JP2017164537A - Biological information detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体情報検出装置等に関する。 The present invention relates to a biological information detection device and the like.
近年、ユーザーの腕等に装着して用いる生体情報検出装置が広く知られている。当該生体情報検出装置により検出される生体情報としては、例えば脈拍数等の脈波情報が考えられる。その場合の生体情報検出装置とは、狭義には脈拍計であり、当該脈拍計に含まれる脈波センサーからの信号に基づいて、ユーザーの脈拍数の計測等を行うものである。 2. Description of the Related Art In recent years, biological information detection devices that are worn on a user's arm or the like are widely known. As biological information detected by the biological information detecting device, for example, pulse wave information such as a pulse rate can be considered. In this case, the biological information detection device is a pulse meter in a narrow sense, and measures a user's pulse rate based on a signal from a pulse wave sensor included in the pulse meter.
腕等に装着される生体情報検出装置では、当該生体情報検出装置が装着状態であるか非装着状態であるかは重要な情報である。例えば、脈波センサーが発光部(LED等)と受光部(フォトダイオード等)を含み、発光部からの光が生体で反射した反射光、或いは生体を透過した透過光を受光部で検出する構成である場合を考える。この場合、受光部で検出すべき光は、上記反射光或いは透過光であり、生体情報検出装置が装着状態であれば当該反射光や透過光を検出できるが、非装着状態では脈波センサーと生体との相対位置関係が不定であり、適切に反射光や透過光を検出できない。 In a biological information detection device worn on an arm or the like, it is important information whether the biological information detection device is in a wearing state or a non-wearing state. For example, the pulse wave sensor includes a light emitting unit (LED, etc.) and a light receiving unit (photodiode, etc.), and the light receiving unit detects reflected light reflected by the living body or transmitted light that has passed through the living body. Consider the case. In this case, the light to be detected by the light receiving unit is the reflected light or transmitted light, and the reflected light or transmitted light can be detected if the biological information detection device is in the worn state. The relative positional relationship with the living body is indefinite, and reflected light and transmitted light cannot be detected appropriately.
さらに、非装着状態では受光部が環境光等の外光を検出してしまう可能性も高く、その場合脈波センサーがユーザーの脈とは何ら関係のない信号値を出力してしまう。脈とは関係のない信号値を脈波信号であると誤認することで、算出される脈拍数等もユーザーの脈状態を反映しないものとなり、脈拍数等を用いた処理(例えば対象ユーザーの健康状態に対するアドバイス処理)にも悪影響を及ぼす。 Furthermore, in a non-wearing state, there is a high possibility that the light receiving unit will detect external light such as ambient light. In this case, the pulse wave sensor outputs a signal value that has nothing to do with the user's pulse. By misidentifying a signal value unrelated to the pulse as a pulse wave signal, the calculated pulse rate does not reflect the user's pulse state, and processing using the pulse rate (for example, the health of the target user) (Advice processing for the condition) is also adversely affected.
生体情報検出装置の装着状態を、その都度ユーザーが入力すれば、精度よく装着状態を検出可能である。しかしそのような操作は煩わしいため、ユーザーフレンドリーの観点から、生体情報検出装置の装着状態を自動的に判別することに対する要求は大きい。 If the user inputs the wearing state of the biological information detection device each time, the wearing state can be detected with high accuracy. However, since such an operation is cumbersome, there is a great demand for automatically determining the wearing state of the biological information detection device from the viewpoint of user friendliness.
例えば特許文献1では、装着状態と非装着状態とで、脈波センサーの出力電圧値が異なることが記載されている。よって、脈波センサーの電圧値と所与の閾値の比較処理を行うことで、装着状態か非装着状態かを判別することができるとも考えられる。
For example,
脈波センサーの出力電圧値は、種々の要因によって変化する。例えば、外光の影響が大きい晴天時の屋外にいる場合と、暗い室内等にいる場合とでは脈波センサーの電圧値は異なる。或いは、ユーザーの皮膚のヘモグロビンやメラニンの量は個人差があるが、それらの量の違いによるLED光の減衰率の違いに起因して、脈波センサーの電圧値は変化する。さらに、生体情報検出装置のうち、脈波センサー部分における生体(肌)に対する圧力を表す押圧によっても脈波センサーの電圧値が変動することが知られている。 The output voltage value of the pulse wave sensor varies depending on various factors. For example, the voltage value of the pulse wave sensor is different between when the subject is outdoors on a fine day when the influence of outside light is great and when the subject is in a dark room. Alternatively, the amount of hemoglobin or melanin in the user's skin varies among individuals, but the voltage value of the pulse wave sensor changes due to the difference in the attenuation rate of LED light due to the difference in the amount. Furthermore, it is known that the voltage value of the pulse wave sensor varies depending on the pressure representing the pressure on the living body (skin) in the pulse wave sensor portion of the biological information detection device.
よって、脈波センサーの出力電圧値と所定の閾値とを単純に比較したのでは、上記要因による電圧値の変動に対応することができず、装着、非装着を誤判定するおそれがある。 Therefore, if the output voltage value of the pulse wave sensor is simply compared with the predetermined threshold value, it is not possible to deal with the fluctuation of the voltage value due to the above factors, and there is a possibility of erroneous determination of wearing or non-wearing.
本発明の幾つかの態様によれば、所与の期間における脈波センサー信号のDC成分の変化値を用いることで、装着状態、非装着状態を精度よく判定する生体情報検出装置等を提供することができる。 According to some aspects of the present invention, a biological information detection apparatus and the like that accurately determine a wearing state and a non-wearing state by using a change value of a DC component of a pulse wave sensor signal in a given period are provided. be able to.
本発明の一態様は、脈波センサー信号を出力する脈波検出部と、前記脈波センサーを処理する処理部と、を含み、前記処理部は、所与の期間における前記脈波センサー信号のDC成分の変化値に基づいて、生体情報検出装置の取り外し検出処理を行う生体情報検出装置に関係する。 One aspect of the present invention includes a pulse wave detection unit that outputs a pulse wave sensor signal, and a processing unit that processes the pulse wave sensor, wherein the processing unit is configured to output the pulse wave sensor signal in a given period. The present invention relates to a biological information detection apparatus that performs a removal detection process of the biological information detection apparatus based on a change value of the DC component.
本発明の一態様では、生体情報検出装置の取り外し検出に、脈波センサー信号のDC成分の変化値を用いる。よって、DC成分の信号値に種々の変動要因が考えられたとしても、変化値を求める処理により当該変動要因による影響を抑止でき、精度よく取り外し検出処理を行うこと等が可能になる。 In one aspect of the present invention, the change value of the DC component of the pulse wave sensor signal is used for detection of removal of the biological information detection device. Therefore, even if various fluctuation factors are considered in the signal value of the DC component, the influence of the fluctuation factor can be suppressed by the process of obtaining the change value, and the removal detection process can be performed with high accuracy.
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記所与の期間における前記脈波センサー信号の前記DC成分の前記変化値、及び、前記所与の期間を含み且つ前記所与の期間よりも長い期間である第2の期間における、前記脈波センサー信号の前記DC成分の変化を表す第2の変化値に基づいて、前記取り外し検出処理を行ってもよい。 In one embodiment of the present invention, the processing unit includes the change value of the DC component of the pulse wave sensor signal in the given period, and the given period and more than the given period. The removal detection process may be performed based on a second change value representing a change in the DC component of the pulse wave sensor signal in the second period, which is a long period.
これにより、比較的短い期間でのDC成分の変化値が、取り外し時と似た傾向を示す状況(例えば生体情報検出装置に衝撃が加えられた場合)であっても、比較的長い期間でのDC成分の変化値を用いることで、取り外しが行われたと誤認する可能性を抑止すること等が可能になる。 As a result, even when the change value of the DC component in a relatively short period shows a tendency similar to that at the time of removal (for example, when an impact is applied to the biological information detection device), By using the change value of the DC component, it is possible to suppress the possibility of misrecognizing that the removal has been performed.
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記所与の期間における前記脈波センサー信号の前記DC成分の前記変化値が、所与の閾値を超え、且つ前記第2の期間における前記第2の変化値が、第2の閾値を超えた場合に、前記生体情報検出装置が取り外されたと判定してもよい。 In the aspect of the invention, the processing unit may be configured such that the change value of the DC component of the pulse wave sensor signal in the given period exceeds a given threshold value and the change in the second period. If the second change value exceeds the second threshold value, it may be determined that the biological information detection device has been removed.
これにより、各DC成分の変化値と閾値との比較処理に基づく取り外し検出処理を行うこと等が可能になる。 Accordingly, it is possible to perform a removal detection process based on a comparison process between a change value of each DC component and a threshold value.
また、本発明の一態様では、体動信号を出力する体動センサーをさらに含み、前記処理部は、前記所与の期間における前記脈波センサー信号の前記DC成分の前記変化値が、所与の閾値を超え、且つ、前記所与の期間に対応する期間における前記体動信号が所与の体動閾値以下の場合に、前記生体情報検出装置が取り外されたと判定してもよい。 The aspect of the invention may further include a body motion sensor that outputs a body motion signal, wherein the processing unit is configured such that the change value of the DC component of the pulse wave sensor signal in the given period is a given value. When the body motion signal in a period corresponding to the given period is less than or equal to a given body movement threshold, it may be determined that the biological information detection device has been removed.
これにより、比較的短い期間でのDC成分の変化値が、取り外し時と似た傾向を示す状況(例えば生体情報検出装置に衝撃が加えられた場合)であっても、体動信号を用いることで、取り外しが行われたと誤認する可能性を抑止すること等が可能になる。 Thereby, even when the change value of the DC component in a relatively short period shows a tendency similar to that at the time of removal (for example, when an impact is applied to the biological information detection device), the body motion signal is used. Thus, it is possible to suppress the possibility of misidentifying that the removal has been performed.
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記取り外し検出処理により前記生体情報検出装置の取り外しが検出された場合に、前記脈波センサー信号に基づく脈波の判定処理におけるパラメーターの初期化処理を行ってもよい。 In the aspect of the invention, the processing unit may initialize parameters in the pulse wave determination process based on the pulse wave sensor signal when the removal of the biological information detection device is detected by the removal detection process. Processing may be performed.
これにより、取り外しが検出された場合(生体情報検出装置が非装着状態である場合)に、脈波の判定処理用のパラメーターを初期化することが可能になる。 Thereby, when the removal is detected (when the biological information detection device is in a non-wearing state), it is possible to initialize the parameter for the pulse wave determination process.
また、本発明の一態様では、前記処理部は、過去の前記脈波の前記判定処理で脈周波数と判定された周波数を含む所与の周波数範囲に対応するウィンドウを設定し、前記ウィンドウに含まれる周波数を優先的に前記脈周波数として判定する処理を、前記脈波センサー信号に基づく前記脈波の前記判定処理として行い、前記処理部は、前記取り外し検出処理により前記生体情報検出装置の取り外しが検出された場合に、前記ウィンドウの前記初期化処理を行ってもよい。 In one embodiment of the present invention, the processing unit sets a window corresponding to a given frequency range including a frequency determined as a pulse frequency in the determination processing of the pulse wave in the past, and is included in the window. Is performed as the determination processing of the pulse wave based on the pulse wave sensor signal, and the processing unit is configured to remove the biological information detection device by the removal detection processing. If detected, the initialization processing of the window may be performed.
これにより、取り外しが検出された場合に、脈波の判定処理用のパラメーターであるウィンドウを初期化することが可能になる。 This makes it possible to initialize a window that is a parameter for pulse wave determination processing when removal is detected.
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記取り外し検出処理により前記生体情報検出装置の取り外しが検出された場合に、前記脈波センサー信号に対して適用される適応強調器のフィルター係数の初期化処理を行ってもよい。 In the aspect of the invention, the processing unit may apply the filter coefficient of the adaptive enhancer applied to the pulse wave sensor signal when the removal of the biological information detection device is detected by the removal detection process. The initialization process may be performed.
これにより、取り外しが検出された場合に、適応強調器のフィルター係数を初期化することが可能になる。 This makes it possible to initialize the filter coefficients of the adaptive enhancer when removal is detected.
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記脈波センサー信号の第i(iは正の整数)のサンプリングタイミングでの第iのDC成分値と、前記脈波センサー信号の第j(jはj>iを満たす整数)のサンプリングタイミングでの第jのDC成分値との差分値を、前記DC成分の前記変化値として求め、求めた前記DC成分の前記変化値に基づいて、前記取り外し検出処理を行ってもよい。 In the aspect of the invention, the processing unit may perform the i-th DC component value at the i-th (i is a positive integer) sampling timing of the pulse wave sensor signal, and the j-th pulse wave sensor signal. A difference value from the j-th DC component value at a sampling timing (j is an integer satisfying j> i) is obtained as the change value of the DC component, and based on the obtained change value of the DC component, The removal detection process may be performed.
これにより、所与の期間におけるDC成分の変化値として、異なる2つのサンプリングタイミングでのDC成分値の差分値を用いること等が可能になる。 This makes it possible to use a difference value between DC component values at two different sampling timings as a change value of the DC component in a given period.
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記所与の期間における前記脈波センサー信号の前記DC成分の前記変化値が、所与の閾値を超えた場合に、前記生体情報検出装置が取り外されたと判定してもよい。 In the aspect of the invention, the processing unit may detect the biological information detection device when the change value of the DC component of the pulse wave sensor signal in the given period exceeds a given threshold value. It may be determined that has been removed.
これにより、DC成分の変化値と閾値との比較処理に基づいて、取り外し判定処理を行うこと等が可能になる。 Accordingly, it is possible to perform the removal determination process based on the comparison process between the change value of the DC component and the threshold value.
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記取り外し検出処理により前記生体情報検出装置の取り外しが検出された後の期間である第3の期間における、前記脈波センサー信号の前記DC成分の変化を表す第3の変化値に基づいて、前記生体情報検出装置の再装着検出処理を行ってもよい。 Moreover, in one aspect of the present invention, the processing unit includes the DC component of the pulse wave sensor signal in a third period that is a period after the removal of the biological information detection device is detected by the removal detection process. On the basis of the third change value representing the change, the reattachment detection process of the biological information detection device may be performed.
これにより、DC成分の変化値に基づいて、取り外しの判定だけでなく、再装着の判定を行うこと等が可能になる。 This makes it possible to determine not only removal but also remounting based on the change value of the DC component.
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.本実施形態の手法
まず本実施形態の手法について説明する。図1に示したように、腕等に装着する生体情報検出装置が広く用いられるようになっている。当該生体情報検出装置により検出される生体情報としては、例えば脈拍数等の脈波情報であってもよいし、歩数等の活動量を表す情報であってもよい。脈波情報は脈波センサーを用いることで求めることができ、歩数等の情報は加速度センサー等を用いることで求めることができる。
1. First, the method of this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, a biological information detection device worn on an arm or the like is widely used. The biological information detected by the biological information detection device may be, for example, pulse wave information such as a pulse rate, or information indicating an activity amount such as the number of steps. Pulse wave information can be obtained by using a pulse wave sensor, and information such as the number of steps can be obtained by using an acceleration sensor or the like.
図1のような生体情報検出装置では、当該生体情報検出装置が適切にユーザーの腕等に装着されることを前提としている。例えば脈波センサーが、LEDとPD(フォトダイオード)を含む構成である場合、当該脈波センサーは、LEDからの照射光が生体で反射された反射光をPDで検出することで脈波センサー信号を取得する。その場合、照射光が適切に生体に対して照射されること、生体での反射光を充分な強度でPDで検出すること、PDにおいて反射光以外の光の検出を抑止すること等を考慮すれば、例えば図2に示したように、脈波センサーは生体に対して密着するような位置関係となることが必要となる。 In the biological information detection apparatus as shown in FIG. 1, it is assumed that the biological information detection apparatus is appropriately worn on the user's arm or the like. For example, when the pulse wave sensor has a configuration including an LED and a PD (photodiode), the pulse wave sensor detects the reflected light obtained by reflecting the irradiation light from the LED with the living body by the PD, thereby detecting the pulse wave sensor signal. To get. In that case, it is considered that the irradiation light is appropriately irradiated on the living body, that the reflected light from the living body is detected by the PD with sufficient intensity, and that detection of light other than the reflected light is suppressed in the PD. For example, as shown in FIG. 2, for example, the pulse wave sensor needs to be in a positional relationship such that it closely contacts the living body.
このような位置関係は、図1に示したような時計型の生体情報検出装置であれば、文字盤部分の裏側(ユーザーの腕に接する側)に脈波センサーを設けた上で、生体情報検出装置自体をユーザーの腕に対して適切に固定することで実現される。すなわち、生体情報検出装置が適切に装着されていることが、脈波センサーを用いた脈波情報の演算等において求められる条件となる。 In the case of a clock-type biological information detecting device as shown in FIG. 1, such a positional relationship is obtained by providing a pulse wave sensor on the back side (side contacting the user's arm) of the dial portion, This is realized by appropriately fixing the detection device itself to the user's arm. In other words, it is a condition required for the calculation of pulse wave information using a pulse wave sensor that the biological information detection device is appropriately mounted.
また、脈波センサーでの適切な脈波センサー信号の検出においては、適切な押圧を付加する必要があることが知られている。ここでの押圧とは、図2に示したように、脈波センサー部分における生体に対する圧力である。つまり、生体情報検出装置を適切な装着状態にすることで、バンド等の保持機構により適正押圧を付加することが可能になり、やはり脈波信号を求めるに当たり生体情報検出装置の装着状態は重要なものであると言える。 In addition, it is known that an appropriate pressure needs to be applied in the detection of an appropriate pulse wave sensor signal by the pulse wave sensor. The pressing here is the pressure on the living body in the pulse wave sensor as shown in FIG. In other words, by placing the biological information detection device in an appropriate wearing state, it is possible to apply an appropriate pressure by a holding mechanism such as a band, and the wearing state of the biological information detection device is also important for obtaining a pulse wave signal. It can be said that it is a thing.
逆に言えば、生体情報検出装置が非装着状態であるのに生体情報の検出を行ってしまうと、不適切な結果が得られてしまう。脈波センサーの場合であれば、生体からの反射光に比べて非常に強いことが想定される外光を、PDにおいて検出してしまう。この場合、脈波センサー信号を用いて脈拍数等の脈波情報を求めたとしても、ユーザーの実際の脈拍数等を反映したものではない。そのため、求めた脈拍数等を用いて、ユーザーに対する健康アドバイスの生成等の処理を行う場合に、不適切な処理を行ってしまうおそれがある。また、脈波センサー信号以外を用いた処理においても同様の問題は起こる。例えば、加速度センサーのセンサー情報に基づいて歩数を検出する場合であれば、歩行に起因する加速度検出値に基づいて処理を行うことになるが、腕装着時と、非装着時(例えばカバンに入れた状態や、バンド部分を手で把持した状態)では歩行による加速度検出値の影響は異なるはずであり、同様に処理を行うことはできない。 In other words, if the biological information is detected while the biological information detection device is not attached, an inappropriate result will be obtained. In the case of a pulse wave sensor, the PD detects external light that is assumed to be very strong compared to reflected light from a living body. In this case, even if the pulse wave information such as the pulse rate is obtained using the pulse wave sensor signal, it does not reflect the actual pulse rate of the user. Therefore, when processing such as generation of health advice for the user is performed using the obtained pulse rate or the like, there is a risk that inappropriate processing may be performed. Similar problems also occur in processing using signals other than pulse wave sensor signals. For example, if the number of steps is detected based on the sensor information of the acceleration sensor, the processing is performed based on the acceleration detection value resulting from walking, but when the arm is worn and not worn (for example, in a bag) In other words, the influence of the acceleration detection value due to walking should be different in the case where the band portion is held by the hand), and the same processing cannot be performed.
つまり、生体情報検出装置が装着状態か非装着状態かは非常に重要な情報となる。しかし生体情報検出装置の装着、取り外しの度に、ユーザーがその旨を入力したのでは操作が煩雑になり好ましくない。よって装着、非装着を自動的に判別することが求められる。 That is, it is very important information whether the biological information detection device is in the mounted state or not. However, if the user inputs that information every time the biological information detection device is attached or detached, the operation becomes complicated, which is not preferable. Therefore, it is required to automatically discriminate between wearing and not wearing.
それに対して特許文献1では、装着状態と非装着状態とで脈波センサーの電圧値が異なることが記載されている。よってこの電圧値に基づいて装着状態と非装着状態の判別を行うことが可能とも考えられる。
On the other hand,
しかし脈波センサー信号(脈波センサーの出力電圧値)は種々の要因により変動する。例えば、外光の影響が大きい晴天屋外にいる場合と、暗い室内等にいる場合とではPDにより検出される外光の量が異なるため、脈波センサー信号の大きさも異なる。例えば、非装着状態であれば、PDにおいて外光が検出される可能性が高いため、外光の状況に応じて脈波センサー信号は大きく変化する。また、装着状態においても、外光の流入を完全に遮断することは難しいため、外光により信号値が変動する可能性がある。 However, the pulse wave sensor signal (the output voltage value of the pulse wave sensor) varies depending on various factors. For example, the magnitude of the pulse wave sensor signal is different because the amount of external light detected by the PD differs between when the subject is outdoors on a sunny day where the influence of outside light is large and when the subject is in a dark room. For example, in the non-wearing state, there is a high possibility that external light will be detected in the PD, so the pulse wave sensor signal changes greatly according to the external light condition. Even in the mounted state, since it is difficult to completely block the inflow of external light, the signal value may vary due to external light.
また、皮膚のヘモグロビンやメラニンによりLED光の減衰率が違うことが知られている。そしてヘモグロビンやメラニンの量は、ユーザーが異なれば異なるものとなるし、同一のユーザーであっても体調等の変動によって変化しうる。つまり、ユーザーごとの個人差、或いは同一ユーザーの体調変動等によって、装着状態での脈波センサー信号が変動する。 It is also known that the attenuation rate of LED light varies depending on the hemoglobin and melanin of the skin. The amount of hemoglobin or melanin varies with different users, and even the same user can change due to fluctuations in physical condition or the like. That is, the pulse wave sensor signal in the wearing state fluctuates due to individual differences among users or physical condition fluctuations of the same user.
さらに、押圧によっても脈波センサー信号が変動することが知られている。そして適正押圧は血管内部の圧力である内圧にも影響されるため、ユーザーごとの個人差や、同一ユーザーにおける差異がある。さらに、各ユーザーが毎回同一の押圧を付加する、すなわち毎回バンド等の保持機構を同じ条件にして装着を行うことも保証されていない。つまり押圧によっても、装着状態での脈波センサー信号が変動する。 Furthermore, it is known that the pulse wave sensor signal also fluctuates by pressing. Since the appropriate pressure is also affected by the internal pressure, which is the pressure inside the blood vessel, there are individual differences for each user and differences for the same user. Further, it is not guaranteed that each user applies the same pressing every time, that is, the mounting is performed under the same condition of a holding mechanism such as a band each time. In other words, the pulse wave sensor signal in the wearing state also varies depending on the pressure.
以上のように、装着状態、非装着状態での脈波センサー信号がそれぞれ変動するため、装着状態と非装着状態を明確に判別できる閾値を設定することは困難である。つまり、脈波センサーの出力電圧値を用いて、単純に閾値判断を行ったとしても、装着、非装着を精度よく判定することは難しい。 As described above, since the pulse wave sensor signals in the wearing state and the non-wearing state change, it is difficult to set a threshold value that can clearly distinguish the wearing state and the non-wearing state. In other words, even if the threshold value is simply determined using the output voltage value of the pulse wave sensor, it is difficult to accurately determine whether or not the device is mounted.
そこで本出願人は、脈波センサー信号のDC成分の変化値に基づいて、装着、非装着を判定する手法を提案する。上述したように、DC成分の値そのものは種々の要因により変動するため、適切な閾値を設定することが難しいが、DC成分の変化値を用いることで精度よく着脱判定を行うことが可能である。例えば、DC成分の変化値として所与の期間における最大値と最小値の差分値を求めればよい。上記要因による脈波センサー信号の変動は最大値と最小値の両方に影響を与えるため、差分値を取ることでその影響をキャンセル(広義には抑止)することが可能である。 Therefore, the present applicant proposes a method for determining whether or not wearing is performed based on the change value of the DC component of the pulse wave sensor signal. As described above, since the value of the DC component itself varies depending on various factors, it is difficult to set an appropriate threshold value. However, it is possible to accurately determine attachment / detachment by using the change value of the DC component. . For example, a difference value between the maximum value and the minimum value in a given period may be obtained as the change value of the DC component. Since the fluctuation of the pulse wave sensor signal due to the above factors affects both the maximum value and the minimum value, the influence can be canceled (suppressed in a broad sense) by taking the difference value.
本実施形態の生体情報検出装置は、図3に示すように、脈波センサー信号を出力する脈波検出部10と、脈波センサー信号を処理する処理部100を含み、処理部100は、所与の期間における脈波センサー信号のDC成分の変化値に基づいて、生体情報検出装置の取り外し検出処理を行う。
As shown in FIG. 3, the biological information detection apparatus according to the present embodiment includes a pulse
これにより、上述したように、種々の要因による脈波センサー信号に対する変動の影響を抑止し、精度よく生体情報検出装置の装着状態、非装着状態を判定することが可能になる。 Thereby, as described above, it is possible to suppress the influence of fluctuations on the pulse wave sensor signal due to various factors, and to accurately determine the wearing state and the non-wearing state of the biological information detection device.
また、生体情報検出装置が装着状態であったとしても、当該生体情報検出装置に強い衝撃が加わった場合には、装着状態であるにもかかわらず非装着状態であると誤判定するおそれがある。これは、生体情報検出装置を腕から外していなくても、意図せず装着部位付近に過大な衝撃が加わった場合、脈波センサーが肌から一瞬離れることも考えられるためである。この場合も、脈波センサー信号(電圧値)は装着状態から非装着状態へ遷移した場合に似た特性の変化が現れるため、実際には腕に脈拍計を装着したままであるにも関わらず、腕から外したかのように誤検出する可能性がある。 Further, even if the biological information detection device is in a mounted state, if a strong impact is applied to the biological information detection device, there is a risk of erroneous determination that the biological information detection device is in a non-mounted state despite being in the mounted state. . This is because even if the biological information detection device is not removed from the arm, the pulse wave sensor may be momentarily separated from the skin if an excessive impact is applied in the vicinity of the wearing site unintentionally. In this case as well, since the pulse wave sensor signal (voltage value) changes in characteristics similar to the transition from the wearing state to the non-wearing state, the pulse meter is actually worn on the arm. There is a possibility of false detection as if it was removed from the arm.
そこで本実施形態では、衝撃による脈波センサーの浮きと、非装着状態とを適切に識別する手法も合わせて提案する。これは、単純な着脱検出処理で対象とした所与の期間よりも長い第2の期間における、脈波センサー信号のDC成分の変化値(第2の変化値)を用いてもよいし、加速度センサー等の体動センサーからの体動信号を用いてもよい。それぞれの詳細については後述する。 In view of this, the present embodiment also proposes a method for appropriately identifying the rise of the pulse wave sensor due to impact and the non-wearing state. For this, a change value (second change value) of the DC component of the pulse wave sensor signal in a second period longer than a given period targeted by simple attachment / detachment detection processing may be used. A body motion signal from a body motion sensor such as a sensor may be used. Details of each will be described later.
以下、本実施形態に係る生体情報検出装置のシステム構成例を説明した後、上述した着脱検出の手法の具体的な処理について説明する。さらに、本実施形態の処理をステートマシンとして実現する場合の、状態及び状態遷移に用いるイベントの設定、或いは状態遷移図等について説明する。 Hereinafter, after describing a system configuration example of the biological information detection apparatus according to the present embodiment, a specific process of the above-described attachment / detachment detection method will be described. Furthermore, description will be given of setting of events used for states and state transitions, state transition diagrams, and the like when the processing of the present embodiment is realized as a state machine.
2.システム構成例
図3に本実施形態に係る生体情報検出装置のシステム構成例を示す。図3に示したように、生体情報検出装置は、脈波検出部10と、体動検出部20と、処理部100と、表示部200と、記憶部300と、通信部400とを含む。ただし、生体情報検出装置及び当該生体情報検出装置の各部は図3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。
2. System Configuration Example FIG. 3 shows a system configuration example of the biological information detection apparatus according to this embodiment. As illustrated in FIG. 3, the biological information detection apparatus includes a pulse
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、A/D変換部16を含むことができる。
The pulse
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
図2は生体情報検出装置のうち脈波センサー11を含む部分を拡大した模式図である。図2に示したように、脈波センサー11は、光を照射するLED12と、照射された光が生体により反射されることによる反射光を受光するフォトダイオード(PD)13と、生体との接触部分となる凸部14とを含む。本実施形態の脈波センサー11は、図2に示した凸部14を有することで、生体に対して効率的に圧力(押圧)を付加するものである。ここで、脈波情報の検出の際には、脈波センサー近傍における生体に対する圧力を表す押圧を調整することで、検出精度を向上させることが可能であることが知られている。図2の凸部14は押圧調整を考慮した構造であるが、当該押圧調整に関する手法は本実施形態の手法の主眼とは異なるため、詳細な説明は省略する。
FIG. 2 is an enlarged schematic view of a part including the
A/D変換部16では、脈波センサー信号のA/D変換処理を行い、デジタル信号を出力する。
The A /
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(体動信号)を出力する。体動検出部20は、例えば体動センサー(狭義には加速度センサー)21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(例えば圧力センサーやジャイロセンサー)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。A/D変換部26では、体動信号のA/D変換処理を行い、デジタル信号を出力する。
The body
処理部100は、脈波センサー信号や体動信号に基づいて種々の処理を行う。処理部100は、着脱検出部110と、脈波情報演算部120を含んでもよい。
The
着脱検出部110は、脈波検出部10からの脈波センサー信号に基づいて、生体情報検出装置の着脱に関する検出処理を行う。図3に示したように、着脱検出部110では体動検出部20からの体動信号を合わせて用いてもよい。着脱検出部110は、具体的には装着状態か非装着状態かの判定を行うが、後述するように装着状態と非装着状態の中間的な状態である中間状態等まで考慮した処理を行ってもよい。着脱検出部110の処理の詳細は後述する。
The attachment /
また、着脱検出部110は、表示部200、記憶部300、通信部400に接続されており、着脱検出処理の結果に基づいて、表示、記憶、通信に関する指示を行う。
In addition, the attachment /
脈波情報演算部120は、脈波センサー信号に基づいて、脈拍数等の脈波情報の演算処理を行う。脈波センサー信号のAC成分は、ユーザーの脈周期に応じた周期性を有する信号となることが知られている。よって脈波情報演算部120は、脈波センサー信号のAC成分に対してFFT等の信号処理を行い、ピークとなる周波数を脈の周波数として求める処理を行ってもよい。或いは、求めた脈の周波数を60倍することで、広く用いられている脈拍数を求めてもよい。
The pulse wave
ただし、脈波情報演算部120での処理はこれに限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、周波数軸への変換を行わず、時間軸での信号の立ち上がり、立ち下がり等から脈波センサー信号のAC成分の周波数を求めてもよい。また、脈波センサー信号にはユーザーの体動に起因する体動ノイズが含まれることが知られていることから、体動信号を用いて当該体動ノイズを低減する処理を行ってもよい。その他、脈波センサー信号、体動信号に基づく脈波情報の演算は種々の手法が知られており、本実施形態ではそれらを広く適用可能であるため、これ以上の詳細な説明は省略する。
However, the processing in the pulse wave
脈波情報演算部120は、演算結果である脈波情報を、表示部200、記憶部300及び通信部400に対して出力する。
The pulse wave
表示部200は、演算した脈波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
記憶部300は、処理部100等のワーク領域となるもので、その機能はRAM等のメモリーやHDD(ハードディスクドライブ)などにより実現できる。また、記憶部300は脈波情報演算部120で演算された脈波情報を記憶する。
The
通信部400は、ネットワークを介して他の機器と接続され、種々の情報の通信を行う。通信部400は、脈波情報演算部120により演算された脈波情報を、他の電子機器に対して送信する。なお、ここでのネットワークはWAN(Wide Area Network)やLAN(Local Area Network)などにより実現することができ、有線・無線を問わない。
The
本実施形態の生体情報検出装置の装着例を図1に示す。図1は生体情報検出装置を腕時計型のデバイスとした例である。脈波センサー11および表示部200を含むベース部500は、保持機構600(例えばバンド等)によって、被検体(ユーザー)の左手首に装着されている。
An example of wearing the biological information detection apparatus of this embodiment is shown in FIG. FIG. 1 shows an example in which the biological information detection apparatus is a wristwatch type device. The
3.着脱検出の具体的な手法
次に着脱検出の具体的な手法を説明する。まず脈波センサー信号のDC成分の変化値を用いた基本的な手法を説明し、その後、生体情報検出装置に衝撃が加えられた場合との判別手法について説明する。
3. Specific method of attachment / detachment detection Next, a specific method of attachment / detachment detection will be described. First, a basic method using the change value of the DC component of the pulse wave sensor signal will be described, and then a determination method from the case where an impact is applied to the biological information detection device will be described.
3.1 DC成分の変化値を用いた基本的な手法
図4に装着状態から非装着状態へ変化した場合の脈波センサー信号の変化を示す。ここでは、脈波センサー11のPD13において検出される光が強いほど、脈波センサー信号の出力電圧値は小さくなるものとしている。ただし、検出光量と出力電圧値の関係は脈波センサー11の構成により変化するものであり、検出光量が多いほど出力電圧値が大きい値となる場合も考えられる。
3.1 Basic Method Using DC Component Change Values FIG. 4 shows changes in the pulse wave sensor signal when the wearing state is changed to the non-wearing state. Here, it is assumed that the stronger the light detected by the
図4では経過時間が62秒程度の時に生体情報検出装置の取り外しが行われた。図4からわかるように、脈波センサー信号のAC成分(脈AC)は、装着状態にある56秒程度までは脈に対応した周期性を有する信号となり、その後取り外し動作により信号波形が乱れ、取り外しの完了後は脈とは対応しない信号となるため、周期性のない波形となる。 In FIG. 4, the biological information detection device is removed when the elapsed time is about 62 seconds. As can be seen from FIG. 4, the AC component (pulse AC) of the pulse wave sensor signal becomes a signal having periodicity corresponding to the pulse until about 56 seconds in the wearing state, and then the signal waveform is disturbed by the removal operation, and the removal is performed. Since the signal does not correspond to the pulse after the completion of, the waveform has no periodicity.
一方、脈波センサー信号のDC成分(脈DC)は、安定的な装着状態ではほぼ一定の値となり、取り外し完了後の安定的な非装着状態では装着状態とは異なるほぼ一定の値となる。そして、非装着状態での値は装着状態での値に比べて小さい値となる。ただし上述したように、装着状態での値、非装着状態での値ともに種々の要因により変動するものであるため、それぞれの値と閾値との比較処理では、精度よく着脱検出を行うことは難しい。 On the other hand, the DC component (pulse DC) of the pulse wave sensor signal has a substantially constant value in a stable wearing state, and has a substantially constant value different from the wearing state in a stable non-wearing state after completion of removal. The value in the non-wearing state is a smaller value than the value in the wearing state. However, as described above, since the value in the wearing state and the value in the non-wearing state vary depending on various factors, it is difficult to accurately detect the attachment / detachment in the comparison process between each value and the threshold value. .
そこで本実施形態では、図4にΔ脈DCとして示したように、脈波センサー信号のDC成分の変化値を用いる。図4からわかるように、DC成分の変化値は、装着状態及び非装着状態のそれぞれにおいては0に近い値となるが、装着状態から非装着状態へ切り替わりタイミング(取り外しのタイミング)において、絶対値の大きい値をとる。そして、装着状態での値と非装着状態での値は、それぞれ種々の要因変動を受けるものであるが、その差分値であるDC成分の変化値については、当該種々の要因による影響がキャンセルされる。よってDC成分の変化値を用いることで、外光の状況や、ユーザーのヘモグロビン等の差異、或いは押圧の状態等の変動によらずに、精度よく着脱検出を行うことが可能になる。 Therefore, in the present embodiment, as indicated by Δ pulse DC in FIG. 4, the change value of the DC component of the pulse wave sensor signal is used. As can be seen from FIG. 4, the change value of the DC component is a value close to 0 in each of the wearing state and the non-wearing state, but the absolute value at the timing of switching from the wearing state to the non-wearing state (removal timing). Take a large value. The value in the wearing state and the value in the non-wearing state are subject to various factor variations, but the influence of the various factors is canceled on the change value of the DC component that is the difference value. The Therefore, by using the change value of the DC component, the attachment / detachment detection can be performed with high accuracy regardless of the external light condition, the difference in the hemoglobin of the user, or the fluctuation of the pressing state.
ここでは、DC成分の変化値ΔDC1と、所与の閾値Th1との比較処理を行い、DC成分の変化値が所与の閾値よりも大きい(ΔDC1>Th1)場合に取り外しが行われたと判定する。なお、図4では装着状態においてΔDC1>Th1となった場合であるため、装着状態から非装着状態へ変化した、すなわち取り外しが行われたと判定した。しかし、非装着状態から装着状態への変化(すなわち再装着)の場合も、DC成分の変化値の符号は異なるが、DC成分の変化値は同様に大きい値をとるはずである。よって、非装着状態である場合には、ΔDC1>Th1となったか否かを再装着検出の判定に用いてもよい。 Here, the DC component change value ΔDC1 is compared with the given threshold value Th1, and it is determined that the removal has been performed when the DC component change value is larger than the given threshold value (ΔDC1> Th1). . In FIG. 4, since ΔDC1> Th1 in the mounted state, it is determined that the mounted state has changed to the non-mounted state, that is, removal has been performed. However, in the case of a change from the non-wearing state to the wearing state (that is, remounting), the sign of the change value of the DC component is different, but the change value of the DC component should take a large value as well. Therefore, in the non-wearing state, whether or not ΔDC1> Th1 may be used for the determination of the remounting detection.
ここで、取り外しにおけるDC成分の信号値の変化は、ある程度短い期間で行われることが想定される。装着状態での脈波センサー11は、図2に示したように生体に密着しており、取り外しにより脈波センサー11が肌に対して浮くことで、図4の62秒近傍に示したようなDC成分の変化が生じる。そして、後述する衝撃検出の場合のように、生体情報検出装置がほんのわずか浮くだけでもDC成分には顕著な変化が現れるものである。つまり、生体情報検出装置が肌に接した状態から浮くまでの期間にDC成分は大きく変化するところ、機器の浮き上がりに長い時間(例えば数秒のオーダー)を要することは考えにくい。
Here, it is assumed that the change in the signal value of the DC component in the removal is performed in a relatively short period. The
よって本実施形態では、DC成分の変化値ΔDC1は、ある程度短い所与の期間T1におけるDC成分に基づいて求めるものとする。ここでの期間T1は、例えば脈波センサー11のサンプリング周期の一周期に相当する期間であってもよい。脈波センサー11のサンプリング周波数が16Hzであれば、サンプリング周期及び上記所与の期間は1/16秒となる。この場合、図5(A)に示したように時間的に隣接する脈波センサー信号のDC成分の差分値が、DC成分の変化値となる。
Therefore, in the present embodiment, the change value ΔDC1 of the DC component is obtained based on the DC component in a given period T1 that is somewhat short. Here, the period T1 may be a period corresponding to one period of the sampling period of the
ただし、所与の期間T1はこれに限定されず、複数のサンプリング周期に相当する期間を設定してもよい。例えば、図5(B)では3周期分の期間をT1とした場合を示している。この場合、DC成分の変化値を求める手法は種々考えられるが、例えば図5(B)に示したように、T1に含まれるDC成分の信号値の最大値と最小値の差分値を求めればよい。 However, the given period T1 is not limited to this, and periods corresponding to a plurality of sampling periods may be set. For example, FIG. 5B shows a case where a period of three cycles is T1. In this case, various methods for obtaining the change value of the DC component are conceivable. For example, as shown in FIG. 5B, if the difference value between the maximum value and the minimum value of the signal value of the DC component included in T1 is obtained. Good.
3.2 衝撃検出処理
上述したように、所与の期間T1での脈波センサー信号のDC成分の変化値ΔDC1と、所与の閾値Th1との比較処理により、生体情報検出装置の取り外しを検出できる。しかし、生体情報検出装置に対して強い衝撃が加えられた場合、生体情報検出装置及び当該生体情報検出装置に設けられた脈波センサー11が、生体(肌)に対して浮く場合がある。その場合、脈波センサー11のPD13は、LED12からの照射光が生体で反射された反射光を適切に検出できず、また、肌と生体情報検出装置の隙間から外光が入り込む可能性がある。そのため、脈波センサー11が浮いている期間においては、脈波センサー信号は非装着状態と同様の特性を示す。
3.2 Impact Detection Processing As described above, the removal of the biological information detection device is detected by the comparison processing between the change value ΔDC1 of the DC component of the pulse wave sensor signal in the given period T1 and the given threshold value Th1. it can. However, when a strong impact is applied to the biological information detection apparatus, the biological information detection apparatus and the
具体的には、取り外しが行われた場合に脈波センサー信号のDC成分が図6(A)に示したように変化(図6(A)の例では低下)するのと同様に、衝撃が加えられた場合には、図6(B)に示したように一時的にDC成分値の低下が見られる。 Specifically, when the removal is performed, the DC component of the pulse wave sensor signal changes as shown in FIG. 6A (decreases in the example of FIG. 6A). When added, the DC component value temporarily decreases as shown in FIG.
よって、所与の期間T1におけるDC成分の変化値ΔDC1は、実際には取り外しが行われていない衝撃検出のケースにおいても、図6(B)に示したようにある程度大きい値となり、場合によってはTh1を超えてしまう。その場合、装着状態が継続されているにもかかわらず、取り外しが行われて非装着状態に移行したとの誤判定を行うことになり好ましくない。 Therefore, the change value ΔDC1 of the DC component in a given period T1 becomes a large value as shown in FIG. 6B even in the case of impact detection that is not actually removed. Th1 is exceeded. In such a case, it is not preferable because an erroneous determination that the device has been removed and shifted to the non-wearing state even though the wearing state is continued.
具体例を図を用いて説明する。図7(A)、図7(B)に衝撃が加えられた場合の脈波センサー信号の変化を示す。図7(A)、図7(B)では60秒経過時点から30秒おきに生体情報検出装置に衝撃を与えている。図7(A)に示したように、衝撃が加えられたタイミングでは、脈波センサー信号のAC成分とDC成分の両方で大きな値の変化が見られる。よって、DC成分の変化値ΔDC1も図7(B)に示したように、衝撃が加えられたタイミングにおいてある程度大きい値をとる。なお、図7(B)では隣接タイミングでのDC成分の差分値を、DC成分の変化値としており、上記所与の期間T1を1サンプリング周期とした場合に相当する。 A specific example will be described with reference to the drawings. FIG. 7A and FIG. 7B show changes in the pulse wave sensor signal when an impact is applied. In FIG. 7A and FIG. 7B, an impact is given to the biological information detection apparatus every 30 seconds from the time when 60 seconds have passed. As shown in FIG. 7A, at the timing when an impact is applied, a large value change is observed in both the AC component and the DC component of the pulse wave sensor signal. Therefore, the change value ΔDC1 of the DC component also takes a value that is somewhat large at the timing when the impact is applied, as shown in FIG. In FIG. 7B, the difference value of the DC component at the adjacent timing is the change value of the DC component, which corresponds to the case where the given period T1 is one sampling period.
また、図10(A)、図10(B)に取り外し及び再装着を行った場合の脈波センサー信号の変化を示す。図10(A)、図10(B)では、60秒、120秒、187秒経過時点で生体情報検出装置を腕から外し、90秒、150秒、206秒経過時点で生体情報検出装置を腕に装着している。図10(A)に示したように、取り外し及び装着の両方に対応するタイミングにおいて、脈波センサー信号のAC成分とDC成分の両方で大きな値の変化が見られる。そのため、図10(B)に示したように、対応するタイミングでDC成分の変化値ΔDC1も大きい値となる。また、図10(B)に示したように、取り外しではΔDC1は非常に大きい値となるのに対して、再装着時には相対的に小さい値となる。 10A and 10B show changes in the pulse wave sensor signal when being removed and remounted. In FIGS. 10A and 10B, the biological information detection device is removed from the arm when 60 seconds, 120 seconds, and 187 seconds have elapsed, and the biological information detection device is armed when 90 seconds, 150 seconds, and 206 seconds have elapsed. It is attached to. As shown in FIG. 10A, a large value change is observed in both the AC component and DC component of the pulse wave sensor signal at the timing corresponding to both removal and mounting. Therefore, as shown in FIG. 10B, the change value ΔDC1 of the DC component also becomes a large value at the corresponding timing. Also, as shown in FIG. 10B, ΔDC1 takes a very large value when removed, but takes a relatively small value when reattached.
図7(B)と図10(B)を比較した場合、取り外しと衝撃の判別、及び再装着と衝撃の判別の両方を行おうとした場合、ΔDC1の値の差異は大きくない(具体的には再装着と衝撃の場合のΔDC1の値が近い)ため、ΔDC1だけからの判別は困難である。例えば、取り外しと再装着の両方を検出するための閾値Th1を設定した場合、衝撃が加えられた場合のΔDC1の値もTh1を越えてしまう可能性が高い。 When comparing FIG. 7B and FIG. 10B, when both removal and impact determination, and reattachment and impact determination are attempted, the difference in the value of ΔDC1 is not large (specifically, Since the value of ΔDC1 in the case of remounting and impact is close), it is difficult to discriminate only from ΔDC1. For example, when the threshold value Th1 for detecting both removal and remounting is set, there is a high possibility that the value of ΔDC1 when an impact is applied also exceeds Th1.
そこで本実施形態では、T1でのΔDC1を用いた判定に合わせて、衝撃検出の判定を行ってもよい。そして、ΔDC1がTh1を超えていた場合であっても、衝撃が検出された場合には、DC成分の変化値は衝撃に起因するものであり取り外しが行われたのではないと判定する。また、ΔDC1がTh1を超えており、且つ衝撃が非検出の場合に、取り外しが行われたと判定すればよい。 Therefore, in this embodiment, the determination of impact detection may be performed in accordance with the determination using ΔDC1 at T1. Even when ΔDC1 exceeds Th1, if an impact is detected, it is determined that the change value of the DC component is due to the impact and that the removal has not been performed. Further, when ΔDC1 exceeds Th1 and no impact is detected, it may be determined that the removal has been performed.
本実施形態では、T1とは異なる第2の期間T2でのDC成分の変化値ΔDC2を用いて衝突判定を行ってもよいし、体動センサーからの体動信号を用いて衝突判定を行ってもよいし、その両方を併用してもよい。以下、それぞれの手法について説明する。 In the present embodiment, the collision determination may be performed using the change value ΔDC2 of the DC component in the second period T2 different from T1, or the collision determination is performed using the body motion signal from the body motion sensor. Or both of them may be used in combination. Hereinafter, each method will be described.
まずT2でのΔDC2を用いる手法について説明する。上述したように、T1でのDC成分の変化値ΔDC1は、取り外しの場合も衝撃の場合もある程度大きくなり精度よく判別することが難しい。しかし、T1前後でDC成分の信号値が安定する安定状態まで見れば、取り外しと衝撃とは判別可能である。 First, a method using ΔDC2 at T2 will be described. As described above, the change value ΔDC1 of the DC component at T1 increases to some extent both in the case of removal and in the case of an impact, and it is difficult to accurately discriminate. However, the removal and the impact can be discriminated if a stable state where the signal value of the DC component is stable before and after T1 is seen.
図4や図6に示したように、装着状態が継続されている状況や非装着状態が継続されている状況では、DC成分の信号値は大きな変動が起こらない安定状態となることがわかっている。よって、実際に取り外しが行われ装着状態から非装着状態へ移行した場合には、図6(A)に示したように、T1でのDC成分の変動前(具体的には取り外し動作によるDC成分への影響が発生する前)は装着状態に対応する値が安定的に得られ、T1でのDC成分の変動後(具体的には取り外し動作による影響が充分に収まった後)は非装着状態に対応する値が安定的に得られる。従って、T1を含み、且つT1に比べて長い期間であるT2でのDC成分の変化値ΔDC2を求めると、取り外しがあった場合には当該ΔDC2はある程度大きい値となる。ここでT2は、例えば上述したように、取り外し動作によるDC成分の信号値への影響の発生前のタイミング、及び影響が充分低減された後のタイミングの両方を含む長さの期間である。 As shown in FIG. 4 and FIG. 6, it is understood that the signal value of the DC component is in a stable state in which a large fluctuation does not occur in a situation where the wearing state is continued or a non-wearing state is continued. Yes. Therefore, when the detachment is actually performed and the transition is made from the mounted state to the non-mounted state, as shown in FIG. 6A, before the DC component changes at T1 (specifically, the DC component due to the detaching operation). Before the effect on the device occurs), the value corresponding to the wearing state can be stably obtained, and after the change of the DC component at T1 (specifically, after the influence of the removal operation is sufficiently suppressed), the wearing state is not A value corresponding to is stably obtained. Accordingly, when the change value ΔDC2 of the DC component at T2 that includes T1 and is longer than T1 is obtained, ΔDC2 becomes a somewhat large value when there is a removal. Here, for example, as described above, T2 is a period of time including both the timing before the influence of the DC component on the signal value due to the removal operation and the timing after the influence is sufficiently reduced.
それに対して、取り外しは行われず衝撃が加わった場合には、T1でのDC成分の変動前も、変動後も、ともに装着状態に対応する。よって図6(B)に示したように、期間T2でのDC成分の変化値ΔDC2を求めると、ΔDC2は0に近い値となる。 On the other hand, when an impact is applied without being removed, both before and after the change of the DC component at T1 correspond to the mounted state. Therefore, as shown in FIG. 6B, when the change value ΔDC2 of the DC component in the period T2 is obtained, ΔDC2 becomes a value close to zero.
以上のことより、T2でのΔDC2と、所与の閾値Th2との比較処理に基づいて衝突判定を行うことが可能である。具体的には、ΔDC2がTh2より大きければ衝突が非検出であると判定し、ΔDC2がTh2以下であれば衝突を検出したと判定すればよい。 As described above, it is possible to perform the collision determination based on the comparison process between ΔDC2 at T2 and the given threshold value Th2. Specifically, if ΔDC2 is larger than Th2, it is determined that the collision is not detected, and if ΔDC2 is equal to or smaller than Th2, it may be determined that the collision is detected.
つまりT1でのΔDC1との判定と組み合わせると、ΔDC1>Th1且つΔDC2>Th2の場合に生体情報検出装置の取り外しが行われたと判定し、ΔDC1>Th1且つΔDC2≦Th2の場合に、取り外しではなく衝撃が加えられたと判定すればよい。 In other words, when combined with the determination of ΔDC1 at T1, it is determined that the biological information detection device has been removed when ΔDC1> Th1 and ΔDC2> Th2, and when ΔDC1> Th1 and ΔDC2 ≦ Th2, an impact is applied instead of removal. It may be determined that is added.
また、衝突検出を体動センサーからの体動信号に基づいて行ってもよい。上述したように、取り外しと誤認する可能性が生じるのは、生体情報検出装置の浮きが発生する場合であり、具体的には生体情報検出装置に対して強い衝撃が加えられた場合である。よって、生体情報検出装置に動きを検出するモーションセンサーがあれば、当該モーションセンサーを用いて衝撃検出が可能である。 Further, collision detection may be performed based on a body motion signal from a body motion sensor. As described above, there is a possibility that it may be mistaken for removal when the biological information detection apparatus is lifted, and specifically when a strong impact is applied to the biological information detection apparatus. Therefore, if the biological information detection device includes a motion sensor that detects a motion, the impact can be detected using the motion sensor.
生体情報検出装置には、生体情報として体動情報(例えば歩数等の情報や、運動負荷に関する情報等)を検出したり、脈波センサー信号に含まれる体動ノイズの低減を行ったりするために、体動センサーが設けられることが多い。よって、衝撃検出用のセンサーを別途設けることは妨げられないが、多くの場合では体動センサーを衝撃検出と、他の処理とで併用することが可能である。以下、体動センサーとして加速度センサーを用いる例について説明する。 In order to detect body movement information (for example, information on the number of steps, information on exercise load, etc.) as biological information, or to reduce body movement noise included in the pulse wave sensor signal In many cases, a body motion sensor is provided. Therefore, it is not hindered to separately provide a sensor for detecting an impact, but in many cases, a body motion sensor can be used in combination with an impact detection and other processing. Hereinafter, an example in which an acceleration sensor is used as the body motion sensor will be described.
図7(A)、図7(B)と同様に60秒経過時点から30秒おきに生体情報検出装置に衝撃を与えた場合の、加速度センサーのセンサー情報(加速度検出値)の変化を図8(A)に示す。ここでは3軸加速度センサーを想定しており、XYZの各軸での加速度の変化を示している。また、1回の衝撃での加速度変化を詳細に見るために、経過時間が90秒付近の箇所を拡大したものが図8(B)である。これからわかるように、衝撃に対応するタイミングでは、加速度検出値が±2〜4G程度の値をとることになる。また、図8(B)からは、衝撃が加えられてから約1秒程度の間には、当該衝撃による信号が加速度検出値に現れることがわかる。 Changes in the sensor information (acceleration detection value) of the acceleration sensor when an impact is applied to the biological information detection device every 30 seconds from the time when 60 seconds have passed, as in FIGS. 7A and 7B. Shown in (A). Here, a three-axis acceleration sensor is assumed, and changes in acceleration on each axis of XYZ are shown. Further, FIG. 8B is an enlarged view of a portion where the elapsed time is around 90 seconds in order to see the change in acceleration due to one impact in detail. As can be seen, at the timing corresponding to the impact, the acceleration detection value takes a value of about ± 2 to 4G. Further, from FIG. 8B, it is understood that a signal due to the impact appears in the acceleration detection value within about 1 second after the impact is applied.
一方、図10(A)、図10(B)と同様に、60秒、120秒、187秒経過時点で生体情報検出装置を腕から外し、90秒、150秒、206秒経過時点で生体情報検出装置を腕に装着した場合の、加速度センサーのセンサー情報(加速度検出値)の変化を図11(A)に示す。また、1回の着脱での加速度変化を詳細に見るために、経過時間が90秒付近の箇所を拡大したものが図11(B)である。これからわかるように,着脱の場合には加速度検出値の変化はせいぜい±1G程度である。 On the other hand, as in FIGS. 10A and 10B, the biological information detection device is removed from the arm when 60 seconds, 120 seconds, and 187 seconds have elapsed, and the biological information is detected when 90 seconds, 150 seconds, and 206 seconds have elapsed. FIG. 11A shows a change in sensor information (acceleration detection value) of the acceleration sensor when the detection device is worn on the arm. Further, FIG. 11B is an enlarged view of a portion where the elapsed time is around 90 seconds in order to see the change in acceleration in one attachment / detachment in detail. As can be seen from this, in the case of attachment / detachment, the change in the acceleration detection value is at most ± 1G.
つまり、1G≦Thacc≦2Gとなるような加速度閾値Thaccを設定し、DC成分が変化したタイミングを含む1秒程度の期間において、加速度検出値の絶対値の最大値AccmaxとThaccとの比較処理を行うことで、衝突検出を行うことができる。具体的には、Accmax>Thaccの場合には衝突を検出したと判定し、Accmax≦Thaccの場合には衝突は発生していないと判定すればよい。 That is, the acceleration threshold Thacc is set so as to satisfy 1G ≦ Tacc ≦ 2G, and the absolute value of the acceleration detection value Accmax is compared with Thacc in a period of about 1 second including the timing when the DC component changes. By doing so, collision detection can be performed. Specifically, it is determined that a collision is detected when Accmax> Tacc, and it is determined that no collision occurs when Accmax ≦ Tacc.
つまりT1でのΔDC1との判定と組み合わせると、ΔDC1>Th1且つAccmax≦Thaccの場合に生体情報検出装置の取り外しが行われたと判定し、ΔDC1>Th1且つAccmax>Thaccの場合に、取り外しではなく衝撃が加えられたと判定すればよい。 In other words, when combined with the determination of ΔDC1 at T1, it is determined that the biological information detection device has been removed when ΔDC1> Th1 and Accmax ≦ Tacc, and when ΔDC1> Th1 and Accmax> Tacc, it is not a removal but an impact. It may be determined that is added.
なお、図8(B)や図11(B)のZ軸の加速度検出値accZを見ればわかるように、加速度検出値そのものを用いた場合、加速度信号に重畳する重力加速度の影響を受けてしまう。よって加速度検出値を用いた衝突判定の精度を上げるために、加速度検出値そのものではなく、加速度検出値の離散的微分値を用いて処理を行ってもよい。例えば、離散的微分値として、時間的に隣接する加速度検出値の差分値を用いればよく、図8(A)に対応する離散的微分値を示したものが図9(A)である。同様に、図9(B)が図8(B)、図12(A)が図11(A)、図12(B)が図11(B)に対応する離散的微分値である。図9(B)と図12(B)を比較すればわかるように、離散的微分値を取った場合でも、取り外し等に比べて衝撃が加えられた方がAccmax(厳密にはΔAccmax)が大きい値となる点は同様であり、且つ微分をとることで重力加速度がキャンセルされるため、加速度検出値そのものを用いる場合よりも高精度の判定が可能となる。 As can be seen from the Z axis acceleration detection value accZ in FIGS. 8B and 11B, when the acceleration detection value itself is used, it is affected by the gravitational acceleration superimposed on the acceleration signal. . Therefore, in order to increase the accuracy of the collision determination using the acceleration detection value, the process may be performed using the discrete differential value of the acceleration detection value instead of the acceleration detection value itself. For example, as a discrete differential value, a difference value between acceleration detection values that are temporally adjacent may be used. FIG. 9A shows a discrete differential value corresponding to FIG. Similarly, FIG. 9B is a discrete differential value corresponding to FIG. 8B, FIG. 12A is a discrete differential value corresponding to FIG. 11A, and FIG. As can be seen by comparing FIG. 9B and FIG. 12B, even when a discrete differential value is taken, Accmax (strictly ΔAccmax) is greater when an impact is applied than when it is removed. Since the gravitational acceleration is canceled by taking the differentiation, the determination becomes more accurate than when the acceleration detection value itself is used.
また、重力加速度による影響を抑止する手法は離散的微分値を取るものに限定されない。例えば、図8(A)や図11(A)等の加速度検出値の信号に対して、ハイパスフィルタ処理を行ってからThaccとの比較処理を行うものであってもよい。 Moreover, the method of suppressing the influence by gravity acceleration is not limited to what takes a discrete differential value. For example, the high-pass filter processing may be performed on the acceleration detection value signal shown in FIGS. 8A and 11A, and then the comparison with Thacc may be performed.
3.3 AC成分の自己相関関数を用いた手法
また本実施形態では、上述の手法とともに、脈波センサー信号のAC成分信号の自己相関関数を用いて装着状態か非装着状態かを判定してもよい。
3.3 Method Using Auto-Correlation Function of AC Component In the present embodiment, in addition to the above-described method, the auto-correlation function of the AC component signal of the pulse wave sensor signal is used to determine whether the device is mounted or not. Also good.
装着状態での脈波センサー信号のAC成分は、ユーザーの脈に対応した信号となるため、周期性を有する信号となる。また、生体情報検出装置を装着したユーザーが運動をしている場合、AC成分は当該運動による信号値も重畳される可能性があるが、歩行等のように周期性を有する運動も多く、やはりAC成分信号は周期性を有する。 Since the AC component of the pulse wave sensor signal in the wearing state is a signal corresponding to the pulse of the user, the signal has periodicity. In addition, when the user wearing the biological information detection device is exercising, the AC component may be superimposed with the signal value of the exercise, but there are many exercises with periodicity such as walking, etc. The AC component signal has periodicity.
それに対して、非装着状態ではAC成分に周期性を持たせる要因は考えにくく、一般的にAC成分信号は周期性を持たない信号となる。 On the other hand, in a non-wearing state, it is difficult to consider a factor that causes the AC component to have periodicity, and the AC component signal generally has no periodicity.
自己相関関数とは、例えば下式(1)により与えられる関数である。ここで、Nは対象とする区間であり、例えば64サンプル(16Hzのサンプリング周波数であれば4秒分の区間)であってもよい。 The autocorrelation function is a function given by the following equation (1), for example. Here, N is a target section, and may be, for example, 64 samples (a section for 4 seconds if the sampling frequency is 16 Hz).
つまりR(j)は、着目しているある区間の信号と、そこからjサンプル過去の区間の信号との1つの相関係数となる。このR(j)をj=1〜Nに渡って算出したものが自己相関関数となる。 That is, R (j) is one correlation coefficient between a signal in a certain section of interest and a signal in a section of j samples in the past. The R (j) calculated over j = 1 to N is the autocorrelation function.
上式(1)と、図10(A)に示したAC成分の値を用いて算出した相関関数の例を図13(A)、図13(B)に示す。図13(A)は装着状態(図10(A)における90秒〜120秒等)での相関関数を表し、図13(B)は非装着状態(図10(A)における60秒〜90秒等)での相関関数を表す。 FIGS. 13A and 13B show examples of correlation functions calculated using the above equation (1) and the AC component values shown in FIG. 13A shows a correlation function in a wearing state (90 seconds to 120 seconds in FIG. 10A), and FIG. 13B shows a non-wearing state (60 seconds to 90 seconds in FIG. 10A). Etc.).
図13(A)からわかるように、装着状態での自己相関関数は、最大値が大きく、最小値も小さい。具体的には値の範囲が±0.75を超えることになる。さらに自己相関関数自体にも周期性がある。一方、図13(B)からわかるように、非装着状態では自己相関関数のレンジが狭く、自己相関関数に周期性がない。これは上述したように、装着状態ではAC成分が周期性を有する可能性が高いのに対して、非装着状態では周期性がないと考えられるためである。 As can be seen from FIG. 13A, the autocorrelation function in the mounted state has a large maximum value and a small minimum value. Specifically, the value range exceeds ± 0.75. Furthermore, the autocorrelation function itself has periodicity. On the other hand, as can be seen from FIG. 13B, the range of the autocorrelation function is narrow in the non-wearing state, and the autocorrelation function has no periodicity. This is because, as described above, the AC component is highly likely to have periodicity in the mounted state, whereas it is considered that there is no periodicity in the non-mounted state.
よって、脈波センサー信号のAC成分の自己相関関数を求め、当該自己相関関数に基づいて装着状態か否かを判定することが可能である。具体的には、自己相関関数の最大値が±0.75を超えている場合、或いは自己相関関数が周期性を有する場合、或いはその両方が満たされる場合に、生体情報検出装置が装着状態にあると判定すればよい。なお、自己相関関数が周期性を有するか否かはFFT等の周波数分析を行うことで判定すればよい。 Therefore, it is possible to obtain the autocorrelation function of the AC component of the pulse wave sensor signal and determine whether or not the wearing state is based on the autocorrelation function. Specifically, when the maximum value of the autocorrelation function exceeds ± 0.75, when the autocorrelation function has periodicity, or when both are satisfied, the biological information detection device is put into the wearing state. What is necessary is just to determine that there exists. Note that whether or not the autocorrelation function has periodicity may be determined by performing frequency analysis such as FFT.
4.状態遷移
本実施形態では、現在状態及び入力によって、出力及び次状態が決定されるステートマシンを用いることで、装着状態か非装着状態かの判定処理を行っていくものとする。その際、装着状態と非装着状態だけではなく、その中間を表す中間状態を設定する。以下、状態の設定、及び各状態における入力を表すイベントの設定について説明し、ステートチャート及びフローチャートを用いて詳細を説明する。
4). State Transition In this embodiment, it is assumed that the determination process of whether the wearing state or the non-wearing state is performed by using a state machine that determines the output and the next state according to the current state and the input. At that time, not only the wearing state and the non-wearing state but also an intermediate state representing the middle is set. Hereinafter, setting of a state and setting of an event representing an input in each state will be described, and details will be described using a state chart and a flowchart.
4.1 状態及びイベントの設定
図14に本実施形態で設定される状態、及び各状態での入力に対応するイベントの例を示す。図14に示したように、本実施形態では脈拍計測未成功状態と、装着状態(確実)と、装着状態(疑)と、非装着状態(確実)と、非装着状態(疑)と、計測終了状態とが設定される。ただし、本実施形態での状態及びイベントは図14に限定されず、種々の変形実施が可能である。
4.1 Setting of State and Event FIG. 14 shows a state set in the present embodiment and an example of an event corresponding to an input in each state. As shown in FIG. 14, in this embodiment, the pulse measurement unsuccessful state, the mounted state (certain), the mounted state (suspect), the non-mounted state (reliable), the non-mounted state (suspect), and measurement End status is set. However, the states and events in the present embodiment are not limited to those in FIG. 14, and various modifications can be made.
脈拍計測未成功状態(以下状態Aとも表記)とは、計測開始ボタンが押下される等、計測自体は開始されているが、脈波情報(脈拍数)の計測が成功していない状態である。 The pulse measurement unsuccessful state (hereinafter also referred to as state A) is a state in which the measurement itself has started, for example, the measurement start button is pressed, but the pulse wave information (pulse rate) has not been successfully measured. .
装着状態(確実)(以下状態Bとも表記)は、生体情報検出装置が装着されていることが確実な状態であり、脈波情報の表示等も正常に行われている状態である。装着状態(疑)(以下状態Cとも表記)は、脈波センサー信号のDC成分に異常が見られるが、装着はされている状態である。装着状態(疑)は、広義には装着状態に含まれるものであるが、通常の装着状態では見られない信号が検出されているという意味で、装着状態と非装着状態の中間となる中間状態に対応する。 The wearing state (reliable) (hereinafter also referred to as state B) is a state where it is certain that the biological information detecting device is attached, and the display of pulse wave information and the like is normally performed. The wearing state (suspect) (hereinafter also referred to as state C) is a state in which the DC component of the pulse wave sensor signal is abnormal, but is being worn. The wearing state (question) is included in the wearing state in a broad sense, but in the sense that a signal that is not seen in the normal wearing state is detected, an intermediate state that is intermediate between the wearing state and the non-wearing state Corresponding to
非装着状態(確実)(以下状態Dとも表記)は、生体情報検出装置が取り外されていることが確実な状態である。非装着状態(疑)(以下状態Eとも表記)とは、生体情報検出装置の装着の可能性が見られるが、脈波情報の検出までは成功していない状態である。非装着状態(疑)は、装着している可能性はあるが、脈波情報の表示等ができない点で装着状態(確実)と同一ではない。つまり、非装着状態(疑)についても、非装着状態と装着状態の中間となる中間状態に対応する。 The non-wearing state (reliable) (hereinafter also referred to as state D) is a state in which it is certain that the biological information detecting device has been removed. The non-wearing state (probable) (hereinafter also referred to as state E) is a state in which there is a possibility of wearing the biological information detection device, but the detection of pulse wave information has not been successful. The non-wearing state (suspect) may be worn, but is not the same as the wearing state (certain) in that pulse wave information cannot be displayed. That is, the non-wearing state (question) also corresponds to an intermediate state that is intermediate between the non-wearing state and the wearing state.
計測終了状態(以下状態Fとも表記)とは、非装着状態が長く続いており、計測が終了していると考えられる状態である。 The measurement end state (hereinafter also referred to as state F) is a state in which the non-wearing state continues for a long time and the measurement is considered to have ended.
また、状態A〜状態Eの各状態については、それぞれの状態において監視すべきイベントが設定されている。各状態では、イベントが発生しない場合には当該状態を継続し、何らかのイベントが発生した場合には、当該イベントに対応する処理を行って(出力を行って)、他の状態へ遷移する。 For each of the states A to E, an event to be monitored in each state is set. In each state, when an event does not occur, the state is continued, and when an event occurs, a process corresponding to the event is performed (output is performed), and a transition is made to another state.
状態Aでは、初回脈拍計測成功イベント(イベントA1)と、計測未成功一定時間継続イベント(イベントA2)の発生を監視する。イベントA1は、状態Aに移行後、脈波情報(脈拍)の計測が成功した場合に検出されるイベントである。一方、イベントA2は、状態Aに移行後、イベントA1が発生することなく一定時間が経過した場合に検出されるイベントである。 In the state A, the occurrence of the first pulse measurement success event (event A1) and the measurement unsuccessful constant time continuous event (event A2) are monitored. The event A1 is an event detected when the pulse wave information (pulse) is successfully measured after the transition to the state A. On the other hand, the event A2 is an event that is detected when a certain time elapses without the event A1 occurring after the transition to the state A.
状態Bでは、取り外しイベント(イベントB1)と、衝撃発生イベント(B2)の発生を監視する。イベントB1は、取り外しが行われた場合に検出されるイベントであり、具体的には上述したように、ΔDC1がTh1よりも大きく、且つ衝撃が検出されない場合に発生する。また、イベントB2は、衝撃が発生した場合に検出されるイベントであり、具体的にはΔDC1はTh1より大きいが、衝撃の検出が行われた場合に発生する。 In state B, the occurrence of a removal event (event B1) and an impact occurrence event (B2) are monitored. The event B1 is an event that is detected when the removal is performed. Specifically, as described above, the event B1 occurs when ΔDC1 is greater than Th1 and no impact is detected. Event B2 is an event detected when an impact occurs. Specifically, ΔDC1 is larger than Th1, but occurs when an impact is detected.
状態Cでは、取り外しイベント(イベントC1)と、衝撃終息イベント(イベントC2)の発生を監視する。イベントC1は、イベントB1と同様に取り外しが行われた場合に検出されるイベントである。C1はB1と全く同じ処理で検出されてもよいし、C1とB1で判定の際の閾値(Th1、Th2、Thacc等)を変えてもよい。C2は、状態Cへ遷移する際に検出された衝撃が終息した場合に検出されるイベントである。具体的には、状態Cへの遷移後、一定時間衝撃が検出されないこと、或いはDC成分の値に異常がない(ΔDC1が小さい)こと等を条件に検出されてもよい。 In state C, the occurrence of a removal event (event C1) and an impact end event (event C2) are monitored. The event C1 is an event detected when the removal is performed in the same manner as the event B1. C1 may be detected by exactly the same process as B1, or threshold values (Th1, Th2, Thacc, etc.) at the time of determination may be changed between C1 and B1. C2 is an event detected when the impact detected when transitioning to state C ends. Specifically, after the transition to the state C, it may be detected on the condition that no impact is detected for a certain period of time, or that there is no abnormality in the value of the DC component (ΔDC1 is small).
状態Dでは、装着検出イベント(イベントD1)と、非装着状態一定時間継続イベント(イベントD2)の発生を監視する。イベントD1は、所与の期間T3(状態Dに遷移後の期間であり、長さはT1と同程度)でのDC成分の変化値ΔDC3が、所与の閾値Th3よりも大きい場合に検出される。図10(B)に示したように、再装着でのDC成分の変化値は、取り外し時のDC成分の変化値よりも小さい。よってTh3は比較的小さいDC成分の変化であっても検出できる程度に小さい値となる必要がある。これは、Th3とTh1を共通の値として、Th1(=Th3)を再装着を検出可能な程度に小さい値に設定することで実現してもよいし、Th1>Th3となる閾値を設定することで実現してもよい。イベントD1では、それに合わせて、T2でのΔDC2と同様に、DC成分の変動前後において、DC成分の信号値がシフトしたか否かを判定に用いてもよい。或いは、変動後のDC成分の信号値が安定しているか否かを判定に用いてもよいし、脈波センサー信号のAC成分の波形がきれいか否かを判定に用いてもよい。波形がきれいか否かは、上述したように自己相関関数を用いて判定することができる。 In the state D, the occurrence of the wearing detection event (event D1) and the non-wearing state constant time continuous event (event D2) are monitored. The event D1 is detected when the change value ΔDC3 of the DC component in the given period T3 (the period after the transition to the state D and the length is the same as T1) is larger than the given threshold Th3. The As shown in FIG. 10B, the change value of the DC component upon remounting is smaller than the change value of the DC component upon removal. Therefore, Th3 needs to be small enough to detect even a relatively small change in DC component. This may be realized by setting Th3 and Th1 as a common value and setting Th1 (= Th3) to a value small enough to detect remounting, or setting a threshold value such that Th1> Th3. It may be realized with. In the event D1, it may be used for the determination whether or not the signal value of the DC component is shifted before and after the fluctuation of the DC component, similarly to ΔDC2 at T2. Alternatively, it may be used for determining whether or not the signal value of the DC component after fluctuation is stable, or it may be used for determining whether or not the waveform of the AC component of the pulse wave sensor signal is clean. Whether the waveform is clean or not can be determined using the autocorrelation function as described above.
また、イベントD2は、状態Dに移行後、イベントD1が発生することなく一定時間が経過した場合に検出されるイベントである。 The event D2 is an event that is detected when a certain time has passed without the event D1 occurring after the transition to the state D.
状態Eでは、外光検出イベント(イベントE1)と、中途脈拍計測成功イベント(イベントE2)の発生を監視する。イベントE1は、外光が検出された場合に発生するイベントであり、具体的には脈波センサー信号のDC成分の値が、装着状態では想定されない程度の光強度に対応する値である場合に発生する。イベントE2は、状態Dから装着が検出されて状態Eに遷移した後、さらに脈波情報の計測が成功した場合に発生する。具体的には、DC成分に異常がない(ΔDC1が小さい)こと、DC成分の信号値が装着状態に対応するある程度の数値範囲内にあること、AC成分の波形がきれいなことを条件とし、さらに脈波情報の計測が成功した場合に発生する。 In state E, the occurrence of an external light detection event (event E1) and a midway pulse measurement success event (event E2) are monitored. Event E1 is an event that occurs when external light is detected. Specifically, when the value of the DC component of the pulse wave sensor signal is a value corresponding to a light intensity that is not assumed in the wearing state. Occur. The event E2 occurs when the measurement of the pulse wave information is further successful after the wearing is detected from the state D and the state E is transited. Specifically, the condition is that there is no abnormality in the DC component (ΔDC1 is small), the signal value of the DC component is within a certain numerical range corresponding to the wearing state, and the waveform of the AC component is clean. Occurs when measurement of pulse wave information is successful.
4.2 ステートチャート
本実施形態のステートチャートを図15に示す。図15に示したように、まず計測開始操作イベントにより状態Aに遷移する。状態Aにおいて、イベントA1が発生した場合には状態Bに遷移し、イベントA2が発生した場合には状態Fに遷移する。
4.2 State Chart FIG. 15 shows a state chart of the present embodiment. As shown in FIG. 15, first, the state A is changed by the measurement start operation event. In state A, when event A1 occurs, the state transitions to state B, and when event A2 occurs, the state transitions to state F.
状態Bでは、イベントB1が発生した場合には状態Dに遷移し、イベントB2が発生した場合には状態Cに遷移する。 In state B, when event B1 occurs, the state transitions to state D, and when event B2 occurs, the state transitions to state C.
状態Cでは、イベントC1が発生した場合には状態Dに遷移し、イベントC2が発生した場合には状態Bに遷移する。 In state C, when event C1 occurs, the state transitions to state D, and when event C2 occurs, the state transitions to state B.
状態Dでは、イベントD1が発生した場合には状態Eに遷移し、イベントD2が発生した場合には状態Fに遷移する。 In state D, when event D1 occurs, the state transitions to state E, and when event D2 occurs, the state transitions to state F.
状態Eでは、イベントE1が発生した場合には状態Dに遷移し、イベントE2が発生した場合には状態Bに遷移する。 In state E, when event E1 occurs, the state transitions to state D, and when event E2 occurs, the state transitions to state B.
状態B〜状態Eが計測中の状態に対応し、測定が終了するまでの間はこの状態間を遷移することになる。また、状態Bが装着状態、状態Dが非装着状態に対応し、状態C及び状態Eは中間状態に対応する。ただし、状態Cでは脈波情報の表示等が行われ、状態Eでは脈波情報の計測が成功しておらず表示等も行われないことを考慮すれば、状態Cは広義には装着状態に近い状態であり、状態Eは広義には非装着状態に近い状態である。 The state B to the state E correspond to the state being measured, and the state is transited until the measurement is completed. Further, the state B corresponds to the mounted state, the state D corresponds to the non-mounted state, and the state C and the state E correspond to the intermediate state. However, considering that the pulse wave information is displayed in the state C and the measurement of the pulse wave information is not successful and the display is not performed in the state E, the state C is in the wearing state in a broad sense. It is a close state, and state E is a state close to a non-wearing state in a broad sense.
図15からわかるように、装着状態から非装着状態への遷移(状態Bから状態D)へは、中間状態(状態C)を経由してもよいし、直接移行してもよい。これは、装着状態から非装着状態へ直接遷移しても脈波情報の記憶、表示等に問題は生じないと考えられるためである。それに対して、非装着状態から装着状態への遷移は、必ず中間状態(状態E)を経由するものとしている。これは、生体情報検出装置を装着したとしても即座に適切な脈波情報を測定できるわけではないところ、非装着状態から装着状態へ直接遷移すると不適切な信号を脈に起因する信号であると誤認するおそれが生じるためである。 As can be seen from FIG. 15, the transition from the wearing state to the non-wearing state (from state B to state D) may pass through the intermediate state (state C) or directly. This is because it is considered that there is no problem in storing and displaying the pulse wave information even if the transition is made directly from the wearing state to the non-wearing state. On the other hand, the transition from the non-wearing state to the wearing state always passes through the intermediate state (state E). Even if the biological information detection device is attached, it is not possible to measure appropriate pulse wave information immediately, but when a direct transition from the non-wearing state to the wearing state is made, an inappropriate signal is a signal caused by the pulse. This is because there is a risk of misunderstanding.
4.3 処理の詳細
フローチャート等を用いて本実施形態の処理の流れを説明する。本実施形態の基本処理のフローを図16に示す。この処理が開始されると、まず現在の状態に応じたイベントの発生処理が行われる(S101)。S101の処理の詳細を図17に示す。S101の処理では、まず現在の状態IDに登録されたイベント発生判定処理を取得する(S201)。例えば、現在の状態が状態Aであれば、イベントA1,イベントA2のそれぞれの判定処理を取得する。具体的には、脈波情報が計測されたか否かの判定によりイベントA1の判定が行われるという情報、及び状態Aが一定時間継続しているか否かの判定によりイベントA2の判定が行われるという情報を取得すればよい。そして、S201で取得した情報に基づいて、実際にイベントが発生したか否かの判定処理を行う(S202)。そして、S202でいずれかのイベントが発生したと判定された場合には、当該イベントのIDを返す(S203)。
4.3 Details of Processing The flow of processing according to this embodiment will be described using a flowchart and the like. FIG. 16 shows a flow of basic processing of this embodiment. When this process is started, an event generation process corresponding to the current state is first performed (S101). Details of the processing of S101 are shown in FIG. In the process of S101, first, an event occurrence determination process registered in the current state ID is acquired (S201). For example, if the current state is state A, the respective determination processes of event A1 and event A2 are acquired. Specifically, the determination that the event A1 is determined by determining whether or not the pulse wave information is measured, and the determination of the event A2 is determined by determining whether or not the state A continues for a certain period of time. What is necessary is just to acquire information. Then, based on the information acquired in S201, it is determined whether or not an event has actually occurred (S202). If it is determined in S202 that any event has occurred, the ID of the event is returned (S203).
S101の処理後、イベントが発生したか否かの判定を行う(S102)。これはS203で特定のイベントIDが返されたか否かの判定を行えばよい。そして何らかのイベントが発生していた場合には、当該イベントに付随する処理であるイベント発生付随処理を行う(S103)。 After the process of S101, it is determined whether an event has occurred (S102). This may be determined in S203 as to whether or not a specific event ID has been returned. If any event has occurred, an event occurrence associated process, which is a process associated with the event, is performed (S103).
S103の処理の詳細を図18に示す。イベント発生付随処理では、イベントIDに紐付けされた外部演算処理への波及処理を実行し(S301)、イベントIDに紐付けされたUI処理を実行し(S302)、イベントIDに紐付けされた状態遷移処理を実行する(S303)。ただし、S301〜S303の順序はこれに限定されず、波及処理、UI処理、状態遷移処理を図18と異なる順序で実行してもよい。 Details of the process of S103 are shown in FIG. In the event generation accompanying process, a ripple process to the external operation process associated with the event ID is executed (S301), a UI process associated with the event ID is executed (S302), and the event ID is associated with the event ID. State transition processing is executed (S303). However, the order of S301 to S303 is not limited to this, and the spreading process, UI process, and state transition process may be executed in an order different from that in FIG.
波及処理とは、図20(A)に示したように、ノイズフィルターや脈判定処理のように、着脱検出の結果を異なる処理に波及されるものである。具体的には、脈波情報演算処理により演算された脈波情報を、記憶部300に記憶したり、通信部400を介して他の電子機器に送信する際に、当該脈波情報が非装着状態において取得されたことを示す情報を紐づけておく処理等がおこなわれてもよい。或いは、脈波情報演算処理におけるパラメーターの初期化や、体動ノイズやその他ノイズを低減するノイズフィルターの初期化(例えばフィルター係数の初期化)を行ってもよい。
As shown in FIG. 20A, the spreading process is a process in which the result of attachment / detachment detection is propagated to different processes, such as a noise filter and a pulse determination process. Specifically, when the pulse wave information calculated by the pulse wave information calculation process is stored in the
パラメーター初期化の例を図21(A)、図21(B)を用いて説明する。ここでのパラメーターとは、脈波センサー信号のAC成分を周波数分析した際の、脈の周波数があると推定される範囲を表すウィンドウであってもよい。図21(A)、図21(B)にAC成分の周波数分析の結果の例を示す。図21(A)に示したように所与のタイミングにおいて脈の周波数が求められた場合には、当該脈周波数の例えば±3本の範囲を表すウィンドウを設定してもよい。そして、それ以降のタイミングにおいてはウィンドウの範囲内にある周波数を優先的に脈の周波数であると推定する。これは、人間の脈の周波数は短期間に急激に変化することがない、という考えに基づいている。例えば、あるタイミングで脈拍数が60であったユーザーが、次のタイミングで脈拍数が150になるようなケースは考えにくく、次のタイミングでも60に近い脈拍数となることが想定される。 An example of parameter initialization will be described with reference to FIGS. 21 (A) and 21 (B). The parameter here may be a window representing a range in which it is estimated that there is a pulse frequency when the AC component of the pulse wave sensor signal is subjected to frequency analysis. FIGS. 21A and 21B show examples of the results of frequency analysis of AC components. When the pulse frequency is obtained at a given timing as shown in FIG. 21A, a window representing, for example, ± 3 ranges of the pulse frequency may be set. At subsequent timings, the frequency within the window range is preferentially estimated as the pulse frequency. This is based on the idea that the frequency of a human pulse does not change rapidly in a short time. For example, it is unlikely that a user who has a pulse rate of 60 at a certain timing will have a pulse rate of 150 at the next timing, and a pulse rate close to 60 is assumed at the next timing.
このようなウィンドウを設定することで、図21(B)に示したように、ノイズ等の影響が強く、周波数のピークを明確に決定できない場合でも、脈の周波数を推定することが可能になる。図21(B)の例では、パワー値の大きい値と小さい値との差異が小さく、またウィンドウの範囲外にパワーが最大となる周波数が存在する。そのようなケースでも、図21(A)に基づいてウィンドウを設定しておけば、もっともらしい周波数を脈の周波数と推定することができる。 By setting such a window, it is possible to estimate the pulse frequency even when the influence of noise or the like is strong and the frequency peak cannot be clearly determined as shown in FIG. . In the example of FIG. 21B, the difference between the large value and the small value of the power value is small, and there is a frequency at which the power is maximum outside the window range. Even in such a case, if a window is set based on FIG. 21A, a plausible frequency can be estimated as a pulse frequency.
しかしこのようなウィンドウは、ピークが明確でない場合であっても、何らかのピークを推定するために用いられるパラメーターである。結果として、生体情報検出装置が非装着状態であり、実際には脈に起因する信号が取得できていない場合であっても、ウィンドウの効果により強引にピークを推定し、脈の周波数が求められたと誤認してしまう可能性がある。よって本実施形態では、非装着状態へ移行する方向のイベントが生じた場合には、ウィンドウを初期化してもよい。このようにすれば、図21(B)のようなケースでは無理に脈の周波数を推定しようとせず、脈波情報の計測失敗等の出力を行うことが可能になる。 However, such a window is a parameter used to estimate some peak even if the peak is not clear. As a result, even if the biological information detection device is in a non-wearing state and a signal due to the pulse cannot actually be acquired, the peak is forcibly estimated by the effect of the window, and the pulse frequency is obtained. There is a possibility of misunderstanding. Therefore, in the present embodiment, when an event in the direction of shifting to the non-wearing state occurs, the window may be initialized. In this case, in the case as shown in FIG. 21B, it is possible to output pulse wave information measurement failure or the like without forcibly estimating the pulse frequency.
また、脈波センサー信号に含まれる体動ノイズや、その他種々のノイズを低減する際に、本実施形態では適応強調器(広義には適応フィルター)を用いてもよい。適応強調器では、測定された信号値を、目的の信号と、周期性を有するノイズ信号とに分離する処理において、当該ノイズ信号を過去のサンプルの線形統合を使用して予測する。つまり適応強調器である適応フィルターのフィルター係数は、過去の信号値に基づいて決定されることになる。 Further, in the present embodiment, an adaptive enhancer (adaptive filter in a broad sense) may be used to reduce body motion noise included in the pulse wave sensor signal and other various noises. The adaptive enhancer predicts the noise signal using a linear integration of past samples in a process of separating the measured signal value into a target signal and a noise signal having periodicity. That is, the filter coefficient of the adaptive filter which is an adaptive enhancer is determined based on the past signal value.
フィルター係数の決定においては、脈に起因する信号に対してノイズが重畳している信号を、上記測定された信号値として用いる必要がある。しかし非装着状態では、そもそも脈に起因する信号は取得されないし、測定された信号値には外光等、装着状態では想定されない信号も含まれることになる。つまり、非装着状態での測定値を用いて適応強調器の学習を行ってしまうと、適応強調器の精度が低下する要因となる。よって本実施形態では、非装着状態に対応する場面においては、適応強調器の初期化(狭義には適応フィルターのフィルター係数の初期化)を行ってもよい。或いは、不適切な信号を用いた学習が行われなければよいため、非装着状態に対応する場面において、適応強調器の学習を停止する波及処理を行ってもよい。 In determining the filter coefficient, it is necessary to use a signal in which noise is superimposed on a signal caused by a pulse as the measured signal value. However, in the non-wearing state, a signal due to the pulse is not acquired in the first place, and the measured signal value includes a signal that is not assumed in the wearing state, such as external light. That is, if learning of the adaptive enhancer is performed using the measurement value in the non-wearing state, the accuracy of the adaptive enhancer decreases. Therefore, in this embodiment, in a scene corresponding to the non-wearing state, the adaptive enhancer may be initialized (in a narrow sense, the filter coefficient of the adaptive filter is initialized). Alternatively, since learning using an inappropriate signal is not performed, a ripple process for stopping learning of the adaptive enhancer may be performed in a scene corresponding to a non-wearing state.
またUI処理とは、図20(A)の「画面」、「音」、「振動」等に示したように、所与のイベントが発生したことをユーザーに対して通知する処理等である。なお、UI処理は、画面表示、音や振動の発生に限定されず、光や他の電子機器へのデータ送信による報知等、結果としてユーザーの知覚に作用するあらゆる処理を含むものである。 UI processing is processing for notifying the user that a given event has occurred, as shown in “screen”, “sound”, “vibration”, and the like in FIG. Note that the UI processing is not limited to screen display and generation of sound and vibration, but includes all processing that affects the user's perception as a result, such as notification by light or data transmission to other electronic devices.
状態遷移処理とは、ステートチャートを用いて上述したように、現状態から他の状態へ、状態を遷移させる処理である。 The state transition processing is processing for transitioning the state from the current state to another state as described above using the state chart.
S102でNoの場合、又はS103の処理後に、状態付随処理が行われる(S104)。つまり、S102でNoの場合は、状態遷移が行われないので元の状態に付随する処理を行うことになり、S102でYesでありS103の処理が行われた場合には、S303の状態遷移処理により遷移した先の状態に付随する処理が行われる。S303の処理の詳細を図19に示す。状態付随処理では、状態IDに紐付けされた外部演算処理への波及処理を実行し(S401)、状態IDに紐付けされたUI処理を実行する(S402)。波及処理、UI処理についてはイベント発生付随処理と同様である。また、状態付随処理における波及処理、UI処理の詳細な例を図20(B)に示す。なお、波及処理において上述した脈波情報演算処理におけるパラメーターの初期化処理や、フィルター係数の初期化処理を行ってもよい。特に、これらの処理は非装着状態において行うことが望ましいことに鑑みれば、イベント発生付随処理とするのではなく、非装着状態(状態Dだけでなく状態Eも含む)に対応する状態付随処理としてもよい。 In the case of No in S102, or after the process of S103, a state associated process is performed (S104). That is, in the case of No in S102, since the state transition is not performed, the process accompanying the original state is performed, and in the case of Yes in S102 and the process of S103 being performed, the state transition process of S303 is performed. The process associated with the previous state after the transition is performed. Details of the processing of S303 are shown in FIG. In the state accompanying process, a ripple process to the external calculation process associated with the state ID is executed (S401), and a UI process associated with the state ID is executed (S402). The spreading process and UI process are the same as the event occurrence accompanying process. A detailed example of the spreading process and the UI process in the state accompanying process is shown in FIG. In the spreading process, the parameter initialization process or the filter coefficient initialization process in the pulse wave information calculation process described above may be performed. In particular, considering that it is desirable to perform these processes in a non-wearing state, it is not a process accompanied by an event occurrence, but a state-accompanying process corresponding to a non-wearing state (including not only the state D but also the state E). Also good.
本実施形態の処理では、図16に示した基本処理のフローを定期的に実行する。なお、図16の例ではイベント発生付随処理はイベントの発生時にだけ行われ、状態付随処理は基本処理フローの実行ごとに行われるものとしたがこれに限定されない。例えば、状態付随処理についてもイベント発生した場合(狭義には状態遷移が起こった場合)にのみ行ってもよい。 In the processing of the present embodiment, the basic processing flow shown in FIG. 16 is periodically executed. In the example of FIG. 16, the event-accompanying process is performed only when an event occurs, and the state-associated process is performed every time the basic process flow is executed, but the present invention is not limited to this. For example, the state-accompanying process may be performed only when an event occurs (in a narrow sense, when a state transition occurs).
5.本実施形態の具体例
以上の本実施形態では、生体情報検出装置は図3に示したように、脈波センサー信号を出力する脈波検出部10と、脈波センサー信号を処理する処理部100を含む。そして処理部100は、所与の期間における脈波センサー信号のDC成分の変化値に基づいて、生体情報検出装置の取り外し検出処理を行う。なお、脈波検出部10は図3に示したように、脈波センサー11を有するものであってもよい。
5. Specific Example of the Present Embodiment In the present embodiment described above, the biological information detection apparatus includes a pulse
これにより、所与の期間(具体的には上記T1)における脈波センサー信号のDC成分の変化値(具体的には上記ΔDC1)に基づいて、生体情報検出装置の取り外しを検出することが可能になる。特許文献1に示したように、DC成分の信号値そのものも、装着状態と非装着状態とで異なる値となることが知られているが、DC成分の信号値は種々の要因により変動する。そのため、多様な状況において装着状態の信号値と、非装着状態の信号値とを明確に判別する閾値を設定することは困難である。その点、DC成分の変化値を用いれば、上記種々の要因による変動は変化前後の両方の信号値に乗るため、当該種々の要因による影響を抑止し、精度の高い着脱検出が可能となる。
Thereby, it is possible to detect the removal of the biological information detecting device based on the change value (specifically, the above-described ΔDC1) of the DC component of the pulse wave sensor signal in a given period (specifically, the above-described T1). become. As shown in
本実施形態の手法の評価結果を図22(A)〜図22(C)に示す。図22(A)〜図22(C)は、経過時間が0秒から60秒までの間が装着状態であり、その後60秒から120秒までは非装着状態として、生体情報検出装置を手に把持して揺する動作を行い、120秒以降に再度装着する動作を行った場合の各種信号値の例である。図22(A)が脈波センサー信号のAC成分とDC成分を示した図であり、図22(B)がDC成分の変化値ΔDC1を示した図である。そして図22(C)が、このような状況で計測される脈拍数の変化を、従来手法と本実施形態の手法とで比較した図である。 The evaluation results of the method of this embodiment are shown in FIGS. 22 (A) to 22 (C). 22 (A) to 22 (C), the elapsed time is from 0 second to 60 seconds in the wearing state, and then from 60 seconds to 120 seconds, the wearing state is kept, and the biological information detection device is held in hand. It is an example of various signal values at the time of performing the operation | movement which hold | grips and shakes, and performs the mounting | wearing again after 120 seconds. FIG. 22A is a diagram showing the AC component and DC component of the pulse wave sensor signal, and FIG. 22B is a diagram showing the change value ΔDC1 of the DC component. FIG. 22C is a diagram comparing changes in the pulse rate measured in such a situation between the conventional method and the method of the present embodiment.
従来手法では、上述したように取り外し検出の精度に問題があるため、60秒経過後は非装着状態となり適切な脈拍数は取得できていないにもかかわらず、取り外しを検出できずに何らかの脈拍数を推定し出力してしまっている。これは図21(A)、図21(B)を用いて上述したように、ノイズ等が大きくても何らかの値を推定しやすいようなパラメーター(ウィンドウ)を設定しているためである。また130秒付近から170秒付近のように、異常な脈拍数の出力も行っている。これは120秒経過時に行われた再装着による脈波センサー信号の変化による影響を受けたものと推測される。 In the conventional method, as described above, there is a problem in the accuracy of detection of removal, so that after 60 seconds have passed, the device is not attached and an appropriate pulse rate cannot be obtained, but the removal cannot be detected and some pulse rate cannot be detected. Has been estimated and output. This is because, as described above with reference to FIGS. 21A and 21B, parameters (windows) are set so that some value can be easily estimated even if noise is large. Also, an abnormal pulse rate is output, such as from about 130 seconds to about 170 seconds. This is presumed to have been affected by a change in the pulse wave sensor signal due to re-mounting after 120 seconds.
それに対して本実施形態の手法では、図22(B)の60秒、120秒経過時に示したように、平常時に比べて顕著な値を示す取り外し(及び再装着)時のDC成分の変化値を用いて処理を行うため、精度よく取り外し検出が可能である。具体的には、図22(C)に示したように、60秒経過後の取り外し期間においては、脈拍数を0(計測不能)としている。 On the other hand, in the method of the present embodiment, as shown in FIG. 22B when 60 seconds and 120 seconds have elapsed, the change value of the DC component at the time of removal (and remounting) that shows a remarkable value compared with the normal time. Since the process is performed using the, removal detection can be performed with high accuracy. Specifically, as shown in FIG. 22C, the pulse rate is set to 0 (unmeasurable) in the removal period after 60 seconds.
また、従来手法で高精度の判定を行おうとした場合、複数回の検出判定が行われた場合に取り外しを検出したと確定させる手法や、複数の観点からの検出手法を組み合わせて多数の手法により検出判定が行われた場合に取り外しを検出したと確定させる手法等を用いる必要があった。そのため、実際の取り外し処理が行われてから、生体情報検出装置が取り外しを検出するまでにタイムラグがある場合が多い。それに対して本実施形態の手法であれば、図22(C)に示したように、取り外しを短時間で検出可能である。図22(C)の例であれば、60秒の次の処理タイミングで、既に取り外しを検出できている。なお、図22(C)では120秒経過時の再装着後、脈拍数が計測できるまでにある程度の時間がかかっている。これは主に、脈波情報の演算に必要な脈波センサー信号を蓄積するためのタイムラグである。再装着された結果として適切な脈波形が得られるようになるタイミングについては、短時間での検出が可能である。 In addition, when trying to make a high-precision determination using the conventional method, it is possible to determine that removal has been detected when multiple detection determinations are made, or to combine multiple detection methods from multiple viewpoints. When detection determination is performed, it is necessary to use a method of determining that removal has been detected. For this reason, there is often a time lag after the actual removal process is performed until the biological information detection device detects the removal. On the other hand, with the method of the present embodiment, the removal can be detected in a short time as shown in FIG. In the example of FIG. 22C, removal has already been detected at the next processing timing of 60 seconds. In FIG. 22 (C), it takes some time until the pulse rate can be measured after remounting after 120 seconds. This is mainly a time lag for accumulating pulse wave sensor signals necessary for calculating pulse wave information. The timing at which an appropriate pulse waveform can be obtained as a result of the remounting can be detected in a short time.
また、処理部100は、所与の期間における脈波センサー信号のDC成分の変化値、及び、所与の期間を含み且つ所与の期間よりも長い期間である第2の期間における、脈波センサー信号のDC成分の変化を表す第2の変化値に基づいて、取り外し検出処理を行ってもよい。
In addition, the
ここで第2の期間とは、図6(A)、図6(B)等に示したT2に対応し、狭義には、所与の期間T1でのDC成分の信号値の変化前及び変化後の安定期間を含む期間である。そして第2の期間での変化値である第2の変化値とは、具体的には図6(A)、図6(B)に示したように、T2に含まれる第1のタイミングでのDC成分値と、T2に含まれる第2のタイミングでのDC成分値との差分値である。さらに具体的には、T1よりも前のDC成分の安定状態(安定期間)に含まれるタイミングである第1のタイミングでのDC成分値と、T1よりも後のDC成分の安定期間に含まれるタイミングである第2のタイミングでのDC成分値との差分値である。 Here, the second period corresponds to T2 shown in FIGS. 6A, 6B, and the like, and in a narrow sense, before and after the change of the signal value of the DC component in a given period T1. This is a period including a later stable period. The second change value that is the change value in the second period is specifically the first timing included in T2, as shown in FIGS. 6A and 6B. It is a difference value between the DC component value and the DC component value at the second timing included in T2. More specifically, it is included in the DC component value at the first timing, which is the timing included in the stable state (stable period) of the DC component before T1, and included in the stable period of the DC component after T1. It is a difference value from the DC component value at the second timing which is the timing.
これにより、比較的短い期間であるT1でのDC成分の変化値ΔDC1だけでなく、T1を含み且つT1よりも長い期間であるT2でのDC成分の変化値ΔDC2を用いて取り外し検出処理を行うことが可能になる。図6(A)、図6(B)に示したように実際に取り外しが行われた場合と、衝撃が加えられたことで生体情報検出装置が一時的に肌に対して浮いた場合とでは、ΔDC1はともにある程度大きい値となるのに対して、ΔDC2の値が大きく異なる。よって衝撃による一時的な浮きを取り外しであると誤検出する可能性を抑止し、より精度のよい取り外し検出処理が可能になる。 Thus, the removal detection process is performed using not only the change value ΔDC1 of the DC component at T1, which is a relatively short period, but also the change value ΔDC2 of the DC component at T2, which includes T1 and is longer than T1. It becomes possible. As shown in FIG. 6A and FIG. 6B, when the detachment is actually performed and when the biological information detection device is temporarily lifted with respect to the skin due to the impact. , ΔDC1 is a large value to some extent, whereas the value of ΔDC2 is greatly different. Therefore, it is possible to suppress the possibility of erroneous detection that temporary floating due to impact is removal, and to perform removal detection processing with higher accuracy.
また、処理部100は、所与の期間における脈波センサー信号のDC成分の変化値が、所与の閾値を超え、且つ第2の期間における第2の変化値が、第2の閾値を超えた場合に、生体情報検出装置が取り外されたと判定してもよい。
Further, the
これにより、ΔDC1とTh1の比較処理に加えて、ΔDC2と第2の閾値Th2との比較処理を行うことで取り外し検出処理を行うことが可能になる。図6(A)、図6(B)に示したように、衝撃が加えられた場合にはΔDC2は0に近い値となるのに対して、取り外しが行われた場合にはある程度大きい値となる。よってΔDC1>Th1であり、且つΔDC2≦Th2の場合は衝撃が加えられたと判定し、ΔDC1>Th1且つΔDC2>Th2の場合は取り外しが行われたと判定すればよい。 Thereby, in addition to the comparison process between ΔDC1 and Th1, the removal detection process can be performed by performing a comparison process between ΔDC2 and the second threshold value Th2. As shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B), ΔDC2 is close to 0 when an impact is applied, whereas it is somewhat large when removal is performed. Become. Therefore, if ΔDC1> Th1 and ΔDC2 ≦ Th2, it is determined that an impact has been applied, and if ΔDC1> Th1 and ΔDC2> Th2, it may be determined that removal has been performed.
また、生体情報検出装置は図3に示したように、体動信号を出力する体動センサー21をさらに含んでもよい。そして処理部100は、所与の期間における脈波センサー信号のDC成分の変化値が、所与の閾値を超え、且つ、所与の期間に対応する期間における体動信号が所与の体動閾値以下の場合に、生体情報検出装置が取り外されたと判定する。
Moreover, the biological information detection apparatus may further include a
これにより、DC成分の信号値の変化が、実際に取り外しが行われたことによるものか、衝撃に起因する生体情報検出装置の浮きやズレによるものかを、体動信号を用いて判定することが可能になる。具体的には、図8(B)と図11(B)の比較からわかるように、取り外しが行われた場合には加速度信号の変化はたかだか±1G程度であるのに対して、衝撃が加えられた場合には±2〜4G程度となる。この加速度検出値の差異に基づいて、衝撃判定を行えばよく、具体的には加速度検出値(狭義にはその最大値)Accmaxが所与の加速度閾値Thacc以下の場合に、衝撃ではないと判定する。すなわち、ΔDC1>Th1且つAccmax≦Thaccの場合に取り外しがあったと判定すればよい。なお、図9(B)と図12(B)を用いて上述したように、体動信号(狭義には加速度検出値)そのものではなく、体動信号の変化値を用いて判定を行ってもよい。 Thereby, it is determined using the body motion signal whether the change in the signal value of the DC component is due to actual removal or due to the floating or deviation of the biological information detection device due to the impact. Is possible. Specifically, as can be seen from the comparison between FIG. 8B and FIG. 11B, when the removal is performed, the change in the acceleration signal is at most about ± 1 G, while an impact is applied. If it is, it will be about ± 2-4G. The impact determination may be performed based on the difference between the acceleration detection values. Specifically, when the acceleration detection value (the maximum value in a narrow sense) Accmax is equal to or less than a given acceleration threshold value Thacc, it is determined that there is no impact. To do. That is, it may be determined that there has been removal when ΔDC1> Th1 and Accmax ≦ Thacc. Note that, as described above with reference to FIGS. 9B and 12B, the determination may be made using the change value of the body motion signal, not the body motion signal (acceleration detection value in a narrow sense) itself. Good.
また、処理部100は、取り外し検出処理により生体情報検出装置の取り外しが検出された場合に、脈波センサー信号に基づく脈波の判定処理におけるパラメーターの初期化処理を行ってもよい。
In addition, when the removal of the biological information detection device is detected by the removal detection process, the
具体的には、処理部100は、過去の脈波の判定処理で脈周波数と判定された周波数を含む所与の周波数範囲に対応するウィンドウを設定し、ウィンドウに含まれる周波数を優先的に脈周波数として判定する処理を、脈波センサー信号に基づく脈波の判定処理として行い、処理部100は、取り外し検出処理により生体情報検出装置の取り外しが検出された場合に、ウィンドウの初期化処理を行ってもよい。
Specifically, the
これにより、取り外しが検出された場合、すなわち生体情報検出装置が非装着状態である場合に、脈波判定処理におけるパラメーターの初期化処理を行うことが可能になる。ここでのパラメーターとは、例えば図21(A)、図21(B)を用いて上述したウィンドウであってもよい。このウィンドウは、図21(B)のようにノイズが多く、AC成分のピーク周波数の決定が困難な場合にも、脈周波数の推定を可能にするものである。よって非装着状態においてもウィンドウを継続して利用してしまうと、脈に起因する信号が取得されていないにもかかわらず、何らかの脈周波数を求めてしまうケースがあり好ましくない。本実施形態では非装着状態ではパラメーターを初期化することで、非装着状態において脈周波数の不適切な推定が行われることを抑止する。 Thereby, when removal is detected, that is, when the biological information detection device is not attached, it is possible to perform parameter initialization processing in the pulse wave determination processing. The parameter here may be, for example, the window described above with reference to FIGS. 21 (A) and 21 (B). This window enables estimation of the pulse frequency even when there is a lot of noise as shown in FIG. 21B and it is difficult to determine the peak frequency of the AC component. Therefore, if the window is continuously used even in the non-wearing state, there is a case where some pulse frequency is obtained although a signal due to the pulse is not acquired. In the present embodiment, the parameters are initialized in the non-wearing state to prevent inappropriate estimation of the pulse frequency in the non-wearing state.
また、処理部100は、取り外し検出処理により生体情報検出装置の取り外しが検出された場合に、脈波センサー信号に対して適用される適応強調器のフィルター係数の初期化処理を行ってもよい。
In addition, when the removal of the biological information detection device is detected by the removal detection process, the
これにより、取り外しが検出された場合、すなわち生体情報検出装置が非装着状態である場合に、適応強調器のフィルター係数の初期化処理を行うことが可能になる。適応強調器は、測定される信号に、脈に起因する信号と、ノイズ信号とが重畳されているという仮定の下、ノイズ信号を分離し、脈に起因する信号を求めるものである。つまり、非装着状態において適応強調器のフィルター係数の学習を行ってしまうと、脈信号が含まれていない測定信号を用いることになってしまい、適応強調器の精度(例えばノイズ低減の精度)が低下してしまう。本実施形態では非装着状態ではフィルター係数を初期化することで、非装着状態において適応強調器の不適切な学習が行われることを抑止する。なお、非装着状態での情報に基づいて取得されたフィルター係数が初期化されればよいため、非装着状態において常に初期化処理を行う必要はない。例えば、所与の期間ごとに初期化処理を行ってもよいし、取り外し検出後に再装着が検出されたタイミング(狭義には状態Dから状態Eへの遷移が行われたタイミング)で初期化処理を行ってもよい。 As a result, when removal is detected, that is, when the biological information detection device is not attached, it is possible to perform initialization processing of the filter coefficient of the adaptive enhancer. The adaptive enhancer separates the noise signal under the assumption that the signal due to the pulse and the noise signal are superimposed on the signal to be measured, and obtains the signal due to the pulse. That is, if learning of the filter coefficient of the adaptive enhancer is performed in a non-wearing state, a measurement signal that does not include a pulse signal is used, and the accuracy of the adaptive enhancer (for example, noise reduction accuracy) is increased. It will decline. In this embodiment, the filter coefficient is initialized in the non-wearing state, thereby suppressing inappropriate learning of the adaptive enhancer in the non-wearing state. In addition, since the filter coefficient acquired based on the information in the non-wearing state only needs to be initialized, it is not always necessary to perform the initialization process in the non-wearing state. For example, the initialization process may be performed every given period, or the initialization process is performed at a timing at which remounting is detected after detection of removal (timing in a narrow sense is a transition from state D to state E). May be performed.
また、生体情報検出装置の取り外しが検出された場合の、適応強調器に関する処理はフィルター係数の初期化処理に限定されない。例えば、処理部100は、取り外し検出処理により生体情報検出装置の取り外しが検出された場合に、脈波センサー信号に対して適用される適応強調器の適応処理を停止してもよい。
Further, the process related to the adaptive enhancer when the removal of the biological information detection device is detected is not limited to the filter coefficient initialization process. For example, the
上述したように、非装着状態での情報を用いて適応強調器の学習(適応処理)を行うことで、適応強調器の精度が低下するおそれがある。つまり、非装着状態において学習を行うことを回避できるのであれば、適応強調器の精度低下を抑止できるため、必ずしもフィルター係数の初期化処理を行う必要はない。具体的には、生体情報検出装置の取り外しが検出された場合に、学習を一時的に停止すればよい。なお、学習の再開は、所与の期間が経過した場合、或いは生体情報検出装置の再装着が検出された場合(狭義には状態Dから状態Eへの遷移が行われた場合)に行えばよい。なお、フィルター係数の初期化処理と、学習の停止処理はどちらか一方を行うものに限定されず、停止処理を行った上で、学習再開時にフィルター係数の初期化処理を行う等の変形実施が可能である。 As described above, by performing learning (adaptive processing) of the adaptive enhancer using information in the non-wearing state, the accuracy of the adaptive enhancer may be reduced. In other words, if it is possible to avoid learning in the non-wearing state, it is possible to prevent the accuracy of the adaptive enhancer from being reduced. Specifically, the learning may be temporarily stopped when the removal of the biological information detection device is detected. Note that the learning is resumed when a given period has elapsed or when the re-installation of the biological information detection device is detected (in a narrow sense, when a transition from the state D to the state E is performed). Good. It should be noted that the filter coefficient initialization process and the learning stop process are not limited to those that perform either one, but after performing the stop process, a modified implementation such as performing the filter coefficient initialization process when learning resumes may be performed. Is possible.
また、処理部100は、脈波センサー信号の第i(iは正の整数)のサンプリングタイミングでの第iのDC成分値と、脈波センサー信号の第j(jはj>iを満たす整数)のサンプリングタイミングでの第jのDC成分値との差分値を、DC成分の変化値として求め、求めたDC成分の変化値に基づいて、取り外し検出処理を行ってもよい。
In addition, the
これにより、図5(A)又は図5(B)に示したように、所与の期間T1における脈波センサー信号のDC成分の変化値ΔDC1として、複数のサンプリングタイミングでのDC成分値の差分値を用いることが可能になる。図5(A)に示したように、隣接するサンプリングタイミングでの差分値(j=i+1の場合)を用いれば、図5(B)の場合に比べて、より高速に取り外し検出処理を行うことが可能になる。また、図5(B)に示したように、隣接しないサンプリングタイミングでの差分値(j>i+1の場合)を用いれば、DC成分の変化が複数サンプリングタイミングにまたがる場合のように、DC成分の信号値が比較的なだらかな変化をした場合にも、変化値ΔDC1を適切に求めることが可能になる。 Thereby, as shown in FIG. 5A or FIG. 5B, the difference between the DC component values at a plurality of sampling timings as the change value ΔDC1 of the DC component of the pulse wave sensor signal in a given period T1. The value can be used. As shown in FIG. 5A, if the difference value at the adjacent sampling timing (when j = i + 1) is used, the removal detection process is performed at a higher speed than in the case of FIG. 5B. Is possible. Further, as shown in FIG. 5B, if difference values at non-adjacent sampling timings (in the case of j> i + 1) are used, the DC component changes as in the case where the change of the DC component extends over a plurality of sampling timings. Even when the signal value undergoes a relatively gentle change, the change value ΔDC1 can be obtained appropriately.
また、処理部100は、所与の期間における脈波センサー信号のDC成分の変化値が、所与の閾値を超えた場合に、生体情報検出装置が取り外されたと判定してもよい。
Further, the
これにより、DC成分の変化値ΔDC1と、所与の閾値Th1との比較処理に基づいて、取り外しを検出することが可能になる。図4等に示したように、取り外しに対応するタイミングでのΔDC1は、平常時の0の近い値に比べて充分大きな値となるため、適切な閾値Th1を設定し、ΔDC1>Th1の場合に取り外しがあったと判定すればよい。 This makes it possible to detect removal based on a comparison process between the change value ΔDC1 of the DC component and a given threshold value Th1. As shown in FIG. 4 and the like, ΔDC1 at the timing corresponding to the removal is sufficiently larger than a value close to 0 in normal times. Therefore, an appropriate threshold value Th1 is set and ΔDC1> Th1. What is necessary is just to determine with having removed.
また、処理部100は、取り外し検出処理により生体情報検出装置の取り外しが検出された後の期間である第3の期間における、脈波センサー信号のDC成分の変化を表す第3の変化値に基づいて、生体情報検出装置の再装着検出処理を行ってもよい。
In addition, the
これにより、DC成分の変化値に基づいて、生体情報検出装置の取り外しだけでなく、再装着の検出を行うことが可能になる。なお、生体情報検出装置が非装着状態で机の上に放置されているような場合であって、当該生体情報検出装置の付近を人が通過した場合には、当該人により外光の一部が遮蔽されることで、DC成分の変化値ΔDC3が大きくなる可能性がある。この場合、非装着状態が継続しているにもかかわらず装着状態に移行したという誤判定を行うおそれがある。よって、取り外し判定における衝撃検出の例と同様に、T3を含み且つT3よりも長い期間T4におけるDC成分の変化値ΔDC4を求め、ΔDC3とΔDC4の両方を用いて再装着を判定してもよい。具体的には、所与の閾値をTh3,Th4とすると、ΔDC3>Th3且つΔDC4>Th4の場合に再装着が行われたと判定する。人等により一時的な外光の遮蔽であれば、遮蔽要因が除かれればDC成分の信号値は元に戻るため、ΔDC4は0に近い値となるのに対して、再装着が行われた場合にはDC成分の信号値はシフトすると考えられるためである。 Thereby, based on the change value of the DC component, not only the removal of the biological information detection device but also the detection of remounting can be performed. In addition, in the case where the biological information detection device is left on the desk in a non-wearing state, and a person passes near the biological information detection device, a part of the external light is caused by the person. Is shielded, there is a possibility that the change value ΔDC3 of the DC component becomes large. In this case, there is a risk of making an erroneous determination that the state has shifted to the mounted state even though the non-mounted state continues. Therefore, similarly to the example of the impact detection in the removal determination, the change value ΔDC4 of the DC component in the period T4 including T3 and longer than T3 may be obtained, and remounting may be determined using both ΔDC3 and ΔDC4. Specifically, when given threshold values are Th3 and Th4, it is determined that remounting is performed when ΔDC3> Th3 and ΔDC4> Th4. If the outside light is temporarily shielded by a person or the like, the signal value of the DC component returns to its original value when the shielding factor is removed. Therefore, ΔDC4 is close to 0, but remounting is performed. This is because the signal value of the DC component is considered to shift.
その他、ΔDC3>Th3且つAC成分の波形がきれいである場合に、再装着が行われたと判定する等、種々の変形実施が可能である。なおAC成分の波形がきれいであるとは、AC成分の自己相関関数が図13(A)に示したような場合に相当する。 In addition, when ΔDC3> Th3 and the waveform of the AC component is clean, various modifications such as determining that remounting has been performed are possible. A clean AC component waveform corresponds to a case where the autocorrelation function of the AC component is as shown in FIG.
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。また生体情報検出装置の構成、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 biological information detection apparatus 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、12 LED、13 PD、14 凸部、
16 A/D変換部、20 体動検出部、26 A/D変換部、100 処理部、
110 着脱検出部、120 脈波情報演算部、200 表示部、300 記憶部、
400 通信部、500 ベース部、600 保持機構
10 pulse wave detector, 11 pulse wave sensor, 12 LED, 13 PD, 14 convex part,
16 A / D conversion unit, 20 body motion detection unit, 26 A / D conversion unit, 100 processing unit,
110 attachment / detachment detection unit, 120 pulse wave information calculation unit, 200 display unit, 300 storage unit,
400 communication unit, 500 base unit, 600 holding mechanism
Claims (8)
前記脈波センサー信号を処理する処理部と、
を含み、
前記処理部は、
所与の期間における前記脈波センサー信号のDC成分の変化値に基づいて、生体情報検出装置の取り外し検出処理を行うことを特徴とする生体情報検出装置。 A pulse wave detector for outputting a pulse wave sensor signal;
A processing unit for processing the pulse wave sensor signal;
Including
The processor is
A biological information detection apparatus that performs a removal detection process of the biological information detection apparatus based on a change value of a DC component of the pulse wave sensor signal in a given period.
前記処理部は、
前記所与の期間における前記脈波センサー信号の前記DC成分の前記変化値、及び、前記所与の期間を含み且つ前記所与の期間よりも長い期間である第2の期間における、前記脈波センサー信号の前記DC成分の変化を表す第2の変化値に基づいて、前記取り外し検出処理を行うことを特徴とする生体情報検出装置。 In claim 1,
The processor is
The change value of the DC component of the pulse wave sensor signal in the given period, and the pulse wave in a second period that includes the given period and is longer than the given period. The biological information detection apparatus characterized by performing the said removal detection process based on the 2nd change value showing the change of the said DC component of a sensor signal.
前記処理部は、
前記所与の期間における前記脈波センサー信号の前記DC成分の前記変化値が、所与の閾値を超え、且つ前記第2の期間における前記第2の変化値が、第2の閾値を超えた場合に、前記生体情報検出装置が取り外されたと判定することを特徴とする生体情報検出装置。 In claim 2,
The processor is
The change value of the DC component of the pulse wave sensor signal in the given period exceeds a given threshold value, and the second change value in the second period exceeds a second threshold value. In this case, the biological information detection apparatus determines that the biological information detection apparatus has been removed.
体動信号を出力する体動センサーをさらに含み、
前記処理部は、
前記所与の期間における前記脈波センサー信号の前記DC成分の前記変化値が、所与の閾値を超え、且つ、前記所与の期間に対応する期間における前記体動信号が所与の体動閾値以下の場合に、前記生体情報検出装置が取り外されたと判定することを特徴とする生体情報検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
A body motion sensor for outputting a body motion signal;
The processor is
The change value of the DC component of the pulse wave sensor signal in the given period exceeds a given threshold, and the body motion signal in a period corresponding to the given period is given body motion. A biological information detection apparatus, wherein when it is equal to or less than a threshold value, it is determined that the biological information detection apparatus has been removed.
前記処理部は、
前記取り外し検出処理により前記生体情報検出装置の取り外しが検出された場合に、前記脈波センサー信号に基づく脈波の判定処理におけるパラメーターの初期化処理を行うことを特徴とする生体情報検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The processor is
A biological information detection device that performs parameter initialization processing in pulse wave determination processing based on the pulse wave sensor signal when removal of the biological information detection device is detected by the removal detection processing.
前記処理部は、
前記脈波センサー信号の第i(iは正の整数)のサンプリングタイミングでの第iのDC成分値と、前記脈波センサー信号の第j(jはj>iを満たす整数)のサンプリングタイミングでの第jのDC成分値との差分値を、前記DC成分の前記変化値として求め、求めた前記DC成分の前記変化値に基づいて、前記取り外し検出処理を行うことを特徴とする生体情報検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The processor is
The i-th DC component value at the i-th (i is a positive integer) sampling timing of the pulse wave sensor signal and the j-th (j is an integer satisfying j> i) sampling timing of the pulse wave sensor signal. A difference value with respect to the j-th DC component value is obtained as the change value of the DC component, and the removal detection process is performed based on the obtained change value of the DC component. apparatus.
前記処理部は、
前記所与の期間における前記脈波センサー信号の前記DC成分の前記変化値が、所与の閾値を超えた場合に、前記生体情報検出装置が取り外されたと判定することを特徴とする生体情報検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 6.
The processor is
Biological information detection, wherein when the change value of the DC component of the pulse wave sensor signal in the given period exceeds a given threshold, it is determined that the biological information detection device has been removed. apparatus.
前記処理部は、
前記取り外し検出処理により前記生体情報検出装置の取り外しが検出された後の期間である第3の期間における、前記脈波センサー信号の前記DC成分の変化を表す第3の変化値に基づいて、前記生体情報検出装置の再装着検出処理を行うことを特徴とする生体情報検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
The processor is
Based on a third change value representing a change in the DC component of the pulse wave sensor signal in a third period, which is a period after the removal of the biological information detection device is detected by the removal detection process, A biological information detection apparatus that performs a reattachment detection process of the biological information detection apparatus.
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