective noise countermeasures while reducing the processing burden on the device. it can. In addition, for example, in a pulsation detection device of a type in which a pulse wave sensor is attached to a portion where it is difficult to acquire a pulse wave signal, such as the outside of the wrist (a portion that contacts the back surface of the wristwatch), a pulsation presentation that represents the pulsation signal The specific performance of the spectrum can be improved.

(2)本発明の拍動検出装置の他の態様では、前記適応フィルターが動作を開始した時点あるいは前記適応フィルターが再構成された直近の時点から、第1時間が経過した第3時点までを、前記適応フィルターの再構成が不要な第1期間とし、前記第3時点から、第2時間が経過した第4時点までを前記適応フィルターの再構成可能な第2期間としたとき、前記第2時点は、前記第1期間において設定され、前記第1時点は、前記第2期間において設定される。   (2) In another aspect of the pulsation detecting device of the present invention, from the time when the adaptive filter starts to operate or the time immediately before the adaptive filter is reconfigured to the third time when the first time has elapsed. The second period when the first period in which the reconfiguration of the adaptive filter is unnecessary and the second period in which the second time elapses from the third time point to the fourth time point when the second time has elapsed is set as the second period. The time point is set in the first period, and the first time point is set in the second period.

本態様では、適応フィルターの再構成が不要な第1期間と、適応フィルターの再構成が可能な第2期間とを設定し、適応フィルターの再構成は、第2期間において行う。また、適応フィルターの再構成によって、適応フィルターの状態は、過去の第1時点の状態に変化するが、この第1時点は、第1期間において設定される。適応フィルターは、再構成後に、好ましい状態から、新たに適応処理を開始することができ、この結果、拍動信号を捕捉するように自己適応がすすむ。よって、適応フィルターは、適切な性能を、継続的に維持することができる。   In this aspect, the first period in which the reconfiguration of the adaptive filter is unnecessary and the second period in which the adaptive filter can be reconfigured are set, and the adaptive filter is reconfigured in the second period. In addition, the state of the adaptive filter changes to the state of the past first time point due to the reconstruction of the adaptive filter, and this first time point is set in the first period. After reconfiguration, the adaptive filter can start a new adaptation process from the preferred state, which results in self-adaptation to capture the beat signal. Therefore, the adaptive filter can maintain appropriate performance continuously.

なお、下記の(4)〜(7)の態様では、適応フィルターの再構成の可否を、所定の条件によって判定することとしている。この場合、第2期間(適応フィルターの再構成可能期間)において、所定の条件が充足されない場合があり得る。この場合には、第2期間の終点である第4時点に達した時点で、所定条件の充足/非充足に関係なく、強制的に適応フィルターを再構成することができる。このようにすれば、適応フィルターの再構成ができない期間が長く続くというような、好ましくない状況が生じない。   In the following aspects (4) to (7), whether or not the adaptive filter can be reconfigured is determined based on a predetermined condition. In this case, the predetermined condition may not be satisfied in the second period (a period during which the adaptive filter can be reconfigured). In this case, the adaptive filter can be forcibly reconfigured when the fourth time point, which is the end point of the second period, is reached, regardless of whether or not the predetermined condition is satisfied. In this way, an unfavorable situation in which the period during which the adaptive filter cannot be reconstructed continues for a long time does not occur.

(3)本発明の拍動検出装置の他の態様では、前記第1時点は、前記適応フィルターが動作を開始した時点を基準として、所定の周期で設定される。   (3) In another aspect of the pulsation detecting device of the present invention, the first time point is set at a predetermined cycle with reference to a time point when the adaptive filter starts operation.

本態様では、適応フィルターの再構成を、適応フィルター(脈波信号フィルタリング部)の動作開始時点を基準として、所定の周期で周期的(定期的)に実行する。本態様では、適応フィルターの再構成のタイミングは、例えば、タイマーによって簡単に管理することができ、実現が容易である。   In this aspect, the reconfiguration of the adaptive filter is executed periodically (periodically) at a predetermined cycle with the operation start time of the adaptive filter (pulse wave signal filtering unit) as a reference. In this aspect, the timing of reconfiguring the adaptive filter can be easily managed by a timer, for example, and is easy to implement.

(4)本発明の拍動検出装置の他の態様では、前記適応フィルター再構成部は、前記第1時点よりも前の直近の時点における前記周波数解析処理によって、前記拍動呈示スペクトルが検出されていることを条件として、前記適応フィルターを再構成させる。   (4) In another aspect of the pulsation detecting device of the present invention, the adaptive filter reconstruction unit detects the pulsation presenting spectrum by the frequency analysis processing at the nearest time point before the first time point. The adaptive filter is reconfigured on the condition that

適応フィルターの再構成は、適応フィルターの再構成が可能な第2期間において行われるが、本態様では、フィルターの再構成は第2期間において、いつでも行えるというものではなく、所定の条件を満たす場合に行うことができる。すなわち、本態様では、脈波周波数解析部による前回の周波数解析によって、拍動呈示スペクトルが検出されていることが、適応フィルター再構成の条件となる。   The reconstruction of the adaptive filter is performed in the second period in which the adaptive filter can be reconstructed. However, in this aspect, the filter reconstruction cannot be performed at any time in the second period, and a predetermined condition is satisfied. Can be done. That is, in this aspect, the condition for adaptive filter reconstruction is that the pulsation presentation spectrum is detected by the previous frequency analysis by the pulse wave frequency analysis unit.

すなわち、脈波周波数解析部は、脈波信号フィルタリング部から出力されるフィルタリング後の信号に基づいて、所定時間毎(例えば4秒毎)に周波数解析処理を行って拍動呈示スペクトルを特定する。適応フィルター再構成部は、第1時点においてフィルター再構成処理を実行しようとする場合、第1時点前の直近の時点における周波数解析(つまり、第1時点を基準とした場合における前回の周波数解析処理)において、拍動呈示スペクトル(拍動の周期及びその信号強度を示す周波数スペクトル)の検出に成功しているかを確認し、その条件を満たすときに、第1時点において適応フィルターの再構成を実行する。   That is, the pulse wave frequency analysis unit performs a frequency analysis process at predetermined time intervals (for example, every 4 seconds) based on the filtered signal output from the pulse wave signal filtering unit, and specifies a pulsation presentation spectrum. If the adaptive filter reconstruction unit is to execute the filter reconstruction process at the first time point, the frequency analysis at the most recent time point before the first time point (that is, the previous frequency analysis process based on the first time point) ), It is confirmed whether the pulsation presentation spectrum (frequency spectrum indicating the pulsation period and its signal intensity) has been successfully detected. When the condition is satisfied, the adaptive filter is reconfigured at the first time point. To do.

適応フィルターを再構成すると、適応フィルターは過去の第2時点の状態に戻って、新たに適応動作を開始する。この新たな動作の開始時点において、例えば、脈波信号に混入しているノイズが少なく、脈波信号の波形のきれいさの程度が許容範囲である場合には、適応フィルターは、適切な自己適応が可能である。一方、脈波信号に混入しているノイズが多く、脈波信号の波形のきれいさの程度が、許容範囲外である場合には、適応フィルターはノイズに追従する可能性が高い。適応フィルターの再構成は、その時点で捕捉している自己相関性が高いと考えられる信号への追従を断つ処理でもあるため、再構成の直後における拍動呈示スペクトルの捕捉に失敗すると、例えば、第1時点の直前まで検出できていた拍動信号成分をカットしてしまうという結果となり、かえって悪い結果となる。   When the adaptive filter is reconfigured, the adaptive filter returns to the state at the second time point in the past, and newly starts an adaptive operation. At the start of this new operation, for example, if the noise mixed in the pulse wave signal is small and the cleanliness of the waveform of the pulse wave signal is within an acceptable range, the adaptive filter performs appropriate self-adaptation. Is possible. On the other hand, when there is a lot of noise mixed in the pulse wave signal and the degree of cleanliness of the waveform of the pulse wave signal is outside the allowable range, the adaptive filter is likely to follow the noise. Since the reconstruction of the adaptive filter is also a process of breaking the tracking of the signal that is captured at that time and considered to have a high autocorrelation, if the capture of the pulsation presentation spectrum immediately after the reconstruction fails, for example, The result is that the pulsation signal component that has been detected until just before the first time point is cut, which is rather bad.

ここで、前回の周波数解析にて、拍動信号成分の検出に成功している場合には、第1時点における脈波信号のきれいさの程度が、許容範囲内であると推定することができる。よって、本態様では、前回の周波数解析によって拍動呈示スペクトルが検出されていることを、適応フィルター再構成の条件とした。   Here, when the pulsation signal component has been successfully detected in the previous frequency analysis, it can be estimated that the cleanliness of the pulse wave signal at the first time point is within the allowable range. . Therefore, in this aspect, the condition for adaptive filter reconstruction is that the pulsation presentation spectrum is detected by the previous frequency analysis.

(5)本発明の拍動検出装置の他の態様では、前記脈波信号の周波数解析結果に基づいて、前記ノイズ信号のノイズ量の程度を判定する信号評価部を有し、前記適応フィルター再構成部は、前記第1時点前の直近の時点における、前記周波数解析処理によって、前記拍動呈示スペクトルが検出されており、かつ、前記信号評価部によって、前記ノイズ量が所定の基準以下であると判定されたことを条件として、前記適応フィルターを再構成させる。   (5) In another aspect of the pulsation detection device of the present invention, the pulsation detection device further includes a signal evaluation unit that determines a degree of noise amount of the noise signal based on a frequency analysis result of the pulse wave signal, In the component, the pulsation presentation spectrum is detected by the frequency analysis processing at the most recent time before the first time, and the noise amount is equal to or less than a predetermined reference by the signal evaluation unit. The adaptive filter is reconfigured on the condition that it is determined as follows.

本態様では、上記(4)の態様における条件に加えて、信号評価部によって、脈波信号に混入されるノイズ量(外乱ノイズ成分のノイズ量)が所定の基準以下であると判定されたことを、フィルター再構成の条件とした。信号評価部によるノイズ量の判定によって、脈波信号のきれいさの程度を、より正確に推定することができる。   In this aspect, in addition to the condition in the above aspect (4), the signal evaluation unit determines that the amount of noise mixed in the pulse wave signal (the amount of disturbance noise component) is equal to or less than a predetermined reference. Was used as a filter reconstruction condition. By determining the amount of noise by the signal evaluation unit, the degree of cleanliness of the pulse wave signal can be estimated more accurately.

つまり、外乱ノイズの少ない状態のときにフィルターを再構成することによって、再構成後の適応フィルターによって適切な自己適応が実行され、拍動成分をノイズ成分と区別することができる。よって、適応フィルターの再構成の可否を、より的確に判断することができる。   That is, by reconfiguring the filter when there is little disturbance noise, appropriate self-adaptation is executed by the reconstructed adaptive filter, and the pulsation component can be distinguished from the noise component. Therefore, it is possible to more accurately determine whether or not the adaptive filter can be reconfigured.

(6)本発明の拍動検出装置の他の態様では、前記脈波信号の周波数解析結果に基づいて、前記被検体の運動状態を判別する信号評価部を有し、前記適応フィルター再構成部は、前記第1時点前の直近の時点における、前記周波数解析処理によって、前記拍動呈示スペクトルが検出されており、かつ、前記信号評価部によって、前記被検体の運動状態が安定状態であると判定されたことを条件として、前記適応フィルターを再構成させる。   (6) In another aspect of the pulsation detection device of the present invention, the adaptive filter reconstruction unit includes a signal evaluation unit that determines a motion state of the subject based on a frequency analysis result of the pulse wave signal. Is that the pulsation presenting spectrum is detected by the frequency analysis processing at the most recent time before the first time point, and the motion state of the subject is stable by the signal evaluation unit. The adaptive filter is reconfigured on the condition that it has been determined.

被検体(人や動物)の運動状態は、絶えず変化する可能性がある。定常的な運動状態では、拍動信号も安定しているが、運動状態が急に変化したとき(運動状態の変化の過渡期)においては、拍動信号の振幅や周波数が不安定化し、例えば突発的に大きく変化する場合もあり得る。このような場合に、適応フィルターの再構成を実行すると、拍動信号成分のみならず、ノイズ成分に対しても適応処理の追従をする可能性が高くなる。   The state of motion of the subject (human or animal) can change constantly. In a steady motion state, the pulsation signal is stable, but when the motion state suddenly changes (transitional phase of the motion state change), the amplitude and frequency of the pulsation signal become unstable, for example There may be a sudden change. In such a case, if the reconstruction of the adaptive filter is executed, there is a high possibility that the adaptive process will follow not only the pulsation signal component but also the noise component.

よって、本態様では、上述の(4)の態様の条件に、さらに、信号評価部による周波数解析の結果として、被検体の運動状態が安定状態であることが確認されるという条件を追加(加重)する。よって、適応フィルターの再構成の可否を、より的確に判断することができる。   Therefore, in this aspect, the condition that the movement state of the subject is confirmed to be stable is added as a result of the frequency analysis by the signal evaluation unit to the condition of the above aspect (4) (weighting). ) Therefore, it is possible to more accurately determine whether or not the adaptive filter can be reconfigured.

例えば、被検体である人の運動状態が、歩行中、ジョギング中などの定常的な運動をしている状態、もしくは安静状態のいずれかに該当しない状態である場合(例えば球技をしている、体操している状態等の場合)には、適応フィルターの再構成が実行されない。よって、拍動検出の失敗や誤検出の発生を低減することができる。   For example, when the movement state of the person who is the subject is in a state that does not correspond to either a steady movement such as walking or jogging, or a resting state (for example, a ball game, In the case of a state of gymnastics, the adaptive filter is not reconfigured. Therefore, the failure of pulsation detection and the occurrence of false detection can be reduced.

(7)本発明の拍動検出装置の他の態様では、前記脈波信号の周波数解析結果に基づいて、前記ノイズ信号のノイズ量の程度ならびに前記被検体の運動状態を判別する信号評価部を有し、前記適応フィルター再構成部は、前記第1時点前の直近の時点における、前記周波数解析処理によって、前記拍動呈示スペクトルが検出されており、前記信号評価部によって、前記ノイズ量が所定の基準以下であると判定され、かつ、前記被検体の運動状態が安定状態であると判定されたことを条件として、前記適応フィルターを再構成させる。   (7) In another aspect of the pulsation detection device of the present invention, a signal evaluation unit that determines the degree of noise amount of the noise signal and the motion state of the subject based on the frequency analysis result of the pulse wave signal. The adaptive filter reconstruction unit detects the pulsation presentation spectrum by the frequency analysis process at the most recent time before the first time point, and the signal evaluation unit sets the noise amount to a predetermined value. The adaptive filter is reconfigured on the condition that it is determined that the motion condition of the subject is in a stable state.

本態様では、適応フィルターの再構成の条件として、上述の(6)の態様の条件に、さらに、上述の(5)の条件を追加(加重)する。これによって、適応フィルターの再構成の可否を、さらに的確に判断することができる。   In this aspect, the above condition (5) is further added (weighted) to the condition of the above aspect (6) as a condition for adaptive filter reconstruction. This makes it possible to more accurately determine whether the adaptive filter can be reconfigured.

(8)本発明の拍動検出装置の他の態様では、前記脈波信号フィルタリング部は、前記脈波信号を、所定時間遅延させる遅延処理部と、前記適応フィルターの係数を更新するフィルター係数更新部と、減算部と、を有し、前記適応フィルターは、前記遅延処理部の出力信号の中から、自己相関性が高い第1信号を出力し、前記減算部は、前記脈波信号から前記第1信号を減算して、前記第1信号よりも自己相関性が低い第2信号を生成し、前記第2信号を前記フィルター係数更新部に供給し、前記フィルター係数更新部は、前記第2信号が抑制されるように、前記適応フィルターの係数を更新し、前記適応フィルター再構成部は、前記第1時点において前記適応フィルターを再構成させる場合に、前記適応フィルターの係数を、前記適応フィルターが動作を開始した時点における係数に設定する。   (8) In another aspect of the pulsation detecting device of the present invention, the pulse wave signal filtering unit includes a delay processing unit that delays the pulse wave signal for a predetermined time, and a filter coefficient update that updates a coefficient of the adaptive filter. The adaptive filter outputs a first signal having a high autocorrelation among the output signals of the delay processing unit, and the subtraction unit extracts the pulse wave signal from the pulse wave signal. Subtracting the first signal to generate a second signal having a lower autocorrelation than the first signal, supplying the second signal to the filter coefficient update unit, and the filter coefficient update unit includes the second signal The coefficient of the adaptive filter is updated so that the signal is suppressed, and the adaptive filter reconstruction unit converts the coefficient of the adaptive filter into the adaptive filter when the adaptive filter reconstruction unit reconfigures the adaptive filter at the first time point. Setting the coefficient at the time the coater has started operation.

本態様では、脈波信号フィルタリング部は、遅延処理部と、適応フィルターと、フィルター係数更新部と、減算部とを有する。フィルター係数更新部は、減算部から出力される第2信号(相関性が低い信号であり、エラー信号と呼ばれることがある)が抑制されるように(例えば最小化されるように)、フィルター係数を更新する。また、本態様では、適応フィルター再構成部は、適応フィルターの再構成を実行させる場合には、フィルター係数を初期化する。すなわち、フィルター係数を、適応フィルターの動作開始時点におけるフィルター係数値に設定する(例えば、フィルター係数値をオールゼロとする)。   In this aspect, the pulse wave signal filtering unit includes a delay processing unit, an adaptive filter, a filter coefficient update unit, and a subtraction unit. The filter coefficient updating unit suppresses (for example, minimizes) the filter coefficient so that the second signal output from the subtraction unit (a signal with low correlation and may be referred to as an error signal) is suppressed. Update. Further, in this aspect, the adaptive filter reconstruction unit initializes the filter coefficient when performing the reconstruction of the adaptive filter. That is, the filter coefficient is set to the filter coefficient value at the start of the operation of the adaptive filter (for example, the filter coefficient value is set to all zeros).

本態様によれば、脈波信号フィルタリング部に含まれる適応フィルターを、適切なタイミングで再初期化することができる。よって、長時間の連続計測を行う場合であっても、適応フィルターの性能を、適切なレベルに維持することができる。これにより拍動検出の失敗や誤検出の発生を低減することができる。   According to this aspect, the adaptive filter included in the pulse wave signal filtering unit can be reinitialized at an appropriate timing. Therefore, even when continuous measurement is performed for a long time, the performance of the adaptive filter can be maintained at an appropriate level. Thereby, the failure of pulsation detection and the occurrence of false detection can be reduced.

このように、上述の本発明の態様の少なくとも一つによれば、例えば、脈波信号フィルタリング部を構成する適応フィルターを適切なタイミングで再構成することによって、適応フィルターの性能を適切なレベルに維持することができる。また、例えば、適応フィルターを有効活用することから、フィルター構成を簡素化でき、また、適応フィルターの再構成を行うことは比較的容易であり、したがって、装置の処理負担を低減しつつ、効果的なノイズ対策を実行できる拍動検出装置を実現することができる。   Thus, according to at least one of the above-described aspects of the present invention, for example, by reconfiguring the adaptive filter that constitutes the pulse wave signal filtering unit at an appropriate timing, the performance of the adaptive filter is brought to an appropriate level. Can be maintained. In addition, for example, the effective use of the adaptive filter can simplify the filter configuration, and it is relatively easy to reconfigure the adaptive filter. Therefore, it is effective while reducing the processing load on the apparatus. It is possible to realize a pulsation detecting device that can execute various noise countermeasures.

本発明の拍動検出装置の一例の構成を示す図The figure which shows the structure of an example of the pulsation detection apparatus of this invention. 図2(A)〜図2(C)は、脈波センサーならびに拍動検出装置の構成の一例を示す図2A to 2C are diagrams illustrating an example of the configuration of a pulse wave sensor and a pulsation detection device. 図3(A)〜図3(C)は、脈波信号のきれいさの程度(ノイズ量の程度)の判定動作を説明するための、FFT前の信号の波形および周波数スペクトルの一例を示す図FIGS. 3A to 3C are diagrams showing an example of the waveform and frequency spectrum of the signal before FFT for explaining the determination operation of the degree of cleanness of the pulse wave signal (degree of noise). 被検体の運動状態の判定処理の一例を示すフローチャートThe flowchart which shows an example of the determination process of the exercise state of the subject 適応フィルターの再構成が実行されるタイミングの一例を示す図The figure which shows an example of the timing when the reconstruction of an adaptive filter is performed 適応フィルターの再構成処理の手順例を示すフローチャートFlow chart showing an example of the procedure of adaptive filter reconfiguration processing 適応フィルタリング処理(前処理)ならびに周波数解析処理(後処理)の手順の一例を示すフローチャートThe flowchart which shows an example of the procedure of adaptive filtering processing (pre-processing) and frequency analysis processing (post-processing) 図8(A)〜図8(C)は、実際の処理における脈波信号波形と、FFTによって得られる周波数スペクトルの一例を示す図FIGS. 8A to 8C are diagrams showing an example of a pulse wave signal waveform in actual processing and a frequency spectrum obtained by FFT. 図9(A)および図9(B)は、適応フィルターの再構成処理を実行する例と、しない場合の例(比較例)の各々におけるS/N指標(SN3)の、時間経過に対応した変動を調べた結果を示す図FIGS. 9A and 9B correspond to the time lapse of the S / N index (SN3) in each of the example in which the adaptive filter reconstruction processing is executed and the case in which the adaptive filter reconstruction processing is not performed (comparative example). Diagram showing the results of examining fluctuations

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。   Hereinafter, this embodiment will be described. In addition, this embodiment demonstrated below does not unduly limit the content of this invention described in the claim. In addition, all the configurations described in the present embodiment are not necessarily essential configuration requirements of the present invention.

(第1実施形態)
(全体構成例)
図1は、本発明の拍動検出装置の一例の構成を示す図である。図1に示される拍動検出装置100は、被検体(人や動物を含む)の拍動に由来する拍動信号、拍動信号に対応する心拍等の生体情報等を検出するセンサー装置の一種である。
(First embodiment)
(Overall configuration example)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an example of a pulsation detecting device of the present invention. A pulsation detection device 100 shown in FIG. 1 is a kind of sensor device that detects pulsation signals derived from the pulsation of a subject (including humans and animals) and biological information such as heartbeats corresponding to the pulsation signals. It is.

ここで、拍動とは、医学的には心臓のみならず内臓一般の周期的な収縮、弛緩が繰り返された場合に起こる運動のことをいう。ここでは、心臓が周期的に血液を送るポンプとしての動きを拍動と呼ぶ。なお、心拍数とは、1分間の心臓の拍動の数をいう。また、脈拍数は、末梢血管における脈動の数をいう。心臓が血液を送り出す際に、動脈に脈動が生じるので、この回数を数えたものを脈拍数あるいは単に脈拍と呼ぶ。腕で脈を計測する限りは、医学的には心拍数とは呼ばずに脈拍数と呼ぶのが通常である。また、以下の説明では、体動という用語が使用される。体動とは、広い意味では、体を動かすことすべてを意味する。また、被検体の定常的、周期的な体動を狭義の体動といってもよい。狭義の体動は、例えば、歩行・ジョギングなどに伴う定常的、周期的な腕(脈拍計の装着部位近辺)の動きである。   Here, the pulsation means a movement that occurs when the periodical contraction and relaxation of not only the heart but also the internal organs are repeated medically. Here, the movement as a pump in which the heart periodically sends blood is called pulsation. The heart rate refers to the number of heart beats per minute. The pulse rate refers to the number of pulsations in the peripheral blood vessels. When the heart pumps out blood, pulsation occurs in the artery, and this number is called the pulse rate or simply the pulse. As long as the pulse is measured with an arm, it is usually referred to as a pulse rate instead of a heart rate in medical terms. Moreover, in the following description, the term body movement is used. Body movement, in a broad sense, means everything that moves the body. Further, steady and periodic body movements of the subject may be referred to as narrow body movements. The narrowly defined body movement is, for example, a steady and periodic movement of the arm (near the site where the pulse meter is worn) accompanying walking, jogging, or the like.

図1に示される拍動検出装置100は、脈波センサー10と、脈波信号蓄積部(4秒分の脈波信号dのデータを蓄積する第1バッファメモリー13および16秒分の脈波信号dのデータを蓄積する第2バッファメモリー15を有する)12と、適応フィルター再構成部17を含む脈波信号フィルタリング部200と、体動センサー(加速度センサーやジャイロセンサー等)11と、体動ノイズ除去処理部300と、脈波周波数解析部400と、検出結果等を表示する表示部(液晶パネル等を含む)600と、を有する。   The pulsation detecting device 100 shown in FIG. 1 includes a pulse wave sensor 10, a pulse wave signal accumulation unit (a first buffer memory 13 for accumulating data of a pulse wave signal d for 4 seconds, and a pulse wave signal for 16 seconds. a second buffer memory 15 for storing data d), a pulse wave signal filtering unit 200 including an adaptive filter reconstruction unit 17, a body motion sensor (acceleration sensor, gyro sensor, etc.) 11, and body motion noise It includes a removal processing unit 300, a pulse wave frequency analysis unit 400, and a display unit (including a liquid crystal panel) 600 that displays detection results and the like.

脈波センサー10は、例えば、光電脈波センサー及びその原理に基づく脈波センサーである。脈波センサー10は、拍動信号と、被検体(人や動物)の体動に由来する体動ノイズ信号を含むノイズ信号とが混在した脈波信号dを出力する。   The pulse wave sensor 10 is, for example, a photoelectric pulse wave sensor and a pulse wave sensor based on the principle thereof. The pulse wave sensor 10 outputs a pulse wave signal d in which a pulsation signal and a noise signal including a body motion noise signal derived from the body motion of the subject (human or animal) are mixed.

ここで、脈波信号dは、例えば、拍動成分信号(定常的成分あるいは周期的成分)と、体動ノイズ成分(定常的あるいは周期的成分)と、外乱ノイズ成分(衝撃ノイズ等の、非定常的あるいは非周期的成分)とを含む。   Here, the pulse wave signal d includes, for example, a pulsation component signal (stationary component or periodic component), a body motion noise component (stationary or periodic component), and a disturbance noise component (impact noise or the like). Stationary or aperiodic component).

脈波センサー10から出力される脈波信号dの、4秒分の信号が、第1バッファメモリー13に蓄積される。4秒分の脈波信号dは、4秒周期で、第2バッファメモリー15に転送される。第2バッファメモリー15はFIFO(ファーストイン・ファーストアウト)メモリーであり、16秒分の脈波信号は、4秒分ずつ更新される。16秒分の脈波信号を蓄積するのは、周波数解析によって拍動成分を特定するとき、ある程度の時間幅で信号の推移を観測し、相関の有無等を慎重に検討する必要があるからである。   A signal for 4 seconds of the pulse wave signal d output from the pulse wave sensor 10 is accumulated in the first buffer memory 13. The pulse wave signal d for 4 seconds is transferred to the second buffer memory 15 at a cycle of 4 seconds. The second buffer memory 15 is a FIFO (first-in first-out) memory, and the pulse wave signal for 16 seconds is updated every 4 seconds. The pulse wave signal for 16 seconds is accumulated because it is necessary to observe the transition of the signal in a certain time width and carefully examine the presence or absence of correlation when identifying the pulsation component by frequency analysis. is there.

脈波信号フィルタリング部200は、入力信号に、定常的な周波数成分とその他の非定常な成分が含まれるときに、それらを分離して出力することのできる適応フィルターの一種である。   The pulse wave signal filtering unit 200 is a kind of adaptive filter capable of separating and outputting a stationary frequency component and other non-stationary components when the input signal includes a stationary frequency component.

脈波信号フィルタリング部200は、脈波信号を、所定時間(ここでは1サンプル時間)遅延する遅延処理部201と、遅延処理部201の出力信号の中から、自己相関性が高い第1信号yを選別して出力する適応フィルター202と、適応フィルター202の係数を更新するフィルター係数更新部(nLMSフィルター係数更新部)210と、脈波信号dから第1信号yを減算して、第1信号yよりも自己相関性が低い第2信号e(=d−y)を生成し、第2信号eをフィルター係数更新部(nLMSフィルター係数更新部)210に供給(フィードバック)する減算部204と、を有している。   The pulse wave signal filtering unit 200 includes a delay processing unit 201 that delays the pulse wave signal for a predetermined time (here, one sample time), and a first signal y having high autocorrelation among output signals of the delay processing unit 201. Filter 202 for selecting and outputting the filter, filter coefficient updating unit (nLMS filter coefficient updating unit) 210 for updating the coefficient of adaptive filter 202, and subtracting first signal y from pulse wave signal d to obtain the first signal a subtractor 204 that generates a second signal e (= d−y) having lower autocorrelation than y and supplies (feeds back) the second signal e to a filter coefficient update unit (nLMS filter coefficient update unit) 210; have.

なお、遅延処理部201と、適応フィルター202と、フィルター係数更新部(nLMSフィルター係数更新部)210と、を含む機能ブロックは、適応線スペクトル強調器と呼ばれることがある。   A functional block including the delay processing unit 201, the adaptive filter 202, and the filter coefficient update unit (nLMS filter coefficient update unit) 210 may be referred to as an adaptive line spectrum enhancer.

nLMSフィルター係数更新部210は、第2信号eの値が抑制されるように(例えば、最小化されるように)、適応フィルターの係数(ここでは、正規化最小平均自乗係数(nLMS係数))を、適応的に更新する。   The nLMS filter coefficient updating unit 210 adjusts the coefficient of the adaptive filter (in this case, the normalized minimum mean square coefficient (nLMS coefficient)) so that the value of the second signal e is suppressed (for example, minimized). Are updated adaptively.

また、第1信号yおよび第2信号e(=d−y)の各々に、ゲイン係数h1,h2の各々を乗算し(この処理は、ゲイン調整部206に含まれる係数乗算器207a,207bによって実行される)、その後、両信号は、合算器208によって合算される。例えば、h1≧1.0に設定され、h2<1.0に設定される。これによれば、衝撃による影響を軽減するとともに、拍動成分や体動成分の急変化への追従性を高めることができる。例えば、安静中の脈拍が60だった人が速いぺースのジョギングを開始し、脈拍が150まで急上昇していくようなとき、適応フィルター202の追従性が、脈拍の上昇より遅れてしまうと、適応フィルター202は、急上昇中の心拍成分の信号を遮断してしまう可能性がある。これを排除することができる。   Each of the first signal y and the second signal e (= d−y) is multiplied by each of the gain coefficients h1 and h2 (this processing is performed by coefficient multipliers 207a and 207b included in the gain adjustment unit 206). Then both signals are summed by summer 208. For example, h1 ≧ 1.0 is set and h2 <1.0 is set. According to this, while being able to reduce the influence by an impact, the followability to the sudden change of a pulsation component or a body motion component can be improved. For example, when a person who has a resting pulse of 60 starts jogging a fast pace and the pulse suddenly rises to 150, the follow-up performance of the adaptive filter 202 is delayed from the rise of the pulse. The adaptive filter 202 may block the signal of the rapidly increasing heart rate component. This can be eliminated.

適応フィルター202は、入力信号に基づいて、伝達関数を自己適応的に変化させることができる。適応フィルター202は、一般にデジタル信号処理を行うデジタルフィルターとして実装される。フィルターの所望の性能(例えば、入力信号に含まれるノイズ成分を最小化するといった性能)を維持するために、所定のアルゴリズム(例えば最適化アルゴリズム)が使用される。所定のアルゴリズムには、フィルタリング後の信号に基づいて得られる信号がフィードバックされ、そのアルゴリズムによる適応処理によってフィルター係数が適応的に変化し、その結果として、適応フィルターの周波数応答特性が変化する。適応フィルターが継続的に動作している期間では、アルゴリズムによる適応処理が継続的(断続的)に行われ、適応フィルター202の所望の性能が維持される。   The adaptive filter 202 can change the transfer function in a self-adaptive manner based on the input signal. The adaptive filter 202 is generally implemented as a digital filter that performs digital signal processing. A predetermined algorithm (eg, an optimization algorithm) is used to maintain the desired performance of the filter (eg, the performance of minimizing a noise component contained in the input signal). A signal obtained based on the filtered signal is fed back to the predetermined algorithm, and the filter coefficient is adaptively changed by the adaptive processing by the algorithm. As a result, the frequency response characteristic of the adaptive filter is changed. During the period in which the adaptive filter is continuously operating, the adaptive processing by the algorithm is performed continuously (intermittently), and the desired performance of the adaptive filter 202 is maintained.

但し、適応フィルター202が、ある程度の時間にわたって継続的に動作すると、適応フィルター202の性能が、所望のレベルよりも低下する場合がある。これは、脈波センサー10から出力される脈波信号dに、拍動信号(定常的成分)と、被検体の体動に由来する体動ノイズ信号を含むノイズ信号(非定常的成分)とが混在していることに起因する。つまり、適応フィルター202の性能は、拍動信号(定常的成分)に追従して変化するが、その一方で、ノイズ信号にも追従する可能性がある。拍動信号ならびにノイズ成分のレベル(信号振幅)は、時間経過と共に変動し、また、例えば、突発的かつ非定常的な変動もあり得る。よって、例えば、突発的に拍動成分のレベルが低下し、同時に、ノイズ成分のレベルが上昇した場合には、適応フィルター202の性能は、ノイズ成分に追従して変化する。適応フィルター202は、基本的には、入力信号の中から、自己相関性の高い信号を選別して出力することから、時間経過と共に、少しずつノイズへの追従が進行し、徐々にノイズ信号も通過させるようになる。この場合、ある程度の時間が経過すると、適応フィルター202の性能はかなり低下して、正常な状態への復帰がむずかしくなることがある。   However, if the adaptive filter 202 is continuously operated for a certain period of time, the performance of the adaptive filter 202 may be reduced below a desired level. This is because the pulse wave signal d output from the pulse wave sensor 10 includes a pulsation signal (stationary component) and a noise signal (non-stationary component) including a body movement noise signal derived from the body movement of the subject. This is due to the mixture. That is, the performance of the adaptive filter 202 changes following the pulsation signal (stationary component), but may also follow the noise signal. The level of the pulsation signal as well as the noise component (signal amplitude) varies with time, and there may be sudden and non-stationary fluctuations, for example. Therefore, for example, when the level of the pulsating component suddenly decreases and at the same time the level of the noise component increases, the performance of the adaptive filter 202 changes following the noise component. Since the adaptive filter 202 basically selects and outputs a signal having high autocorrelation from the input signal, the tracking of the noise gradually progresses over time, and the noise signal gradually increases. Let it pass. In this case, after a certain amount of time has elapsed, the performance of the adaptive filter 202 may be significantly degraded and it may be difficult to return to a normal state.

そこで、本実施形態では、適応フィルター再構成部17が、適切なタイミングで、適応フィルター202の再構成を実行する。図1に示されるように、適応フィルター再構成部17は、FFT(高速フーリエ変換)を実行する高速フーリエ変換部212と、必要に応じて設けることができる高速フーリエ変換部213,215と、信号評価部214と、タイミング判定部(タイマー)216と、フィルター再構成処理部218と、を有する。   Therefore, in the present embodiment, the adaptive filter reconstruction unit 17 performs the reconstruction of the adaptive filter 202 at an appropriate timing. As shown in FIG. 1, the adaptive filter reconstruction unit 17 includes a fast Fourier transform unit 212 that performs FFT (Fast Fourier Transform), fast Fourier transform units 213 and 215 that can be provided as necessary, and a signal. An evaluation unit 214, a timing determination unit (timer) 216, and a filter reconstruction processing unit 218 are included.

高速フーリエ変換部212は、脈波信号dを高速フーリエ変換する。なお、高速フーリエ変換部213、215が設けられる場合、高速フーリエ変換部213は、体動センサー11から出力される加速度信号(X方向成分)を高速フーリエ変換し、高速フーリエ変換部215は、体動センサー11から出力される加速度信号(Y方向成分)を高速フーリエ変換する。   The fast Fourier transform unit 212 performs fast Fourier transform on the pulse wave signal d. When the fast Fourier transform units 213 and 215 are provided, the fast Fourier transform unit 213 performs fast Fourier transform on the acceleration signal (X-direction component) output from the body motion sensor 11, and the fast Fourier transform unit 215 The acceleration signal (Y direction component) output from the motion sensor 11 is fast Fourier transformed.

信号評価部214は、適応フィルター202の再構成の可否を判定するための基礎情報としての、脈波信号dのきれいさの程度(すなわちノイズ量の程度)を判定する、信号のきれいさ判定部(ノイズ量の程度判定部)217と、被検体の運動状態を判定する運動状態判定部219と、を有する。信号のきれいさ判定部(ノイズ量の程度判定部)217ならびに運動状態判定部219の動作については、図2および図3を参照して後述する。   The signal evaluation unit 214 determines the degree of cleanliness of the pulse wave signal d (that is, the amount of noise) as basic information for determining whether or not the adaptive filter 202 can be reconfigured. (Noise amount degree determination unit) 217 and an exercise state determination unit 219 for determining the exercise state of the subject. The operations of the signal cleanness determination unit (noise amount degree determination unit) 217 and the motion state determination unit 219 will be described later with reference to FIGS. 2 and 3.

タイミング判定部(タイマー)216は、適応フィルター202の再構成のタイミングを決定する上で必要となるタイミング情報を出力する。フィルター再構成処理部218は、時期的な条件を満足し、かつ、脈波信号のきれいさの程度等に関係する、所定の実体的条件を満足する場合に、適応フィルター202を再構成する。   The timing determination unit (timer) 216 outputs timing information necessary for determining the reconfiguration timing of the adaptive filter 202. The filter reconstruction processing unit 218 reconfigures the adaptive filter 202 when it satisfies a temporal condition and a predetermined substantive condition related to the degree of cleanness of the pulse wave signal.

フィルター再構成処理部218には、脈波周波数解析部400に含まれる拍動成分特定部408から、拍動呈示スペクトル(拍動成分)の検出ができたか否かの情報が、拍動成分の検出処理が行われる毎に供給される。フィルター再構成処理部218には、メモリー(不図示)が設けられており、拍動呈示スペクトルの検出の成功/失敗の情報が、履歴情報として、そのメモリーに蓄積される。フィルター再構成処理部218は、例えば、タイミング判定部(タイマー)216からのタイミング情報や、前回の検出における拍動呈示スペクトルの検出の成功/失敗の情報等に基づいて、適応フィルター202の再構成の可否を判定し、可能と判定したときに、適応フィルター202を再構成する(例えば、フィルター係数をオールゼロとして初期化する)。   In the filter reconstruction processing unit 218, information on whether or not the pulsation presentation spectrum (pulsation component) has been detected from the pulsation component specifying unit 408 included in the pulse wave frequency analysis unit 400 includes the pulsation component. Supplied every time detection processing is performed. The filter reconstruction processing unit 218 is provided with a memory (not shown), and information on the success / failure of detection of the pulsation presentation spectrum is accumulated in the memory as history information. For example, the filter reconstruction processing unit 218 reconstructs the adaptive filter 202 based on timing information from the timing determination unit (timer) 216, information on the success / failure of the detection of the pulsation presentation spectrum in the previous detection, and the like. The adaptive filter 202 is reconfigured when it is determined that it is possible (for example, the filter coefficient is initialized as all zeros).

例えば、フィルター再構成処理部218は、脈波信号フィルタリング部200が継続的に動作している期間における第1時点において、適応フィルター202の状態を、第1時点よりも前の時点であり、かつ適応フィルター202が動作を開始した時点を含む第2時点の状態に変化させる。ここで、適応フィルター202の再構成には、例えば、フィルター係数の初期化(フィルター係数の値を、動作開始時点のフィルター係数値に戻すこと)や、フィルター係数の値を、フィルターの動作期間中における過去の時点(例えば、好ましいフィルター係数が得られていた時点)のフィルター係数値に設定することが含まれる。すなわち、第2時点は、動作開始時点を含む、第1時点よりも前の時点である。また、例えば、一対の適応フィルターを用意し、一方のフィルターから他方のフィルターに切り換えるような場合もフィルターの再構成に含まれる。   For example, the filter reconstruction processing unit 218 sets the state of the adaptive filter 202 to a time point before the first time point at a first time point in a period in which the pulse wave signal filtering unit 200 is continuously operating, and The state is changed to the state at the second time point including the time point when the adaptive filter 202 starts operation. Here, the reconstruction of the adaptive filter 202 includes, for example, initialization of the filter coefficient (returning the filter coefficient value to the filter coefficient value at the start of the operation) and the filter coefficient value during the operation period of the filter. Is set to the filter coefficient value at a past time point (for example, when a preferable filter coefficient has been obtained). That is, the second time point is a time point before the first time point including the operation start time point. Further, for example, a case where a pair of adaptive filters is prepared and one filter is switched to the other filter is also included in the filter reconstruction.

適応フィルター202の再構成を実行することによって、適応フィルターを継続使用することで、仮に、フィルターの性能が低下したとしても(例えば、ノイズ成分への追従が支配的になることによって、拍動信号に追従しないような場合が生じたとしても)、適応フィルターは、再構成後に、新たに適応処理を開始することができ、この結果、拍動信号を捕捉するように自己適応がすすむ。よって、適応フィルター202は、拍動信号に追従する正常な状態に復帰することができる。なお、詳細については後述する。   Even if the performance of the filter is deteriorated by continuously using the adaptive filter by performing the reconstruction of the adaptive filter 202 (for example, the pulsation signal is obtained by following the noise component dominantly). The adaptive filter can start a new adaptation process after reconfiguration, resulting in self-adaptation to capture the beat signal. Therefore, the adaptive filter 202 can return to a normal state following the pulsation signal. Details will be described later.

また、図1において、体動センサー11は、被検体の体動、例えば、歩行やジョギングなどに伴う定常的、周期的な腕(脈拍計の装着部位近辺)の動きを検出するセンサーであり、例えば、加速度センサーやジャイロセンサーを含むことができる。   Further, in FIG. 1, a body motion sensor 11 is a sensor that detects a body motion of a subject, for example, a steady, periodic arm (near the site where the pulse meter is attached) accompanying walking or jogging, For example, an acceleration sensor or a gyro sensor can be included.

また、体動ノイズ除去処理部300は、体動ノイズ除去用の、第1適応フィルター302および第2適応フィルター304を有する。体動ノイズ(体動ノイズ成分)は、脈波信号(より正確には、合算部208の出力信号)に含まれる、人間等の定常的な運動や動作(体動)に起因して生じた血管の容積変化を示すノイズ成分である。腕や指に装着する脈拍計の場合、歩行中やジョギング中における腕振りの影響で、その腕振りのリズムに合わせて血管に容積変化が生じる。人間が定常的な動作をすることにより、脈波信号は、その動作の周波数を持った成分信号となる。体動ノイズ成分は、脈波センサー装着部位近辺に装着した加速度センサーが出力する信号の波形と相関性が高いことがわかっている。   The body motion noise removal processing unit 300 includes a first adaptive filter 302 and a second adaptive filter 304 for body motion noise removal. Body motion noise (body motion noise component) is caused by steady motion or motion (body motion) such as a human being included in the pulse wave signal (more precisely, the output signal of the summing unit 208). This is a noise component indicating a change in the volume of the blood vessel. In the case of a pulse meter worn on an arm or finger, the volume of the blood vessel changes in accordance with the rhythm of the arm swing due to the influence of the arm swing while walking or jogging. When a human performs a steady operation, the pulse wave signal becomes a component signal having the frequency of the operation. It has been found that the body motion noise component has a high correlation with the waveform of the signal output from the acceleration sensor mounted near the pulse wave sensor mounting site.

また、脈波周波数解析部400は、体動ノイズ除去後の脈波信号が入力される高速フーリエ変換部402と、体動センサー11からの加速度信号(X軸方向成分)が入力される高速フーリエ変換部404と、体動センサー11からの加速度信号(Y軸方向成分)が入力される高速フーリエ変換部406と、拍動成分特定部(拍動呈示スペクトル特定部)408と、脈拍数算出部410と、を有し、必要に応じて、さらに運動状態判定部412を有することができる。   The pulse wave frequency analysis unit 400 includes a fast Fourier transform unit 402 to which a pulse wave signal after removal of body motion noise is input, and a fast Fourier to which an acceleration signal (X-axis direction component) from the body motion sensor 11 is input. A conversion unit 404, a fast Fourier transform unit 406 to which an acceleration signal (Y-axis direction component) from the body motion sensor 11 is input, a pulsation component identification unit (a pulsation presentation spectrum identification unit) 408, and a pulse rate calculation unit 410, and may further include an exercise state determination unit 412 as needed.

拍動成分特定部(拍動呈示スペクトル特定部)408は、FFT後の、16秒分の脈波信号について4秒毎に周波数解析を行い、スペクトル値やスペクトルの分布等に基づいて、過去に得られた拍動成分との相関性等を検討し、拍動呈示スペクトルを特定する。拍動呈示スペクトルとは、一定期間の拍動成分信号のFFT結果として得られる周波数スペクトルのうち、拍動の周期およびその信号強度を示す周波数スペクトルである。なお、体動呈示スペクトルとは、一定期間の体動ノイズ成分信号のFFT結果として得られるスペクトルのうち、体動(例えば歩行中の腕振)の周期およびその信号強度を示す周波数スペクトルである。   The pulsation component identification unit (pulsation presentation spectrum identification unit) 408 performs frequency analysis on the pulse wave signal for 16 seconds after FFT every 4 seconds, and based on the spectrum value, spectrum distribution, etc. in the past The correlation with the obtained pulsation component is examined, and the pulsation presentation spectrum is specified. The pulsation presentation spectrum is a frequency spectrum indicating a pulsation period and its signal intensity among frequency spectra obtained as an FFT result of a pulsation component signal for a certain period. The body motion presentation spectrum is a frequency spectrum indicating the cycle of body motion (for example, arm swing during walking) and the signal intensity among the spectrum obtained as the FFT result of the body motion noise component signal for a certain period.

脈拍数算出部410は、脈拍数を算出する。周波数軸上における拍動呈示スペクトルの位置(周波数)が定まれば、そのスペクトルの位置に対応して、脈拍数が一義的に定まる。運動状態判定部412は、脈波信号や体動信号に基づいて、被検体の運動状態(定常運動状態、非定常運動状態、安静状態等)を判定する。表示部600には、検出された脈拍数や拍動を示す波形、検出された運動状態、被検体の消費カロリー、現在の時刻等を表示することができる。   The pulse rate calculation unit 410 calculates the pulse rate. If the position (frequency) of the pulsation presentation spectrum on the frequency axis is determined, the pulse rate is uniquely determined corresponding to the position of the spectrum. The motion state determination unit 412 determines the motion state (steady motion state, unsteady motion state, rest state, etc.) of the subject based on the pulse wave signal or the body motion signal. The display unit 600 can display the detected pulse rate and the waveform indicating the pulsation, the detected exercise state, the calorie consumption of the subject, the current time, and the like.

図1に示される拍動検出装置100では、適応フィルター202の再構成が適切なタイミングで実行される。よって、適応フィルター202の継続的な使用によって、仮に、フィルターの性能が低下したとしても(例えば、ノイズ成分への追従が支配的になることによって、拍動信号に追従しないような場合が生じたとしても)、適応フィルター202は、再構成後に、新たに適応処理を開始することができ、この結果、拍動信号を捕捉するように自己適応がすすむ。よって、適応フィルター202は、拍動信号に追従する正常な状態に復帰することができる。   In the pulsation detection device 100 shown in FIG. 1, the reconstruction of the adaptive filter 202 is executed at an appropriate timing. Therefore, even if the performance of the filter deteriorates due to continuous use of the adaptive filter 202 (for example, a case where the pulsation signal is not followed occurs due to the dominant follow-up to the noise component). Even so, the adaptive filter 202 can start a new adaptation process after reconfiguration, resulting in self-adaptation to capture the beat signal. Therefore, the adaptive filter 202 can return to a normal state following the pulsation signal.

図1の拍動検出装置100では、適応フィルター202を使用することから、複数のバンドパスフィルターを使用する必要がない。また、フィルターの再構成は、フィルター係数の初期化等によって実現でき、装置の処理負担の増加は少なく、また、装置の消費電力の増加も特に問題とならない。   In the pulsation detection device 100 of FIG. 1, since the adaptive filter 202 is used, it is not necessary to use a plurality of bandpass filters. Further, the reconfiguration of the filter can be realized by initializing the filter coefficient, etc., and the processing load on the apparatus is small, and the increase in power consumption of the apparatus is not particularly problematic.

よって、本実施形態によれば、例えば、装置の処理負担を低減しつつ、効果的なノイズ対策を実行できる拍動検出装置100(例えば、長時間の使用に耐える拍動検出装置100)を実現することができる。また、例えば、脈波センサー10を手首の外側(腕時計の裏蓋面と接触する部位)など、脈波信号を取得しにくい部位に装着するタイプの拍動検出装置において、拍動呈示スペクトルの特定性能を向上させることが可能となる。   Therefore, according to the present embodiment, for example, the pulsation detection device 100 (for example, the pulsation detection device 100 that can withstand long-time use) that can execute effective noise countermeasures while reducing the processing burden on the device is realized. can do. In addition, for example, in a pulsation detection device of a type in which the pulse wave sensor 10 is attached to a portion where it is difficult to obtain a pulse wave signal, such as the outside of the wrist (a portion that contacts the back surface of the wristwatch), the specification of the pulsation presentation spectrum is performed. The performance can be improved.

(腕時計型脈拍計の例)
図2(A)〜図2(C)は、脈波センサーならびに拍動検出装置の構成の一例を示す図である。図2(A)は、脈波センサー10の一例の断面構造を示している。図2(A)に示される脈波センサー10は、基板3の裏面(下面)に設けられている発光素子1と、透明カバー(光透過性の材料で構成される接触部材)2と、光反射ドーム(光反射部)4と、基板3の表面(上面)に設けられる受光部5と、を有する。発光素子1から出射された光R1は、被検出部位SA(ここでは手首とする)における血管(生体情報源)Oに到達し、反射される。血管Oの容積は、拍動に伴って周期的に変動することから、反射光R1’の強度は、拍動に対応して周期的に変動する。反射光R1’は、反射ドーム4で反射された後、受光部5に入射する。受光部5は、入射光を電気信号に変換する。
(Example of wrist watch type pulse meter)
FIG. 2A to FIG. 2C are diagrams illustrating an example of a configuration of a pulse wave sensor and a pulsation detection device. FIG. 2A shows an example of a cross-sectional structure of the pulse wave sensor 10. A pulse wave sensor 10 shown in FIG. 2A includes a light emitting element 1 provided on the back surface (lower surface) of a substrate 3, a transparent cover (a contact member made of a light transmissive material) 2, a light It has a reflective dome (light reflecting portion) 4 and a light receiving portion 5 provided on the surface (upper surface) of the substrate 3. The light R1 emitted from the light emitting element 1 reaches the blood vessel (biological information source) O at the detection site SA (here, the wrist) and is reflected. Since the volume of the blood vessel O periodically varies with the pulsation, the intensity of the reflected light R1 ′ varies periodically according to the pulsation. The reflected light R 1 ′ is reflected by the reflecting dome 4 and then enters the light receiving unit 5. The light receiving unit 5 converts incident light into an electrical signal.

図2(B)は、脈波センサー10における回路構成の一例を示している。発光部1の発光は、制御回路161によって制御される。また、受光部5から出力される受光信号は、増幅回路162によって増幅された後、A/D変換回路163によってデジタル信号に変換される。このようにして、脈波信号dが得られる。   FIG. 2B shows an example of a circuit configuration in the pulse wave sensor 10. Light emission of the light emitting unit 1 is controlled by the control circuit 161. The light reception signal output from the light receiving unit 5 is amplified by the amplifier circuit 162 and then converted into a digital signal by the A / D conversion circuit 163. In this way, the pulse wave signal d is obtained.

図2(C)は、腕時計型の脈拍計(本実施形態の拍動検出装置を内蔵する)の使用例を示している。脈拍計は、リストバンド500と、表示部600と、本実施形態の拍動検出装置100(内蔵されている)と、を有している。図2(C)の例では、脈拍計(すなわち拍動検出装置100)は、被検体である人(ユーザー)の左手首に装着されている。   FIG. 2C shows an example of use of a wristwatch-type pulsometer (incorporating the pulsation detecting device of the present embodiment). The pulsometer has a wristband 500, a display unit 600, and a pulsation detecting device 100 (built-in) of the present embodiment. In the example of FIG. 2C, the pulsometer (that is, the pulsation detecting device 100) is attached to the left wrist of the person (user) who is the subject.

(脈波信号のきれいさの程度(ノイズ量の程度)の判定と、被検体の運動状態の判定について)
適応フィルター202の再構成の可否を判定する際に、脈波信号のきれいさの程度(ノイズ量の程度)の判定や、被検体の運動状態の判定等が必要となる場合がある。以下、これらの判定動作について、図3および図4を参照して説明する。
(Determining the cleanliness of the pulse wave signal (degree of noise) and determining the motion state of the subject)
When determining whether or not the adaptive filter 202 can be reconfigured, it may be necessary to determine the degree of cleanliness of the pulse wave signal (degree of noise), the state of motion of the subject, and the like. Hereinafter, these determination operations will be described with reference to FIGS.

まず、脈波信号のきれいさの程度(ノイズ量の程度)の判定について説明する。図3(A)〜図3(C)は、脈波信号のきれいさの程度(ノイズ量の程度)の判定動作を説明するための、FFT前の信号の波形および周波数スペクトルの一例を示す図である。   First, determination of the degree of cleanliness of the pulse wave signal (degree of noise amount) will be described. FIGS. 3A to 3C are diagrams showing an example of the waveform and frequency spectrum of the signal before FFT for explaining the determination operation of the degree of cleanness of the pulse wave signal (degree of noise). It is.

図3(A)〜図3(C)において、上側には、16秒間のFFT前の脈波信号dの信号波形が示されている。横軸は時間を示し、縦軸は信号の振幅を示す。また、下側には、0から4Hzの周波数帯域における周波数スペクトルが示されている。横軸は周波数を示し、縦軸はスペクトル値を示す。   3A to 3C, the signal waveform of the pulse wave signal d before the FFT for 16 seconds is shown on the upper side. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents signal amplitude. On the lower side, a frequency spectrum in a frequency band of 0 to 4 Hz is shown. The horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the spectrum value.

ここで、図3(A)は、ノイズ少(きれい)の場合における脈波信号dの波形と周波数スペクトルを示し、図3(B)は、ノイズが中程度(まあまあ)の場合における脈波信号の波形と周波数スペクトルを示しており、図3(C)は、脈波信号dに多くのノイズが含まれる場合(ノイジー)における脈波信号dの波形と周波数スペクトルを示している。図3(A)〜図3(C)の各々の比較から明らかなように、脈波信号dの波形と周波数スペクトルとは密接に関連しており、脈波信号の波形に対応して、周波数スペクトルの分布状態やスペクトル値が変化する。よって、FFTによって得られる周波数スペクトルに基づいて、脈波信号dにする重畳するノイズの状態(ノイズ量の程度)を推定することが可能である。   Here, FIG. 3 (A) shows the waveform and frequency spectrum of the pulse wave signal d when the noise is low (clean), and FIG. 3 (B) shows the pulse wave when the noise is moderate (so-so). The waveform and frequency spectrum of the signal are shown. FIG. 3C shows the waveform and frequency spectrum of the pulse wave signal d when the pulse wave signal d contains a lot of noise (noisy). As is clear from the comparison between FIGS. 3A to 3C, the waveform of the pulse wave signal d and the frequency spectrum are closely related, and the frequency of the pulse wave signal corresponds to the waveform of the pulse wave signal. The distribution state and spectrum value of the spectrum change. Therefore, it is possible to estimate the state of noise to be superimposed on the pulse wave signal d (degree of noise amount) based on the frequency spectrum obtained by FFT.

本実施形態では、ノイズ量の程度の推定のための指標として、主要な周波数スペクトルのスペクトル値の比(つまり、基線の高さの比)を用いる。具体的には、r5およびr10という指標を用いる(ただし、一例であり、他の統計的指標、例えば、標準偏差等を用いてもよい)。ここで、r5とは、16秒分の脈波信号の周波数スペクトルの中から、ピーク値の大きさの順に5本のスペクトルを並べたとき(つまり、ソーティングしたとき)、第1番目のスペクトルのスペクトル値(パワー)を分母とし、第5番目のスペクトルのスペクトル値(パワー)を分子とすることによって得られる指標である。   In the present embodiment, a ratio of spectrum values of main frequency spectra (that is, a ratio of the height of the baseline) is used as an index for estimating the degree of noise. Specifically, the indices r5 and r10 are used (however, they are only examples, and other statistical indices such as standard deviation may be used). Here, r5 is the frequency spectrum of the pulse wave signal for 16 seconds, when five spectra are arranged in order of the magnitude of the peak value (that is, when sorting), This is an index obtained by using the spectrum value (power) as the denominator and the spectrum value (power) of the fifth spectrum as the numerator.

また、r10とは、16秒分の脈波信号の周波数スペクトルの中から、ピーク値の大きさの順に10本のスペクトルを並べたとき(つまりソーティングしたとき)、第1番目のスペクトルのスペクトル値(パワー)を分母とし、第10番目のスペクトルのスペクトル値(パワー)を分子とすることによって得られる指標である。   R10 is the spectrum value of the first spectrum when 10 spectra are arranged in order of the peak value from the frequency spectrum of the pulse wave signal for 16 seconds (that is, when sorting). This is an index obtained by using (power) as the denominator and the spectrum value (power) of the tenth spectrum as the numerator.

ここでは、一例として、r5<0.5かつr10<0.2のときをノイズ少(きれい)とし、r5>0.7かつr10<0.5のときをノイズ多(ノイジー)とし、上記いずれでもない場合をノイズが中程度(まあまあ)とする。   Here, as an example, when r5 <0.5 and r10 <0.2, the noise is small (clean), and when r5> 0.7 and r10 <0.5, the noise is noisy. If it is not, the noise is moderate.

図3(A)の例では、r5=0.14かつr10=0.08であることから、ノイズ少(きれい)と判定される。また、図3(B)の例では、r5=0.56かつr10=0.35であることから、ノイズが中程度(まあまあ)と判定される。図3(C)の例では、r5=0.82かつr10=0.62であることから、ノイズ多(ノイジー)と判定される。   In the example of FIG. 3A, since r5 = 0.14 and r10 = 0.08, it is determined that the noise is small (clean). In the example of FIG. 3B, since r5 = 0.56 and r10 = 0.35, it is determined that the noise is moderate. In the example of FIG. 3C, since r5 = 0.82 and r10 = 0.62, it is determined that there is a lot of noise (noisy).

このような判定処理が、図1に示される信号評価部214に含まれる信号のきれいさ判定部(ノイズ量の程度判定部)217によって実行される。   Such determination processing is executed by the signal cleanliness determination unit (noise amount degree determination unit) 217 included in the signal evaluation unit 214 shown in FIG.

また、被検体の運動状態も、上述の指標r5、r10を用いて推定することができる。被検体の運動状態によって脈波信号dの波形が変化すると、その変化は、周波数スペクトルの変化となって現れ、周波数スペクトルの変化は、指標r5,r10に反映されるからである。   In addition, the motion state of the subject can also be estimated using the above-described indices r5 and r10. This is because when the waveform of the pulse wave signal d changes depending on the motion state of the subject, the change appears as a change in the frequency spectrum, and the change in the frequency spectrum is reflected in the indices r5 and r10.

被検体の運動状態は、図1に示される信号評価部214に含まれる運動状態判定部219によって実行される。また、後処理を実行する脈波周波数解析部400にも、運動状態判定部412が含まれており、この運動状態判定部412も同様の処理を実行して、被検体の運動状態を判定する。   The exercise state of the subject is executed by the exercise state determination unit 219 included in the signal evaluation unit 214 shown in FIG. The pulse wave frequency analysis unit 400 that performs post-processing also includes an exercise state determination unit 412. The exercise state determination unit 412 also performs similar processing to determine the exercise state of the subject. .

図4は、被検体の運動状態の判定処理の一例を示すフローチャートである。まず、16秒間に対応する256サンプルの脈波信号データを取得する(ステップST1)。次に、脈波信号データにFFT処理を施す(ステップST2)。   FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the determination process of the exercise state of the subject. First, 256 samples of pulse wave signal data corresponding to 16 seconds are acquired (step ST1). Next, the FFT processing is performed on the pulse wave signal data (step ST2).

続いて、例えば、信号評価部214に含まれる、信号のきれいさ判定部(ノイズ量の程度判定部)217が、周波数スペクトルのソーティング処理を実行(ステップST3)する。ここで、ソーティング処理は、例えば、複数の周波数スペクトルを、スペクトル値が大きい順に並べる処理である。次に、指標r5,r10を算出する(ステップST4)。   Subsequently, for example, the signal cleanliness determination unit (noise amount degree determination unit) 217 included in the signal evaluation unit 214 executes a frequency spectrum sorting process (step ST3). Here, the sorting process is, for example, a process of arranging a plurality of frequency spectra in descending order of spectrum values. Next, indices r5 and r10 are calculated (step ST4).

次に、信号のきれいさ判定部(ノイズ量の程度判定部)217は、r5>0.7かつr10<0.5であるか、すなわち、ノイズ多(ノイジー)の状態であるかを判定する(ステップST5)。そうであるならば(Yの場合)、非定常的なノイズが多い状態であるため、非定常的運動中と判定する(ステップST6)。   Next, the signal cleanness determination unit (noise amount level determination unit) 217 determines whether r5> 0.7 and r10 <0.5, that is, whether the noise is in a noisy state. (Step ST5). If so (in the case of Y), since there is a lot of unsteady noise, it is determined that the unsteady movement is being performed (step ST6).

ステップST5において、Nの場合は、次に、信号のきれいさ判定部(ノイズ量の程度判定部)217は、r5<0.5かつr10<0.2であるか、すなわち、ノイズ少(きれい)の状態であるかを判定する(ステップST7)。そうであるならば(Yの場合)、次に、ステップST3で周波数スペクトルがソーティングされたスペクトルソート結果上位10本以内に、体動(例えば、腕振りのような周期性のある体動)に相当する周波数スペクトルがあるかを判定する(ステップST8)。この判定に際して、体動センサー11から得られる体動信号を参照して、体動スペクトルを特定することによって、判定の精度が向上する。なお、この場合には、図1において、破線で示される構成(体動センサー11から出力されるX,Yの各方向の加速度信号を高速フーリエ変換部213,215に供給する構成)を使用することができる。   In step ST5, in the case of N, the signal cleanliness determination unit (noise amount degree determination unit) 217 satisfies r5 <0.5 and r10 <0.2, that is, noise is small (clean. ) Is determined (step ST7). If so (in the case of Y), next, the body movement (for example, body movement with periodicity such as arm swing) is performed within the top 10 spectrum sorting results in which the frequency spectrum is sorted in step ST3. It is determined whether there is a corresponding frequency spectrum (step ST8). In this determination, the accuracy of the determination is improved by specifying the body motion spectrum with reference to the body motion signal obtained from the body motion sensor 11. In this case, the configuration indicated by the broken line in FIG. 1 (the configuration in which the acceleration signals in the X and Y directions output from the body motion sensor 11 are supplied to the fast Fourier transform units 213 and 215) is used. be able to.

ステップST8にて、Yの場合は、ノイズ少(きれい)の状態で、かつ体動スペクトルが特定できる状態であるため、定常的運動中(例えば、同じ速度でウォーキング中)と判定する(ステップST9)。ステップST8にて、Nの場合は、ノイズ少(きれい)の状態で、かつ体動スペクトルが見あたらない状態であるため、安静状態と判定する(ステップST10)。   In step ST8, in the case of Y, since it is in a state of low noise (clean) and a body motion spectrum can be specified, it is determined that it is during steady exercise (for example, walking at the same speed) (step ST9). ). In step ST8, in the case of N, since it is a state of low noise (clean) and no body motion spectrum is found, it is determined to be a resting state (step ST10).

また、ステップST7において、Nの場合は、次に、スペクトルソート結果上位10本以内に、体動(例えば、腕振りのような周期性のある体動)に相当する周波数スペクトルがあるかを判定する(ステップST11)。この判定に際して、体動センサー11から得られる体動信号を参照して、体動スペクトルを特定することによって、判定の精度が向上する。なお、この場合には、図1において、破線で示される構成(体動センサー11から出力されるX,Yの各方向の加速度信号を高速フーリエ変換部213,215に供給する構成)を使用することができる。   In Step ST7, in the case of N, it is next determined whether there is a frequency spectrum corresponding to body movement (for example, periodic body movement such as arm swing) within the top 10 spectrum sorting results. (Step ST11). In this determination, the accuracy of the determination is improved by specifying the body motion spectrum with reference to the body motion signal obtained from the body motion sensor 11. In this case, the configuration indicated by the broken line in FIG. 1 (the configuration in which the acceleration signals in the X and Y directions output from the body motion sensor 11 are supplied to the fast Fourier transform units 213 and 215) is used. be able to.

ステップST11において、Yである場合には、ノイズ量が中程度(まあまあ)であり、かつ、体動スペクトルが特定できる状態であることから、定常運動中、但し非定常要素あり(例えば、同じ速度でウォーキング中であるが、腕時計を見るといった非定常動作が行われているような状態)と判定する(ステップST12)。   In step ST11, if Y, the amount of noise is moderate (so-so) and the body motion spectrum can be specified. Therefore, during steady motion, but there are unsteady elements (for example, the same It is determined that the vehicle is walking at a speed but is in an unsteady state such as watching a wristwatch (step ST12).

また、ステップST11において、Nである場合には、ノイズ量が中程度(まあまあ)であり、かつ、体動スペクトルが見あたらない状態であることから、安静中、但し非定常要素あり(例えば、ベッドに横たわっているが、寝返りをうつといった非定常的動作をしているような状態)と判定する(ステップST13)。   In Step ST11, when N, the amount of noise is moderate (so-so) and the body motion spectrum is not found. Therefore, while resting, there is an unsteady element (for example, It is determined that the person is lying on the bed but is performing an unsteady operation such as turning over (step ST13).

このようにして、被検体の運動状態を推定することができる。但し、上述の例は一例であり、これに限定されるものではない。   In this way, the motion state of the subject can be estimated. However, the above-mentioned example is an example and is not limited to this.

(適応フィルターの再構成タイミングに関する時期的条件について)
図5は、適応フィルターの再構成が実行されるタイミングの一例を示す図である。例えば、図2に示されるような腕時計型の拍動検出装置は、被検体の手首に装着して使用され、例えば、被検体の経時的な動作状態の変化を記録するために、長時間にわたって継続的に使用される場合がある。よって、長時間にわたって継続的に使用しても、適応フィルター202の性能が低下しないようにすることが好ましい。よって、適応フィルター202が継続的に動作している期間中における適切なタイミングで、適応フィルター202を再構成する。
(Regarding the timing conditions for adaptive filter reconfiguration timing)
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of timing at which adaptive filter reconstruction is executed. For example, a wristwatch-type pulsation detecting device as shown in FIG. 2 is used by being worn on the wrist of a subject. For example, in order to record changes in the operating state of the subject over time, May be used continuously. Therefore, it is preferable that the performance of the adaptive filter 202 is not deteriorated even when used continuously for a long time. Therefore, the adaptive filter 202 is reconfigured at an appropriate timing during the period in which the adaptive filter 202 is continuously operating.

図5において、適応フィルターが動作を開始した時点(時刻t1)から、第1時間(例えば10分)が経過した第3時点(時刻t2)までを、適応フィルター202の再構成が不要な第1期間TAとし、第3時点(時刻t2)から、第2時間(例えば5分)が経過した第4時点(時刻t4)までを適応フィルターの再構成可能な第2期間TCとする。なお、時刻t1から時刻t4までの期間TBは、適応フィルター202を、再構成することなく使用可能な最大の期間である。   In FIG. 5, the first reconfiguration of the adaptive filter 202 is unnecessary from the time point when the adaptive filter starts operating (time t1) to the third time point (time t2) when the first time (for example, 10 minutes) has elapsed. The period TA is defined as the second period TC in which the adaptive filter can be reconfigured from the third time point (time t2) to the fourth time point (time t4) when the second time (for example, 5 minutes) has elapsed. Note that a period TB from time t1 to time t4 is the maximum period in which the adaptive filter 202 can be used without reconfiguration.

適応フィルター202が再構成されるタイミング(第1時点)は、第2期間TCにおいて設定される。適応フィルター202の状態は、再構成の結果として、過去の第2時点の状態に戻るが、この第2時点は、第1期間TAにおいて設定される。   The timing (first time point) at which the adaptive filter 202 is reconfigured is set in the second period TC. The state of the adaptive filter 202 returns to the state of the past second time point as a result of the reconstruction, and this second time point is set in the first period TA.

適応フィルター再構成部17は、時刻t2からフィルター再構成の可否を、他の条件(後述)を考慮しつつ判定し、再構成可と判定すると、適応フィルター202の再構成処理を実行する。図5の例では、時刻t3において、第1回目の適応フィルター202の再構成が実行されている。時刻t3は、フィルター再構成の可否を判断するための所定の条件(判断要件)を満足する最初のタイミングである。適応フィルター202は、再構成後に、好ましい状態から、新たに適応処理を開始することができ、この結果、拍動信号を捕捉するように自己適応がすすむ。よって、適応フィルター202は、適切な性能を、継続的に維持することができる。   The adaptive filter reconfiguration unit 17 determines whether or not the filter can be reconfigured from time t2 in consideration of other conditions (described later). If it is determined that the reconfiguration is possible, the adaptive filter reconfiguration unit 17 executes the reconfiguration process of the adaptive filter 202. In the example of FIG. 5, the first reconfiguration of the adaptive filter 202 is executed at time t3. Time t3 is the first timing that satisfies a predetermined condition (determination requirement) for determining whether filter reconstruction is possible. After reconfiguration, the adaptive filter 202 can start a new adaptation process from a favorable state, and as a result, self-adaptation is performed so as to capture a pulsation signal. Therefore, the adaptive filter 202 can maintain appropriate performance continuously.

なお、適応フィルターの再構成の可否を、所定の条件(時期的条件以外の条件:図6を参照して後述する)によって判定した結果、所定条件が満足されず、その状態が、第2期間(適応フィルターの再構成可能期間)TCにわたって継続する場合がある。この場合には、第2期間TCの終点である第4時点(時刻t4)を限界時点とし、この第4時点(時刻t4)に達した時点で、所定条件の充足/非充足に関係なく、強制的に適応フィルター202を再構成することができる。このようにすれば、適応フィルター202の再構成ができない期間が長く続くというような、好ましくない状況が生じない。以上の動作が、その後、繰り返される。   Note that, as a result of determining whether or not the adaptive filter can be reconfigured according to a predetermined condition (conditions other than the temporal condition: described later with reference to FIG. 6), the predetermined condition is not satisfied, and the state is in the second period. (Adaptive filter reconfigurable period) It may continue over TC. In this case, the fourth time point (time t4) that is the end point of the second period TC is set as the limit time point, and when the fourth time point (time t4) is reached, regardless of whether the predetermined condition is satisfied or not, The adaptive filter 202 can be forced to reconfigure. In this way, an unfavorable situation in which the period during which the adaptive filter 202 cannot be reconstructed continues for a long time does not occur. The above operation is then repeated.

次に、適応フィルターが再構成された直近の時点(ここでは時刻t3)から、第1期間TAが開始される。時刻t5から時刻t7までが第2期間TCとなる。なお、時刻t6は、第2回目のフィルター再構成タイミングである。このような動作が、時刻t7以降の、適応フィルター202の継続動作期間(TD)において、繰り返し実行される。適応フィルター202の動作は、時刻t8に終了する。   Next, the first period TA is started from the most recent time (here, time t3) when the adaptive filter is reconfigured. The period from time t5 to time t7 is the second period TC. Time t6 is the second filter reconstruction timing. Such an operation is repeatedly executed in the continuous operation period (TD) of the adaptive filter 202 after time t7. The operation of the adaptive filter 202 ends at time t8.

また、適応フィルター202の再構成タイミングである第1時点(図5の例では時刻t3)は、適応フィルター202の動作開始時点(時刻t0)を基準として、周期的(定期的)に設定することもできる。この場合、適応フィルターの再構成のタイミングは、例えば、タイミング判定部(タイマー)216(図1参照)によって簡単に管理することができ、実現が容易である。   Further, the first time point (time t3 in the example of FIG. 5) that is the reconfiguration timing of the adaptive filter 202 is set periodically (periodically) with the operation start time (time t0) of the adaptive filter 202 as a reference. You can also. In this case, the reconfiguration timing of the adaptive filter can be easily managed by, for example, the timing determination unit (timer) 216 (see FIG. 1), and is easy to implement.

(フィルター再構成処理の具体的処理手順の例について)
図6は、適応フィルターの再構成処理の手順例を示すフローチャートである。まず、16秒間の、256サンプルに相当する脈波信号データ、ならびに体動信号データが取得される(ステップST101)。次に、時期的条件(図5を用いて説明した条件)が満足されるか否かが判定される(ステップST102)。
(Example of specific processing procedure for filter reconfiguration)
FIG. 6 is a flowchart illustrating an exemplary procedure of adaptive filter reconstruction processing. First, pulse wave signal data corresponding to 256 samples for 16 seconds and body motion signal data are acquired (step ST101). Next, it is determined whether or not the time condition (condition described with reference to FIG. 5) is satisfied (step ST102).

ステップST102において、時期的条件が満足される場合(ステップST102:Y)には、次に、現在が、限界時点(図5における時刻t4や時刻t7)に達しているか否か、つまり、適応フィルター202の、累積使用時間が、第2期間TCに相当する時間以上であるかが判定される(ステップST103)。限界時点に達している場合(ステップST103:Y)には、適応フィルター再構成部17は、適応フィルター202を再構成する(ステップST105)。   If the time condition is satisfied in step ST102 (step ST102: Y), next, whether or not the present time has reached the limit time (time t4 or time t7 in FIG. 5), that is, the adaptive filter It is determined whether the accumulated use time of 202 is equal to or longer than the time corresponding to the second period TC (step ST103). If the limit time has been reached (step ST103: Y), the adaptive filter reconstruction unit 17 reconfigures the adaptive filter 202 (step ST105).

ステップST103において、Noの場合には、ステップST104にすすみ、時期的条件以外の所定条件が満足されるか否かが判定される。所定条件は様々な条件が考えられるが、例えば、条件Iを満足する場合、条件IおよびIIを満足する場合、条件IおよびIIIを満足する場合、条件I,IIおよびIIIの全部を満足する場合等を考えることができる。ステップST104で所定条件を満足すれば(ステップST104:Y)、適応フィルター再構成部17は、適応フィルター202を再構成する(ステップST105)。以下、所定条件I〜IIIの内容と、各条件を組み合わせて判定する複数の例について説明する。   In step ST103, in the case of No, the process proceeds to step ST104, and it is determined whether or not a predetermined condition other than the time condition is satisfied. Various conditions can be considered as the predetermined condition. For example, when the condition I is satisfied, the conditions I and II are satisfied, the conditions I and III are satisfied, and the conditions I, II, and III are all satisfied Etc. can be considered. If the predetermined condition is satisfied in step ST104 (step ST104: Y), the adaptive filter reconstruction unit 17 reconfigures the adaptive filter 202 (step ST105). Hereinafter, the contents of the predetermined conditions I to III and a plurality of examples for determining by combining each condition will be described.

(ステップST104における判定例A:条件Iで判定)
適応フィルター再構成部17は、第1時点前の直近の時点における、脈波周波数解析部400(図1参照)による周波数解析によって、拍動呈示スペクトルが検出されていることを条件として(これが条件Iである)、適応フィルター202の再構成を実行する。
(Judgment example A in step ST104: judgment based on condition I)
The adaptive filter reconstruction unit 17 is conditioned on the condition that the pulsation presenting spectrum is detected by the frequency analysis by the pulse wave frequency analysis unit 400 (see FIG. 1) at the most recent time before the first time point (this is the condition I), the reconstruction of the adaptive filter 202 is performed.

適応フィルター202の再構成は、適応フィルター202の再構成が可能な第2期間TCにおいて行われるが、適応フィルター202の再構成は第2期間TCにおいて、いつでも行えるというものではなく、所定の条件を満たす場合に行うことができる。ここでは、脈波周波数解析部400による前回の周波数解析によって、拍動呈示スペクトルが検出されていることが、適応フィルター再構成の条件(条件I)となる。   The reconstruction of the adaptive filter 202 is performed in the second period TC in which the adaptive filter 202 can be reconstructed. However, the reconstruction of the adaptive filter 202 is not always performed in the second period TC, and a predetermined condition is satisfied. Can be done if you meet. Here, the condition (condition I) for adaptive filter reconstruction is that the pulsation presentation spectrum is detected by the previous frequency analysis by the pulse wave frequency analysis unit 400.

すなわち、脈波周波数解析部400は、脈波信号フィルタリング部から出力されるフィルタリング後の信号に基づいて、所定時間毎(例えば4秒毎)に周波数解析処理を行って拍動呈示スペクトルを特定する。適応フィルター再構成部17は、第1時点においてフィルター再構成処理を実行しようとする場合、第1時点前の直近の時点における周波数解析(つまり、第1時点を基準とした場合における前回の周波数解析処理)において、拍動呈示スペクトル(拍動に対応する拍動基線の周波数スペクトル)の検出に成功しているかを確認し、その条件(条件I)を満たすときに、第1時点において適応フィルターの再構成を実行する。   That is, the pulse wave frequency analysis unit 400 performs frequency analysis processing every predetermined time (for example, every 4 seconds) based on the filtered signal output from the pulse wave signal filtering unit, and specifies the pulsation presentation spectrum. . If the adaptive filter reconstruction unit 17 is to execute the filter reconstruction process at the first time point, the frequency analysis at the most recent time point before the first time point (that is, the previous frequency analysis based on the first time point). In the processing), it is confirmed whether or not the pulsation presentation spectrum (the frequency spectrum of the pulsation baseline corresponding to the pulsation) has been successfully detected, and when the condition (condition I) is satisfied, Perform a reconfiguration.

適応フィルター202を再構成すると、適応フィルター202は過去の第2時点の状態に戻って、新たに適応動作を開始する。この新たな動作の開始時点において、例えば、脈波信号dに混入しているノイズが少なく、脈波信号の波形のきれいさの程度が許容範囲である場合には、適応フィルターは、適切な自己適応が可能である。   When the adaptive filter 202 is reconfigured, the adaptive filter 202 returns to the state at the second time point in the past, and newly starts an adaptive operation. At the start of this new operation, for example, if there is little noise mixed in the pulse wave signal d and the degree of cleanliness of the waveform of the pulse wave signal is within an allowable range, the adaptive filter will Adaptation is possible.

(ステップST104における判定例B:条件Iおよび条件IIで判定)
一方、脈波信号dに混入しているノイズが多く、脈波信号の波形のきれいさの程度が、許容範囲外である場合には、適応フィルター202はノイズに追従する可能性が高い。適応フィルター202の再構成は、その時点で捕捉している自己相関性が高いと考えられる信号への追従を断つ処理でもあるため、再構成の直後における拍動呈示スペクトルの捕捉に失敗すると、例えば、第1時点の直前まで検出できていた拍動信号成分をカットしてしまうという結果となり、かえって悪い結果となる場合がある。
(Judgment example B in step ST104: judgment based on condition I and condition II)
On the other hand, when there is a lot of noise mixed in the pulse wave signal d and the degree of cleanliness of the waveform of the pulse wave signal is outside the allowable range, the adaptive filter 202 is likely to follow the noise. Since the reconstruction of the adaptive filter 202 is also a process of cutting off the tracking of the signal that is captured at that time and considered to have a high autocorrelation, if the capture of the pulsation presentation spectrum immediately after the reconstruction fails, for example, As a result, the pulsation signal component that has been detected until just before the first time point is cut off, which may be rather bad.

適応フィルター再構成部17は、第1時点前の直近の時点における、脈波周波数解析部400による周波数解析によって、拍動呈示スペクトルが検出されており(条件Iを満足)、かつ、信号評価部214によって、ノイズ量が所定の基準以下であると判定されたこと(条件II)が満足される場合に、適応フィルター202を再構成する。ノイズ量の判定にあたっては、図3(A)〜図3(C)を用いて説明した判定方法を利用することができる。   The adaptive filter reconstruction unit 17 detects a pulsation presentation spectrum (satisfies condition I) by the frequency analysis by the pulse wave frequency analysis unit 400 at the most recent time before the first time point, and the signal evaluation unit If it is determined by 214 that the amount of noise is less than or equal to a predetermined criterion (condition II), the adaptive filter 202 is reconfigured. In the determination of the noise amount, the determination method described with reference to FIGS. 3A to 3C can be used.

つまり、この判定例Bでは、条件Iに加えて、信号評価部214によって、脈波信号dに混入されるノイズ量(外乱ノイズ成分のノイズ量)が所定の基準以下であると判定されること(条件II)も満足することが要求される。信号評価部214によるノイズ量の判定によって、脈波信号dのきれいさの程度を、より正確に推定することができる。   That is, in this determination example B, in addition to the condition I, the signal evaluation unit 214 determines that the amount of noise mixed in the pulse wave signal d (the amount of disturbance noise component) is not more than a predetermined reference. (Condition II) is also required to be satisfied. By determining the amount of noise by the signal evaluation unit 214, the degree of cleanness of the pulse wave signal d can be estimated more accurately.

この例では、外乱ノイズの少ない状態のときにフィルターを再構成することによって、再構成後の適応フィルターによって適切な自己適応が実行され、拍動成分をノイズ成分と区別することができる。よって、適応フィルターの再構成の可否を、より的確に判断することができる。   In this example, by reconfiguring the filter when the disturbance noise is low, appropriate self-adaptation is executed by the reconstructed adaptive filter, and the pulsation component can be distinguished from the noise component. Therefore, it is possible to more accurately determine whether or not the adaptive filter can be reconfigured.

(ステップST104における判定例C:条件Iおよび条件IIIで判定)
この例では、適応フィルター再構成部17は、第1時点前の直近の時点における、脈波周波数解析部400による周波数解析によって、拍動呈示スペクトルが検出されており(条件Iが満足される)、かつ、運動状態判定部412(図1参照)によって、被検体の運動状態が安定状態である場合(つまり、条件IIIも満足される場合)に、適応フィルター202を再構成する。
(Judgment example C in step ST104: judgment based on condition I and condition III)
In this example, the adaptive filter reconstruction unit 17 has detected a pulsation presenting spectrum by the frequency analysis by the pulse wave frequency analysis unit 400 at the most recent time before the first time (condition I is satisfied). In addition, the adaptive filter 202 is reconfigured by the motion state determination unit 412 (see FIG. 1) when the motion state of the subject is stable (that is, when the condition III is also satisfied).

被検体(人や動物)の運動状態は、絶えず変化する可能性がある。定常的な運動状態では、拍動信号も安定しているが、運動状態が急に変化したとき(運動状態の変化の過渡期)においては、拍動信号の振幅や周波数が不安定化し、例えば突発的に大きく変化する場合もあり得る。このような場合に、適応フィルターの再構成を実行すると、拍動信号成分ではなく、ノイズ成分に追従する可能性が高くなる。   The state of motion of the subject (human or animal) can change constantly. In a steady motion state, the pulsation signal is stable, but when the motion state suddenly changes (transitional phase of the motion state change), the amplitude and frequency of the pulsation signal become unstable, for example There may be a sudden change. In such a case, if the reconstruction of the adaptive filter is executed, the possibility of following the noise component instead of the pulsation signal component increases.

よって、判定例Cでは、上述の条件Iに、さらに、被検体の運動状態が安定状態であることが確認されるという条件(条件III)を追加(加重)する。よって、適応フィルター202の再構成の可否を、より的確に判断することができる。被検体の運動状態の判定にあたっては、図4を用いて説明した判定方法を利用することができる。   Therefore, in the determination example C, a condition (condition III) that confirms that the motion state of the subject is a stable state is further added (weighted) to the above condition I. Therefore, it is possible to more accurately determine whether the adaptive filter 202 can be reconfigured. In the determination of the movement state of the subject, the determination method described with reference to FIG. 4 can be used.

例えば、被検体である人の運動状態が、歩行中、ジョギング中などの定常的な運動をしている状態、もしくは安静状態のいずれかに該当しない状態である場合(例えば球技をしている、体操している状態等の場合)には、適応フィルター202の再構成が実行されない。よって、拍動検出の失敗や誤検出の発生を低減することができる。   For example, when the movement state of the person who is the subject is in a state that does not correspond to either a steady movement such as walking or jogging, or a resting state (for example, a ball game, In the case of a state of physical exercise or the like, the adaptive filter 202 is not reconfigured. Therefore, the failure of pulsation detection and the occurrence of false detection can be reduced.

(ステップST104における判定例D:条件I、条件IIおよび条件IIIで判定)
本例では、適応フィルター再構成部17は、第1時点前の直近の時点における、脈波周波数解析部による周波数解析によって、拍動呈示スペクトルが検出されており(条件Iを満足する)、信号評価部214によって、ノイズ量が所定の基準以下であると判定され(条件IIを満足する)、かつ、被検体の運動状態が、定常的運動状態および安静状態を含む安定状態である場合(つまり、条件IIIを満足する場合)に、適応フィルター202を再構成する。
(Determination example D in step ST104: Determination based on condition I, condition II and condition III)
In this example, the adaptive filter reconstruction unit 17 has detected a pulsation presentation spectrum by frequency analysis by the pulse wave frequency analysis unit at the most recent time before the first time point (satisfies condition I), and the signal When the evaluation unit 214 determines that the amount of noise is equal to or less than a predetermined criterion (satisfies Condition II) and the subject's motion state is a stable state including a steady motion state and a rest state (that is, When the condition III is satisfied), the adaptive filter 202 is reconfigured.

判定例Dでは、適応フィルター202の再構成の条件として、条件I,IIならびにIIIをすべて満たすか否かを判定する。よって、適応フィルター202の再構成の可否を、さらに的確に判断することができる。   In the determination example D, it is determined whether or not the conditions I, II, and III are all satisfied as the conditions for reconfiguring the adaptive filter 202. Therefore, it is possible to more accurately determine whether the adaptive filter 202 can be reconfigured.

次に、適応フィルタリング処理(周波数解析前において、脈波信号フィルタリング部200によって実行される前処理)と、脈波周波数解析部400によって行われる周波数解析処理(後処理)の手順について説明する。   Next, procedures of adaptive filtering processing (pre-processing executed by the pulse wave signal filtering unit 200 before frequency analysis) and frequency analysis processing (post-processing) performed by the pulse wave frequency analysis unit 400 will be described.

図7は、適応フィルタリング処理(前処理)ならびに周波数解析処理(後処理)の手順の一例を示すフローチャートである。前処理では、まず、遅延処理部201にて、脈波信号dを遅延させる(ステップST106)。次に、処理したデータ数が、全サンプル数に到達しているかを判定し(ステップST107)、到達していない場合(ステップST107:Y)には、適応フィルター202による処理を行って、自己相関性が高い信号である第1信号(定常的成分)yを出力する(ステップST108)。続いて、脈波信号dから第1信号yを減算することによって、自己相関性が低い信号eを出力する(ステップST109)。   FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of procedures of adaptive filtering processing (preprocessing) and frequency analysis processing (postprocessing). In the preprocessing, first, the delay wave processing unit 201 delays the pulse wave signal d (step ST106). Next, it is determined whether the number of processed data has reached the total number of samples (step ST107). If the number has not reached (step ST107: Y), processing by the adaptive filter 202 is performed and autocorrelation is performed. The first signal (stationary component) y, which is a highly reliable signal, is output (step ST108). Subsequently, a signal e with low autocorrelation is output by subtracting the first signal y from the pulse wave signal d (step ST109).

次に、サンプリング区間内の脈波信号に過大振幅が検出されたか否かを判定する(ステップST110)。過大振幅が検出された場合(ステップST110:Y)には、衝撃ノイズが加わった可能性が高いことから、衝撃検出モードのゲイン係数(例えば、h1=1.2,h2=0)が選択され、選択されたゲイン係数に基づいて出力値が算出される(ステップST111)。   Next, it is determined whether or not an excessive amplitude is detected in the pulse wave signal within the sampling interval (step ST110). When an excessive amplitude is detected (step ST110: Y), it is highly likely that an impact noise has been added, so the gain coefficient (for example, h1 = 1.2, h2 = 0) in the impact detection mode is selected. The output value is calculated based on the selected gain coefficient (step ST111).

ステップST110において、過大振幅が検出されない場合(ステップST110:N)には、最後に過大振幅が検出されてから、一定期間、過大振幅が検出されていないかを判定し(ステップST112)、検出されていないならば(ステップST112:Y)、適応フィルター係数更新処理を実行し(ステップST113)、次に、通常モードのゲイン係数(例えば、h1=1.0,h2=0.5)が選択され、選択されたゲイン係数に基づいて出力値が算出される(ステップST114)。   In step ST110, when an excessive amplitude is not detected (step ST110: N), it is determined whether or not an excessive amplitude has been detected for a certain period after the excessive amplitude is detected last (step ST112). If not (step ST112: Y), adaptive filter coefficient update processing is executed (step ST113), and then the normal mode gain coefficient (for example, h1 = 1.0, h2 = 0.5) is selected. The output value is calculated based on the selected gain coefficient (step ST114).

次に、後処理の手順について説明する。まず、フィルタリング後の信号と、加速度信号等(体動信号)とが取得される(ステップST115)。次に、体動ノイズ除去処理部300(図1参照)による、体動除去適応フィルタリング処理が実行される(ステップST116)。次に、脈波周波数解析部400によって、周波数解析処理が実行される(ステップST117)。次に、脈拍数算出部410によって、脈拍数が算出される(ステップST118)。   Next, a post-processing procedure will be described. First, a filtered signal and an acceleration signal (body motion signal) are acquired (step ST115). Next, body motion removal adaptive filtering processing is executed by the body motion noise removal processing unit 300 (see FIG. 1) (step ST116). Next, the pulse wave frequency analysis unit 400 executes frequency analysis processing (step ST117). Next, the pulse rate calculation unit 410 calculates the pulse rate (step ST118).

(実際の処理例)
図8(A)〜図8(C)は、実際の処理における脈波信号波形と、FFTによって得られる周波数スペクトルの一例を示す図である。図8では、16秒分の脈波信号の波形(上段)と、そのFFT結果(下段)を示している。なお、この例で取り扱っている脈波信号は、歩行やジョギング等の周期的運動を行っていないときに得られた脈波信号である。
(Actual processing example)
8A to 8C are diagrams illustrating an example of a pulse wave signal waveform in actual processing and a frequency spectrum obtained by FFT. In FIG. 8, the waveform of the pulse wave signal for 16 seconds (upper stage) and its FFT result (lower stage) are shown. Note that the pulse wave signal handled in this example is a pulse wave signal obtained when a periodic motion such as walking or jogging is not performed.

図8(A)の上段の波形では、16秒分の信号の終端部分付近において、外乱ノイズ成分と思われる信号の混入が見られる(点線で囲んで示される部分A)。下段のFFT結果においては、脈波信号には、検出対象成分である拍動信号成分MP1aと、外乱ノイズ信号成分SP1aとが混在している。   In the upper waveform of FIG. 8A, a signal that seems to be a disturbance noise component is seen in the vicinity of the terminal portion of the signal for 16 seconds (portion A indicated by a dotted line). In the lower FFT results, the pulse wave signal contains a pulsation signal component MP1a that is a detection target component and a disturbance noise signal component SP1a.

次に、図8(B)を参照する。図8(B)は、図8(A)の上段に示される波形をもつ脈波信号を、フィルター再構成処理が実施されない適応フィルターにてフィルタリングして得られる脈波信号と、そのFFT結果を示している。ここでは、適応フィルターは、計測開始から40分程度、継続的に動作している状態(フィルター係数を適応的に更新しながら使用してきた状態)となっている(但し、フィルター再構成処理は実施されていない)。   Next, reference is made to FIG. FIG. 8B shows a pulse wave signal obtained by filtering the pulse wave signal having the waveform shown in the upper part of FIG. 8A with an adaptive filter that is not subjected to filter reconstruction processing, and the FFT result thereof. Show. Here, the adaptive filter is in a state of being continuously operated for about 40 minutes from the start of measurement (a state in which the filter coefficient has been used while being adaptively updated) (however, the filter reconstruction process is performed). It has not been).

図8(B)から明らかなように、外乱ノイズ成分(ノイズ信号成分)SP1bは、カットしきれずに残存している。たまたま、図8(B)の例では、拍動呈示スペクトルMP1bのスペクトル値が最も大きいため、各スペクトルのピーク値に基づくソーティング処理等によって、信号MP1bを、拍動呈示スペクトルであると判定することは可能である。但し、拍動呈示スペクトルMP1bが小さい場合には、外乱ノイズ成分(ノイズ信号成分)SP1bと区別することが困難となり、拍動成分の検出が失敗に終わる可能性が高くなる。   As is clear from FIG. 8B, the disturbance noise component (noise signal component) SP1b remains without being cut. In the example of FIG. 8B, since the spectrum value of the pulsation presentation spectrum MP1b is the largest, the signal MP1b is determined to be the pulsation presentation spectrum by sorting processing based on the peak value of each spectrum. Is possible. However, when the pulsation presentation spectrum MP1b is small, it is difficult to distinguish from the disturbance noise component (noise signal component) SP1b, and the possibility that the detection of the pulsation component will fail increases.

次に、図8(C)を参照する。図8(C)は、図8(A)の上段に示される波形をもつ脈波信号を、適応フィルター202(フィルター再構成処理を例えば10分間隔で実施した場合)にてフィルタリングして得られる脈波信号と、そのFFT結果を示している。ここでは、適応フィルター202は、計測開始から40分程度、継続的に動作している状態(フィルター係数を適応的に更新しながら使用してきた状態)となっている(フィルター再構成処理は、例えば10分間隔で実施されたものとする)。   Next, reference is made to FIG. FIG. 8C is obtained by filtering the pulse wave signal having the waveform shown in the upper part of FIG. 8A with an adaptive filter 202 (when filter reconstruction processing is performed at intervals of 10 minutes, for example). The pulse wave signal and its FFT result are shown. Here, the adaptive filter 202 is in a state of continuously operating for about 40 minutes from the start of measurement (a state in which the filter coefficient has been used while being adaptively updated). It was carried out at 10 minute intervals).

図8(C)から明らかなように、外乱ノイズ成分SP1cは、適応フィルタリング処理によって十分に抑制され、その一方、拍動呈示スペクトルMP1bは強調されており、よって、拍動成分を、確実に特定することができる。   As is clear from FIG. 8C, the disturbance noise component SP1c is sufficiently suppressed by the adaptive filtering process, while the pulsation presentation spectrum MP1b is emphasized, so that the pulsation component is reliably identified. can do.

フィルタの性能は、S/N指標を利用して客観的に評価することが可能である。以下、S/N指標に基づく評価によって、本実施形態の効果を実証する。なお、以下の説明では、S/N指標として、SN3と呼ばれる評価値を利用する。ここで、SN3は、以下の算出式によって表すことができる。
SN3=(拍動呈示スペクトルとその左右1本のスペクトル値の合計)/(全周波数0〜4Hzにおけるスペクトル値の合計)(単位:%)
図8(A)に示される脈波信号(原信号)におけるS/N指標(SN3)は、13.8%であった。図8(B)に示される脈波信号(適応フィルターの再構成無し)におけるS/N指標(SN3)は、13.3%であり、原信号に比べて、やや低下している。これに対して、図8(C)に示される脈波信号(適応フィルターの再構成有り)におけるS/N指標(SN3)は、18.7%であり、S/Nは大幅に改善されている。このS/N指標の改善の事実によって、適応フィルター202を再構成することによる効果が、数値的に確認できた。
The performance of the filter can be objectively evaluated using the S / N index. Hereinafter, the effect of this embodiment is demonstrated by evaluation based on the S / N index. In the following description, an evaluation value called SN3 is used as the S / N index. Here, SN3 can be expressed by the following calculation formula.
SN3 = (total of the pulsation presentation spectrum and one of its left and right spectrum values) / (total of the spectrum values at all frequencies 0 to 4 Hz) (unit:%)
The S / N index (SN3) in the pulse wave signal (original signal) shown in FIG. 8 (A) was 13.8%. The S / N index (SN3) in the pulse wave signal (without reconfiguring the adaptive filter) shown in FIG. 8B is 13.3%, which is slightly lower than the original signal. On the other hand, the S / N index (SN3) in the pulse wave signal (with adaptive filter reconstruction) shown in FIG. 8C is 18.7%, and the S / N is greatly improved. Yes. The effect of reconfiguring the adaptive filter 202 can be numerically confirmed by the fact that the S / N index is improved.

(第2実施形態)
図9(A)および図9(B)は、適応フィルターの再構成処理を実行する例と、しない場合の例(比較例)の各々におけるS/N指標(SN3)の、時間経過に対応した変動を調べた結果を示す図である。
(Second Embodiment)
FIGS. 9A and 9B correspond to the time lapse of the S / N index (SN3) in each of the example in which the adaptive filter reconstruction processing is executed and the case in which the adaptive filter reconstruction processing is not performed (comparative example). It is a figure which shows the result of having investigated the fluctuation | variation.

ここでは、被検体である人が腕時計型の脈拍計(すなわち拍動検出装置100)を装着し、被検体が20分間にわたって歩行し、脈波信号を適応フィルターによってフィルタリングし、そして、フィルタリング後の信号について、S/N指標(SN3)を算出し、その算出結果を、時間軸上でプロットした。図9(A)および図9(B)において、横軸が時間軸であり、縦軸がS/N指標であるSN3の値(%)を示す軸である。図9(A)は、被検体であるユーザーが歩行を開始してから、10分経過するまでのSN3の経時的変化が示されている。また、図9(B)は、15分経過時点から、20分経過するまでのSN3の経時的変化が示されている。また、本実施形態に対応するデータは、黒塗りの四角形で示され、比較例のデータは、白抜きの菱形で示されている。   Here, a person who is a subject wears a wristwatch-type pulsometer (that is, a pulsation detecting device 100), the subject walks for 20 minutes, the pulse wave signal is filtered by an adaptive filter, and the filtered The S / N index (SN3) was calculated for the signal, and the calculation result was plotted on the time axis. 9A and 9B, the horizontal axis is the time axis, and the vertical axis is the axis indicating the value (%) of SN3 that is the S / N index. FIG. 9A shows the change over time of SN3 from the start of walking by the user as the subject until 10 minutes have passed. FIG. 9 (B) shows the change over time of SN3 from the time when 15 minutes have elapsed until 20 minutes have passed. The data corresponding to the present embodiment is indicated by a black square, and the data of the comparative example is indicated by a white diamond.

計測開始から10分経過頃の時点まで(図9(A))においては、本実施形態と比較例との間には、SN3の値には差異は、ほとんど現れない。しかしながら、図9(B)から明らかなように、15分経過頃までには差異がはっきりと現れる。   From the start of measurement until about 10 minutes (FIG. 9A), there is almost no difference in the value of SN3 between this embodiment and the comparative example. However, as is clear from FIG. 9B, the difference appears clearly by about 15 minutes.

図9(A)および図9(B)によって、脈波信号フィルタリング部(適応線スペクトル強調器)を構成する適応フィルター202を、適切なタイミングで再構成することによって、適応フィルター202の性能を適切なレベルに維持することができることが裏付けされた。よって、長時間の連続計測を行う場合であっても、適応フィルター202の性能を、適切なレベルに維持することができ、拍動検出の失敗や誤検出の発生を低減することができる。   9A and 9B, the adaptive filter 202 constituting the pulse wave signal filtering unit (adaptive line spectrum enhancer) is reconfigured at an appropriate timing, so that the performance of the adaptive filter 202 is improved. It was proved that it can be maintained at a certain level. Therefore, even when long-time continuous measurement is performed, the performance of the adaptive filter 202 can be maintained at an appropriate level, and the occurrence of pulsation detection failure and false detection can be reduced.

以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、脈波信号フィルタリング部を構成する適応フィルターを適切なタイミングで再構成することによって、適応フィルターの性能を適切なレベルに維持することができる。よって、例えば、長時間の連続計測を行う場合であっても、適応フィルターの性能を、適切なレベルに維持することができる。これにより拍動検出の失敗や誤検出の発生を低減することができる。   As described above, according to at least one embodiment of the present invention, the performance of the adaptive filter is maintained at an appropriate level by reconfiguring the adaptive filter constituting the pulse wave signal filtering unit at an appropriate timing. be able to. Therefore, for example, even when continuous measurement is performed for a long time, the performance of the adaptive filter can be maintained at an appropriate level. Thereby, the failure of pulsation detection and the occurrence of false detection can be reduced.

また、例えば、適応フィルターを有効活用することから、フィルター構成を簡素化でき、また、適応フィルターの再構成を行うことは容易であり、よって、装置の処理負担を低減しつつ、効果的なノイズ対策を実行できる拍動検出装置を実現することができる。   In addition, for example, the effective use of the adaptive filter can simplify the filter configuration, and it is easy to reconfigure the adaptive filter. Therefore, effective noise can be reduced while reducing the processing burden on the apparatus. It is possible to realize a pulsation detecting device capable of executing countermeasures.

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。   Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described with a different term having a broader meaning or the same meaning at least once in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings.

10 脈波センサー、11 体動センサー(加速度センサーやジャイロセンサー等)、
12 脈波信号蓄積部、17 フィルター再構成部、
200 脈波信号フィルタリング部、
300 体動ノイズ除去処理部、400 脈波周波数解析部、600 表示部
10 pulse wave sensor, 11 body motion sensor (acceleration sensor, gyro sensor, etc.),
12 pulse wave signal storage unit, 17 filter reconstruction unit,
200 Pulse wave signal filtering unit,
300 body motion noise removal processing unit, 400 pulse wave frequency analysis unit, 600 display unit

Claims (8)

被検体の拍動に由来する拍動信号を検出する拍動検出装置であって、
前記拍動信号と、前記被検体の体動に由来する体動ノイズ信号を含むノイズ信号とが混在した脈波信号を出力する脈波センサーと、
前記脈波信号をフィルタリングするフィルターであって、周波数応答特性を自己適応させる適応フィルターと、前記適応フィルターが継続動作している期間における第1時点において、前記適応フィルターの状態を、前記第1時点よりも前の時点であり、かつ前記適応フィルターが動作を開始した時点を含む第2時点の状態に再構成させる適応フィルター再構成部と、を含む脈波信号フィルタリング部と、
前記脈波信号フィルタリング部から出力される信号に基づいて、所定時間毎に周波数解析処理を行って、前記拍動信号を表す拍動呈示スペクトルを検出する周波数解析部と、を含むことを特徴とする拍動検出装置。
A pulsation detection device for detecting a pulsation signal derived from the pulsation of a subject,
A pulse wave sensor that outputs a pulse wave signal in which the pulse signal and a noise signal including a body motion noise signal derived from the body motion of the subject are mixed;
A filter that filters the pulse wave signal, and an adaptive filter that self-adapts a frequency response characteristic; and a state of the adaptive filter at a first time point during a period in which the adaptive filter is continuously operating, A pulse wave signal filtering unit including: an adaptive filter reconfiguring unit configured to reconfigure a second time point including a time point before the adaptive filter starts operating,
A frequency analysis unit that performs a frequency analysis process at predetermined intervals based on a signal output from the pulse wave signal filtering unit and detects a pulsation presentation spectrum representing the pulsation signal, and To detect pulsation.
請求項1記載の拍動検出装置であって、
前記適応フィルターが動作を開始した時点あるいは前記適応フィルターが再構成された直近の時点から、第1時間が経過した第3時点までを、前記適応フィルターの再構成が不要な第1期間とし、前記第3時点から、第2時間が経過した第4時点までを前記適応フィルターの再構成が可能な第2期間としたとき、
前記第2時点は、前記第1期間において設定され、前記第1時点は、前記第2期間において設定されることを特徴とする拍動検出装置。
The pulsation detecting device according to claim 1,
The time from when the adaptive filter starts to operate or from the most recent time when the adaptive filter is reconfigured to the third time when the first time has elapsed is defined as a first period in which the reconfiguration of the adaptive filter is unnecessary, When the second period in which the adaptive filter can be reconfigured from the third time point to the fourth time point when the second time has elapsed,
The pulsation detecting device, wherein the second time point is set in the first period, and the first time point is set in the second period.
請求項2記載の拍動検出装置であって、
前記第1時点は、前記適応フィルターが動作を開始した時点を基準として、所定の周期で設定されることを特徴とする拍動検出装置。
The pulsation detecting device according to claim 2,
The pulsation detecting device according to claim 1, wherein the first time point is set at a predetermined period with reference to a time point when the adaptive filter starts to operate.
請求項2または請求項3記載の拍動検出装置であって、
前記適応フィルター再構成部は、前記第1時点よりも前の直近の時点における前記周波数解析処理によって、前記拍動呈示スペクトルが検出されていることを条件として、前記適応フィルターを再構成させることを特徴とする拍動検出装置。
The pulsation detecting device according to claim 2 or 3,
The adaptive filter reconstruction unit reconfigures the adaptive filter on the condition that the pulsation presenting spectrum is detected by the frequency analysis processing at the most recent time point before the first time point. A characteristic pulsation detection device.
請求項2または請求項3記載の拍動検出装置であって、
前記脈波信号の周波数解析結果に基づいて、前記ノイズ信号のノイズ量の程度を判定する信号評価部を有し、
前記適応フィルター再構成部は、前記第1時点前の直近の時点における、前記周波数解析処理によって、前記拍動呈示スペクトルが検出されており、かつ、前記信号評価部によって、前記ノイズ量が所定の基準以下であると判定されたことを条件として、前記適応フィルターを再構成させることを特徴とする拍動検出装置。
The pulsation detecting device according to claim 2 or 3,
Based on the frequency analysis result of the pulse wave signal, a signal evaluation unit that determines the degree of noise amount of the noise signal,
In the adaptive filter reconstruction unit, the pulsation presentation spectrum is detected by the frequency analysis processing at the most recent time before the first time point, and the noise amount is determined by the signal evaluation unit. A pulsation detecting device, characterized in that the adaptive filter is reconfigured on the condition that it is determined to be below a reference.
請求項2または請求項3記載の拍動検出装置であって、
前記脈波信号の周波数解析結果に基づいて、前記被検体の運動状態を判別する信号評価部を有し、
前記適応フィルター再構成部は、前記第1時点前の直近の時点における、前記周波数解析処理によって、前記拍動呈示スペクトルが検出されており、かつ、前記信号評価部によって、前記被検体の運動状態が安定状態であると判定されたことを条件として、前記適応フィルターを再構成させることを特徴とする拍動検出装置。
The pulsation detecting device according to claim 2 or 3,
Based on the frequency analysis result of the pulse wave signal, the signal evaluation unit for determining the motion state of the subject,
In the adaptive filter reconstruction unit, the pulsation presentation spectrum is detected by the frequency analysis processing at the most recent time before the first time point, and the motion state of the subject is detected by the signal evaluation unit. The pulsation detecting device is characterized in that the adaptive filter is reconfigured on the condition that is determined to be in a stable state.
請求項2または請求項3記載の拍動検出装置であって、
前記脈波信号の周波数解析結果に基づいて、前記ノイズ信号のノイズ量の程度ならびに前記被検体の運動状態を判別する信号評価部を有し、
前記適応フィルター再構成部は、前記第1時点前の直近の時点における、前記周波数解析処理によって、前記拍動呈示スペクトルが検出されており、前記信号評価部によって、前記ノイズ量が所定の基準以下であると判定され、かつ、前記被検体の運動状態が安定状態であると判定されたことを条件として、前記適応フィルターを再構成させることを特徴とする拍動検出装置。
The pulsation detecting device according to claim 2 or 3,
Based on the frequency analysis result of the pulse wave signal, the signal evaluation unit for determining the degree of noise amount of the noise signal and the motion state of the subject,
In the adaptive filter reconstruction unit, the pulsation presentation spectrum is detected by the frequency analysis processing at the most recent time before the first time point, and the noise amount is equal to or less than a predetermined reference by the signal evaluation unit. And the adaptive filter is reconfigured on the condition that the motion state of the subject is determined to be a stable state.
請求項1〜請求項7のいずれかに記載の拍動検出装置であって、
前記脈波信号フィルタリング部は、
前記脈波信号を、所定時間遅延させる遅延処理部と、
前記適応フィルターの係数を更新するフィルター係数更新部と、
減算部と、を有し、
前記適応フィルターは、前記遅延処理部の出力信号の中から、自己相関性が高い第1信号を出力し、
前記減算部は、前記脈波信号から前記第1信号を減算して、前記第1信号よりも自己相関性が低い第2信号を生成し、前記第2信号を前記フィルター係数更新部に供給し、
前記フィルター係数更新部は、前記第2信号が抑制されるように、前記適応フィルターの係数を更新し、
前記適応フィルター再構成部は、前記第1時点において前記適応フィルターを再構成させる場合に、前記適応フィルターの係数を、前記適応フィルターが動作を開始した時点における係数に設定することを特徴とする拍動検出装置。
The pulsation detecting device according to any one of claims 1 to 7,
The pulse wave signal filtering unit
A delay processor for delaying the pulse wave signal for a predetermined time;
A filter coefficient update unit for updating the coefficient of the adaptive filter;
A subtracting unit,
The adaptive filter outputs a first signal having high autocorrelation among output signals of the delay processing unit,
The subtracting unit subtracts the first signal from the pulse wave signal to generate a second signal having lower autocorrelation than the first signal, and supplies the second signal to the filter coefficient updating unit. ,
The filter coefficient update unit updates the coefficient of the adaptive filter so that the second signal is suppressed,
The adaptive filter reconstruction unit sets a coefficient of the adaptive filter to a coefficient at the time when the adaptive filter starts operation when reconfiguring the adaptive filter at the first time point. Motion detection device.
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