JP2012187176A - 拍動検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 拍動検出装置100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部60と、拍動信号に基づいて、所定時間毎に脈拍値を算出する脈拍値算出部90と、算出された脈拍値を記憶するメモリー部70と、メモリー部70から出力される、最新の脈拍値である第1脈拍値から最古の脈拍値である第m(mは3以上の整数)脈拍値までのm個の脈拍値に対して重み付け処理を施した後、重み付け処理後の脈拍値を用いて移動平均値を算出する加重移動平均算出部72と、を有する。
【選択図】 図1
Description
図1は、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。
図1に示される拍動検出装置100は、時系列に取得された複数の脈拍値に基づく加重移動平均処理によって、脈拍数を算出する。拍動検出装置100は、拍動信号を含む可能性がある脈波信号dを出力する脈波センサー10と、ゲイン調整部6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、体動センサー(加速度センサーやジャイロセンサー等)20と、体動信号蓄積部22と、適応フィルター32および体動成分除去フィルター34を含むフィルター部30と、周波数解析部50と、第1メモリー部70と、第2メモリー部74と、加重移動平均算出部72と、加重移動平均処理に使用される重み係数を格納している重み係数格納部76と、脈拍値算出部90と、表示処理部92と、表示部94と、を有する。
ここで、図16(A)および図16(B)を参照して、単純移動平均による脈拍数の遅れについて説明する。図16(A)および図16(B)は、単純移動平均による脈拍数の遅れについて説明するための図である。
以下、図2〜図5を用いて、重み係数配列の例ならびに加重移動平均の計算例について説明する。なお、第1脈拍値〜第m脈拍値のm個の脈拍値は、配列番号kをパラメーターとして、第k脈拍値(kは1≦k≦mを満足する整数)と表現することができる。図2〜図5の例では、5点の脈拍値を使用することからm=5である。但し、これに限定されるものではなく、例えば、mの値を増大させることもできる。なお、mの値が大きくなれば、脈拍値を平滑化する効果(あるいは誤差を分散する効果)が高まる。
第1重み係数配列t1(k)において、第1重み係数t1(1)は34、第2重み係数t1(2)は8、第3重み係数t1(3)は4、第4重み係数t1(4)は3、第5重み係数t1(5)は1である。各重み係数値の合計値(重み合計値)は、50(=34+8+4+3+1)である。
第2重み係数配列t2(k)においては、第1重み係数t2(1)は0、第2重み係数t2(2)は3、第3重み係数t2(3)は1、第4重み係数t1(4)は3、第5重み係数t1(5)は1である。各重み係数値の合計値(重み合計値)は、6(=0+3+1+1+1)である。
上述のとおり、加重移動平均算出部72は、最新の脈拍値(第1脈拍値p(1))の有効/無効に応じて、使用する重み係数配列を切り替える。つまり、図1に示される加重移動平均算出部72は、最新の脈拍値である第1脈拍値p(1)が有効であるとき、つまり、第1脈拍値の取得に成功してp(1)≠0のとき、第1重み係数配列t1(k)を使用し、第1脈拍値p(1)が無効であるとき、つまり、第1脈拍値p(1)の取得に失敗してp(1)=0であるときは、第2重み係数配列t2(k)を使用する。
図4は、加重移動平均処理の第1処理例を示す図である。図4の例では、5点の脈拍値(p(1)〜p(5))は、いずれも有効である。つまり、加重移動平均の基礎となる5点の脈拍値の取得に成功している。この場合には、第1重み係数配列t1(k)が使用される。
図5は、加重移動平均処理の第2処理例を示す図である。図5の例では、5点の脈拍値(p(1)〜p(5))のうち、最新の脈拍値である第1脈拍値p(1)が無効(=0)である。この場合には、第2重み係数配列t2(k)が使用される。
図6は、加重移動平均処理の第3処理例を示す図である。図6の例では、5点の脈拍値(p(1)〜p(5))のうち、最新の脈拍値である第1脈拍値p(1)と、新しさが2番目の第2脈拍値p(2)が共に零である。
図7は、加重移動平均処理の第4処理例を示す図である。図7の例では、5点の脈拍値(p(1)〜p(5))のうち、最新の脈拍値である第1脈拍値p(1)と、新しさが2番目の第2脈拍値p(2)と、新しさが3番目の第3脈拍値p(3)とが零である。
図8は、加重移動平均処理の第5処理例を示す図である。図8の例では、5点の脈拍値(p(1)〜p(5))のうち、最古の脈拍値p(5)を除いて、他の脈拍値はすべて零である。ここでは、第1脈拍値p(1)が無効(=0)であることから、第2重み係数配列t2(k)が使用される。但し、第2脈拍値p(2),第3脈拍値p(3),第4脈拍値p(4)が0であることから、第2重み係数t2(2),t2(3),t2(4)も“0”として取り扱う必要がある。上述のとおり、無効な重み係数の値が演算式の分母に加算されてしまい、分母に誤差が生じるのを防止するためである。そこで、加重移動平均処理に際しては、t2(2),t2(3),t2(4)を0として計算する。
図9は、加重移動平均処理の第6処理例を示す図である。図9の例では、5点の脈拍値(p(1)〜p(5))のうち、第2脈拍値p(2)が零である。ここでは、第1脈拍値p(1)が有効であることから、第1重み係数配列t1(k)が使用される。但し、第2脈拍値p(2)が0であることから、第2重み係数t2(2)を“0”として取り扱う必要がある。上述のとおり、無効な重み係数の値が演算式の分母に加算されてしまい、分母に誤差が生じるのを防止するためである。そこで、加重移動平均処理に際しては、t1(2)を0として計算する。
図10は、加重移動平均処理の第7処理例を示す図である。図10の例では、5点の脈拍値(p(1)〜p(5))のうち、第1脈拍値p(1)を除いて、他の脈拍値がすべて零である。ここでは、第1脈拍値p(1)が有効であることから、第1重み係数配列t1(k)が使用される。但し、第2脈拍値p(2)〜第5脈拍値p(5)がすべて0であることから、第2重み係数t1(2)〜第5重み係数t1(5)をすべて“0”として取り扱う必要がある。上述のとおり、無効な重み係数の値が演算式の分母に加算されてしまい、分母に誤差が生じるのを防止するためである。そこで、加重移動平均処理に際しては、t1(2)〜t1(5)をすべて0として計算する。
図11は、加重移動平均処理の第8処理例を示す図である。図11の例では、5点の脈拍値(p(1)〜p(5))のすべてが零である。つまり、図1の第1メモリー部70に記憶されている第1脈拍値〜第m脈拍値(ここではm=5)のすべてが無効である。この例では、第1脈拍値p(1)が無効(=0)であることから、第2重み係数配列t2(k)が使用される。但し、第1脈拍値p(1)〜第5脈拍値p(5)がすべて0であることから、脈拍値は0であるとして無効値化する。
5 A/D変換部、6 ゲイン調整部、10 脈波センサー、
20 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、30 フィルター部、34 体動成分除去フィルター、
40(40a〜40c) 周波数分解部、42 脈波信号解析部、
44 周波数傾向情報、45 周波数解析結果情報、50 周波数解析部、
60 後処理部(拍動検出部)、62 ピーク順ソート部、64 相関判定部、
66 拍動/体動分離部、68 拍動呈示スペクトル特定部、
70 第1メモリー部、72 加重移動平均算出部、74 第2メモリー部、
76 重み係数格納部、80 拍動呈示スペクトル捕捉処理部、
90 脈拍値算出部、92 表示処理部、94 表示部、100 拍動検出装置
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部と、
前記拍動信号に基づいて、所定時間毎に脈拍値を算出する脈拍値算出部と、
算出された脈拍値を記憶するメモリー部と、
前記メモリー部から出力される、最新の脈拍値である第1脈拍値から最古の脈拍値である第m(mは3以上の整数)脈拍値までのm個の脈拍値に対して重み付け処理を施した後、重み付け処理後の脈拍値を用いて加重移動平均値を算出する加重移動平均算出部と、を有することを特徴とする拍動検出装置。 - 請求項1記載の拍動検出装置であって、
前記加重移動平均算出部は、前記m個の脈拍値に対して前記重み付け処理を行うとき、前記第1脈拍値に対する重み係数を、前記第1脈拍値とは異なる他の脈拍値に対する重み係数の値よりも大きくすることを特徴とする拍動検出装置。 - 請求項1記載の拍動検出装置であって、
前記m個の脈拍値のうちの前記第1脈拍値に対する重み係数を第1重み係数、第2脈拍値に対する重み係数を第2重み係数、第3脈拍値に対する重み係数を第3重み係数とし、また、前記m個の脈拍値の各々に対する重み係数の値の合計値を重み合計値としたとき、
前記加重移動平均算出部は、前記m個の脈拍値に対して前記重み付け処理を行うとき、前記第1重み係数の値を前記重み合計値の1/2以上とし、前記第2重み係数の値を前記重み合計値の1/2未満とし、前記第3重み係数の値を前記第2重み係数の値よりも小さくすることを特徴とする拍動検出装置。 - 請求項1記載の拍動検出装置であって、
前記第1脈拍値〜前記第m脈拍値の各々に対応する重み係数からなる、複数の重み係数の配列を重み係数配列とし、
前記重み係数配列として、第1重み係数配列と第2重み係数配列とを使用し、
第1重み係数配列と第2重み係数配列における、前記第1脈拍値〜前記第m脈拍値における第k脈拍値(kは1≦k≦mを満足する整数)に対する前記重み係数を第k重み係数とし、
かつ、前記kが1からmまで順に変化した場合における、前記第k重み係数の値の変化の程度は、前記第2重み係数配列の方が、前記第1重み係数配列よりも緩やかであるとしたとき、
前記加重移動平均算出部は、前記m個の脈拍値のうちの前記第1脈拍値が有効である場合には、前記第1重み配列を用いて前記重み付け処理を実行し、前記m個の脈拍値のうちの前記第1脈拍値が無効である場合には、前記第2重み配列を用いて前記重み付け処理を実行する、ことを特徴とする拍動検出装置。 - 請求項4記載の拍動検出装置であって、
前記m個の脈拍値のうちの第m脈拍値に対する重み係数を第m重み係数とし、第(m−1)の脈拍値に対する重み係数を第(m−1)重み係数としたとき、
前記第2重み係数配列における、前記第m重み係数の値と前記第(m−1)重み係数の値との差は、前記第1重み係数配列における、前記第m重み係数の値と前記第(m−1)重み係数の値との差よりも小さいことを特徴とする拍動検出装置。 - 請求項1記載の拍動検出装置であって、
前記加重移動平均算出部は、前記m個の脈拍値に無効な脈拍値が含まれるとき、無効の脈拍値に対応する前記重み係数の値を0として、前記加重移動平均値を算出することを特徴とする拍動検出装置。 - 請求項1記載の拍動検出装置であって、
前記第1脈拍値〜前記第m脈拍値の各々に対応する重み係数からなる、複数の重み係数の配列を重み係数配列とし、
前記重み係数配列として、第1重み係数配列と第2重み係数配列を使用し、
前記第1重み係数配列と前記第2重み係数配列における、前記第1脈拍値〜前記第m脈拍値における第k脈拍値(kは1≦k≦mを満足する整数)に対する前記重み係数を第k重み係数とし、かつ、前記mを5とした場合に、
前記第1重み係数配列において、前記kが1から5まで順に変化したとき、前記第k重み係数の値は、34、8、4、3、1と変化し、
前記第2重み係数配列において、前記kが1から5まで順に変化したとき、前記第k重み係数の値は、0、3、1、1、1と変化する、
ことを特徴とする拍動検出装置。 - 請求項1記載の拍動検出装置であって、
前記加重移動平均算出部は、前記メモリー部に記憶されている前記第1脈拍値〜前記第m脈拍値のすべてが無効であるときは、加重移動平均値を0とすることを特徴とする拍動検出装置。
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