JP2019209042A - 信号計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不要な信号強度の調整を抑制できる信号計測方法を提供する。【解決手段】信号計測方法は、生体センサにより被験者の生体信号を繰り返し検出することと、検出された生体信号に混入したノイズ強度を検出することと、検出された生体信号の信号強度が設定されている強度変更条件を充足する場合に、信号強度を調整することＳ１２０と、検出されたノイズ強度が設定されているノイズ閾値を超えている場合Ｓ６０に、信号強度の調整を回避することと、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、センサを用いた信号計測技術に関する。

センサによって計測された計測信号の信号強度は、計測対象の状態などに起因して変動する。信号強度の変動は、演算処理において誤差の原因となる。そこで、特許文献１に記載の脈波計測装置は、ゲイン変更条件を設定し、脈波センサによって取得した脈波信号の振幅がゲイン変更条件を充足する場合に、脈波センサにおけるゲインを変更し、脈波信号の信号強度を一定の範囲に収めている。

特開２０１７−２０５３３２号公報

上記脈波計測装置は、脈波信号にノイズが重畳して振幅が大きくなると、ゲインを下げるためのゲイン変更条件を充足して、ゲインが下げられる。その結果、ノイズ成分を除いた脈波信号の振幅が小さくなる。そして、ノイズが消えると、脈波信号の振幅が小さいのでゲインを上げるためのゲイン変更条件を充足して、ゲインが上げられる。すなわち、上記脈波計測装置は、ノイズの影響を受けて脈波信号の振幅が変化することによって、本来不要なゲイン調整が行われる。

本開示は、不要な信号強度の調整を抑制できる信号計測方法を提供することを目的とする。

本開示の一つの局面は、信号計測方法であって、生体センサ（１０）により被験者の生体信号を繰り返し検出することと、検出された生体信号に混入したノイズのノイズ強度を検出することと、検出された生体信号の信号強度が設定されている強度変更条件を充足する場合に、信号強度を調整することと、検出されたノイズ強度が設定されているノイズ閾値を超えている場合に、前信号強度の調整を回避することと、を備える。

生体信号に混入したノイズのノイズ強度がノイズ閾値を超えている場合には、信号強度の調整が回避される。すなわち、ノイズの影響を受けて生体信号の信号強度が大きくなっている場合には、信号強度の調整が回避される。ひいてはノイズ成分を除いた生体信号の信号強度が小さくなることが回避される。そのため、ノイズの影響がなくなった際に、生体信号の信号強度を大きくするように、信号強度を再度調整する必要がない。したがって、不要な信号強度の調整を抑制することができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態に係る脈波計測装置の構成を示す図である。 第１実施形態に係る信号計測処理の手順を示すフローチャートである。 検出された脈波信号と第１及び第２強度閾値とを示すタイムチャートである。 測定目的の信号の強度よりも測定目的外の信号の強度が大きい場合における、計測信号の周波数スペクトラムである。 測定目的の信号の強度が測定目的外の信号の強度よりも大きい場合における、計測信号の周波数スペクトラムである。 強度調整を実行しない場合における脈波信号と第１及び第２強度閾値とを示すタイムチャートである。 強度調整を実行する場合における脈波信号と第１及び第２強度閾値とを示すタイムチャートである。 第２実施形態に係る信号計測処理の手順を示すフローチャートである。 ３軸の加速度と、３軸の加速度から算出される体動の大きさとを示すタイムチャートである。 図９に示す範囲Ｒを拡大した図である。 体動の影響を受けた脈波信号と第１及び第２強度閾値とを示すタイムチャートである。 体動の大きさ及び体動閾値を示すタイムチャートである。 第３実施形態に係る信号計測処理の手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。
（第１実施形態）
＜１．構成＞
まず、本実施形態に係る脈波計測装置８０の構成について、図１を参照して説明する。脈波計測装置８０は、脈波センサ１０と、加速度センサ２０と、制御部３０と、操作部４１と、表示部４２と、通信装置４３と、充電部４４と、を備える。本実施形態では、脈波計測装置８０は、被験者の手首などに装着可能な腕時計型の装置である。

脈波センサ１０は、被験者の指や手首などの体の一部から脈波信号を検出可能なセンサである。脈波信号は、脈波を表す信号、より詳細には、被験者の脈波を計測する部位周辺での血流量の変化に反映して計測される信号である。本実施形態では、脈波センサ１０は、脈波計測装置８０に内蔵されて被験者の手首に装着され、被験者の手首から脈波信号を検出する。

脈波センサ１０は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）１１と、フォトトランジスタ（以下、ＰＴ）１２と、ノイズフィルタ１３と、増幅回路１４と、を備える。ＬＥＤは、Light Emitting Diodeの略であり、ＰＴはPhototransistorの略である。本実施形態では、ＬＥＤ１１が発光素子に相当し、ＰＴ１２が受光素子に相当する。

ＬＥＤ１１は、制御部３０から指示された発光量すなわち出力強度で、被験者の例えば手首における皮膚に対して可視光の光を照射する。この光の波長は、５０００Å〜７０００Åである。ＬＥＤ１１により照射された光の一部は、皮膚の毛細血管において反射され、反射光が生じる。ＰＴ１２は、毛細血管内で生じた反射光を受光して電気信号として取り出し、取り出した電気信号をノイズフィルタ１３へ出力する。取り出された電気信号は、被験者の脈波を反映して変動する脈波信号である。なお、ＰＴ１２の代わりに、フォトダイオードを用いてもよい。

ノイズフィルタ１３は、脈波信号に含まれるノイズ（例えば、ホワイトノイズ）を除去し、ノイズを除去した脈波信号を増幅回路１４へ出力する。増幅回路１４は、制御部３０から指示された増幅率Ａ（以下、ゲインＡ）で脈波信号を増幅し、増幅した脈波信号を制御部３０へ送信する。制御部３０は、受信した脈波信号をメモリに蓄積する。

加速度センサ２０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の３方向のそれぞれについて、加速度の向き及び大きさを表す加速度信号を検出し、検出した加速度信号を制御部３０へ送信する。制御部３０は、受信した加速度信号をメモリに蓄積する。本実施形態では、加速度センサ２０は、脈波計測装置８０に内蔵されて被験者の手首に装着され、被験者の体の加速度の向き及び大きさを検出する。

操作部４１は、ユーザの操作を受け、操作に対応した信号を制御部３０へ出力する。ユーザの操作としては、脈波測定の開始を指示する操作などが含まれうる。ユーザは、被験者自身であってもよいし、医療関係者などの被験者を補助する者であってもよい。

表示部４２は、画像を表示可能なディスプレイである。通信装置４３は、外部と無線通信又は有線通信を行う装置である。充電部４４は、脈波計測装置８０の各部分に電力を供給する。

制御部３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、メモリ及びＩ／Ｏ等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。制御部３０の各種機能は、ＣＰＵ３１が非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムをロードして実行することにより実現される。本実施形態では、ＲＯＭ３２が非遷移的実体的記録媒体に相当する。また、ＣＰＵ３１がプログラムを実行することにより、本実施形態に係る脈波形解析方法が実行される。なお、制御部３０を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。また、制御部３０を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素を、論理回路やアナログ回路等を組み合わせたハードウェアを用いて実現してもよい。

＜２．計測処理＞
次に、脈波計測装置８０実行する脈波信号の計測処理について、図２のフローチャートを参照して説明する。脈波計測装置８０は、所定の時間間隔ΔＴで本処理を実行する。

まず、Ｓ１０では、脈波センサ１０は、受光した反射光から取り出した脈波信号Ｓｉにノイズフィルタ１３を適用して、フィルタ処理を行う。
続いて、Ｓ２０では、脈波センサ１０は、フィルタ処理された脈波信号Ｓｉを、増幅回路１４により、設定されているゲインＡで増幅する。ゲインＡは、脈波信号Ｓｉの強度調整を実行しない場合には、「１」に設定されており、強度調整を実行する場合には、後述するα（０＜α＜１）又はβ（１＜β）に設定されている。

強度調整は、脈波信号Ｓｉの信号強度Ｉａを調整する処理であり、後述する特定の条件を充足する場合を除き、信号強度Ｉａが強度変更条件を充足する場合に実行される。強度変更条件は、次の（ｉ）及び（ｉｉ）である。強度変更条件（ｉ）は、第１判定期間Ｍの間、後述する信号強度Ｉａのピークの平均値が、継続して第１強度閾値Ｔｈ１を超えることである。強度変更条件（ｉｉ）は、第２判定期間Ｎの間、信号強度Ｉａのピークの平均値が、継続して第２強度閾値Ｔｈ２よりも小さいことである。信号強度Ｉａが第１強度閾値Ｔｈ１を超えると、脈波信号Ｓｉは飽和してしまい検出できなくなる。また、信号強度Ｉａが第２強度閾値Ｔｈ２未満の場合、信号強度Ｉａの分解能が低くなる。

そのため、図３に示すように、強度変更条件（ｉ）を充足する場合には、ゲインＡが１よりも小さい値に設定され、信号強度Ｉａが下げられる。例えば、被験者が寒い場所から暖かい場所へ移動した場合に、血流が多くなって信号強度Ｉａが上昇し、強度変更条件（ｉ）を充足することがある。また、図３に示すように、強度変更条件（ｉｉ）を充足する場合には、ゲインＡが１よりも大きい値に設定され、信号強度Ｉａが上げられる。

続いて、Ｓ３０では、制御部３０は、平均値Ｓｉ（Ｔ［１］）ａｖが、第１強度閾値Ｔｈ１よりも大きいか否か判定する。Ｔ［１］は時間を表し、その初期値は０である。平均値Ｓｉ（Ｔ［１］）は、時間Ｔ［１］における、今回の処理サイクルと前回の処理サイクルとの間隔である単位時間ΔＴでの、信号強度Ｉａのピークの平均値である。平均値Ｓｉ（Ｔ［１］）ａｖが第１強度閾値Ｔｈ１以下の場合には、強度変更条件（ｉ）を充足する可能性がないので、制御部３０は、Ｓ９０の処理へ進む。

一方、平均値Ｓｉ（Ｔ［１］）ａｖが第１強度閾値Ｔｈ１よりも大きい場合には、強度変更条件（ｉ）を充足する可能性がある。この場合、制御部３０は、Ｓ４０の処理へ進み、時間Ｔ［１］を、Ｔ［１］＋１に更新する。すなわち、制御部３０は、平均値Ｓｉ（Ｔ［１］）が第１強度閾値Ｔｈ１よりも大きくなっている状態が継続している期間を求める。

続いて、Ｓ５０では、制御部３０は、時間Ｔ［１］が第１判定期間Ｍよりも長いか否か判定する。すなわち、制御部３０は、強度変更条件（ｉ）を充足するか否か判定する。時間Ｔ［１］が第１判定期間Ｍ以下の場合は、強度変更条件（ｉ）を充足しないので、制御部３０は、Ｓ９０の処理へ進む。

一方、時間Ｔ［１］が第１判定期間Ｍよりも長い場合は、強度変更条件（ｉ）を充足する。この場合、制御部３０は、Ｓ６０の処理へ進む。Ｓ６０では、制御部３０は、特定の条件（ａ）を充足するか否か判定する。

具体的には、特定の条件（ａ）は、脈波信号Ｓｉにおいて、計測目的外であるノイズの信号強度Ｉｎのピーク値が、計測目的である脈波信号の信号強度Ｉｓのピーク値よりも大きいことである。ノイズは、計測目的である脈波信号として想定される周波数帯Ｆから外れた周波数帯の信号である。また、計測目的である脈波信号は、周波数帯Ｆにおける信号である。

Ｓ１０においてフィルタ処理を実行しても、脈波信号Ｓｉに電気信号などのノイズが重畳していて、脈波信号Ｓｉの振幅が大きくなっている場合がある。この場合、強度変更条件（ｉ）を充足したことに応じてゲインＡを小さくすると、ノイズ成分を除いた脈波信号Ｓｉの信号強度Ｉａが小さくなる。その結果、ノイズの重畳がなくなると、脈波信号Ｓｉの信号強度Ｉａが第２強度閾値Ｔｈ２よりも小さくなり、ゲインＡを再度変更しなければならない。すなわち、脈波信号Ｓｉに、信号強度Ｉａを第１強度閾値Ｔｈ１よりも大きくするようなノイズが混入している場合には、制御部３０は、本来不要なゲインＡの変更を２度することになる。

よって、制御部３０は、信号強度Ｉａが測定目的外のノイズの影響によって第１強度閾値Ｔｈ１よりも大きくなっている場合には、強度変更条件（ｉ）を充足していても、ゲインＡを変更しない。制御部３０は、特定の条件（ａ）を充足するか否かに応じて、脈波信号Ｓｉに、信号強度Ｉａを第１強度閾値Ｔｈ１よりも大きくするようなノイズが混入しているか否かを判定する。すなわち、制御部３０は、特定の条件（ａ）を充足する場合には、信号強度の調整を回避する。

制御部３０は、脈波信号Ｓｉを周波数解析（例えば、ＦＦＴ解析）する。そして、制御部３０は、周波数解析結果に基づいて、周波数帯Ｆにおける信号強度Ｉｓのピーク値と、周波数帯Ｆから外れた周波数帯における信号強度Ｉｎのピーク値を検出し、信号強度Ｉｓのピーク値を信号閾値に設定する。そして、制御部３０は、図４に示すように、信号強度Ｉｎのピーク値が信号閾値よりも大きい場合には、ノイズの混入ありと判定する。また、制御部３０は、図５に示すように、信号強度Ｉｎのピーク値が信号閾値よりも小さい場合には、ノイズの混入なしと判定する。

制御部３０は、Ｓ６０においてノイズの混入ありと判定した場合には、Ｓ９０の処理へ進む。図６は、ノイズの混入ありと判定された場合における脈波信号Ｓｉの時間変化の例である。また、制御部３０は、Ｓ６０においてノイズの混入なしと判定した場合には、Ｓ７０の処理へ進む。図７は、ノイズの混入なしと判定された場合における脈波信号Ｓｉの時間変化の例である。

Ｓ７０では、制御部３０は、ゲインＡをαに変更する。αは０よりも大きく１よりも小さい値である。続いて、Ｓ８０では、制御部３０は、時間Ｔ［１］をゼロにリセットし、Ｓ２０の処理へ戻る。

また、Ｓ９０では、制御部３０は、平均値Ｓｉ（Ｔ［２］）ａｖが、第２強度閾値Ｔｈ２よりも小さいか否か判定する。Ｔ［２］は時間を表し、その初期値は０である。平均値Ｓｉ（Ｔ［２］）は、時間Ｔ［２］における、単位時間ΔＴでの信号強度Ｉａのピークの平均値である。平均値Ｓｉ（Ｔ［２］）ａｖが第２強度閾値Ｔｈ２以上の場合には、強度変更条件（ｉｉ）を充足する可能性がないので、制御部３０は、ゲインＡを変更することなく、本処理を終了する。

一方、平均値Ｓｉ（Ｔ［２］）ａｖが第２強度閾値Ｔｈ２よりも小さい場合には、強度変更条件（ｉｉ）を充足する可能性がある。この場合、制御部３０は、Ｓ１００の処理へ進み、時間Ｔ［２］を、Ｔ［２］＋１に更新する。すなわち、制御部３０は、平均値Ｓｉ（Ｔ［１］）が第２強度閾値Ｔｈ２よりも小さくなっている状態が継続している期間を求める。

続いて、Ｓ１１０では、制御部３０は、時間Ｔ［２］が第２判定期間Ｎよりも長いか否か判定する。すなわち、制御部３０は、強度変更条件（ｉｉ）を充足するか否か判定する。時間Ｔ［２］が第２判定期間Ｎ以下の場合は、強度変更条件（ｉｉ）を充足しないので、制御部３０は、ゲインＡを変更することなく、本処理を終了する。

一方、時間Ｔ［２］が第２判定期間Ｎよりも長い場合は、強度変更条件（ｉｉ）を充足する。この場合、制御部３０は、Ｓ１２０の処理へ進む。
Ｓ１２０では、制御部３０は、ゲインＡをβに変更する。βは１よりも大きい値である。続いて、Ｓ１３０では、制御部３０は、時間Ｔ［２］をゼロにリセットし、Ｓ２０の処理へ戻る。

なお、制御部３０は、脈波信号Ｓｉの強度調整として、ゲインＡを変更する代わりに、ＬＥＤ１１の発光量を変更してもよい。すなわち、制御部３０は、ゲインＡをα又はβに変更する代わりに、ＬＥＤ１１の発光量をα倍又はβ倍にしてもよい。ＬＥＤ１１の発光量を減らすことにより、脈波信号Ｓｉの信号強度Ｉａを小さくすることができる。また、ＬＥＤ１１の発光量を増やすことにより、脈波信号Ｓｉの信号強度Ｉａを大きくすることができる。さらに、制御部３０は、ゲインＡとＬＥＤ１１の発光量の両方を変更して、脈波信号Ｓｉの信号強度Ｉａを、第２強度閾値Ｔｈ２以上且つ第１強度閾値Ｔｈ１以下の範囲に調整してもよい。

＜３．効果＞
以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）周波数帯Ｆから外れた周波数帯の信号強度Ｉｎが、周波数帯Ｆの信号強度Ｉｓよりも大きい場合は、測定目的外の信号の影響を受けて、脈波信号Ｓｉの信号強度Ｉａが第１強度閾値Ｔｈ１よりも大きくなっていると考えられる。よって、この場合、脈波信号Ｓｉの信号強度の調整が回避される。これにより、不要な信号強度の調整を抑制することができる。

（２）脈波信号Ｓｉの信号強度は、増幅回路１４のゲインＡ及びＬＥＤ１１の発光量によって変わる。よって、脈波センサ１０の増幅回路１４のゲインＡ及びＬＥＤ１１の発光量の少なくとも一方を調整することによって、脈波信号Ｓｉの信号強度を調整することができる。

（第２実施形態）
＜１．第１実施形態との相違点＞
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

前述した第１実施形態では、脈波信号Ｓｉに混入するノイズを、周波数帯Ｆから外れた周波数帯域の測定目的外のノイズとした。これに対し、第２実施形態では、脈波信号Ｓｉに混入するノイズを、被験者の体動とする点で、第１実施形態と相違する。

＜２．計測処理＞
次に、第２実施形態に係る脈波計測装置８０が実行する計測処理について、図８のフローチャートを参照して説明する。図８のフローチャートでは、脈波計測装置８０は、図２のフローチャートにおけるＳ１０〜Ｓ５０及びＳ７０〜Ｓ１３０の処理を実行するとともに、図２のフローチャートにおけるＳ６０の処理の代わりに、Ｓ１６０の処理を実行する。

Ｓ１６０では、制御部３０は、特定の条件（ｂ）を充足するか否か判定する。具体的には、特定の条件（ｂ）は、現時点の体動の大きさが、体動閾値Ｔｈ３以上であることである。体動閾値Ｔｈ３は、予め設定されている値である。例えば、実験的に体動の大きさと脈波信号を取得し、脈波信号に影響を与える体動の大きさの最小値を取得して、体動閾値Ｔｈ３に設定してもよい。

比較的大きな体動が発生すると、脈波信号Ｓｉが体動の影響を受けてその振幅が大きくなる場合がある。この場合、強度変更条件（ｉ）を充足したことに応じてゲインＡを小さくすると、体動の影響がなくなったときに、脈波信号Ｓｉの信号強度Ｉａが第２強度閾値Ｔｈ２よりも小さくなり、ゲインＡを再度変更しなければならない。すなわち、脈波信号Ｓｉが体動の影響を受けて、信号強度Ｉａが第１強度閾値Ｔｈ１よりも大きくなっている場合には、制御部３０は、本来不要なゲインＡの変更を２度することになる。

よって、制御部３０は、信号強度Ｉａが体動の影響によって第１強度閾値Ｔｈ１よりも大きくなっている場合には、強度変更条件（ｉ）を充足していても、ゲインＡを変更しない。制御部３０は、特定の条件（ｂ）を充足するか否かに応じて、信号強度Ｉａが体動の影響を受けて第１強度閾値Ｔｈ１よりも大きくなっているか否かを判定する。すなわち、制御部３０は、特定の条件（ｂ）を充足する場合には、信号強度の調整を回避する。

制御部３０は、加速度センサ２０から現時点における３軸の加速度を取得する。図９の上段及び図１０に、３軸の加速度の時間変化の例を示す。図１０は、図９の上段における範囲Ｒの拡大図である。３軸の加速度は、体動が生じていないときには重力に応じた値になり、体動が生じると大きく変動する。制御部３０は、取得した３軸の加速度と次の式（１）とを用いて、体動の大きさを算出する。式（１）において、時点ｔｊは時点ｔｉよりも後の時点である。図９の下段に、図９の上段に示す３軸の加速度から算出される体動の大きさの時間変化を示す。

制御部３０は、体動の大きさが体動閾値Ｔｈ３以上の場合には、体動の影響有りと判定し、Ｓ９０の処理へ進む。また、制御部３０は、体動の大きさが体動閾値Ｔｈ３よりも小さい場合には、体動の影響なしと判定し、Ｓ７０の処理へ進む。なお、第１実施形態と同様に、ゲインＡの変更の代わりに又は追加して、ＬＥＤ１１の発光量を変更してもよい。

＜３．効果＞
以上説明した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（２）に加え、以下の効果が得られる。

（３）被験者の体動の大きさが体動閾値Ｔｈ３よりも大きい場合は、体動の影響を受けて、脈波信号Ｓｉの信号強度Ｉａが第１強度閾値Ｔｈ１よりも大きくなっていると考えられる。よって、この場合、信号強度の調整が回避される。これにより、不要な信号強度の調整を抑制することができる。

（第３実施形態）
＜１．第２実施形態との相違点＞
第３実施形態は、基本的な構成は第２実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第２実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

第３実施形態では、体動が発生してから脈波信号Ｓｉに影響が現れるまでの遅延を考慮する点で、第２実施形態と異なる。例えば、被験者の手首の動きの影響を受けた脈波は、手首に装着された脈波計測装置８０へすぐに伝搬する。しかしながら、被験者の肩の動きの影響を受けた脈波が脈波計測装置８０へ伝搬するまでには、ある程度の時間を要する。図１２は、体動の大きさの時間変化を示し、図１１は、図１２において体動が発生してから所定時間経過後に、影響が現れる脈波信号Ｓｉの時間変化を示す。

つまり、被験者の体動が生じた場合、被験者の脈波は、体動が発生した時点から所定の遅延時間ｔを経過するまでの間、体動の影響を受けて振幅が大きくなる可能性がある。よって、第３実施形態では、体動が発生してから脈波信号Ｓｉに影響が現れるまでの遅延を考慮する。

＜２．計測処理＞
次に、第３実施形態に係る脈波計測装置８０が実行する計測処理について、図１３のフローチャートを参照して説明する。図１３のフローチャートでは、脈波計測装置８０は、図８のフローチャートにおけるＳ１０〜Ｓ５０及びＳ７０〜Ｓ１３０の処理を実行するとともに、図８のフローチャートにおけるＳ１６０の処理の代わりに、Ｓ２６０の処理を実行する。

Ｓ２６０では、制御部３０は、特定の条件（ｃ）を充足するか否かに応じて、脈波信号Ｓｉの信号強度Ｉａが体動の影響を受けて第１強度閾値Ｔｈ１よりも大きくなっているか否かを判定する。すなわち、制御部３０は、特定の条件（ｃ）を充足する場合には、信号強度の調整を回避する。

具体的には、特定の条件（ｃ）は、現時点から遅延時間ｔ遡った時点から現時点までの検出時間における体動の大きさの最大値が、体動閾値Ｔｈ３以上であることである。遅延時間ｔは、予め設定されている。例えば、実験的に体動の大きさと脈波信号を取得し、体動が発生してから脈波信号に影響を与えるまでの時間の最大値を取得して、遅延時間ｔに設定してもよい。遅延時間ｔは、１秒以上、例えば２秒に設定するとよい。制御部３０は、検出時間における体動の大きさを算出し、最大値を取得する。

そして、制御部３０は、体動の大きさの最大値が体動閾値Ｔｈ３以上の場合には、体動の影響有りと判定し、Ｓ９０の処理へ進む。また、制御部３０は、体動の大きさの最大値が体動閾値Ｔｈ３よりも小さい場合には、体動の影響なしと判定し、Ｓ７０の処理へ進む。なお、第１実施形態と同様に、ゲインＡの変更の代わりに又は追加して、ＬＥＤ１１の発光量を変更してもよい。

また、遅延時間ｔ及び体動閾値Ｔｈ３として、予め設定された値ではなく学習値を用いてもよい。すなわち、制御部３０は、逐次、体動の大きさを検出し、検出された体動の大きさと脈波信号とを用いて、遅延時間を学習し、遅延時間の学習値を遅延時間ｔに設定してもよい。また、制御部３０は、逐次、体動の大きさを検出し、検出された体動の大きさと脈波信号とを用いて、体動閾値を学習し、体動閾値の学習値を体動閾値Ｔｈ３に設定してもよい。

＜３．効果＞
以上説明した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（２）及び（３）に加え、以下の効果が得られる。

（４）検出時間における体動の最大値と体動閾値Ｔｈ３とを比較することにより、脈波信号Ｓｉに影響を与える体動の発生を適切に判定し、体動の影響の有無を誤判定することを抑制できる。

（５）体動が発生してから、体動による影響を受けた脈波が計測箇所に伝達するまでに遅延が生じることがある。よって、現遅延時間ｔを遡った時点から現時点までを検出時間とすることにより、脈波信号Ｓｉに対する体動の影響の有無を誤判定することを抑制できる。

（６）体動による血流変化には個人差がある。遅延時間ｔを学習することによって、被験者のそれぞれに適応した遅延時間ｔを設定することができる。ひいては、個々の被験者の特性に合わせて不要な信号強度の調整を適切に抑制することができる。

（７）体動による血流変化には個人差がある。体動閾値Ｔｈ３を学習することによって、被験者のそれぞれに適応した体動閾値Ｔｈ３を設定することができる。ひいては、個々の被験者の特性に合わせて不要な信号強度の調整を適切に抑制することができる。

（他の実施形態）
以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（ａ）第１実施形態と第２実施形態又は第３実施形態とを組み合わせてもよい。すなわち、脈波信号Ｓｉに混入するノイズとして、周波数帯Ｆから外れた周波数帯の信号と体動の両方を考慮するようにしてもよい。この場合、制御部３０は、図２のフローチャートにおいて、Ｓ６０の処理の後に、Ｓ１６０又はＳ２６０の処理を実行すればよい。

（ｂ）上記実施形態では、光電式の脈波センサ１０によって脈波情報を取得したが、脈波情報を取得する手段は脈波センサ１０に限定されるものではない。例えば、脈波の伝播に応じて生じる生体インピーダンの変化によって生じる電圧変化を検出するインピーダンス式のセンサを用いて脈波情報を取得してもよい。また、被験者の血管を撮影した画像から、脈波の伝播に応じて生じる輝度の変化を検出して、脈波情報を取得してもよい。

（ｃ）上記実施形態では、脈波センサ１０及び加速度センサ２０は、脈波計測装置８０に内蔵された一体化した装置であったが個別の装置であってもよい。例えば、脈波センサ１０は脈波計測装置８０の内部装置で、加速度センサ２０は脈波計測装置８０の外部装置であり、加速度センサ２０は、脈波計測装置８０の内部装置である通信装置４３と通信可能な通信装置を備えていてもよい。脈波センサ１０と加速度センサ２０とを個別の装置とすることにより、脈波センサ１０と加速度センサ２０とを、被験者の体の互いに異なる箇所に装着することができる。そのため、脈波の計測箇所と体動の発生箇所とが異なる場合に有効である。

（ｄ）上記実施形態では、脈波信号の計測方法を説明したが、本開示に係る信号計測方法は、生体センサにより検出される、脈波信号以外の生体信号の計測方法にも適用することができる。生体センサは、例えば、心電図を検出するセンサや、脳波を検出するセンサなどである。生体信号は、例えば、心電図信号や脳波信号である。

（ｅ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（ｆ）上述した信号計測方法の他、当該信号計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、信号計測装置など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１０…脈波センサ、１１…ＬＥＤ、１２…ＰＴ、１４…増幅回路、２０…加速度センサ、３０…制御部。

Claims (11)

1. 生体センサ（１０）により被験者の生体信号を繰り返し検出することと、
   検出された前記生体信号に混入したノイズのノイズ強度を検出することと、
   検出された前記生体信号の信号強度が設定されている強度変更条件を充足する場合に、前記信号強度を調整することと、
   検出された前記ノイズ強度が設定されているノイズ閾値を超えている場合に、前信号強度の調整を回避することと、を備える
   信号計測方法。
2. 前記ノイズ閾値は体動閾値を含み、
   さらに、加速度センサ（２０）により前記被験者の体の加速度を繰り返し検出することを備え、
   前記ノイズ強度を検出することは、前記ノイズ強度として、検出された前記加速度から前記被験者の体動の大きさを検出し、
   前記回避することは、検出された前記体動の大きさが前記体動閾値を超えている場合に、前記信号強度の調整を回避する、
   請求項１に記載の信号計測方法。
3. 前記ノイズ強度を検出することは、前記ノイズ強度として、設定された検出時間内における前記体動の大きさの最大値を検出する、
   請求項２に記載の信号計測方法。
4. 前記ノイズ強度を検出することは、設定された遅延時間を遡った時点から現時点までを前記検出時間とする、
   請求項３に記載の信号計測方法。
5. さらに、前記体動の大きさと前記生体信号とを用いて前記遅延時間を学習し、前記遅延時間の学習値を前記遅延時間に設定すること、を備える、
   請求項４に記載の信号計測方法。
6. さらに、前記体動の大きさと前記生体信号とを用いて前記体動閾値を学習し、前記体動閾値の学習値を前記体動閾値に設定すること、を備える、
   請求項２〜５のいずれか１項に記載の信号計測方法。
7. 前記ノイズ閾値は信号閾値を含み、
   さらに、検出された前記生体信号を周波数解析することと、
   前記生体信号の周波数解析結果に基づいて、前記生体信号として想定される周波数帯の信号強度を前記信号閾値に設定することと、を備え、
   前記ノイズ強度を検出することは、前記ノイズ強度として、前記生体信号の周波数解析結果に基づいて、前記生体信号として想定される周波数帯から外れた周波数帯の信号強度を検出し、
   前記回避することは、検出された前記外れた周波数帯の信号強度が前記信号閾値を超えている場合に、前記信号強度の調整を回避する、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の信号計測方法。
8. 前記生体センサは、前記生体信号として脈波信号を検出する脈波センサ（１０）である、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の信号計測方法。
9. 前記脈波センサは、前記被験者の血管内へ光を照射する発光素子（１１）と、前記発光素子から照射された光が前記血管内で反射されて生じた反射光を受光し、前記反射光から前記脈波信号を取得する受光素子（１２）と、を備え、
   前記信号強度を調整することは、前記発光素子の発光量を調整することによって、前記信号強度を調整する、
   請求項８に記載の信号計測方法。
10. 前記生体センサは、受信した前記生体信号を増幅する増幅回路（１４）を備え、
    前記信号強度を調整することは、前記増幅回路の増幅率を調整することによって、前記信号強度を調整する、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の信号計測方法。
11. 前記生体センサは、前記生体信号として脈波信号を検出する脈波センサであり、
    前記加速度センサと前記脈波センサとは個別の装置である、
    請求項２〜６のいずれか１項に記載の信号計測方法。

Images