JP2016077890A - 非接触血圧測定装置、及び、非接触血圧測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
血圧は健康に欠かせないバロメータであり、こまめな計測が推奨されている。高血圧のユーザはもちろん、低血圧のユーザも、ストレス、喫煙、夜間高血圧など、一時的に高血圧になっている場合もある。そのため、日常的にこまめに血圧の計測及び管理をすることが健康促進に繋がる。
本実施の形態において、非接触で血圧を測定する非接触血圧測定装置について説明する。
画像取得部101は、人の顔又は手を含む肌が撮像された画像である肌画像を取得する。肌画像は、人の同一の箇所を時間的に連続する複数のタイミングに撮像された画像であり、例えば、動画又は複数枚の静止画で構成される。
脈波タイミング算出部102は、画像取得部101が取得した肌画像の時間変化する輝度の変化に基づいて、脈波タイミングを算出する。
図1に戻り、ミリ波取得部103は、人から反射したミリ波の信号を取得する制御回路である。ミリ波取得部103は、受信アンテナを備え、受信アンテナでミリ波を受信することでミリ波の信号を取得してもよいし、他の装置等により受信されたミリ波の信号のデータを取得することで、ミリ波の信号を取得してもよい。
図1に戻り、心拍タイミング算出部104は、位相変化の情報をもとに心拍のタイミングを算出する。心拍のタイミングは、例えば図4と同様、所定のピーク探索によって算出することができる。
図1に戻り、血圧決定部105は、脈波タイミング算出部102で得られた脈波のタイミングと、心拍タイミング算出部104で得られた心拍のタイミングとの時間差(脈波伝播時間と呼ぶ)をもとにユーザの血圧を決定する。より具体的には、血圧決定部105は、心拍のタイミングと、当該心拍に対応する脈波のタイミングとの時間差をもとにユーザの血圧を決定する。ここで、「心拍に対応する脈波」とは、1つの心拍と、当該1つの心拍により生ずる1つの脈波との関係をいうものとする。
図1に戻り、提示部106は、血圧決定部105により決定された血圧を提示する。提示部106は、血圧決定部105により決定された血圧を表示画面に表示することで血圧を提示する。なお、提示部106は、第一提示部又は第二提示部に相当する。
脈波伝播時間と血圧との関係は、個人差を有する場合があり、また、身長、体重、体脂肪率、年齢等に依存する場合もある。また、高血圧のユーザはα及びβの係数が比較的高い場合もある。そこで、これらの情報に応じたモデル、すなわち本例の場合αとβのセットを複数蓄積しておき、個人に応じてこれらのモデルを切り替えることとしてもよい。
本実施の形態において脈波タイミングの算出は、RGBのうちのGを用いて行ったが、これに限ったものではなく、R又はBを用いて行ってもよいし、これらを組み合わせてもよい。例えば、RGBの信号を入力として独立成分分析手法を用い、抽出された信号をもとに脈波タイミングを算出することとしてもよい。日常環境下で撮像した場合、散乱光や様々な要因によってノイズが入るため、Gの輝度変化のみから必ずしも精度よく心拍成分が算出できるとは限らない。
図18A〜図18Dは、本実施の形態における提示部106による提示の説明図である。
実施の形態1においては、ミリ波等のレーダを用いて心臓の微少な動きと、顔や手などの肌が露出している部分での色の微弱な変化情報を用いて血圧を測定する非接触血圧測定装置について説明した。これらの微少な信号から精度高く血圧を計測するためには、被験者の姿勢、特に胸部の体動の変化が小さい期間での計測が必要になる。また、脈波を計測する肌が露出している部分においても、計測に用いる領域の変化がない方が精度高く血流の変化を計測することが可能になる。
本実施の形態1の非接触血圧測定装置110は、図16に示すように、ユーザの普段の血圧を入力させて、個人ごとに、血圧を決定する変数を求める。血圧の精度をさらに高めるためには、カフ式の血圧を測定(カフ式血圧測定)する装置で血圧を計測しているときのユーザの心臓の動きと脈波とを計測することが望ましい。
本実施の形態において、取得された画像を用いて、ミリ波から得られる心拍タイミングの精度を向上させる非接触血圧測定装置について説明する。
なお、実施の形態1におけるミリ波の信号処理については、位相変化をもとに心拍成分を得ていたが、これに限ったものではない。次のような信号処理を加えることで、よりSN比の高い、精度のよい心拍成分を抽出することとしてもよい。
上記各実施の形態の非接触血圧測定装置は、以下のように表現することもできる。
102 脈波タイミング算出部
103 ミリ波取得部
104 心拍タイミング算出部
105、3503 血圧決定部
106、106A 提示部
107 モデル蓄積部
108 脈波成分領域特定部
109 胸部領域特定部
110、110A、110B、110C、110D、110E 非接触血圧測定装置
111 呼吸成分算出部
113A 送信部
113B 受信部
114 操作ボタン
3501 脈波タイミング検出部
3502 心拍タイミング検出部
Claims (20)
- ユーザの肌が撮像された肌画像を取得する画像取得部と、
前記肌画像を用いて、前記肌画像における輝度の時間変化を算出し、前記輝度の時間変化において、前記輝度がピークになる時刻を示す時刻情報を、脈波タイミングとして算出する脈波タイミング算出部と、
受信アンテナで受信された、前記ユーザで反射した電波の信号を取得する電波取得部と、
前記電波取得部が取得した電波の信号を用いて、前記ユーザと前記受信アンテナとの距離の時間変化を算出し、前記距離の時間変化において距離がピークになる時刻を示す時刻情報を、心拍タイミングとして算出する心拍タイミング算出部と、
前記脈波タイミングと前記心拍タイミングとの時間差に基づいて、前記ユーザの血圧を決定する血圧決定部とを備える
非接触血圧測定装置。 - 前記心拍タイミング算出部は、脈波タイミング算出部が算出した脈波タイミングを用いて、前記距離の時間変化における脈波タイミングから所定の時間範囲前に、ピークになる時刻を示す時刻情報を、心拍タイミングとして算出する
請求項1の非接触血圧測定装置。 - 前記非接触血圧測定装置は、さらに、
前記画像取得部が取得した前記肌画像から前記ユーザの姿勢の変化量を計測する姿勢計測部を備え、
前記血圧決定部は、前記姿勢計測部が計測した前記変化量が所定の閾値以下である期間に前記画像取得部が取得した前記肌画像から算出された前記脈波タイミングと、前記期間に前記電波取得部が取得した電波から算出された前記心拍タイミングとの時間差に基づいて、前記血圧を決定する
請求項1に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記画像取得部は、前記ユーザの肌と、前記ユーザの胸部を含む部分とが撮像された前記肌画像を取得し、
前記姿勢計測部は、前記肌画像のうち肌が撮像された部分である肌部分、又は、前記肌画像のうち前記胸部が撮像された部分である胸部部分の動き量を前記変化量として計測し、
前記血圧決定部は、前記姿勢計測部が計測した前記肌部分又は前記胸部部分の動き量が所定の閾値以下である前記期間に前記画像取得部が取得した前記肌画像から算出された前記脈波タイミングと、前記期間に前記電波取得部が取得した電波から算出された前記心拍タイミングとの時間差に基づいて、前記血圧を決定する
請求項3に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記画像取得部は、さらに、
前記電波取得部が電波を取得する方向とは異なる方向から前記ユーザを撮像した画像を取得する姿勢計測用取得部を有し、
前記姿勢計測部は、前記姿勢計測用取得部が取得した前記画像から、前記変化量を計測する
請求項3に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記血圧決定部は、
脈波タイミングと心拍タイミングとの時間差、及び、所定のパラメータを含む予め定められた関係式を用いて、前記脈波タイミング算出部が算出した脈波タイミングと前記心拍タイミング算出部が算出した心拍タイミングとの時間差から前記血圧を決定する
請求項1に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記非接触血圧測定装置は、さらに、
カフを用いて前記ユーザの血圧を計測するカフ式血圧計測部を備え、
前記血圧決定部は、前記カフ式血圧計測部が計測した前記ユーザの血圧を用いて、前記関係式に含まれる前記所定のパラメータを決定する
請求項6に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記脈波タイミング算出部は、複数の前記脈波タイミングを算出し、
前記心拍タイミング算出部は、算出された複数の前記脈波タイミングのそれぞれに対応する複数の前記心拍タイミングを算出し、
前記血圧決定部は、
互いに対応する前記脈波タイミング及び前記心拍タイミングの組のうち、(i)前記カフ式血圧計測部が最高血圧を計測したタイミングである第一タイミングから、最低血圧を計測したタイミングである第二タイミングまでの期間に含まれる前記組から定められる時間差、(ii)前記第一タイミングに最も近い組から定められる時間差、又は、(iii)前記第二タイミングに最も近い組から定められる時間差、に基づいて、前記関係式に含まれる前記所定のパラメータを決定する
請求項7に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記肌画像は、前記ユーザの腕のうち、前記カフ式血圧計測部が装着されている部分より先の部分の肌が撮像された肌画像である
請求項7に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記脈波タイミング算出部は、複数の前記脈波タイミングを算出し、
前記心拍タイミング算出部は、算出された複数の前記脈波タイミングのそれぞれに対応する複数の前記心拍タイミングを算出し、
前記血圧決定部は、
互いに対応する前記脈波タイミング及び前記心拍タイミングの組のそれぞれから複数の前記時間差を算出し、算出された複数の前記時間差を統計処理した値に基づいて、前記血圧を決定する
請求項1に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記非接触血圧測定装置は、さらに、
前記関係式に含まれる前記所定のパラメータの候補が格納されているモデル蓄積部と、
前記ユーザの身長、体重、年齢又は血圧のいずれか1つを少なくとも含むプロフィール情報を受け付ける受付部とを備え、
前記血圧決定部は、
前記受付部が受け付けた前記プロフィール情報に基づいて、前記モデル蓄積部に格納された前記候補のうち前記血圧を決定するために用いるものを決定し、決定した前記候補を含む前記関係式を用いて前記血圧を決定する
請求項6に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記非接触血圧測定装置は、さらに、
前記画像取得部による前記肌画像の取得、及び、前記電波取得部による電波の取得に適した位置に前記ユーザの身体が位置するように、前記ユーザの身体の位置を指定するための提示を行う第二提示部を備える
請求項1に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記第二提示部は、さらに、
前記画像取得部による前記肌画像の取得、及び、前記電波取得部による電波の取得の際に、前記ユーザの身体を静止させること、前記ユーザが安静にすること、前記ユーザが息を吸うこと、又は、前記ユーザが息を吐くことを含む指示情報を前記ユーザに提示する
請求項12に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記第二提示部は、さらに、
前記画像取得部が前記肌画像を取得するたびに、取得された前記肌画像を即時的に前記ユーザに提示する
請求項12に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記非接触血圧測定装置は、さらに、
前記画像取得部が取得した前記肌画像のうち、所定の肌部分が撮像された部分である肌領域を特定する肌領域特定部と、
前記画像取得部が取得した前記肌画像のうち、前記ユーザの胸部が撮像された部分である胸部領域を特定する胸部領域特定部と、
前記胸部領域特定部が特定した前記胸部領域内の特徴点の時間変化する移動ベクトルに含まれる呼吸成分を算出する呼吸成分算出部とを備え、
前記脈波タイミング算出部は、前記肌領域における時間変化する輝度に基づいて前記脈波タイミングを算出し、
前記心拍タイミング算出部は、前記電波取得部が取得した電波の信号から得られる前記ユーザまでの時間変化する距離と、前記呼吸成分算出部が算出した前記呼吸成分とに基づいて前記心拍タイミングを算出する
請求項1に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記心拍タイミング算出部は、時間経過に伴い周期的に時間変化する前記呼吸成分のピーク又はボトムを含む所定期間において前記電波取得部により取得された電波に基づいて、前記心拍タイミングを算出する
請求項15に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記心拍タイミング算出部は、時間経過に伴い周期的に変化する前記呼吸成分の周波数を算出し、前記電波取得部が取得した電波の信号のうち、算出した前記周波数を含む周波数帯域での周期的な変化をフィルタリングすることで、前記心拍タイミングを算出する
請求項15に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記心拍タイミング算出部は、前記呼吸成分と、前記電波取得部が取得した電波の信号とを用いて適応フィルタリングすることで、前記心拍タイミングを算出する
請求項15に記載の非接触血圧測定装置。 - 前記胸部領域特定部は、さらに、
前記肌画像に含まれる前記ユーザの肩のラインを特定し、特定した前記ライン上に前記特徴点を設定し、設定した前記特徴点を用いて前記呼吸成分を算出する
請求項15に記載の非接触血圧測定装置。 - 非接触血圧測定方法であって、
ユーザの肌が撮像された肌画像を取得する画像取得ステップと、
前記肌画像における時間変化する輝度がピークになる時刻を示す時刻情報を、脈波タイミングとして算出する脈波タイミング算出ステップと、
前記ユーザで反射した電波の信号を取得する電波取得ステップと、
前記電波取得ステップで取得した電波の信号から得られる前記ユーザまでの時間変化する距離がピークになる時刻を示す時刻情報を、心拍タイミングとして算出する心拍タイミング算出ステップと、
前記脈波タイミングと前記心拍タイミングとの時間差に基づいて、前記ユーザの血圧を決定する血圧決定ステップとを含み、
前記画像取得ステップ、前記脈波タイミング算出ステップ、前記電波取得ステップ、前記心拍タイミング算出ステップ、及び前記血圧決定ステップの少なくとも1つのステップは、回路により実行される
非接触血圧測定方法。
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