JP2013172763A - Pulsation detecting device, electronic apparatus, and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pulsation detecting device for detecting noise of a pulsation sensor signal by a small calculation amount and power consumption, and to provide an electronic apparatus, a program, and the like.SOLUTION: A pulsation detecting device 100 includes: a signal processing unit 110 that processes a signal from a pulsation detecting unit 10 having a pulsation sensor 11 for outputting a pulsation sensor signal; and a pulsation information operation unit 120 that calculates pulsation information on the basis of a pulsation detection signal that is the pulsation sensor signal after cutting DC components. The signal processing unit 110 has a noise detecting part 1111 that detects noise of the pulsation sensor signal on the basis of differential information between a first-timing signal value and a second-timing signal value of the pulsation sensor signal before cutting the DC components. The pulsation information operation unit 120 calculates the pulsation information on the basis of the noise detection result of the noise detecting part 1111.

Description

本発明は、拍動検出装置、電子機器及びプログラム等に関する   The present invention relates to a pulsation detection device, an electronic device, a program, and the like.

従来、脈拍計等の拍動検出装置を含む電子機器が広く用いられている。拍動検出装置とは、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に基づいて、心拍に由来する信号を検出する装置である。   Conventionally, electronic devices including a pulsation detecting device such as a pulse meter have been widely used. The pulsation detection device is a device for detecting pulsation derived from the heartbeat of the human body, for example, based on a signal from a pulse wave sensor attached to an arm, palm, finger, etc. It is an apparatus for detecting a signal to be detected.

脈波センサーとしては例えば光電センサーが用いられる。この場合には、生体に対して照射された光の反射光又は透過光を当該光電センサーで検出する手法等が考えられる。血管内の血流量に応じて、照射された光の生体での吸収量、反射量が異なるため、光電センサーで検出したセンサー情報(脈波センサー信号)は血流量等に対応した信号となり、当該信号を解析することで拍動に関する情報を取得することができる。   For example, a photoelectric sensor is used as the pulse wave sensor. In this case, a method of detecting reflected light or transmitted light of the light irradiated on the living body with the photoelectric sensor can be considered. Depending on the blood flow in the blood vessel, the amount of light absorbed and reflected by the living body differs, so the sensor information (pulse wave sensor signal) detected by the photoelectric sensor is a signal corresponding to the blood flow, etc. By analyzing the signal, it is possible to obtain information on the beat.

しかし、脈波センサー信号には種々のノイズが混入する恐れがある。例えば、反射光以外にも太陽光や室内照明等の外光が進入することも考えられるし、人体の体動の影響により発生するノイズ(体動ノイズ)も混入しうる。よって、拍動信号の検出には脈波センサー信号をそのまま用いるのではなく、体動ノイズ等を低減するノイズ低減処理が行われる手法が広く用いられている。   However, various noises may be mixed in the pulse wave sensor signal. For example, in addition to reflected light, external light such as sunlight or indoor lighting may enter, and noise (body motion noise) generated due to the influence of the body motion of the human body may be mixed. Therefore, instead of using the pulse wave sensor signal as it is for detecting the pulsation signal, a technique is widely used in which noise reduction processing for reducing body movement noise and the like is performed.

特開平10−258040号公報JP-A-10-258040

上述したように、拍動検出装置においては脈波センサーからの脈波センサー信号(或いはそれから取得される脈波検出信号)には種々のノイズが混入することが想定される。よって、体動ノイズ等を低減するノイズ低減処理を行わないとすれば、拍動情報にもそのままノイズが混入するため、当該拍動情報の値は装着者の実際の拍動を正確に表していない可能性がある。この場合に、拍動情報を単純に出力したのでは、当該拍動情報に基づくユーザーの判断を誤らせかねない。そのため、拍動情報の算出に用いられる信号(脈波センサー信号或いは脈波検出信号)へのノイズ混入の程度を表すSN状態を算出し、検出した拍動情報の信頼性を知ることの利点が大きい。   As described above, in the pulsation detection device, it is assumed that various noises are mixed in the pulse wave sensor signal from the pulse wave sensor (or the pulse wave detection signal acquired therefrom). Therefore, if noise reduction processing for reducing body movement noise or the like is not performed, noise is directly mixed in the beat information, and the value of the beat information accurately represents the actual beat of the wearer. There is no possibility. In this case, if the pulsation information is simply output, the user's judgment based on the pulsation information may be mistaken. Therefore, there is an advantage of knowing the reliability of the detected pulsation information by calculating the SN state indicating the degree of noise mixing in the signal (pulse wave sensor signal or pulse wave detection signal) used for calculating the pulsation information. large.

また、なんらかのノイズ低減処理が行われる場合であっても、当該ノイズ低減処理によりノイズを完全に除去することは困難である以上、SN状態を算出し、検出した拍動情報の信頼性を知ることが望ましい。   Even if some noise reduction processing is performed, since it is difficult to completely remove noise by the noise reduction processing, the SN state is calculated and the reliability of the detected pulsation information is known. Is desirable.

特許文献1では、脈波信号及び体動信号(体動センサーからのセンサー情報に対応)の少なくとも一方に、所定値を超えるノイズ成分が含まれているかを判断するSN状態検出手法が開示されている。   Patent Document 1 discloses an SN state detection method for determining whether at least one of a pulse wave signal and a body motion signal (corresponding to sensor information from a body motion sensor) includes a noise component exceeding a predetermined value. Yes.

しかし、特許文献1ではSN状態の判断に周波数分析(例えばFFT)を用いているため、周波数分析を行わない場合に比べて計算量が増え、消費電力も増大してしまう。   However, since Patent Document 1 uses frequency analysis (for example, FFT) to determine the SN state, the amount of calculation increases and power consumption also increases compared to the case where frequency analysis is not performed.

計算量や消費電力を押さえる手法としては、脈波検出信号(例えば脈波センサー信号に対するHPF適用後の信号成分)の時間変化波形をそのまま用いることが考えられる。例えば、脈波検出信号の振幅情報に基づいてノイズ混入の程度を求めることができれば、計算量はFFTを用いる場合に比べて少なくできる。しかし、脈波検出信号の振幅は、本来検出すべき心拍に由来する信号が大きくなった場合にも大きくなるし、ノイズの混入量が多くなった場合にも大きくなり、これらの判別は困難である。   As a technique for reducing the amount of calculation and power consumption, it is conceivable to use a time-varying waveform of a pulse wave detection signal (for example, a signal component after applying HPF to a pulse wave sensor signal) as it is. For example, if the degree of noise mixing can be obtained based on the amplitude information of the pulse wave detection signal, the amount of calculation can be reduced compared to the case of using FFT. However, the amplitude of the pulse wave detection signal increases when the signal derived from the heartbeat that should be detected increases, and also increases when the amount of noise mixed in increases. is there.

本発明の幾つかの態様によれば、脈波センサー信号のノイズ検出を、少ない計算量や消費電力で行う拍動検出装置、電子機器及びプログラム等を提供することができる。   According to some aspects of the present invention, it is possible to provide a pulsation detection device, an electronic device, a program, and the like that perform noise detection of a pulse wave sensor signal with a small amount of calculation and power consumption.

本発明の一態様は、脈波センサー信号を出力する脈波センサーを有する脈波検出部からの信号に対して処理を行う信号処理部と、DC成分カット後の前記脈波センサー信号である脈波検出信号に基づいて、拍動情報を演算する拍動情報演算部と、を含み、前記信号処理部は、DC成分カット前の前記脈波センサー信号の第1のタイミングでの信号値と、前記第1のタイミングとは異なる第2のタイミングでのDC成分カット前の前記脈波センサー信号の信号値との差分情報に基づいて、前記脈波センサー信号のノイズを検出するノイズ検出部を含み、前記拍動情報演算部は、前記ノイズ検出部での前記ノイズの検出結果に基づいて前記拍動情報を演算する拍動検出装置に関係する。   One aspect of the present invention is a signal processing unit that performs processing on a signal from a pulse wave detection unit that includes a pulse wave sensor that outputs a pulse wave sensor signal, and the pulse wave sensor signal after the DC component cut. A pulsation information calculation unit that calculates pulsation information based on the wave detection signal, and the signal processing unit includes a signal value at a first timing of the pulse wave sensor signal before the DC component cut, A noise detection unit configured to detect noise of the pulse wave sensor signal based on difference information from the signal value of the pulse wave sensor signal before the DC component cut at a second timing different from the first timing; The pulsation information calculation unit relates to a pulsation detection device that calculates the pulsation information based on the detection result of the noise in the noise detection unit.

本発明の一態様では、DC成分カット後の脈波センサー信号に基づいて拍動情報を演算する際に、DC成分カット前の脈波センサー信号の差分情報に基づいて行われたノイズ検出の結果を用いる。これにより、周波数解析を行うノイズ検出手法等に比べて、計算量や消費電力を低減すること等が可能になる。   In one aspect of the present invention, when the pulsation information is calculated based on the pulse wave sensor signal after the DC component cut, the result of the noise detection performed based on the difference information of the pulse wave sensor signal before the DC component cut. Is used. This makes it possible to reduce the amount of calculation and power consumption compared to a noise detection method that performs frequency analysis.

また、本発明の一態様では、前記ノイズ検出部は、前記第1のタイミングでの信号値と、前記第2のタイミングでの信号値の差分値を前記差分情報として取得し、前記差分値と所与の閾値との比較処理の結果に基づいて、前記ノイズを検出してもよい。   In one aspect of the present invention, the noise detection unit acquires a difference value between the signal value at the first timing and the signal value at the second timing as the difference information, and the difference value The noise may be detected based on the result of the comparison process with a given threshold value.

これにより、差分情報として差分値を用いることが可能になる。   Thereby, it becomes possible to use a difference value as difference information.

また、本発明の一態様では、前記ノイズ検出部は、前記第1のタイミングでの信号値と、前記第2のタイミングでの信号値との比較処理により、前記DC成分カット前の前記脈波センサー信号の信号値変化方向を前記差分情報として取得し、所与の期間において、前記信号値変化方向が同一の方向であった場合に、前記ノイズが検出されたと判定してもよい。   In the aspect of the invention, the noise detection unit may compare the pulse wave before the DC component cut by comparing the signal value at the first timing with the signal value at the second timing. The signal value change direction of the sensor signal may be acquired as the difference information, and it may be determined that the noise is detected when the signal value change direction is the same direction in a given period.

これにより、差分情報として信号値変化方向を用いることが可能になる。   As a result, the signal value change direction can be used as the difference information.

また、本発明の一態様では、前記ノイズ検出部は、前記第1のタイミングでの信号値と、前記第2のタイミングでの信号値の差分値を前記差分情報として取得し、前記差分値が所与の閾値より大きい場合に、前記ノイズが検出されたと判定するとともに、前記差分値が所与の閾値以下である場合にも、所与の期間において前記差分値の符号が同一符号であった場合には、前記ノイズが検出されたと判定してもよい。   In the aspect of the invention, the noise detection unit acquires a difference value between the signal value at the first timing and the signal value at the second timing as the difference information, and the difference value is When it is greater than a given threshold, it is determined that the noise has been detected, and even when the difference value is less than or equal to the given threshold, the sign of the difference value is the same code in a given period In such a case, it may be determined that the noise has been detected.

これにより、差分情報として、差分値と、差分値の符号の両方を用いることが可能になる。   As a result, both the difference value and the sign of the difference value can be used as the difference information.

また、本発明の一態様では、前記ノイズ検出部は、拍動周期の長さに応じて設定された前記所与の期間において、前記ノイズが検出されたか否かの判定を行ってもよい。   In the aspect of the invention, the noise detection unit may determine whether or not the noise is detected in the given period set according to the length of the pulsation cycle.

これにより、差分情報として信号値変化方向を用いる際に、検出処理の対象となる期間を拍動周期の長さに基づいた期間とすること等が可能になる。   Thereby, when using a signal value change direction as difference information, it becomes possible to make the period used as a candidate for detection processing into a period based on the length of a pulsation cycle.

また、本発明の一態様では、前記信号処理部は、前記ノイズ検出部で前記ノイズが検出されたと判定されたタイミングであるノイズ検出タイミングに基づき設定されたノイズ検出期間での、前記脈波検出信号の波形整形処理を行う波形整形部を含み、前記拍動情報演算部は、前記波形整形部による前記波形整形処理後の前記脈波検出信号に基づいて、前記拍動情報を演算してもよい。   In the aspect of the invention, the signal processing unit may detect the pulse wave in a noise detection period set based on a noise detection timing that is a timing at which the noise detection unit determines that the noise is detected. A waveform shaping unit that performs waveform shaping processing of the signal, wherein the pulsation information calculation unit may calculate the pulsation information based on the pulse wave detection signal after the waveform shaping processing by the waveform shaping unit. Good.

これにより、ノイズが検出された場合には、ノイズ検出期間での脈波検出信号に対して波形整形処理を行うこと等が可能になる。   Thereby, when noise is detected, it becomes possible to perform waveform shaping processing on the pulse wave detection signal in the noise detection period.

また、本発明の一態様では、前記波形整形部は、前記ノイズ検出期間での前記脈波検出信号の振幅を低減する処理を、前記波形整形処理として行ってもよい。   In the aspect of the invention, the waveform shaping unit may perform a process of reducing the amplitude of the pulse wave detection signal in the noise detection period as the waveform shaping process.

これにより、振幅を低減する処理を波形整形処理として行うことが可能になる。   This makes it possible to perform the process of reducing the amplitude as the waveform shaping process.

また、本発明の一態様では、前記波形整形部は、前記ノイズ検出期間での前記脈波検出信号を他の信号に置き換える処理を、前記波形整形処理として行ってもよい。   In the aspect of the invention, the waveform shaping unit may perform a process of replacing the pulse wave detection signal in the noise detection period with another signal as the waveform shaping process.

これにより、ノイズ検出期間での脈波検出信号を他の信号に置き換える処理を波形整形処理として行うことが可能になる。   This makes it possible to perform processing for replacing the pulse wave detection signal in the noise detection period with another signal as waveform shaping processing.

また、本発明の一態様では、前記波形整形部は、前記ノイズ検出タイミングに基づき設定された開始タイミング及び終了タイミングにより決定される前記ノイズ検出期間において、前記脈波検出信号の前記波形整形処理を行ってもよい。   In one aspect of the present invention, the waveform shaping unit performs the waveform shaping processing of the pulse wave detection signal in the noise detection period determined by a start timing and an end timing set based on the noise detection timing. You may go.

これにより、ノイズ検出タイミングに基づいて、ノイズ検出期間の開始タイミング及び終了タイミングを設定すること等が可能になる。   Accordingly, it is possible to set the start timing and end timing of the noise detection period based on the noise detection timing.

また、本発明の一態様では、前記ノイズ検出部は、体動センサーからの体動検出信号の値が所与の閾値よりも大きい場合には、前記差分情報に基づいて前記ノイズが検出されたと判定された場合にも、前記ノイズが非検出であると判定してもよい。   In the aspect of the invention, the noise detection unit may detect that the noise is detected based on the difference information when the value of the body motion detection signal from the body motion sensor is larger than a given threshold value. Even when it is determined, it may be determined that the noise is not detected.

これにより、ノイズ検出処理に体動検出信号を用いること等が可能になる。   This makes it possible to use a body movement detection signal for noise detection processing.

また、本発明の他の態様は、上記の拍動検出装置と、前記脈波センサーを有し、前記脈波センサーからの前記脈波センサー信号に基づく信号を出力する前記脈波検出部と、を含み、前記脈波検出部は、ハイパスフィルター処理前の前記脈波センサー信号を、DC成分カット前の前記脈波センサー信号として前記ノイズ検出部に出力するとともに、前記ハイパスフィルター処理後の前記脈波センサー信号を、DC成分カット後の前記脈波センサー信号である前記脈波検出信号として出力する電子機器に関係する。   In another aspect of the present invention, the pulse wave detection unit described above, the pulse wave sensor, the pulse wave detection unit that outputs a signal based on the pulse wave sensor signal from the pulse wave sensor, And the pulse wave detection unit outputs the pulse wave sensor signal before the high-pass filter processing to the noise detection unit as the pulse wave sensor signal before the DC component cut, and the pulse wave sensor signal after the high-pass filter processing. The present invention relates to an electronic device that outputs a wave sensor signal as the pulse wave detection signal that is the pulse wave sensor signal after the DC component cut.

また、本発明の他の態様は、脈波センサー信号を出力する脈波センサーを有する脈波検出部からの信号に対して処理を行う信号処理部と、DC成分カット後の前記脈波センサー信号である脈波検出信号に基づいて、拍動情報を演算する拍動情報演算部として、コンピューターを機能させ、前記信号処理部は、DC成分カット前の前記脈波センサー信号の第1のタイミングでの信号値と、前記第1のタイミングとは異なる第2のタイミングでのDC成分カット前の前記脈波センサー信号の信号値との差分情報に基づいて、前記脈波センサー信号のノイズを検出するノイズ検出部を含み、前記拍動情報演算部は、前記ノイズ検出部での前記ノイズの検出結果に基づいて前記拍動情報を演算するプログラムに関係する。   According to another aspect of the present invention, there is provided a signal processing unit for processing a signal from a pulse wave detection unit having a pulse wave sensor that outputs a pulse wave sensor signal, and the pulse wave sensor signal after the DC component is cut. Based on the pulse wave detection signal, the computer functions as a pulsation information calculation unit that calculates pulsation information, and the signal processing unit performs the first timing of the pulse wave sensor signal before the DC component cut. And the noise of the pulse wave sensor signal is detected based on difference information between the signal value of the pulse wave sensor signal before the DC component cut at a second timing different from the first timing. The pulsation information calculation unit includes a noise detection unit, and is related to a program for calculating the pulsation information based on a detection result of the noise in the noise detection unit.

本実施形態の拍動検出装置を含む電子機器の基本構成例。The basic structural example of the electronic device containing the pulsation detection apparatus of this embodiment. 適応フィルターを用いた体動ノイズ低減部の構成例。The structural example of the body movement noise reduction part using an adaptive filter. 図3(A)〜図3(C)は脈波検出信号、体動検出信号及びそれらに基づく体動ノイズ低減処理後の信号の波形、周波数スペクトルの例。3A to 3C show examples of a pulse wave detection signal, a body motion detection signal, and a waveform and a frequency spectrum of a signal after body motion noise reduction processing based on the pulse wave detection signal and the body motion detection signal. 図4(A)、図4(B)は拍動検出装置を含む電子機器の例。4A and 4B are examples of electronic devices including a pulsation detection device. 本実施形態の拍動検出装置を含む電子機器の詳細な構成例。The detailed structural example of the electronic device containing the pulsation detection apparatus of this embodiment. ノイズ検出用信号に基づくノイズ検出の例。An example of noise detection based on a noise detection signal. 図7(A)、図7(B)は波形整形処理前後の波形及び周波数スペクトルの例。7A and 7B show examples of waveforms and frequency spectra before and after the waveform shaping process. 本実施形態の処理を説明するフローチャート。The flowchart explaining the process of this embodiment. 本実施形態の処理を説明する他のフローチャート。The other flowchart explaining the process of this embodiment. ノイズ検出タイミングに基づくノイズ検出期間の設定例。An example of setting a noise detection period based on noise detection timing.

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.

1.拍動検出装置を含む電子機器の構成例
まず、図1を用いて本実施形態の拍動検出装置及び拍動検出装置を含む電子機器(狭義には脈拍計)の基本的な構成例を説明する。なお、図1は拍動検出装置及び電子機器の一例を示すものであり、本実施形態の拍動検出装置等に含まれる構成が簡略化或いは省略されている場合もあるし、本実施形態の拍動検出装置等では必須の構成でないものが含まれている場合もある。
1. Configuration Example of Electronic Device Including Pulsation Detection Device First, a basic configuration example of an electronic device (pulse meter in a narrow sense) including a pulsation detection device and a pulsation detection device of this embodiment will be described with reference to FIG. To do. FIG. 1 shows an example of a pulsation detection device and an electronic device, and the configuration included in the pulsation detection device and the like of this embodiment may be simplified or omitted. In some cases, the pulsation detection device or the like includes an indispensable component.

図1に示すように、本実施形態の電子機器の一例である脈拍計は、脈波検出部10と、体動検出部20と、拍動検出装置100と、表示部70とを含む。ただし、電子機器は図1の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略・変更したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。   As shown in FIG. 1, the pulsometer that is an example of the electronic apparatus of the present embodiment includes a pulse wave detection unit 10, a body motion detection unit 20, a pulsation detection device 100, and a display unit 70. However, the electronic apparatus is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and various modifications such as omission / change of some of these components or addition of other components are possible.

脈波検出部10は、脈波センサーのセンサー情報(脈波センサー信号)に基づいて信号を出力する。脈波検出部10は、例えば脈波センサー11と、フィルター処理部15と、A/D変換部16を含むことができる。ただし、脈波検出部10は図1の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素(例えば信号を増幅する増幅部等)を追加するなどの種々の変形実施が可能である。   The pulse wave detection unit 10 outputs a signal based on sensor information (pulse wave sensor signal) of the pulse wave sensor. The pulse wave detection unit 10 can include, for example, a pulse wave sensor 11, a filter processing unit 15, and an A / D conversion unit 16. However, the pulse wave detection unit 10 is not limited to the configuration of FIG. 1, and various components such as omitting some of these components or adding other components (for example, an amplification unit that amplifies a signal, etc.) are included. Variations are possible.

脈波センサー11は、脈波信号を検出するためのセンサーであり、例えば光電センサー等が考えられる。なお、脈波センサー11として光電センサーを用いる場合には、太陽光等の外光の信号成分をカットするように構成されているセンサーを用いてもよい。これは例えば、フォトダイオードを複数設け、それらの信号を用いてフィードバック処理等で差分情報を求める構成等により実現できる。   The pulse wave sensor 11 is a sensor for detecting a pulse wave signal. For example, a photoelectric sensor can be considered. In addition, when using a photoelectric sensor as the pulse wave sensor 11, you may use the sensor comprised so that the signal component of external lights, such as sunlight, may be cut. This can be realized by, for example, a configuration in which a plurality of photodiodes are provided and difference information is obtained by feedback processing using these signals.

なお、脈波センサー11は光電センサーに限定されず、超音波を用いたセンサーであってもよい。この場合、脈波センサー11は2つの圧電素子を有し、一方の圧電素子を励振させて生体内に超音波を送信するとともに、当該超音波が生体の血流によって反射されたものを他方の圧電素子により受信する。送信した超音波と受信した超音波には、血流のドップラー効果によって周波数変化が生じるため、この場合にも血流量に対応する信号を取得することができ、拍動情報の推定が可能である。また、脈波センサー11として他のセンサーを用いてもよい。   The pulse wave sensor 11 is not limited to a photoelectric sensor, and may be a sensor using ultrasonic waves. In this case, the pulse wave sensor 11 has two piezoelectric elements. One of the piezoelectric elements is excited to transmit an ultrasonic wave into the living body, and the ultrasonic wave reflected by the blood flow of the living body is transmitted to the other. Received by the piezoelectric element. Since the frequency change occurs in the transmitted ultrasound and the received ultrasound due to the Doppler effect of blood flow, a signal corresponding to the blood flow can be obtained in this case as well, and pulsation information can be estimated. . Other sensors may be used as the pulse wave sensor 11.

フィルター処理部15は、脈波センサー11からのセンサー情報に対してハイパスフィルター処理を行う。なお、ハイパスフィルターのカットオフ周波数は典型的な脈拍数から求められてもよい。例えば、通常の人の脈拍数は、毎分30回を下回るケースは非常に少ない。つまり、心拍に由来する信号の周波数は0.5Hz以下になることはまれであるから、この範囲の周波数帯の情報をカットしたとしても、取得したい信号に対する悪影響は小さいはずである。よって、カットオフ周波数としては0.5Hz程度を設定してもよい。また、状況によっては1Hz等の異なるカットオフ周波数を設定してもよい。さらに言えば、人の脈拍数には典型的な上限値を想定することも可能であるから、フィルター処理部15ではハイパスフィルター処理ではなくバンドパスフィルター処理を行ってもよい。高周波側のカットオフ周波数もある程度自由に設定可能であるが、例えば4Hz等の値を用いればよい。   The filter processing unit 15 performs high-pass filter processing on the sensor information from the pulse wave sensor 11. Note that the cutoff frequency of the high-pass filter may be obtained from a typical pulse rate. For example, there are very few cases where the pulse rate of a normal person falls below 30 times per minute. In other words, since the frequency of the signal derived from the heartbeat is rarely 0.5 Hz or less, even if the information of the frequency band in this range is cut, the adverse effect on the signal to be acquired should be small. Therefore, about 0.5 Hz may be set as the cutoff frequency. Further, depending on the situation, a different cutoff frequency such as 1 Hz may be set. Furthermore, since it is possible to assume a typical upper limit value for the human pulse rate, the filter processing unit 15 may perform bandpass filter processing instead of high-pass filter processing. The cutoff frequency on the high frequency side can be set freely to some extent, but a value such as 4 Hz may be used.

A/D変換部16では、A/D変換処理を行い、デジタル信号を出力する。なお、上述のフィルター処理部15での処理は、A/D変換処理の前に行われるアナログフィルター処理であってもよいし、A/D変換処理の後に行われるデジタルフィルター処理であってもよい。   The A / D converter 16 performs A / D conversion processing and outputs a digital signal. The process in the filter processing unit 15 described above may be an analog filter process performed before the A / D conversion process, or a digital filter process performed after the A / D conversion process. .

体動検出部20は、種々のセンサーのセンサー情報に基づいて体動に応じた信号(体動検出信号)を出力する。体動検出部20は、例えば加速度センサー21と、圧力センサー22と、A/D変換部26を含むことができる。ただし、体動検出部20はその他のセンサー(例えばジャイロセンサー)や、信号を増幅する増幅部等を含んでもよい。また、複数種類のセンサーを設ける必要はなく、1種類のセンサーを含む構成であってもよい。   The body motion detection unit 20 outputs a signal (body motion detection signal) corresponding to the body motion based on the sensor information of various sensors. The body motion detection unit 20 can include, for example, an acceleration sensor 21, a pressure sensor 22, and an A / D conversion unit 26. However, the body motion detection unit 20 may include other sensors (for example, a gyro sensor), an amplification unit that amplifies a signal, and the like. Further, it is not necessary to provide a plurality of types of sensors, and a configuration including one type of sensor may be used.

拍動検出装置100は、信号処理部110と、拍動情報演算部120を含む。ただし、拍動検出装置100は図1の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。信号処理部110は、脈波検出部からの出力信号や、体動検出部からの出力信号に対して信号処理を行う。   The pulsation detection device 100 includes a signal processing unit 110 and a pulsation information calculation unit 120. However, the pulsation detecting device 100 is not limited to the configuration in FIG. 1, and various modifications such as omitting some of these components or adding other components are possible. The signal processing unit 110 performs signal processing on the output signal from the pulse wave detection unit and the output signal from the body motion detection unit.

信号処理部110は、脈波信号処理部111と、体動信号処理部113と、体動ノイズ低減部115を含むことができる。   The signal processing unit 110 can include a pulse wave signal processing unit 111, a body motion signal processing unit 113, and a body motion noise reduction unit 115.

脈波信号処理部111は、脈波検出部10からの信号に対して、何らかの信号処理を行う。なお、図1のD1で示した脈波検出部10からの出力としては、脈波センサー信号に基づく種々の信号が考えられる。例えば、後述する拍動情報の演算はDC成分カット後の脈波センサー信号(脈波検出信号)に基づいて行われることが多いため、D1にはハイパスフィルター処理後の脈波センサー信号が含まれることが想定される。ただし、フィルター処理が行われていない信号が出力されてもよいし、場合によってはローパスフィルター処理後の脈波センサー信号が出力されてもよい。D1に複数の信号(例えばハイパスフィルター処理前の脈波センサー信号と、処理後の脈波センサー信号の両方)が含まれる場合には、脈波信号処理部111での処理は、D1に含まれる信号の全部に対して行われてもよいし、一部に対して行われてもよい。処理内容も種々考えられ、例えば脈波検出信号に対するイコライザー処理であってもよいし、他の処理であってもよい。   The pulse wave signal processing unit 111 performs some signal processing on the signal from the pulse wave detection unit 10. Note that various signals based on the pulse wave sensor signal can be considered as the output from the pulse wave detector 10 indicated by D1 in FIG. For example, since calculation of pulsation information described later is often performed based on a pulse wave sensor signal (pulse wave detection signal) after the DC component cut, D1 includes a pulse wave sensor signal after high-pass filter processing. It is assumed that However, a signal that has not been subjected to filter processing may be output, or a pulse wave sensor signal after low-pass filter processing may be output depending on circumstances. When D1 includes a plurality of signals (for example, both the pulse wave sensor signal before the high-pass filter processing and the pulse wave sensor signal after the processing), the processing in the pulse wave signal processing unit 111 is included in D1. It may be performed for all of the signals, or may be performed for some of the signals. Various processing contents are also conceivable. For example, an equalizer process for the pulse wave detection signal may be performed, or another process may be performed.

体動信号処理部113は、体動検出部20からの体動検出信号に対して、種々の信号処理を行う。D1と同様に、D2で示した体動検出部20からの出力としても種々の信号が考えられる。例えば、図1の例では加速度センサー21と、圧力センサー22を含んでいるため、D2の体動検出信号は加速度信号と圧力信号とを含むことになる。また、体動検出用センサーは、ジャイロセンサー等、他のセンサーを用いることも可能であるから、D2にはセンサーの種類に対応する種類の出力信号が含まれることになる。体動信号処理部113での処理は、D2に含まれる信号の全部に対して行われてもよいし、一部に対して行われてもよい。例えば、D2に含まれる信号の比較処理を行って、体動ノイズ低減部115でのノイズ低減処理で用いられる信号を決定する処理を行ってもよい。   The body motion signal processing unit 113 performs various signal processes on the body motion detection signal from the body motion detection unit 20. Similar to D1, various signals can be considered as the output from the body motion detection unit 20 indicated by D2. For example, since the example of FIG. 1 includes the acceleration sensor 21 and the pressure sensor 22, the body motion detection signal of D2 includes an acceleration signal and a pressure signal. Since the body motion detection sensor may be another sensor such as a gyro sensor, D2 includes an output signal of a type corresponding to the type of sensor. The processing in the body motion signal processing unit 113 may be performed on all or part of the signals included in D2. For example, the signal included in D2 may be compared to perform a process of determining a signal used in the noise reduction process in the body motion noise reduction unit 115.

なお、脈波信号処理部111での処理において、脈波検出部からの信号にあわせて体動検出信号も用いるものとしてもよい。同様に、体動信号処理部113での処理において、体動検出信号にあわせて脈波検出部10からの信号も用いるものとしてもよい。また、脈波検出部10からの出力信号に対して、脈波信号処理部111において所与の処理が行われた後の信号を、体動信号処理部113での処理に用いてもよいし、その逆であってもよい。   In the processing in the pulse wave signal processing unit 111, a body motion detection signal may be used in accordance with the signal from the pulse wave detection unit. Similarly, in the processing in the body motion signal processing unit 113, a signal from the pulse wave detection unit 10 may be used in accordance with the body motion detection signal. In addition, a signal after a given process is performed in the pulse wave signal processing unit 111 on the output signal from the pulse wave detection unit 10 may be used for processing in the body motion signal processing unit 113. Or vice versa.

体動ノイズ低減部115は、体動検出信号を用いて、脈波検出信号から体動に起因したノイズ(体動ノイズ)を低減する処理を行う。適応フィルターを用いたノイズ低減処理の具体例を図2に示す。脈波センサー11から取得された脈波センサー信号には、心拍に起因する成分の他に、体動に起因する成分も含まれている。それは、拍動情報の演算に用いられる脈波検出信号(DC成分カット後の脈波センサー信号)でも同様である。このうち拍動情報の演算に有用であるのは心拍に起因する成分であって、体動に起因する成分は演算の妨げとなる。よって、体動センサーを用いて体動に起因する信号(体動検出信号)を取得し、脈波検出信号と体動検出信号の差分をとることで、脈波検出信号に含まれる体動ノイズを低減する。ただし、脈波検出信号中の体動ノイズと、体動センサーからの体動検出信号は、ともに同一の体動に起因する信号であったとしてもその信号レベルまで同一であるとは限らない。よって、体動検出信号に対して適応的にフィルター係数が決定されるフィルター処理を行い、フィルター処理後の体動検出信号と、脈波検出信号との差分をとるものとする。   The body motion noise reduction unit 115 performs a process of reducing noise (body motion noise) caused by body motion from the pulse wave detection signal using the body motion detection signal. A specific example of noise reduction processing using an adaptive filter is shown in FIG. The pulse wave sensor signal acquired from the pulse wave sensor 11 includes a component due to body movement in addition to a component due to heartbeat. The same applies to the pulse wave detection signal (pulse wave sensor signal after the DC component cut) used for the calculation of pulsation information. Of these, components useful for the calculation of pulsation information are components caused by heartbeats, and components caused by body movements hinder the calculation. Therefore, the body motion noise included in the pulse wave detection signal is obtained by obtaining a signal (body motion detection signal) due to body motion using the body motion sensor and taking the difference between the pulse wave detection signal and the body motion detection signal. Reduce. However, even if the body motion noise in the pulse wave detection signal and the body motion detection signal from the body motion sensor are signals resulting from the same body motion, the signal level is not necessarily the same. Therefore, a filter process in which a filter coefficient is adaptively determined is performed on the body motion detection signal, and the difference between the body motion detection signal after the filter process and the pulse wave detection signal is taken.

以上の処理を周波数スペクトルで説明したものが図3(A)〜図3(C)である。図3(A)等は、上部に信号の時間変化波形を示し、下部にその周波数スペクトルを示したものである。図3(A)は体動ノイズ低減前の脈波検出信号を表したものであり、A1及びA2に示したように、スペクトルにおいて値の大きい周波数が2つ現れている。このうち一方が心拍に起因するものであり、他方が体動に起因するものである。なお、A1よりも高い周波数にも値が大きいものがあるが、A1,A2の整数倍に相当する高周波成分であるため、ここでは考慮しない。以下、図3(B)、図3(C)においても高周波成分が見られるが、同様にここでは考慮しないものとする。   FIGS. 3A to 3C illustrate the above processing in terms of a frequency spectrum. FIG. 3A and the like show the time-varying waveform of the signal at the top and the frequency spectrum at the bottom. FIG. 3A shows a pulse wave detection signal before body motion noise reduction, and as shown in A1 and A2, two frequencies having large values appear in the spectrum. One of these is caused by heartbeat, and the other is caused by body movement. Note that although there are some frequencies that are higher than A1, they are not considered here because they are high frequency components corresponding to integer multiples of A1 and A2. Hereinafter, high-frequency components are also seen in FIGS. 3B and 3C, but are not considered here as well.

それに対して、図3(B)は体動検出信号を表したものであり、体動検出信号の要因となった体動が1種類であれば、B1に示したように値が大きい周波数が1つ現れる。ここで、B1の周波数は図3(A)のA2に対応している。このような場合に、図2に示したような手法で脈波検出信号と体動検出信号の差分をとることで、図3(C)の信号が得られる。図から明らかなように、心拍及び体動に起因する2つのピークA1,A2を持つ脈波検出信号から、体動に起因するピークB1を持つ体動検出信号を引くことで、脈波検出信号中の体動成分(A2に対応)が除かれ、結果として心拍に起因するピークC1(周波数はA1に対応)が残ることになる。   On the other hand, FIG. 3B shows a body motion detection signal. If there is only one type of body motion that has caused the body motion detection signal, a frequency having a large value as shown in B1 is obtained. One appears. Here, the frequency of B1 corresponds to A2 in FIG. In such a case, the signal shown in FIG. 3C is obtained by taking the difference between the pulse wave detection signal and the body motion detection signal by the method shown in FIG. As is apparent from the figure, the pulse wave detection signal is obtained by subtracting the body motion detection signal having the peak B1 caused by the body motion from the pulse wave detection signal having the two peaks A1 and A2 caused by the heartbeat and the body motion. The body motion component (corresponding to A2) is removed, and as a result, the peak C1 (frequency corresponds to A1) due to the heartbeat remains.

なお、脈波検出信号に含まれる体動ノイズと、体動検出信号とが対応していること、及び体動検出信号にノイズ低減処理に悪影響を及ぼす信号成分が含まれていないこと等が保証される状況では、体動ノイズ低減部115において周波数解析を行う必要はないため、図3(A)、図3(B)の下部に示された周波数スペクトルは考慮せずともよい。ただし、体動検出信号の取得に用いられるセンサーの種類等によっては、上記の条件が満たされないケースも起こりえる。その場合には、例えば体動信号処理部113において、上記条件を満たすように体動検出信号を加工してもよいし、上記条件を見たさない体動検出信号を体動ノイズ低減部115等への出力から除外してもよい。なお、上記条件を満たすか否かの判定を行う手法としては種々考えられるが、例えば周波数解析により得られる、図3(A)、図3(B)の下部に示したような周波数スペクトルを利用してもよい。   It is guaranteed that the body motion noise included in the pulse wave detection signal corresponds to the body motion detection signal, and that the body motion detection signal does not contain a signal component that adversely affects the noise reduction processing. In such a situation, since it is not necessary to perform frequency analysis in the body motion noise reduction unit 115, the frequency spectrum shown in the lower part of FIGS. 3 (A) and 3 (B) may not be considered. However, depending on the type of sensor used to acquire the body motion detection signal, there may be a case where the above condition is not satisfied. In that case, for example, the body motion signal processing unit 113 may process the body motion detection signal so as to satisfy the above condition, or a body motion detection signal that does not satisfy the above condition may be processed. Etc. may be excluded from the output. Various methods for determining whether or not the above conditions are satisfied are conceivable. For example, a frequency spectrum obtained by frequency analysis as shown in the lower part of FIGS. 3A and 3B is used. May be.

拍動情報演算部120は、入力信号に基づいて拍動情報を演算する。拍動情報とは例えば脈拍数の値でもよい。例えば、拍動情報演算部120は、体動ノイズ低減部115でのノイズ低減処理後の脈波検出信号に対してFFT等の周波数解析を行ってスペクトルを求め、求めたスペクトルにおいて代表的な周波数を心拍の周波数とする処理を行ってもよい。その場合、求めた周波数を60倍した値が一般的に用いられる脈拍数(心拍数)となる。   The pulsation information calculation unit 120 calculates pulsation information based on the input signal. The pulsation information may be a pulse rate value, for example. For example, the pulsation information calculation unit 120 obtains a spectrum by performing frequency analysis such as FFT on the pulse wave detection signal after the noise reduction processing in the body motion noise reduction unit 115 and obtains a representative frequency in the obtained spectrum. The processing may be performed with the heartbeat frequency as. In that case, a value obtained by multiplying the obtained frequency by 60 is a commonly used pulse rate (heart rate).

なお、拍動情報は脈拍数には限定されず、例えば脈拍数を表す情報(心拍の周波数や周期等)であってもよい。また、拍動の状態を表す情報であってもよく、例えば血流量そのもの(或いはその変動)を表す値を拍動情報としてもよい。ただし、血流量と脈波センサー信号の信号値との関係にはユーザーごとに個人差があるため、血流量等を拍動情報とする場合には当該個人差に対応するための補正処理を行うことが望ましい。   Note that the pulsation information is not limited to the pulse rate, and may be, for example, information indicating the pulse rate (heartbeat frequency, cycle, etc.). Moreover, the information which represents the state of pulsation may be sufficient, for example, the value showing blood flow itself (or its fluctuation | variation) is good also as pulsation information. However, since the relationship between the blood flow rate and the signal value of the pulse wave sensor signal has individual differences for each user, when the blood flow rate or the like is used as pulsation information, correction processing is performed to deal with the individual differences. It is desirable.

また、入力された脈波検出信号の時間変化波形上で、所与の値(上ピーク、下ピーク、或いは所与の閾値以上の値等)が現れるタイミングを検出し、そのタイミングの間隔に相当する時間から、心拍の周期を求めて拍動情報を演算してもよい。或いは、脈波検出信号の波形を矩形波に変形し、当該矩形波の立ち上がり等を用いることでも拍動情報を演算できる。この場合、周波数解析を行わなくてもよいため、計算量や消費電力の面で優位である。ただし、この手法では周波数軸への変換はせずに信号値をそのまま用いているため、ある程度波形が整っている必要があることから、ノイズが多い状況等では周波数解析を行うことが望ましい。   Also, it detects the timing at which a given value (upper peak, lower peak, or a value above a given threshold) appears on the time-varying waveform of the input pulse wave detection signal, and corresponds to the timing interval. The pulsation information may be calculated by obtaining the heartbeat period from the time to be performed. Alternatively, the pulsation information can be calculated by transforming the waveform of the pulse wave detection signal into a rectangular wave and using the rising edge of the rectangular wave. In this case, it is not necessary to perform frequency analysis, which is advantageous in terms of calculation amount and power consumption. However, in this method, since the signal value is used as it is without being converted to the frequency axis, it is necessary to prepare the waveform to some extent. Therefore, it is desirable to perform frequency analysis in a noisy situation or the like.

表示部70(広義には出力部)は、演算した拍動情報等の提示に用いられる各種の表示画面を表示するためのものであり、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどにより実現できる。   The display unit 70 (output unit in a broad sense) is for displaying various display screens used for presenting the calculated pulsation information, and can be realized by, for example, a liquid crystal display or an organic EL display.

上述した電子機器が脈拍計である場合の具体例を図4(A)、図4(B)に示す。図4(A)は、腕時計型の脈拍計の例である。脈波センサー11および表示部70を含むベース部400は、保持機構300(例えばバンド等)によって、被検体(ユーザー)の左手首200に装着されている。図4(B)は、指装着型の例である。被検体の指先に挿入するためのリング状のガイド302の底部に、脈波センサー11が設けられている。ただし、図4(B)の場合には表示部70を設ける空間的余裕がないため、表示部70(及び必要に応じては拍動検出装置100に相当する機器)は他に設けられることが想定される。   Specific examples in the case where the above-described electronic device is a pulse meter are shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B). FIG. 4A shows an example of a wristwatch-type pulse meter. The base unit 400 including the pulse wave sensor 11 and the display unit 70 is attached to the left wrist 200 of the subject (user) by a holding mechanism 300 (for example, a band). FIG. 4B shows an example of a finger wearing type. A pulse wave sensor 11 is provided at the bottom of a ring-shaped guide 302 for insertion into the fingertip of the subject. However, in the case of FIG. 4B, since there is no space to provide the display unit 70, the display unit 70 (and a device corresponding to the pulsation detecting device 100 if necessary) may be provided elsewhere. is assumed.

後述する本実施形態の手法はいずれのタイプの電子機器にも適用可能であるが、腕時計型の脈拍計(図4(A)の例)に適用するのが、より好ましい。ただし、図4(A)の例では、脈波センサー11が、手首外側(腕時計の裏蓋面と接触する部位)など、脈波センサー信号を取得しにくい部位に装着される。このため、脈波センサー11から出力される脈波センサー信号の振幅が総じて小さくなる傾向にある。よって、後述する本実施形態のように、何らかの手法により拍動情報の精度に関する処理を行うことが望ましい。   Although the method of the present embodiment to be described later can be applied to any type of electronic device, it is more preferable to apply the method to a wristwatch-type pulsometer (example in FIG. 4A). However, in the example of FIG. 4A, the pulse wave sensor 11 is attached to a portion where it is difficult to acquire a pulse wave sensor signal, such as the outside of the wrist (a portion in contact with the back cover surface of the wristwatch). For this reason, the amplitude of the pulse wave sensor signal output from the pulse wave sensor 11 tends to decrease as a whole. Therefore, it is desirable to perform processing related to accuracy of pulsation information by some method as in the present embodiment described later.

2.本実施形態の手法
次に本実施形態の手法について説明する。上述したように、脈波センサー11を用いた電子機器(狭義には脈拍計)では脈波センサー信号にノイズが混入する可能性が高いため、その混入度合い(以下、SN状態とも表記)を検出することが望ましい。混入度合いが大きい(SN状態が悪い)場合には、信号そのものや、当該信号に基づいて演算された拍動情報の信頼性が低いことが想定される。そのため、SN状態が悪い場合には、その旨をユーザーに通知することで、出力された拍動情報の取り扱いについて注意を促すことが可能になる。この場合には、信頼性の低い情報もそのまま出力して、取捨選択等をユーザーにゆだねることになる。ただし、拍動検出装置の側で処理を行ってもよく、例えば脈波検出信号或いは脈波センサー信号の信頼性が低い場合には、その脈波検出信号等に補正処理を加える、或いは処理に用いない等の手法をとることで、ユーザーに対して信頼性の低いデータを提示することを抑止してもよい。
2. Next, the method of this embodiment will be described. As described above, in an electronic device using the pulse wave sensor 11 (pulse meter in a narrow sense), there is a high possibility that noise will be mixed in the pulse wave sensor signal, so the degree of mixing (hereinafter also referred to as SN state) is detected. It is desirable to do. When the degree of mixing is large (the SN state is bad), it is assumed that the reliability of the signal itself or pulsation information calculated based on the signal is low. Therefore, when the SN state is bad, it is possible to call attention to handling of the output beat information by notifying the user of that fact. In this case, information with low reliability is output as it is, and the selection is left to the user. However, the processing may be performed on the side of the pulsation detection device. For example, when the reliability of the pulse wave detection signal or the pulse wave sensor signal is low, correction processing is added to the pulse wave detection signal or the like. Presenting data with low reliability to the user may be suppressed by taking a technique such as not using it.

いずれにせよ、信号等のSN状態を検出することは有用であり、SN状態の検出には、特許文献1に開示された手法のように、FFT等の周波数解析を用いる手法が広く用いられている。しかし、周波数解析を行うためには、各タイミングで取得された信号値を周波数軸に変換する処理が必要になるため、計算量が多く、消費電力も増大する。特に、センサーの駆動、信号処理及び表示等を全て機器内部で実行するような脈拍計(例えば腕時計型デバイスで実現される脈拍計等)を用いる場合には、搭載される電池やプロセッサには大きさ等から制約が加わるため、計算量や消費電力の増加は大きな問題となる。   In any case, it is useful to detect an SN state such as a signal. For the detection of the SN state, a method using frequency analysis such as FFT is widely used like the method disclosed in Patent Document 1. Yes. However, in order to perform the frequency analysis, it is necessary to convert the signal value acquired at each timing into the frequency axis, so that the calculation amount is large and the power consumption is also increased. In particular, when using a pulse meter (for example, a pulse meter realized by a wristwatch-type device) that performs all of sensor driving, signal processing, display, and the like inside the device, the battery and processor installed are large. Because of this limitation, an increase in calculation amount and power consumption becomes a big problem.

そこで本出願人は、周波数解析を行うことなく、時間軸上での信号値を用いてSN状態を検出する手法を提案する。具体的には、DC成分カット前の脈波センサー信号の変化(狭義には差分情報)を用いてSN状態を検出する。   Therefore, the present applicant proposes a method for detecting the SN state using the signal value on the time axis without performing frequency analysis. Specifically, the SN state is detected using a change (in a narrow sense, difference information) of the pulse wave sensor signal before the DC component cut.

また、SN状態が悪いと判定された場合には、ユーザーに対してその旨を通知するものとしてもよいが、本実施形態では脈波検出信号に対して波形整形処理を行うものとしてもよい。そして波形整形処理後の脈波検出信号に基づいて拍動情報を演算する。   In addition, when it is determined that the SN state is bad, the user may be notified of this, but in the present embodiment, the waveform shaping process may be performed on the pulse wave detection signal. Then, pulsation information is calculated based on the pulse wave detection signal after the waveform shaping process.

このようにすることで、周波数解析を行う場合に比べて、少ない計算量、消費電力でSN状態の検出が可能になる。また、波形整形処理を行って拍動情報を演算する場合には、波形整形処理を行わない場合に比べて拍動情報の信頼性向上が期待できる。   By doing in this way, compared with the case where a frequency analysis is performed, detection of SN state is attained with a small calculation amount and power consumption. In addition, when the pulsation information is calculated by performing the waveform shaping process, the reliability of the pulsation information can be expected to be improved as compared with the case where the waveform shaping process is not performed.

以下、拍動検出装置等のシステム構成例について説明した後、DC成分カット前の脈波センサー信号を用いたSN状態の検出処理について述べる。その後、SN状態が悪いと判定された場合の波形整形処理について説明し、最後にフローチャートを用いて本実施形態の処理の詳細について説明する。   Hereinafter, an example of a system configuration such as a pulsation detection device will be described, and then an SN state detection process using a pulse wave sensor signal before the DC component cut will be described. Then, the waveform shaping process when it is determined that the SN state is bad will be described, and finally the details of the process of the present embodiment will be described using a flowchart.

3.システム構成例
図5に本実施形態の拍動検出装置を含む電子機器のシステム構成例を示す。電子機器は、脈波検出部10と、体動検出部20と、拍動検出装置100と、表示部70を含む。
3. System Configuration Example FIG. 5 shows a system configuration example of an electronic apparatus including the pulsation detection device of this embodiment. The electronic device includes a pulse wave detection unit 10, a body motion detection unit 20, a pulsation detection device 100, and a display unit 70.

脈波検出部10は、脈波センサー11と、フィルター処理部15と、A/D変換部16−1,16−2を含む。ただし脈波検出部10は、図5の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。   The pulse wave detection unit 10 includes a pulse wave sensor 11, a filter processing unit 15, and A / D conversion units 16-1 and 16-2. However, the pulse wave detection unit 10 is not limited to the configuration in FIG. 5, and various modifications such as omitting some of these components or adding other components are possible.

脈波センサー11は、図1を用いて上述したように光電センサー等を用いる。フィルター処理部15は、本実施形態ではハイパスフィルター処理を行うハイパスフィルターにより実現される。本実施形態では、脈波検出部10はA/D変換部16−1と、A/D変換部16−2を含み、それぞれ入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。   The pulse wave sensor 11 uses a photoelectric sensor or the like as described above with reference to FIG. In this embodiment, the filter processing unit 15 is realized by a high-pass filter that performs high-pass filter processing. In the present embodiment, the pulse wave detection unit 10 includes an A / D conversion unit 16-1 and an A / D conversion unit 16-2, and converts each input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal.

図5に示したように、脈波センサー11は、フィルター処理部15とA/D変換部16−2に接続される。フィルター処理部15はA/D変換部16−1に接続される。A/D変換部16−1は後述する波形整形部1112に接続され、A/D変換部16−2は後述するノイズ検出部1111に接続される。つまり、A/D変換部16−1から波形整形部1112に出力されるのはDC成分カット後の脈波センサー信号(脈波検出信号、脈波センサー信号のAC成分)であり、A/D変換部16−2からノイズ検出部1111に出力されるのはDC成分カット前の脈波センサー信号である。なお、ノイズ検出部1111への出力信号は、脈波センサー信号のDC成分が含まれていればよいため、A/D変換部16−2の前にローパスフィルター処理を行うフィルター処理部が入る構成となってもよい。その他、脈波検出部10に含まれる各部の接続については種々の変形実施が可能である。   As shown in FIG. 5, the pulse wave sensor 11 is connected to the filter processing unit 15 and the A / D conversion unit 16-2. The filter processing unit 15 is connected to the A / D conversion unit 16-1. The A / D conversion unit 16-1 is connected to a waveform shaping unit 1112 described later, and the A / D conversion unit 16-2 is connected to a noise detection unit 1111 described later. That is, the pulse wave sensor signal (pulse wave detection signal, AC component of the pulse wave sensor signal) after the DC component cut is output from the A / D conversion unit 16-1 to the waveform shaping unit 1112. The pulse wave sensor signal before the DC component cut is output from the conversion unit 16-2 to the noise detection unit 1111. In addition, since the output signal to the noise detection unit 1111 only needs to include the DC component of the pulse wave sensor signal, a configuration in which a filter processing unit that performs low-pass filter processing is inserted before the A / D conversion unit 16-2. It may be. In addition, various modifications can be made to the connection of each unit included in the pulse wave detection unit 10.

体動検出部20は、加速度センサー21と、A/D変換部26を含む。加速度センサー21はA/D変換部26に接続され、A/D変換部26はノイズ検出部1111と、体動ノイズ低減部115に接続されている。なお、体動検出部20は体動を検出するセンサーを有すればよく、加速度センサー21を他のセンサーに変更してもよいし、複数のセンサーを有していてもよい。   The body motion detection unit 20 includes an acceleration sensor 21 and an A / D conversion unit 26. The acceleration sensor 21 is connected to an A / D conversion unit 26, and the A / D conversion unit 26 is connected to a noise detection unit 1111 and a body movement noise reduction unit 115. The body motion detection unit 20 only needs to have a sensor for detecting body motion, and the acceleration sensor 21 may be changed to another sensor, or may have a plurality of sensors.

拍動検出装置100は、信号処理部110と、拍動情報演算部120を含み、信号処理部110は、ノイズ検出部1111と、波形整形部1112と、体動ノイズ低減部115を含む。ただし、拍動検出装置100や信号処理部110は、図5の構成に限定されず、これらの一部の構成要素(例えば体動ノイズ低減部115)を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。   The pulsation detection device 100 includes a signal processing unit 110 and a pulsation information calculation unit 120, and the signal processing unit 110 includes a noise detection unit 1111, a waveform shaping unit 1112, and a body motion noise reduction unit 115. However, the pulsation detection device 100 and the signal processing unit 110 are not limited to the configuration of FIG. 5, and some of these components (for example, the body motion noise reduction unit 115) are omitted or other components are added. Various modifications can be made such as.

ノイズ検出部1111と波形整形部1112は、図5に示したように、図1における脈波信号処理部111に含まれる。ノイズ検出部1111は、A/D変換部16−2から出力されたDC成分カット前の脈波センサー信号に基づいてSN状態の検出処理を行う。具体的な手法については後述する。なお、SN状態の検出には体動検出部20からの体動検出信号を併用してもよい。ノイズ検出部1111は波形整形部1112に接続され、SN状態の検出結果を出力する。   As shown in FIG. 5, the noise detection unit 1111 and the waveform shaping unit 1112 are included in the pulse wave signal processing unit 111 in FIG. The noise detection unit 1111 performs SN state detection processing based on the pulse wave sensor signal output from the A / D conversion unit 16-2 and before the DC component cut. A specific method will be described later. In addition, you may use the body movement detection signal from the body movement detection part 20 together for the detection of SN state. The noise detection unit 1111 is connected to the waveform shaping unit 1112 and outputs the detection result of the SN state.

波形整形部1112は、A/D変換部16−1から取得した脈波検出信号に対して、ノイズ検出部1111でのSN状態の検出結果に基づいて波形整形処理を行う。具体的な手法については後述する。波形整形部1112は体動ノイズ低減部115に接続され、波形整形処理後の脈波検出信号を出力する。   The waveform shaping unit 1112 performs waveform shaping processing on the pulse wave detection signal acquired from the A / D conversion unit 16-1 based on the detection result of the SN state in the noise detection unit 1111. A specific method will be described later. The waveform shaping unit 1112 is connected to the body motion noise reduction unit 115 and outputs a pulse wave detection signal after the waveform shaping process.

体動ノイズ低減部115は、波形整形部1112から取得した波形整形処理後の脈波検出信号に対して、体動検出部20からの体動検出信号に基づいて体動ノイズの低減処理を行う。体動ノイズ低減部115の処理内容、及び拍動情報演算部120、表示部70の構成については図1と同様であるため、詳細な説明は省略する。   The body motion noise reduction unit 115 performs body motion noise reduction processing based on the body motion detection signal from the body motion detection unit 20 with respect to the pulse wave detection signal after waveform shaping processing acquired from the waveform shaping unit 1112. . Since the processing contents of the body motion noise reduction unit 115 and the configurations of the pulsation information calculation unit 120 and the display unit 70 are the same as those in FIG. 1, detailed description thereof is omitted.

4.SN状態の検出
次にDC成分カット前の脈波センサー信号(以下、ノイズ検出用信号とも表記する)を用いたSN状態の検出処理について説明する。なお、上述したようにノイズ検出部1111で用いるノイズ検出用信号は、DC成分がカットされていなければよいため、脈波センサー信号からAC成分(高周波成分)を除去した信号であってもよい。図5の構成例ではフィルター処理を行わない脈波センサー信号(つまりDC成分とAC成分の両方を含む)がノイズ検出部1111に出力されているが、以下では図面や説明を簡略化するために、特に断りがない限りノイズ検出用信号は脈波センサー信号からAC成分が除去されている信号であるものとする。
4). Detection of SN State Next, SN state detection processing using a pulse wave sensor signal (hereinafter also referred to as noise detection signal) before the DC component cut will be described. Note that, as described above, the noise detection signal used by the noise detection unit 1111 may be a signal obtained by removing the AC component (high frequency component) from the pulse wave sensor signal, as long as the DC component is not cut. In the configuration example of FIG. 5, a pulse wave sensor signal (that is, including both a DC component and an AC component) that is not subjected to filter processing is output to the noise detection unit 1111. In the following, in order to simplify the drawing and description Unless otherwise specified, it is assumed that the noise detection signal is a signal obtained by removing the AC component from the pulse wave sensor signal.

脈波センサー11では、所定のタイミング(例えば16Hz等の周波数)で脈波センサー信号を取得する。よって、例えば1/16秒ごとに脈波センサー信号が取得されることになり、ノイズ検出部1111も、それに対応するタイミングでノイズ検出用信号を取得する。ノイズ検出部1111は、処理対象タイミング(狭義には最新のノイズ検出用信号取得タイミング)での信号値と、過去のタイミング(狭義には処理対象タイミングの直近のタイミング)での信号値の差分情報を算出する。   The pulse wave sensor 11 acquires a pulse wave sensor signal at a predetermined timing (for example, a frequency such as 16 Hz). Therefore, for example, a pulse wave sensor signal is acquired every 1/16 second, and the noise detection unit 1111 also acquires a noise detection signal at a corresponding timing. The noise detection unit 1111 includes difference information between a signal value at a processing target timing (the latest noise detection signal acquisition timing in a narrow sense) and a signal value at a past timing (a timing closest to the processing target timing in a narrow sense). Is calculated.

差分情報としては差分値を用いることが考えられる。この場合には、差分値と所与の閾値との比較処理を行い、SN状態を判定する。例えば、差分情報として差分値の絶対値を用いるのであれば、当該絶対値が閾値よりも大きい場合に、SN状態が悪い(つまりノイズの混入量が多い)と判定する。なお、絶対値をとらずに第1の閾値(>0)と第2の閾値(<0)を設定し、差分値が正の場合は第1の閾値よりも大きい場合にSN状態が悪いと判定し、差分値が負の場合は第2の閾値よりも小さい場合にSN状態が悪いと判定してもよい。   It is conceivable to use a difference value as the difference information. In this case, the SN state is determined by comparing the difference value with a given threshold value. For example, if the absolute value of the difference value is used as the difference information, when the absolute value is larger than the threshold value, it is determined that the SN state is bad (that is, the amount of mixed noise is large). If the first threshold value (> 0) and the second threshold value (<0) are set without taking an absolute value, and the difference value is positive, the SN state is bad when it is larger than the first threshold value. When the difference value is negative, it may be determined that the SN state is bad when the difference value is smaller than the second threshold value.

その際、比較処理に用いる閾値は静的な値であってもよいし、動的な値であってもよい。動的な値とは、例えば過去の所与の期間における差分値を記憶しておき、それらから求められる値のことであり、具体的には過去の差分値の平均値とは明確に区別可能な値(平均値の3倍の値等)を設定すればよい。   At this time, the threshold value used for the comparison process may be a static value or a dynamic value. A dynamic value is, for example, a value obtained by storing a difference value in a given period in the past and obtained from them. Specifically, it can be clearly distinguished from an average value of past difference values. A good value (such as a value that is three times the average value) may be set.

また、差分情報としてはノイズ検出用信号の変化方向を用いてもよい。ノイズ検出用信号がスカラー量であれば、差分情報とは差分値の符号部分となり、これが一般的である。ただし、脈波センサー信号として複数の信号を用いたり、他の指標値と組み合わせたりすることで、ノイズ検出用信号がベクトル量となってもよい。その場合には、ノイズ検出用信号の変化方向とは2つのベクトルの差から求められるベクトルの方向となる。   Further, the change direction of the noise detection signal may be used as the difference information. If the noise detection signal is a scalar quantity, the difference information is a sign portion of the difference value, which is generally used. However, the noise detection signal may be a vector quantity by using a plurality of signals as the pulse wave sensor signal or combining with other index values. In this case, the change direction of the noise detection signal is the direction of the vector obtained from the difference between the two vectors.

変化方向を用いる場合には、所与の期間において変化方向が同一であった場合に、SN状態が悪いと判定する。変化方向が同一とは、符号を用いるのであれば当該符号が同一であることを指し、ベクトルを用いるのであれば当該ベクトルが基準となるベクトルに対して所与の角度範囲に収まっていること等を指す。つまり、一定方向への変化が連続する場合には、それはノイズによる変動であると判定する。   When the change direction is used, it is determined that the SN state is bad when the change direction is the same in a given period. The same change direction means that if a sign is used, the sign is the same, and if a vector is used, the vector is within a given angle range with respect to the reference vector, etc. Point to. That is, when the change in a certain direction continues, it is determined that the change is due to noise.

この際、変化方向の判定に用いる期間は、心拍の周期等から定めてもよい。例えば、ノイズ検出用信号としてAC成分を含む脈波センサー信号を用いた場合、信号値はAC成分の変動(心拍に起因する変動を含む)によっても変化するため、ノイズ検出用信号の変化がノイズによるものか心拍に起因するものかを判別しなくてはならない。その際、人の生態的な特性を考えると、脈拍数が30を下回るケースはまれであることから、AC成分の変動周期は2秒以上にはなりにくい。よって、変化方向の判定期間を2秒以上としておけば、AC成分の変動は当該期間内に第1の方向と、それとは逆の第2の方向の両方に現れるはずであり、判定期間全体にわたって一定方向に現れることは考えにくい。つまり、心拍の周期等から定めた所与の期間において変化方向が同一の場合には、当該変化はAC成分によるものではないと考えられるため、適切にノイズ検出を行うことができる。   At this time, the period used for determining the change direction may be determined from the cycle of the heartbeat or the like. For example, when a pulse wave sensor signal including an AC component is used as the noise detection signal, the signal value also changes due to the AC component fluctuation (including fluctuation caused by the heartbeat). It must be determined whether it is due to heartbeat or heartbeat. At that time, considering the ecological characteristics of human beings, the case where the pulse rate is less than 30 is rare, so the fluctuation cycle of the AC component is unlikely to be 2 seconds or more. Therefore, if the determination period of the change direction is set to 2 seconds or more, the fluctuation of the AC component should appear in both the first direction and the opposite second direction within the period. It is unlikely to appear in a certain direction. That is, if the change direction is the same in a given period determined from the heartbeat period, the change is considered not to be due to the AC component, and therefore noise detection can be performed appropriately.

なお、差分情報として差分値と変化方向について説明したが、これらはどちらか一方を用いてもよいし、両方を用いてもよい。   In addition, although the difference value and the change direction were demonstrated as difference information, either of these may be used and both may be used.

ノイズ検出の例を図6に示す。図6ではノイズ検出用信号を脈DCで表し、その際の脈波検出信号を脈ACで併記している。図6に示したように、ノイズ検出用信号の変化量に基づいてノイズが検出される。なお、図6のノイズ検出期間は、ノイズ検出部1111でノイズが検出されたタイミング(ノイズ検出タイミング)に基づいて、波形整形部1112において設定されるものである。その設定手法は後述するが、ノイズ検出期間に含まれ、且つノイズ検出タイミングでないタイミングが存在することもある。   An example of noise detection is shown in FIG. In FIG. 6, the noise detection signal is represented by pulse DC, and the pulse wave detection signal at that time is also represented by pulse AC. As shown in FIG. 6, noise is detected based on the amount of change in the noise detection signal. Note that the noise detection period in FIG. 6 is set in the waveform shaping unit 1112 based on the timing (noise detection timing) when the noise detection unit 1111 detects noise. Although the setting method will be described later, there may be a timing included in the noise detection period and not the noise detection timing.

また、SN状態の検出に体動検出信号を用いてもよい。例えば、加速度センサー21からの加速度検出値(或いはその変化量)が所与の閾値よりも大きくなった場合には、対応するタイミングにおいて差分情報に基づいてノイズが検出された場合にも、ノイズを非検出と判定する。加速度検出値が大きい場合とは、運動の開始(歩き始め、走り始め等)に起因してノイズ検出用信号が変動したものと考えられるが、このようなタイミングは拍動情報の変化開始タイミングにも対応しうるため、データとして残して活用することが望ましいためである。   Moreover, you may use a body movement detection signal for the detection of SN state. For example, when the acceleration detection value (or the amount of change) from the acceleration sensor 21 is greater than a given threshold, the noise is also detected when noise is detected based on the difference information at the corresponding timing. It is determined as non-detection. When the acceleration detection value is large, it is considered that the noise detection signal fluctuated due to the start of exercise (beginning of walking, starting of running, etc.). This is because it is desirable to use it as data.

なお、処理上ノイズを非検出としただけであり、脈波センサー信号に体動ノイズが混入している可能性は高く、その後にノイズ低減処理が行われなければ拍動情報の信頼性も低くなる。つまり、加速度検出値が大きいケースとは、ノイズが少ないことを積極的に認めているわけではなく、ノイズは多い可能性はあるが残すことが好ましい信号をできるだけ残す処理である。ただし、加速度検出値が大きいと言うことは、加速度センサー21により体動を検出できているということであるから、体動ノイズ低減部115によりノイズ低減処理が行われるのであれば、ノイズ検出用信号の変動要因となった体動に起因するノイズを低減できる可能性は残っている。   Note that noise is simply not detected for processing, and it is highly possible that body motion noise is mixed in the pulse wave sensor signal. If noise reduction processing is not performed after that, the reliability of pulsation information is low. Become. In other words, the case where the acceleration detection value is large does not positively recognize that there is little noise, but it is processing that leaves as much of a signal as possible, although it may be a lot of noise. However, since the acceleration detection value is large means that the body motion can be detected by the acceleration sensor 21, if the noise reduction processing is performed by the body motion noise reduction unit 115, the noise detection signal There is still a possibility of reducing noise caused by body movement that is a fluctuation factor.

5.波形整形処理
ノイズ検出部1111においてSN状態が悪い(ノイズが多い)と判定された場合には、拍動情報の信頼性が低い旨をユーザーに通知してもよいが、波形整形部1112において脈波検出信号に対して波形整形処理を行ってもよく、ここでは波形整形処理の具体例として3つの手法を説明する。なお、波形整形処理はノイズ検出タイミングに対応する期間(ノイズ検出期間)での脈波検出信号に対して行われるものとする。ノイズ検出期間は、その開始タイミング及び終了タイミングがノイズ検出タイミングに基づいて設定されるものである。開始タイミング及び終了タイミングをノイズ検出タイミングと一致するものとすれば、波形整形処理の対象はノイズ検出タイミングでの信号のみとなる。開始タイミングをノイズ検出タイミングより前としたり、終了タイミングをノイズ検出タイミングより後に設定することも可能である。
5. Waveform shaping processing When the noise detection unit 1111 determines that the SN state is bad (there is a lot of noise), the waveform shaping unit 1112 may notify the user that the reliability of the pulsation information is low. Waveform shaping processing may be performed on the wave detection signal. Here, three methods will be described as specific examples of the waveform shaping processing. It is assumed that the waveform shaping process is performed on the pulse wave detection signal in a period (noise detection period) corresponding to the noise detection timing. In the noise detection period, the start timing and the end timing are set based on the noise detection timing. If the start timing and end timing coincide with the noise detection timing, the waveform shaping processing target is only the signal at the noise detection timing. It is also possible to set the start timing before the noise detection timing and set the end timing after the noise detection timing.

第1の手法では、ノイズ検出期間での脈波検出信号の値を0にする。これは脈波検出信号の波形を矩形波に変形し、当該矩形波の立ち上がり等を用いることでも拍動情報を演算する手法等で効果的である。このような拍動情報演算手法では、信号値そのものからピーク等を求める必要があるため、入力された脈波検出信号の波形が整っていないと演算した拍動情報の精度が低い(むしろ実際の心拍とはかけ離れた値が出力されかねない)。よって、脈波検出信号に対して補正処理(後述するような振幅値の変更等)を行ったとしても拍動情報の精度向上は期待できないことになり、それよりは出力自体を行わない(或いは脈拍数として0を出力する)ことが望ましい。この手法ではノイズ検出期間では一律に信号値を0にするため、処理が容易である。   In the first method, the value of the pulse wave detection signal in the noise detection period is set to zero. This is also effective in a method of calculating pulsation information by transforming the waveform of the pulse wave detection signal into a rectangular wave and using the rising edge of the rectangular wave. In such a pulsation information calculation method, since it is necessary to obtain a peak or the like from the signal value itself, the accuracy of the calculated pulsation information is low if the waveform of the input pulse wave detection signal is not complete (rather than actual It may output a value far from the heartbeat). Therefore, even if correction processing (a change in amplitude value as described later, etc.) is performed on the pulse wave detection signal, improvement in accuracy of pulsation information cannot be expected, and no output is performed (or more) It is desirable to output 0 as the pulse rate). In this method, since the signal value is uniformly set to 0 in the noise detection period, the processing is easy.

なお、FFT等の周波数解析を行う場合に第1の手法を用いてもよい。ただし、周波数解析を行う手法では、処理に用いる脈波検出信号の期間が演算後の脈拍数等の分解能に関連する。そのため、分解能を確保するためには、ある程度長い期間(例えば十数秒)の脈波検出信号に対してFFT等を行う必要がある。よって、第1の手法と周波数解析による拍動情報演算処理を組み合わせる場合であっても、あくまで波形整形処理後にはノイズ検出期間の信号値が0になっているだけであり、周波数解析には当該ノイズ検出期間の信号も用いることが望ましい。   Note that the first method may be used when performing frequency analysis such as FFT. However, in the method of performing frequency analysis, the period of the pulse wave detection signal used for processing is related to the resolution such as the pulse rate after the calculation. Therefore, in order to ensure the resolution, it is necessary to perform FFT or the like on the pulse wave detection signal for a certain period of time (for example, ten or more seconds). Therefore, even when combining the first method and pulsation information calculation processing by frequency analysis, the signal value of the noise detection period is only 0 after the waveform shaping processing, It is desirable to use a signal in the noise detection period.

第2の手法では、ノイズ検出期間での脈波信号に対して、振幅を小さくする処理を行う。振幅を小さくする手法は種々考えられるが、例えばノイズ検出期間の各信号値に対して絶対値が1より小さい係数(0を除く)をかけるようなシンプルな手法であってもよいし、ノイズが非検出の期間のデータを用いて中点処理等を行う手法であってもよい。   In the second method, processing for reducing the amplitude is performed on the pulse wave signal in the noise detection period. Various methods for reducing the amplitude are conceivable. For example, a simple method in which a coefficient (except 0) having an absolute value smaller than 1 may be applied to each signal value in the noise detection period. A technique of performing midpoint processing or the like using data in a non-detection period may be used.

第2の手法であれば、ノイズ検出期間の信号値が0になるわけではないため、当該期間での信号による拍動情報への寄与を残すことができる。   In the second method, since the signal value in the noise detection period does not become zero, it is possible to leave a contribution to the pulsation information by the signal in the period.

第3の手法では、ノイズ検出期間での脈波信号をノイズが非検出であった区間の脈波検出信号で置き換える。この場合、置き換え後の信号は、置き換え前の信号(或いは当該ノイズ検出期間における理想的な信号)との対応は全く保証されていない。しかし、第2の手法では振幅を小さくする手法を注意深く設定しなければ、脈波検出信号の波形が不自然になる可能性があり、波形が不自然であれば予期せぬ周波数帯に大きな信号が現れる恐れがある。よって、第2の手法を適切に行うためには、任意の振幅低減処理が許容されるわけではなく、処理の選択を考慮する必要があるし、処理によって処理負荷等が問題になる可能性もある。その点第3の手法であれば、取得タイミングが異なるとはいえ、実際に取得された脈波検出信号での置き換えであるため、極端な周波数帯の信号が出現する可能性は低い。ノイズ検出期間と非検出期間との境界での連続性さえ考慮すれば、その他の部分で波形が不自然となることは考えにくく、容易な処理で実現することができる。   In the third method, the pulse wave signal in the noise detection period is replaced with a pulse wave detection signal in a section where noise is not detected. In this case, correspondence between the signal after replacement and the signal before replacement (or an ideal signal in the noise detection period) is not guaranteed at all. However, in the second method, if the method for reducing the amplitude is not carefully set, the waveform of the pulse wave detection signal may become unnatural. If the waveform is unnatural, a large signal in an unexpected frequency band may be obtained. May appear. Therefore, in order to appropriately perform the second method, arbitrary amplitude reduction processing is not allowed, it is necessary to consider processing selection, and processing load may be a problem due to processing. is there. In this respect, the third method is a replacement with an actually acquired pulse wave detection signal even though the acquisition timing is different. Therefore, it is unlikely that a signal in an extreme frequency band will appear. Considering the continuity at the boundary between the noise detection period and the non-detection period, it is unlikely that the waveform will be unnatural in other parts, and this can be realized with easy processing.

波形整形処理の具体例を図7(A)、図7(B)に示す。図3(A)等と同様に、上部が脈波検出信号の時間変化波形を表し、下部が周波数スペクトルを表す。図7(A)の上部左に示したように、脈波検出信号にノイズが混入した場合、周波数スペクトルは図7(A)下部に示したようになり、心拍に相当する周波数を探すことは難しい。図7(A)の脈波検出信号に対して波形整形処理を行った信号が図7(B)である。ノイズ検出期間の信号に対して波形整形処理を施すことで図7(B)上部に示したような波形となり、その周波数スペクトルではピークの発見が容易となり、拍動情報の正確な演算が可能となる。   Specific examples of the waveform shaping process are shown in FIGS. 7A and 7B. Similar to FIG. 3A and the like, the upper part represents the time-varying waveform of the pulse wave detection signal, and the lower part represents the frequency spectrum. As shown in the upper left part of FIG. 7A, when noise is mixed in the pulse wave detection signal, the frequency spectrum is as shown in the lower part of FIG. difficult. FIG. 7B shows a signal obtained by performing waveform shaping processing on the pulse wave detection signal of FIG. By applying the waveform shaping process to the signal in the noise detection period, the waveform shown in the upper part of FIG. 7B is obtained, and it is easy to find the peak in the frequency spectrum, and the pulsation information can be accurately calculated. Become.

なお、ノイズが検出された際の処理は波形整形処理に限定されるものではなく、ノイズ検出期間での脈波検出信号を拍動情報の演算に用いないものとしてもよい。上述したように、FFT等の周波数解析では処理対象データが少なくなることは好ましくないため、矩形波等に変形することで拍動情報を求める手法等に適用するとよい。この場合、ノイズ検出期間での脈波検出信号には特に加工を行う必要はない。例えば、ノイズ検出タイミングに基づいてノイズ検出期間を設定し、拍動情報演算部120にはそのノイズ検出期間の情報を出力する。そして、拍動情報演算部120は取得したノイズ検出期間の脈波検出信号に対しては、拍動情報の演算そのものをスキップすればよい。   The process when noise is detected is not limited to the waveform shaping process, and the pulse wave detection signal in the noise detection period may not be used for the calculation of pulsation information. As described above, in the frequency analysis such as FFT, it is not preferable that the processing target data is reduced. Therefore, it may be applied to a method for obtaining pulsation information by transforming it into a rectangular wave or the like. In this case, it is not necessary to process the pulse wave detection signal in the noise detection period. For example, a noise detection period is set based on the noise detection timing, and information on the noise detection period is output to the pulsation information calculation unit 120. And the pulsation information calculation part 120 should just skip the calculation of pulsation information itself with respect to the acquired pulse wave detection signal of the noise detection period.

6.処理の詳細
本実施形態の処理の詳細をフローチャートに従って説明する。以下では、SN状態の検出処理として、差分値と変化方向(特に差分値の符号)の両方を用いる例について説明する。また、図9では加速度検出値も用いる例について説明する。また、波形整形処理については具体的には説明しないが、上述のどの手法を用いてもよい。
6). Details of Processing Details of processing according to this embodiment will be described with reference to a flowchart. Below, the example which uses both a difference value and a change direction (especially the code | symbol of a difference value) is demonstrated as a detection process of SN state. FIG. 9 illustrates an example in which the acceleration detection value is also used. Further, although the waveform shaping process is not specifically described, any of the above-described methods may be used.

図8に本実施形態の処理を説明するフローチャートを示す。この処理が開始されると、まずDC成分カット前の脈波センサー信号(ノイズ検出用信号)と、DC成分カット後の脈波センサー信号(脈波検出信号)を取得する(S101,S102)。そして取得したノイズ検出用信号(例えばDC)と、過去に取得されたノイズ検出用信号(例えばDCk−1やDCk−n)の差分情報ΔDCを算出する(S103)。 FIG. 8 shows a flowchart for explaining the processing of this embodiment. When this process is started, first, a pulse wave sensor signal (noise detection signal) before the DC component cut and a pulse wave sensor signal (pulse wave detection signal) after the DC component cut are acquired (S101, S102). Then, difference information ΔDC between the acquired noise detection signal (for example, DC k ) and the noise detection signal (for example, DC k−1 or DC k−n ) acquired in the past is calculated (S103).

ここではΔDCの絶対値と、変化方向(符号)をSN状態の検出に用いる。まずΔDCの絶対値と所与の閾値との比較処理を行い(S104)、ΔDCの絶対値が閾値よりも大きかった場合には、脈波センサー信号にノイズが混入している(つまりは脈波検出信号にノイズが混入している)と判定する(S105)。また、S104でNoの場合には、別観点からノイズ混入の判定を行うため、ΔDCと、前回のΔDCとが同方向であるか(実際にはΔDCの符号と、前回のΔDCの符号が同一であるか)の判定を行う(S106)。S106でNoの場合には、ΔDCの絶対値及び符号の両方で、ノイズ混入は多くないということであるから、脈波センサー信号にノイズが混入していない(SN状態がよい)と判定する(S107)。一方、S106でYesの場合には、過去でのΔDCの変化方向の情報も参照し、ΔDCが同方向である状態が一定時間以上継続しているかの判定を行う(S108)。S108でNoの場合には、S107に移行しSN状態がよいと判定する。また、S108でYesの場合には、S105に移行しSN状態が悪いと判定する。   Here, the absolute value of ΔDC and the change direction (sign) are used to detect the SN state. First, the absolute value of ΔDC is compared with a given threshold value (S104). If the absolute value of ΔDC is larger than the threshold value, noise is mixed in the pulse wave sensor signal (that is, the pulse wave). It is determined that noise is mixed in the detection signal (S105). In addition, in the case of No in S104, whether or not ΔDC and the previous ΔDC are in the same direction to determine whether noise is mixed from another viewpoint (actually, the sign of ΔDC and the previous ΔDC are the same) (S106). In the case of No in S106, it means that there is not much noise mixing in both the absolute value and the sign of ΔDC, so it is determined that noise is not mixed in the pulse wave sensor signal (the SN state is good) ( S107). On the other hand, in the case of Yes in S106, the information on the change direction of ΔDC in the past is also referred to and it is determined whether the state where ΔDC is in the same direction continues for a certain time or more (S108). In the case of No in S108, the process proceeds to S107 and it is determined that the SN state is good. If the answer is Yes in S108, the process proceeds to S105 and it is determined that the SN state is bad.

そして、S105の処理の後は、ノイズが混入したと思われる前後一定区間(ノイズ検出期間)の脈波検出信号に対して、波形整形処理を行う(S109)。S107又はS109の処理の後に、脈波検出信号に対して周波数解析を行う(S110)。S107でノイズが混入していないと判定された場合には、S102で取得された脈波検出信号が処理対象になり、S105でノイズが混入していると判定された場合には、S102で取得された脈波検出信号に対してS109で波形整形処理が行われた信号が処理対象となる。その後、S110での周波数解析の結果に基づいて、脈拍数の算出処理(広義には拍動情報の演算処理)が行われる(S111)。   Then, after the process of S105, the waveform shaping process is performed on the pulse wave detection signal in a certain period before and after (noise detection period) where noise seems to be mixed (S109). After the processing of S107 or S109, frequency analysis is performed on the pulse wave detection signal (S110). If it is determined in S107 that noise is not mixed, the pulse wave detection signal acquired in S102 is processed, and if it is determined in S105 that noise is mixed, acquired in S102. The signal subjected to the waveform shaping process in S109 with respect to the pulse wave detection signal thus processed is the processing target. Thereafter, based on the result of frequency analysis in S110, a pulse rate calculation process (a calculation process of pulsation information in a broad sense) is performed (S111).

また、上述したようにSN状態の検出に加速度検出値等の体動検出信号を用いてもよい。図9にこの場合の処理を説明するフローチャートを示す。この処理におけるS201〜S211は図8のS101〜S111と同様であるため詳細な説明は省略する。体動検出信号を用いる場合には、ノイズ検出用信号、脈波検出信号の取得(S201,S202)に対応するタイミングで、体動検出信号を取得する(S212)。そして、S204でYesの場合、つまり差分値の絶対値が閾値よりも大きく、SN状態が悪いことが疑われる場合に、取得した体動検出信号と過去の体動検出信号を比較して、値が急激に変化したかの判定を行う(S213)。   Further, as described above, a body motion detection signal such as an acceleration detection value may be used to detect the SN state. FIG. 9 shows a flowchart for explaining the processing in this case. Since S201 to S211 in this process are the same as S101 to S111 in FIG. 8, detailed description thereof is omitted. When the body motion detection signal is used, the body motion detection signal is acquired at a timing corresponding to the acquisition of the noise detection signal and the pulse wave detection signal (S201, S202) (S212). In the case of Yes in S204, that is, when the absolute value of the difference value is larger than the threshold value and the SN state is suspected to be bad, the acquired body motion detection signal is compared with the past body motion detection signal, It is determined whether or not has changed suddenly (S213).

S213でYesの場合とは、歩き始めや走り始め等の状況にあることが想定されるため、このタイミングでの脈波検出信号を拍動情報の演算に用いる方向で処理を行う。具体的には、S213でYesであった場合には、S204でNoであった(ノイズが非検出であった)場合と同様に、S206に移行することになる。一方、S213でNoであった場合にS205に移行し、SN状態が悪いと判定する。S204でNoの場合には図8とその後の処理は同様であり、またS204でYesであっても、S213の判定後の処理は図8と同様である。   In the case of Yes in S213, it is assumed that there is a situation such as the start of walking or the start of running, and therefore the pulse wave detection signal at this timing is processed in the direction used for the calculation of pulsation information. Specifically, if Yes in S213, the process proceeds to S206 as in the case of No in S204 (no noise was detected). On the other hand, when it is No in S213, the process proceeds to S205, and it is determined that the SN state is bad. In the case of No in S204, the processing after FIG. 8 is the same as that in FIG. 8, and even after Yes in S204, the processing after the determination in S213 is the same as that in FIG.

以上の本実施形態では、拍動検出装置100は図5に示したように、脈波センサー11を有する脈波検出部10からの信号に対して処理を行う信号処理部110と、DC成分カット後の脈波センサー信号(脈波センサー信号は脈波センサー11の出力に対応)である脈波検出信号に基づいて、拍動情報を演算する拍動情報演算部120を含む。そして、信号処理部110はDC成分カット前の脈波センサー信号の第1のタイミングでの信号値と、第1のタイミングとは異なる第2のタイミングでの信号値との差分情報に基づいて、脈波センサー信号のノイズを検出するノイズ検出部1111を含む。拍動情報演算部120は、ノイズ検出部1111でのノイズ検出結果に基づいて拍動情報を演算する。   In the above embodiment, as shown in FIG. 5, the pulsation detection device 100 includes the signal processing unit 110 that performs processing on the signal from the pulse wave detection unit 10 including the pulse wave sensor 11, and the DC component cut. Based on a pulse wave detection signal that is a subsequent pulse wave sensor signal (the pulse wave sensor signal corresponds to the output of the pulse wave sensor 11), a pulsation information calculation unit 120 that calculates pulsation information is included. Then, the signal processing unit 110 is based on difference information between the signal value at the first timing of the pulse wave sensor signal before the DC component cut and the signal value at the second timing different from the first timing. A noise detection unit 1111 that detects noise of the pulse wave sensor signal is included. The pulsation information calculation unit 120 calculates pulsation information based on the noise detection result in the noise detection unit 1111.

これにより、DC成分カット前の脈波センサー信号(ノイズ検出用信号)の差分情報に基づいて脈波センサー信号のノイズを検出することが可能になる。ノイズ検出用信号の差分情報を用いる処理は、FFT等の周波数解析処理に比べて処理が容易であるため、計算量や消費電力等を抑えることができる。なお、拍動情報の演算に用いるのはDC成分カット後の脈波センサー信号(脈波検出信号、脈波センサー信号のAC成分)であるため、ノイズ検出の対象は脈波検出信号とすべきである。それに対して、ノイズ検出用信号は脈波検出信号に相当する成分(脈波センサー信号のAC成分)を含まない可能性があり、ノイズ検出用信号を用いたノイズ検出処理の対象は脈波センサー信号(狭義にはDC成分カット前の脈波センサー信号)が対象となる。しかし、ノイズ検出用信号と脈波検出信号のどちらか一方にノイズが混入した場合には、他方にも同様のノイズが混入する可能性は高いことから、ノイズ検出用信号でのノイズ検出の結果に基づいて、脈波検出信号の評価を行ってもよく、当該脈波検出信号を用いて拍動情報の演算を行っても問題は生じないと考えられる。   Thereby, it becomes possible to detect the noise of the pulse wave sensor signal based on the difference information of the pulse wave sensor signal (noise detection signal) before the DC component cut. Since the process using the difference information of the noise detection signal is easier than the frequency analysis process such as FFT, it is possible to reduce the amount of calculation and power consumption. Note that since the pulse wave sensor signal (pulse wave detection signal, AC component of the pulse wave sensor signal) after the DC component cut is used to calculate the pulsation information, the noise detection target should be the pulse wave detection signal. It is. On the other hand, the noise detection signal may not include a component corresponding to the pulse wave detection signal (AC component of the pulse wave sensor signal), and the target of the noise detection processing using the noise detection signal is the pulse wave sensor. Signals (pulse wave sensor signals before DC component cut in a narrow sense) are targeted. However, if noise is mixed in either the noise detection signal or the pulse wave detection signal, there is a high possibility that the same noise will be mixed in the other. Based on the above, the pulse wave detection signal may be evaluated, and it is considered that no problem occurs even if the pulsation information is calculated using the pulse wave detection signal.

また、ノイズ検出部1111は、第1のタイミングでの信号値と、第2のタイミングでの信号値の差分値を差分情報として取得してもよい。そして、差分値が所与の閾値より大きい場合にノイズが検出されたと判定する。   Further, the noise detection unit 1111 may acquire a difference value between the signal value at the first timing and the signal value at the second timing as difference information. Then, when the difference value is larger than a given threshold value, it is determined that noise is detected.

これにより、差分値に基づいたノイズ検出が可能になる。所与の閾値との比較処理によりノイズ検出ができるため、周波数解析等に比べると処理負荷が軽くなる。なお、閾値を適応的に設定することで、より柔軟な処理が可能となる。   Thereby, noise detection based on the difference value is possible. Since noise can be detected by comparison processing with a given threshold value, the processing load is reduced compared to frequency analysis or the like. Note that more flexible processing is possible by adaptively setting the threshold value.

また、ノイズ検出部1111は、第1のタイミングでの信号値と、第2のタイミングでの信号値との比較処理に基づいて、脈波センサー信号の信号値変化方向を差分情報として取得してもよい。そして、所与の期間において、信号値変化方向が同一の方向であった場合に、ノイズが検出されたと判定する。なお、ここでの所与の期間は、拍動周期の長さに基づいて設定された期間を用いてもよい。   Further, the noise detection unit 1111 acquires the signal value change direction of the pulse wave sensor signal as difference information based on a comparison process between the signal value at the first timing and the signal value at the second timing. Also good. Then, when the signal value change direction is the same direction in a given period, it is determined that noise is detected. The given period here may be a period set based on the length of the pulsation cycle.

ここで、信号値変化方向とは狭義には差分値の符号であってもよい。この場合、所与の期間で信号値変化方向が同一であるとは、差分値の符号が当該期間において全て正、或いは全て負である状態を指す。また、拍動周期とは拍動(特に心臓の収縮、弛緩による運動を指す)に関する周期である。拍動は収縮と弛緩を1サイクルとした周期的な運動となるため、その周期の長さ(或いは周波数)を考えることができる。拍動周期の長さに基づいた所与の期間としては、人の拍動周期として想定される期間よりも長い期間を設定すればよい。例えば、人の脈拍数は30(回/分)を下回ることは考えにくい。よって、脈拍数30の時の拍動周期である2秒に対応した期間を設定する。   Here, the signal value change direction may be a sign of a difference value in a narrow sense. In this case, that the signal value change direction is the same in a given period indicates a state in which the signs of the difference values are all positive or all negative in the period. The pulsation cycle is a cycle related to pulsation (in particular, movement due to contraction and relaxation of the heart). Since the pulsation is a periodic motion with one cycle of contraction and relaxation, the length (or frequency) of the cycle can be considered. As a given period based on the length of the pulsation cycle, a period longer than a period assumed as a person's pulsation period may be set. For example, it is unlikely that a person's pulse rate falls below 30 (times / minute). Therefore, a period corresponding to 2 seconds, which is the pulsation period when the pulse rate is 30, is set.

これにより、信号値変化方向に基づいたノイズ検出が可能になる。信号値変化方向が所与の期間において同一の場合には、ノイズ検出用信号の信号値が単調減少、或いは単調増加していると言うことである。ここで、運動や姿勢、外光の強度等のノイズ源がノイズ検出用信号に与える影響が小さい場合(つまりノイズ量が少ない場合)を考える。ノイズ検出用信号に心拍に起因する信号(脈波センサー信号のAC成分に対応)が含まれていなければ、ノイズ検出用信号の主たる変動要因はノイズであるため、その変動は小さいはずであり、且つその変化方向に規則性は見られないことが想定される。つまり、ノイズが少なければ信号値が単調減少或いは単調増加することは考えにくいため、逆に単調増加或いは単調減少している場合にはノイズの混入を疑うことになる。一方、ノイズ検出用信号が脈波センサー信号のAC成分を含む場合には、ノイズが少なかったとしても、AC成分の拍動に起因する変化により、ノイズ検出用信号も変動することになる。つまり、ノイズ検出に用いる所与の期間の設定次第では、ノイズが少なかったとしても信号値が単調増加(減少)する可能性はあり、心拍に由来する信号変動をノイズと誤検出しかねない。しかし、上述したように拍動周期の長さに基づいて所与の期間を設定することで対処可能である。なぜなら、所与の期間として一般的な拍動周期よりも長い期間を設定するため、当該期間の中では心臓の収縮と弛緩の両方が行われることになり、結果としてAC成分は増加するタイミングもあるし、減少するタイミングもあるため、当該AC成分による寄与のみではノイズ検出用信号が単調増加(減少)することは考えにくいからである。よって、上述の期間を設定することで、心拍に由来する信号変動をノイズであると誤検出する可能性を抑止できる。   This makes it possible to detect noise based on the signal value change direction. When the signal value change direction is the same in a given period, it means that the signal value of the noise detection signal is monotonously decreasing or monotonically increasing. Here, let us consider a case where the influence of noise sources such as motion, posture, and intensity of external light on the noise detection signal is small (that is, the amount of noise is small). If the noise detection signal does not contain a signal due to the heartbeat (corresponding to the AC component of the pulse wave sensor signal), the main fluctuation factor of the noise detection signal is noise, so the fluctuation should be small, And it is assumed that regularity is not seen in the change direction. That is, if the noise is small, it is unlikely that the signal value monotonously decreases or monotonously increases. Conversely, if the signal value monotonously increases or monotonously decreases, it is suspected that noise is mixed. On the other hand, when the noise detection signal includes the AC component of the pulse wave sensor signal, even if the noise is small, the noise detection signal also fluctuates due to a change caused by the pulsation of the AC component. That is, depending on the setting of a given period used for noise detection, there is a possibility that the signal value monotonously increases (decreases) even if there is little noise, and signal fluctuations derived from heartbeats may be erroneously detected as noise. However, as described above, this can be dealt with by setting a given period based on the length of the pulsation cycle. Because a period longer than a general pulsation cycle is set as a given period, both contraction and relaxation of the heart are performed in the period, and as a result, the timing at which the AC component increases is also included. This is because, since there is a timing to decrease, it is unlikely that the noise detection signal monotonously increases (decreases) only by the contribution of the AC component. Therefore, by setting the above-described period, it is possible to suppress the possibility of erroneously detecting signal fluctuations derived from heartbeats as noise.

また、ノイズ検出部1111は、第1のタイミングでの信号値と、第2のタイミングでの信号値の差分値を差分情報として取得し、差分値が所与の閾値より大きい場合に、前記ノイズが検出されたと判定してもよい。それとともに、差分値が所与の閾値以下である場合にも、所与の期間において差分値の符号が同一符号であった場合に、ノイズが検出されたと判定してもよい。   Further, the noise detection unit 1111 acquires a difference value between the signal value at the first timing and the signal value at the second timing as difference information, and the noise is detected when the difference value is larger than a given threshold value. It may be determined that has been detected. At the same time, even when the difference value is equal to or less than a given threshold value, it may be determined that noise is detected when the sign of the difference value is the same code in a given period.

これにより、図8のフローチャートに示したように、差分値とその変化方向の両方を用いた処理が可能になる。具体的には、差分値が大きい場合にはその時点でノイズを検出したものと判定する。そして、差分値が小さい場合には、その符号に基づいた判定を行う。つまり、両方の判定でノイズ非検出の場合に、初めてノイズが非検出と判定されることになり、どちらか一方でもノイズ検出とされれば、ノイズを検出したと判定する。異なる観点のノイズ検出処理を併用するため、ノイズ検出精度の向上が期待できる。なお、この場合にも、符号の同一性を判定する所与の期間は、拍動周期の長さに基づいて設定されてもよい。   As a result, as shown in the flowchart of FIG. 8, processing using both the difference value and the change direction thereof is possible. Specifically, if the difference value is large, it is determined that noise has been detected at that time. And when a difference value is small, the determination based on the code | symbol is performed. That is, when noise is not detected in both determinations, it is determined that noise is not detected for the first time. If either one is determined as noise detection, it is determined that noise has been detected. Since noise detection processing from different viewpoints is used together, improvement in noise detection accuracy can be expected. Also in this case, the given period for determining the identity of the code may be set based on the length of the pulsation cycle.

また、信号処理部110は、ノイズ検出部1111でノイズが検出されたと判定されたタイミングであるノイズ検出タイミングに基づいて設定されたノイズ検出期間での、脈波検出信号の波形整形処理を行う波形整形部1112を含んでもよい。そして、拍動情報演算部120は、波形整形部1112による波形整形処理後の脈波検出信号に基づいて、拍動情報を演算する。   In addition, the signal processing unit 110 performs a waveform shaping process of the pulse wave detection signal in the noise detection period set based on the noise detection timing that is the timing when the noise detection unit 1111 determines that noise has been detected. A shaping unit 1112 may be included. The pulsation information calculation unit 120 calculates pulsation information based on the pulse wave detection signal after the waveform shaping processing by the waveform shaping unit 1112.

これにより、ノイズが検出された場合には、脈波検出信号に対して波形整形処理を行った上で、拍動情報を演算することができ、演算された拍動情報の信頼性の向上等が可能になる。ノイズが検出された際に、そのことをユーザーに通知する(例えば、表示する拍動情報の算出にノイズが混入しているデータが用いられた場合に、その旨をあわせて表示する)だけであっても、拍動情報に対してユーザーによる取捨選択等が可能になるため有用である。しかし、この場合にはその後の処理がユーザーにゆだねられるため、利便性等の面で問題が残る。そこで、本実施形態では拍動情報の算出前に波形整形処理を行い、ユーザーに提示する拍動情報の精度を確保するように努めることで、ユーザーの負荷軽減が可能になる。なお、本実施形態の波形整形処理を行った上で、ユーザーに対してノイズ混入が疑われる旨を通知してもよい。   As a result, when noise is detected, it is possible to calculate pulsation information after performing waveform shaping processing on the pulse wave detection signal, and to improve the reliability of the calculated pulsation information, etc. Is possible. When noise is detected, just notify the user (for example, when data containing noise is used to calculate the beat information to be displayed, display that fact) Even if it exists, it is useful because the user can select the beat information. However, in this case, since the subsequent processing is left to the user, there remains a problem in terms of convenience and the like. Therefore, in this embodiment, it is possible to reduce the load on the user by performing waveform shaping processing before calculating the pulsation information and trying to ensure the accuracy of the pulsation information presented to the user. In addition, after performing the waveform shaping process of this embodiment, the user may be notified that noise is suspected.

また、波形整形部1112は、ノイズ検出期間での、脈波検出信号の振幅を低減する処理を波形整形処理として行ってもよい。また、ノイズ検出期間での、脈波検出信号を他の信号に置き換える処理を波形整形処理として行ってもよい。   Moreover, the waveform shaping part 1112 may perform the process which reduces the amplitude of a pulse-wave detection signal in a noise detection period as a waveform shaping process. Further, the process of replacing the pulse wave detection signal with another signal in the noise detection period may be performed as the waveform shaping process.

ここで、脈波検出信号の振幅を低減する処理とは、振幅値を0にする処理を含んでもよい。   Here, the process of reducing the amplitude of the pulse wave detection signal may include a process of setting the amplitude value to zero.

これにより、波形整形処理として上述した第1〜第3の手法を用いることが可能になる。なお、上述したように各手法にはそれぞれ異なる利点があるため、状況に応じて適切に使い分けることが望ましい。   This makes it possible to use the first to third methods described above as the waveform shaping process. In addition, since each method has a different advantage as mentioned above, it is desirable to use properly according to a situation.

また、波形整形部1112は、ノイズ検出タイミングに基づいて設定された開始タイミング及び終了タイミングにより決定されるノイズ検出期間での、脈波検出信号の波形整形処理を行ってもよい。   The waveform shaping unit 1112 may perform waveform shaping processing of the pulse wave detection signal in the noise detection period determined by the start timing and end timing set based on the noise detection timing.

これにより、ノイズ検出期間の開始タイミング及び終了タイミングを、ノイズ検出タイミングに基づいて設定した上で波形整形処理を行うことが可能になる。例えば、開始タイミングと終了タイミングの両方をノイズ検出タイミングと一致させてもよい。この場合、波形整形処理はノイズ検出タイミングを対象とする。   As a result, the waveform shaping process can be performed after the start timing and end timing of the noise detection period are set based on the noise detection timing. For example, both the start timing and the end timing may coincide with the noise detection timing. In this case, the waveform shaping process is targeted for noise detection timing.

ノイズ検出タイミングと開始タイミングが異なる例を図10に示す。図10のように、ほぼ一定値であったノイズ検出用信号が時刻tから単調増加を始めたとする。この場合、差分値と閾値との比較処理を行っていなければ、或いはノイズ検出用信号の傾きが閾値より小さければ、ノイズ検出は変化方向に基づいて行われる。しかし、変化方向の検出は所与の期間(例えば拍動周期に基づいて設定される2秒等の期間)について行われるため、ノイズが検出されるのはtから当該所与の期間だけ経過したtとなる。しかし、図10から考えればノイズの混入はtから始まっていた可能性が高く、tでの脈波検出信号だけの波形整形処理では十分とは言えない。そこで、ノイズ検出期間の開始タイミングを、ノイズ検出タイミングよりも前(例えば、ノイズ検出に用いた前記所与の期間分だけ前のタイミング)に設定することで、より適切な波形整形処理が可能になる。 An example in which the noise detection timing and the start timing are different is shown in FIG. As shown in FIG. 10, the noise detection signal was almost constant value began monotonously increases from the time t 0. In this case, if the comparison process between the difference value and the threshold is not performed, or if the slope of the noise detection signal is smaller than the threshold, noise detection is performed based on the change direction. However, since the change direction is detected for a given period (for example, a period of 2 seconds or the like set based on the pulsation period), noise is detected for a given period from t 0. a t 1 was. However, considering from FIG. 10, there is a high possibility that the mixing of noise started from t 0, and it cannot be said that the waveform shaping process using only the pulse wave detection signal at t 1 is sufficient. Therefore, by setting the start timing of the noise detection period before the noise detection timing (for example, the timing before the given period used for noise detection), more appropriate waveform shaping processing can be performed. Become.

一方、あるタイミングでノイズが検出された場合には、その直後のタイミング等でのノイズ検出処理の結果ノイズが検出されなかったとしても、ノイズ検出タイミングで混入したノイズが継続して混入している可能性は否定できない。その場合には、ノイズ検出期間の終了タイミングとして、ノイズ検出タイミングよりも後のタイミングを設定してもよい。以上の手法等を組み合わせて、開始タイミングをノイズ検出タイミングよりも前に設定するとともに、終了タイミングをノイズ検出タイミングよりも後に設定し、ノイズ検出期間としてノイズ検出タイミングを含む前後の期間を設定してもよい。   On the other hand, when noise is detected at a certain timing, even if noise is not detected as a result of noise detection processing at the timing immediately after that, the noise mixed at the noise detection timing is continuously mixed. The possibility cannot be denied. In that case, a timing after the noise detection timing may be set as the end timing of the noise detection period. Combining the above methods, the start timing is set before the noise detection timing, the end timing is set after the noise detection timing, and the period before and after the noise detection timing is set as the noise detection period. Also good.

また、ノイズ検出部1111は、体動センサー(例えば加速度センサー21)からの体動検出信号の値が所与の閾値よりも大きい場合には、差分情報に基づいてノイズが検出されたと判定された場合にも、ノイズが非検出であると判定してもよい。   The noise detection unit 1111 determines that noise is detected based on the difference information when the value of the body motion detection signal from the body motion sensor (for example, the acceleration sensor 21) is larger than a given threshold value. In this case, it may be determined that noise is not detected.

これにより、歩き始め等の体動変化の開始を検出した場合には、ノイズ(例えば、当該体動に起因するノイズ)が検出されたとしても、その時点での脈波検出信号を拍動情報の演算に用いる方向で処理をすることが可能になる。運動の開始時等は、拍動情報も変化を開始することが想定されるため、拍動情報の変化を解析する際には有用な情報となりうるためである。なお、ノイズ検出部1111の最終的な出力がノイズ非検出である必要はない。例えば図9のフローチャートに示したように、差分値と閾値との比較処理でのノイズ検出をキャンセルする処理として用いられる場合には、その後変化方向に基づいて再度ノイズが検出されれば、ノイズ検出部1111としてはノイズが検出されたという情報を出力することになる。   Thus, when the start of a change in body motion such as the start of walking is detected, even if noise (for example, noise due to the body motion) is detected, the pulse wave detection signal at that time is detected as the pulsation information. It is possible to perform processing in the direction used for the calculation. This is because at the start of exercise, it is assumed that the pulsation information also starts to change, so that it can be useful information when analyzing the change of the pulsation information. Note that the final output of the noise detection unit 1111 need not be noise non-detection. For example, as shown in the flowchart of FIG. 9, when used as a process for canceling noise detection in the comparison process between the difference value and the threshold value, if noise is detected again based on the change direction thereafter, the noise detection is performed. The unit 1111 outputs information that noise has been detected.

また、以上の本実施形態は、上記の拍動検出装置100と、脈波検出部10を含む電子機器にも適用できる。脈波検出部10は、脈波センサー11を有し、脈波センサーからの脈波センサー信号に基づく信号を出力する。具体的には、脈波検出部10は、ハイパスフィルター処理前の脈波センサー信号をノイズ検出部1111に出力するとともに、ハイパスフィルター処理後の脈波センサー信号を脈波検出信号として出力する。   The above-described embodiment can also be applied to an electronic device including the pulsation detection device 100 and the pulse wave detection unit 10 described above. The pulse wave detector 10 has a pulse wave sensor 11 and outputs a signal based on the pulse wave sensor signal from the pulse wave sensor. Specifically, the pulse wave detection unit 10 outputs the pulse wave sensor signal before the high-pass filter process to the noise detection unit 1111 and outputs the pulse wave sensor signal after the high-pass filter process as a pulse wave detection signal.

これにより、拍動検出装置を含む電子機器にも本実施形態の手法を適用できる。電子機器は具体的には脈拍計であり、その構成は図4(A)や図4(B)に示したものであってもよいし、他の構成であってもよい。   Thereby, the technique of this embodiment is applicable also to the electronic device containing a pulsation detection apparatus. The electronic device is specifically a pulse meter, and the configuration thereof may be the one shown in FIG. 4A or 4B, or another configuration.

また、以上の本実施形態は、脈波センサー11を有する脈波検出部10からの信号に対して処理を行う信号処理部110と、DC成分カット後の脈波センサー信号(脈波センサー信号は脈波センサー11の出力に対応)である脈波検出信号に基づいて、拍動情報を演算する拍動情報演算部120としてコンピューターを機能させるプログラムにも適用できる。そして、信号処理部110はDC成分カット前の脈波センサー信号の第1のタイミングでの信号値と、第1のタイミングとは異なる第2のタイミングでの信号値との差分情報に基づいて、脈波センサー信号のノイズを検出するノイズ検出部1111を含む。拍動情報演算部120は、ノイズ検出部1111でのノイズ検出結果に基づいて拍動情報を演算する。   Further, in the present embodiment, the signal processing unit 110 that processes the signal from the pulse wave detection unit 10 having the pulse wave sensor 11 and the pulse wave sensor signal after the DC component cut (the pulse wave sensor signal is It can also be applied to a program that causes a computer to function as the pulsation information calculation unit 120 that calculates pulsation information based on a pulse wave detection signal that corresponds to the output of the pulse wave sensor 11. Then, the signal processing unit 110 is based on difference information between the signal value at the first timing of the pulse wave sensor signal before the DC component cut and the signal value at the second timing different from the first timing. A noise detection unit 1111 that detects noise of the pulse wave sensor signal is included. The pulsation information calculation unit 120 calculates pulsation information based on the noise detection result in the noise detection unit 1111.

これにより、本実施形態の処理をプログラムにより実現することが可能になる。例えば、図4(A)等のようなデバイスの処理部(例えばDSP)等に読み出されて実行されるプログラムであってもよい。また、ユーザーの装着する脈波検出デバイスは、脈波センサー11と、脈波センサー11からの脈波センサー信号を無線又は有線で通信する通信部から構成されてもよい。その場合、本実施形態のプログラムは脈波検出デバイスとは別体として設けられ、前記通信部から脈波センサー信号を受信する情報処理システムの処理部(例えばCPU)等に読み出されて実行される。この情報処理システムはPC等のユーザーの装着が想定されないものであってもよいし、スマートフォン等のユーザーの装着(携帯)が想定されるものであってもよい。また、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバーシステム等を情報処理システムとしてもよい。脈波検出デバイスと、プログラムが実行される情報処理システムが別体である場合、拍動情報のユーザーへの提示に用いられる表示部は任意の箇所に設けられる。例えば、情報処理システムの表示部に表示してもよいし、脈波検出デバイスに表示部を設け、情報処理システムから出力された拍動情報を表示してもよい。また、異なる機器(例えば情報処理システムとしてサーバーシステムを用いた場合の任意のクライアント装置等)の表示部に表示してもよい。   As a result, the processing of this embodiment can be realized by a program. For example, it may be a program that is read and executed by a processing unit (for example, DSP) of a device as shown in FIG. Further, the pulse wave detection device worn by the user may include a pulse wave sensor 11 and a communication unit that communicates a pulse wave sensor signal from the pulse wave sensor 11 wirelessly or by wire. In that case, the program of this embodiment is provided separately from the pulse wave detection device, and is read and executed by a processing unit (for example, a CPU) of an information processing system that receives a pulse wave sensor signal from the communication unit. The This information processing system may not be assumed to be worn by a user such as a PC, or may be assumed to be worn (mobile) by a user such as a smartphone. Further, a server system or the like connected via a network such as the Internet may be used as the information processing system. When the pulse wave detection device and the information processing system on which the program is executed are separate, a display unit used for presenting pulsation information to the user is provided at an arbitrary location. For example, the information may be displayed on a display unit of the information processing system, or a pulse wave detection device may be provided with a display unit to display pulsation information output from the information processing system. Moreover, you may display on the display part of different apparatuses (for example, arbitrary client apparatuses, etc. when a server system is used as an information processing system).

そして、上記プログラムは、情報記憶媒体に記録される。ここで、情報記録媒体としては、DVDやCD等の光ディスク、光磁気ディスク、ハードディスク(HDD)、不揮発性メモリーやRAM等のメモリーなど、情報処理システム等によって読み取り可能な種々の記録媒体を想定できる。   The program is recorded on an information storage medium. Here, as the information recording medium, various recording media that can be read by an information processing system such as an optical disk such as a DVD or a CD, a magneto-optical disk, a hard disk (HDD), a memory such as a nonvolatile memory or a RAM can be assumed. .

なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項およ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、より広義また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。また拍動検出装置等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。   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 at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. Further, the configuration and operation of the pulsation detecting device and the like are not limited to those described in the present embodiment, and various modifications can be made.

10 脈波検出部、11 脈波センサー、15 フィルター処理部、
16 A/D変換部、20 体動検出部、21 加速度センサー、
22 圧力センサー、26 A/D変換部、70 表示部、100 拍動検出装置、
111 脈波信号処理部、113 体動信号処理部、115 体動ノイズ低減部、
120 拍動情報演算部、300 保持機構、302 ガイド、400 ベース部、
1111 ノイズ検出部、1112 波形整形部
10 pulse wave detection unit, 11 pulse wave sensor, 15 filter processing unit,
16 A / D converter, 20 body motion detector, 21 acceleration sensor,
22 pressure sensor, 26 A / D converter, 70 display, 100 pulsation detection device,
111 pulse wave signal processing unit, 113 body motion signal processing unit, 115 body motion noise reduction unit,
120 beat information calculation unit, 300 holding mechanism, 302 guide, 400 base unit,
1111 Noise detection unit, 1112 Waveform shaping unit

Claims (12)

脈波センサー信号を出力する脈波センサーを有する脈波検出部からの信号に対して処理を行う信号処理部と、
DC成分カット後の前記脈波センサー信号である脈波検出信号に基づいて、拍動情報を演算する拍動情報演算部と、
を含み、
前記信号処理部は、
DC成分カット前の前記脈波センサー信号の第1のタイミングでの信号値と、前記第1のタイミングとは異なる第2のタイミングでのDC成分カット前の前記脈波センサー信号の信号値との差分情報に基づいて、前記脈波センサー信号のノイズを検出するノイズ検出部を含み、
前記拍動情報演算部は、
前記ノイズ検出部での前記ノイズの検出結果に基づいて前記拍動情報を演算することを特徴とする拍動検出装置。
A signal processing unit that performs processing on a signal from a pulse wave detection unit having a pulse wave sensor that outputs a pulse wave sensor signal;
A pulsation information calculation unit that calculates pulsation information based on the pulse wave detection signal that is the pulse wave sensor signal after the DC component cut;
Including
The signal processing unit
A signal value at a first timing of the pulse wave sensor signal before the DC component cut and a signal value of the pulse wave sensor signal before the DC component cut at a second timing different from the first timing Based on the difference information, including a noise detection unit that detects noise of the pulse wave sensor signal,
The pulsation information calculator is
The pulsation detecting device, wherein the pulsation information is calculated based on a detection result of the noise in the noise detection unit.
請求項1において、
前記ノイズ検出部は、
前記第1のタイミングでの信号値と、前記第2のタイミングでの信号値の差分値を前記差分情報として取得し、前記差分値と所与の閾値との比較処理の結果に基づいて、前記ノイズを検出することを特徴とする拍動検出装置。
In claim 1,
The noise detector is
The difference value between the signal value at the first timing and the signal value at the second timing is acquired as the difference information, and based on the result of the comparison process between the difference value and a given threshold, A pulsation detecting device characterized by detecting noise.
請求項1又は2において、
前記ノイズ検出部は、
前記第1のタイミングでの信号値と、前記第2のタイミングでの信号値との比較処理により、前記DC成分カット前の前記脈波センサー信号の信号値変化方向を前記差分情報として取得し、所与の期間において、前記信号値変化方向が同一の方向であった場合に、前記ノイズが検出されたと判定することを特徴とする拍動検出装置。
In claim 1 or 2,
The noise detector is
The signal value change direction of the pulse wave sensor signal before the DC component cut is acquired as the difference information by a comparison process of the signal value at the first timing and the signal value at the second timing, The pulsation detecting device, wherein the noise is determined to be detected when the signal value change direction is the same direction in a given period.
請求項1において、
前記ノイズ検出部は、
前記第1のタイミングでの信号値と、前記第2のタイミングでの信号値の差分値を前記差分情報として取得し、
前記差分値が所与の閾値より大きい場合に、前記ノイズが検出されたと判定するとともに、
前記差分値が所与の閾値以下である場合にも、所与の期間において前記差分値の符号が同一符号であった場合には、前記ノイズが検出されたと判定することを特徴とする拍動検出装置。
In claim 1,
The noise detector is
Obtaining a difference value between the signal value at the first timing and the signal value at the second timing as the difference information;
If the difference value is greater than a given threshold, determine that the noise has been detected;
Even if the difference value is less than or equal to a given threshold value, it is determined that the noise is detected if the sign of the difference value is the same code in a given period. Detection device.
請求項3又は4において、
前記ノイズ検出部は、
拍動周期の長さに応じて設定された前記所与の期間において、前記ノイズが検出されたか否かの判定を行うことを特徴とする拍動検出装置。
In claim 3 or 4,
The noise detector is
A pulsation detecting apparatus, characterized in that it is determined whether or not the noise is detected in the given period set in accordance with a length of a pulsation cycle.
請求項1乃至5のいずれかにおいて、
前記信号処理部は、
前記ノイズ検出部で前記ノイズが検出されたと判定されたタイミングであるノイズ検出タイミングに基づき設定されたノイズ検出期間での、前記脈波検出信号の波形整形処理を行う波形整形部を含み、
前記拍動情報演算部は、
前記波形整形部による前記波形整形処理後の前記脈波検出信号に基づいて、前記拍動情報を演算することを特徴とする拍動検出装置。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The signal processing unit
A waveform shaping unit that performs waveform shaping processing of the pulse wave detection signal in a noise detection period set based on a noise detection timing that is a timing at which the noise is detected by the noise detection unit;
The pulsation information calculator is
The pulsation detecting device, wherein the pulsation information is calculated based on the pulse wave detection signal after the waveform shaping processing by the waveform shaping unit.
請求項6において、
前記波形整形部は、
前記ノイズ検出期間での前記脈波検出信号の振幅を低減する処理を、前記波形整形処理として行うことを特徴とする拍動検出装置。
In claim 6,
The waveform shaping unit
The pulsation detecting device, wherein the processing for reducing the amplitude of the pulse wave detection signal in the noise detection period is performed as the waveform shaping processing.
請求項6において、
前記波形整形部は、
前記ノイズ検出期間での前記脈波検出信号を他の信号に置き換える処理を、前記波形整形処理として行うことを特徴とする拍動検出装置。
In claim 6,
The waveform shaping unit
The pulsation detecting device characterized in that processing for replacing the pulse wave detection signal in the noise detection period with another signal is performed as the waveform shaping processing.
請求項6乃至8のいずれかにおいて、
前記波形整形部は、
前記ノイズ検出タイミングに基づき設定された開始タイミング及び終了タイミングにより決定される前記ノイズ検出期間において、前記脈波検出信号の前記波形整形処理を行うことを特徴とする拍動検出装置。
In any of claims 6 to 8,
The waveform shaping unit
The pulsation detecting device, wherein the waveform shaping process of the pulse wave detection signal is performed in the noise detection period determined by a start timing and an end timing set based on the noise detection timing.
請求項1乃至9のいずれかにおいて、
前記ノイズ検出部は、
体動センサーからの体動検出信号の値が所与の閾値よりも大きい場合には、前記差分情報に基づいて前記ノイズが検出されたと判定された場合にも、前記ノイズが非検出であると判定することを特徴とする拍動検出装置。
In any one of Claims 1 thru | or 9,
The noise detector is
When the value of the body motion detection signal from the body motion sensor is larger than a given threshold, the noise is not detected even when it is determined that the noise is detected based on the difference information. A pulsation detecting device characterized by determining.
請求項1乃至10のいずれかに記載の拍動検出装置と、
前記脈波センサーを有し、前記脈波センサーからの前記脈波センサー信号に基づく信号を出力する前記脈波検出部と、
を含み、
前記脈波検出部は、
ハイパスフィルター処理前の前記脈波センサー信号を、DC成分カット前の前記脈波センサー信号として前記ノイズ検出部に出力するとともに、前記ハイパスフィルター処理後の前記脈波センサー信号を、DC成分カット後の前記脈波センサー信号である前記脈波検出信号として出力することを特徴とする電子機器。
The pulsation detecting device according to any one of claims 1 to 10,
The pulse wave sensor, and the pulse wave detector that outputs a signal based on the pulse wave sensor signal from the pulse wave sensor;
Including
The pulse wave detector
The pulse wave sensor signal before the high-pass filter process is output to the noise detection unit as the pulse wave sensor signal before the DC component cut, and the pulse wave sensor signal after the high-pass filter process is output after the DC component cut. An electronic apparatus that outputs the pulse wave detection signal that is the pulse wave sensor signal.
脈波センサー信号を出力する脈波センサーを有する脈波検出部からの信号に対して処理を行う信号処理部と、
DC成分カット後の前記脈波センサー信号である脈波検出信号に基づいて、拍動情報を演算する拍動情報演算部として、
コンピューターを機能させ、
前記信号処理部は、
DC成分カット前の前記脈波センサー信号の第1のタイミングでの信号値と、前記第1のタイミングとは異なる第2のタイミングでのDC成分カット前の前記脈波センサー信号の信号値との差分情報に基づいて、前記脈波センサー信号のノイズを検出するノイズ検出部を含み、
前記拍動情報演算部は、
前記ノイズ検出部での前記ノイズの検出結果に基づいて前記拍動情報を演算することを特徴とするプログラム。
A signal processing unit that performs processing on a signal from a pulse wave detection unit having a pulse wave sensor that outputs a pulse wave sensor signal;
As a pulsation information calculation unit that calculates pulsation information based on the pulse wave detection signal that is the pulse wave sensor signal after the DC component cut,
Make the computer work,
The signal processing unit
A signal value at a first timing of the pulse wave sensor signal before the DC component cut and a signal value of the pulse wave sensor signal before the DC component cut at a second timing different from the first timing Based on the difference information, including a noise detection unit that detects noise of the pulse wave sensor signal,
The pulsation information calculator is
The program which calculates the pulsation information based on the detection result of the noise in the noise detection part.
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