JP2021146061A - Biological information acquisition device, biological information acquisition method and program - Google Patents

Biological information acquisition device, biological information acquisition method and program Download PDF

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Abstract

To reduce the effect on the accuracy of an index even if there is abnormal breathing.SOLUTION: The above-mentioned problem is solved by providing a biological information acquisition device comprising: a biological signal acquisition unit for acquiring a biological signal; a heartbeat interval acquisition unit for acquiring a heartbeat interval which is an interval in the time of heartbeat indicated by the biological signal; a first determination unit for determining whether or not the heartbeat interval is an abnormal interval longer than a first predetermined value; and a processing unit for processing data indicating the biological signal or generated based on the biological signal when it is determined that there is the abnormal interval.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、生体情報取得装置、生体情報取得方法及びプログラムに関するものである。 The present invention relates to a biometric information acquisition device, a biometric information acquisition method and a program.

従来、生体から取得できる脈波等を解析して、生体の様々な状態を示す指標を評価する技術が知られている。例えば、指標は、脈拍数又は脈拍変動指標等である。 Conventionally, there is known a technique of analyzing an pulse wave or the like that can be obtained from a living body and evaluating an index indicating various states of the living body. For example, the index is a pulse rate or a pulse fluctuation index.

具体的には、脈拍変動指標は、脈拍のピーク間隔に起きる揺らぎを評価する指標である。そして、脈拍変動指標には、0.04Hz(ヘルツ)乃至0.15Hz程度の低周波成分を示すLF(Low Frequency)、0.15Hz乃至0.40Hz程度の高周波成分を示すHF(High Frequency)値、及び、LFとHFの比をとったLF/HF等の指標がある。そして、これらの指標は、生体の自律神経の働きと関連するため、脈拍変動指標から、生体の自律神経の状態が評価できる。このようにして、生体の自律神経の状態から、生体の疲れ又は病気等が把握できる。 Specifically, the pulse fluctuation index is an index for evaluating fluctuations that occur at peak intervals of the pulse. The pulse fluctuation index includes an LF (Low Frequency) value indicating a low frequency component of about 0.04 Hz (Hertz) to 0.15 Hz, and an HF (High Frequency) value indicating a high frequency component of about 0.15 Hz to 0.40 Hz. , And there are indicators such as LF / HF, which is the ratio of LF to HF. Since these indexes are related to the function of the autonomic nerves of the living body, the state of the autonomic nerves of the living body can be evaluated from the pulse fluctuation index. In this way, fatigue or illness of the living body can be grasped from the state of the autonomic nerves of the living body.

このように、生体情報を解析する技術が知られている。例えば、解析装置は、まず、被験者の心拍信号に基づいて、次の心拍間隔を特定する。また、解析装置は、分散値を算出する。そして、次の心拍間隔を示す代表値と分散値を比較して、心拍信号にノイズが発生しているか否かを判断する。このようにして、解析装置は、被験者に負担をかけずに、被験者の眠気による周波数変化があるか否かを判定する技術が知られている(例えば、特許文献1等)。 As described above, a technique for analyzing biological information is known. For example, the analyzer first identifies the next heartbeat interval based on the subject's heartbeat signal. The analyzer also calculates the variance value. Then, the representative value indicating the next heartbeat interval and the variance value are compared to determine whether or not noise is generated in the heartbeat signal. In this way, the analyzer is known to have a technique for determining whether or not there is a frequency change due to drowsiness of the subject without imposing a burden on the subject (for example, Patent Document 1 and the like).

しかしながら、従来の技術では、正常な呼吸の区間を呼吸異常と過検出してしまう場合がある。そのため、異常な呼吸があると、LF、HF、及び、LF/HF等の指標の精度に影響が出る場合があった。 However, in the conventional technique, the section of normal breathing may be over-detected as respiratory abnormality. Therefore, abnormal respiration may affect the accuracy of indicators such as LF, HF, and LF / HF.

本発明の1つの側面は、異常な呼吸があっても、指標の精度に対して影響を少なくすることを目的としている。 One aspect of the present invention is aimed at reducing the effect on the accuracy of the index even if there is abnormal breathing.

上述した課題を解決するために、本発明の一態様である、生体情報取得装置は、
生体信号を取得する生体信号取得部と、
前記生体信号が示す心拍又は脈拍の時間における間隔を取得する間隔取得部と、
前記間隔から定まる間隔パラメータが第1所定値より長い異常間隔であるか否かを判断する第1判断部と、
前記異常間隔があると判断されると、前記生体信号を示す又は前記生体信号に基づいて生成されるデータを加工する加工部と
を備える。
In order to solve the above-mentioned problems, the biological information acquisition device, which is one aspect of the present invention, is
A biological signal acquisition unit that acquires biological signals,
An interval acquisition unit that acquires an interval in the heartbeat or pulse time indicated by the biological signal, and an interval acquisition unit.
A first determination unit that determines whether or not the interval parameter determined from the interval is an abnormal interval longer than the first predetermined value, and
When it is determined that there is the abnormal interval, it includes a processing unit that indicates the biological signal or processes data generated based on the biological signal.

異常な呼吸があっても、指標の精度に対して影響を少なくできる。 Even if there is abnormal breathing, the effect on the accuracy of the index can be reduced.

生体情報取得装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the biological information acquisition apparatus. ハードウェアの構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example of hardware. 撮像例を示す図である。It is a figure which shows the imaging example. 機能構成例を示す図である。It is a figure which shows the functional structure example. 全体処理例を示す図である。It is a figure which shows the whole processing example. 生体信号を取得する手順の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the procedure of acquiring a biological signal. 生体信号の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the biological signal. 心拍間隔の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the heartbeat interval. 心拍間隔に含まれるLF及びHFの例を示す図である。It is a figure which shows the example of LF and HF included in the heartbeat interval. 呼吸による影響の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the influence by breathing. 異常呼吸の判断例を示す図である。It is a figure which shows the judgment example of abnormal breathing. 時間データによる判断例を示す図である。It is a figure which shows the judgment example by time data. 加工の第1例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of processing. 加工の第2例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of processing. 第2実施形態の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the 2nd Embodiment. 第3実施形態の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the 3rd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, the components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

<生体情報取得装置例>
図1は、生体情報取得装置の例を示す図である。例えば、生体情報取得装置の例である端末装置100は、カメラ等の撮像装置100H1を有する。そして、端末装置100は、撮像装置100H1によって、生体情報を取得する対象となる生体1を撮像する。次に、撮像装置100H1が撮像した画像に基づいて、端末装置100は、生体1の脈波等を示す生体信号を取得する。
<Example of biometric information acquisition device>
FIG. 1 is a diagram showing an example of a biological information acquisition device. For example, the terminal device 100, which is an example of the biological information acquisition device, has an image pickup device 100H1 such as a camera. Then, the terminal device 100 uses the image pickup device 100H1 to image the living body 1 for which the biological information is to be acquired. Next, based on the image captured by the image pickup device 100H1, the terminal device 100 acquires a biological signal indicating a pulse wave or the like of the living body 1.

<ハードウェアの構成例>
図2は、ハードウェアの構成例を示す図である。例えば、端末装置100は、撮像装置100H1と、CPU(Central Processing Unit、以下「CPU100H2」という。)と、記憶装置100H3と、入力装置100H4とを有する。さらに、端末装置100は、出力装置100H5と、I/F(interface、以下「I/F100H6」という。)とを有する。これらのハードウェアは、バス100H7によって接続される。
<Hardware configuration example>
FIG. 2 is a diagram showing an example of hardware configuration. For example, the terminal device 100 includes an image pickup device 100H1, a CPU (Central Processing Unit, hereinafter referred to as “CPU 100H2”), a storage device 100H3, and an input device 100H4. Further, the terminal device 100 has an output device 100H5 and an I / F (interface, hereinafter referred to as "I / F100H6"). These hardware are connected by bus 100H7.

撮像装置100H1は、例えば、カメラ、光センサ又はこれらの組み合わせである。以下、撮像装置100H1がカメラである例で説明する。また、この例では、カメラの色フィルタ構成は、例えば、R(Red)、G(Green)及びB(Blue)(以下「R」、「G」及び「B」で各色を示す場合がある。)の3チャンネルの色信号を出力できるベイヤ(Bayer)構成等である。このように、カメラの色フィルタ構成は、1チャンネル以上の色信号を出力する構成である。 The image pickup apparatus 100H1 is, for example, a camera, an optical sensor, or a combination thereof. Hereinafter, an example in which the image pickup apparatus 100H1 is a camera will be described. Further, in this example, the color filter configuration of the camera may indicate each color by, for example, R (Red), G (Green) and B (Blue) (hereinafter, “R”, “G” and “B”. ) Is a Bayer configuration capable of outputting a color signal of 3 channels. As described above, the color filter configuration of the camera is a configuration that outputs color signals of one or more channels.

また、カメラは、脈拍に基づく輝度変化を取得できるチャンネルを有するのが望ましい。脈拍に基づく輝度変化は、例えば、「G」又は近赤外(NIR、Near−infrared)の光から取得しやすい。したがって、カメラは、近赤外のチャンネルを有してもよい。近赤外の光は、主に750nm(ナノメートル)乃至1.4μm(マイクロメートル)程度の波長である。 Further, it is desirable that the camera has a channel capable of acquiring the brightness change based on the pulse. Luminance changes based on pulse can be easily obtained from, for example, "G" or near infrared (NIR, Near-infrared) light. Therefore, the camera may have a near infrared channel. Near-infrared light mainly has a wavelength of about 750 nm (nanometers) to 1.4 μm (micrometers).

なお、撮像装置100H1が有する撮像素子は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)又はCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサ等の光センサである。 The image sensor included in the image sensor 100H1 is, for example, an optical sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Sensor) sensor.

さらに、撮像装置100H1は、カメラ等に限られない。例えば、撮像装置は、光を測定する光センサ等でもよい。すなわち、光センサは、生体から反射する光を測定できるセンサ等である。 Further, the image pickup apparatus 100H1 is not limited to a camera or the like. For example, the imaging device may be an optical sensor or the like that measures light. That is, the optical sensor is a sensor or the like that can measure the light reflected from the living body.

以下、撮像装置100H1がカメラであって、RGB画像を出力する例で説明する。 Hereinafter, an example in which the image pickup apparatus 100H1 is a camera and outputs an RGB image will be described.

CPU100H2は、中央処理装置である。すなわち、CPU100H2は、処理を実現するための演算及びデータの加工等を行う演算装置並びにハードウェアを制御する制御装置である。また、CPU100H2は、記憶装置100H3等が記憶するプログラム等に基づいて、処理を実行する。 The CPU 100H2 is a central processing unit. That is, the CPU 100H2 is an arithmetic unit that performs arithmetic operations and data processing for realizing processing, and a control device that controls hardware. Further, the CPU 100H2 executes the process based on a program or the like stored in the storage device 100H3 or the like.

記憶装置100H3は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read−Only Memory)、ハードディスク又はこれらの組み合わせである。すなわち、記憶装置100H3は、主記憶装置及び補助記憶装置等である。 The storage device 100H3 is, for example, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read-Only Memory), a hard disk, or a combination thereof. That is, the storage device 100H3 is a main storage device, an auxiliary storage device, and the like.

入力装置100H4は、ユーザによる操作を入力する装置である。例えば、入力装置100H4は、キーボード、マウス又はこれらの組み合わせ等である。 The input device 100H4 is a device for inputting an operation by the user. For example, the input device 100H4 is a keyboard, a mouse, a combination thereof, or the like.

出力装置100H5は、ユーザに対して画像、各種処理結果又はこれらの組み合わせ等を表示する装置である。例えば、出力装置100H5は、液晶ディスプレイ等である。 The output device 100H5 is a device that displays an image, various processing results, a combination thereof, and the like to the user. For example, the output device 100H5 is a liquid crystal display or the like.

なお、入力装置100H4及び出力装置100H5は、一体となっているタッチパネル等でもよい。 The input device 100H4 and the output device 100H5 may be an integrated touch panel or the like.

I/F100H6は、外部装置と接続するためのインタフェースである。例えば、I/F100H6は、USB(Universal Serial Bus)等である。また、I/F100H6は、画像データ等を外部装置と入出力する。さらに、I/F100H6は、ネットワーク等を介して外部装置と通信を行って、データを送受信してもよい。 The I / F 100H6 is an interface for connecting to an external device. For example, the I / F 100H6 is a USB (Universal Serial Bus) or the like. Further, the I / F 100H6 inputs / outputs image data or the like to / from an external device. Further, the I / F 100H6 may transmit / receive data by communicating with an external device via a network or the like.

また、I/F100H6は、記録媒体200等からプログラム等を入力する。 Further, the I / F 100H6 inputs a program or the like from the recording medium 200 or the like.

このように、端末装置100は、スマートフォン又はPC(Personal Computer)等の情報処理装置であり、コンピュータである。なお、端末装置100は、情報処理装置と、情報処理装置に接続される撮像装置との組み合わせ等でもよい。このように、生体情報取得装置は、情報処理装置と生体情報を取得する計測装置の組み合わせ、又は、情報処理装置と計測装置が一体となった装置である。 As described above, the terminal device 100 is an information processing device such as a smartphone or a PC (Personal Computer), and is a computer. The terminal device 100 may be a combination of the information processing device and an imaging device connected to the information processing device. As described above, the biometric information acquisition device is a combination of an information processing device and a measuring device for acquiring biometric information, or a device in which the information processing device and the measuring device are integrated.

また、生体情報取得装置は、生体1に対して光を当てる照明装置を更に有してもよい。そして、生体情報取得装置は、照明装置を制御して光量又は点灯を制御してもよい。さらに、生体情報取得装置は、照明装置及び撮像装置を組み合わせて制御し、露光及び照明等の撮像条件を変更して撮像を行ってもよい。 Further, the biological information acquisition device may further include a lighting device that irradiates the living body 1 with light. Then, the biological information acquisition device may control the lighting device to control the amount of light or lighting. Further, the biological information acquisition device may control the combination of the lighting device and the imaging device, and may perform imaging by changing the imaging conditions such as exposure and lighting.

<撮像例>
図3は、撮像例を示す図である。例えば、端末装置100は、生体1の部位のうち、図示する領域11が中心となるように撮像して生体信号を取得するのが望ましい。具体的には、領域11は、生体1の鼻及び頬を含む領域である。
<Example of imaging>
FIG. 3 is a diagram showing an imaging example. For example, it is desirable that the terminal device 100 acquires a biological signal by taking an image so that the illustrated region 11 is the center of the part of the living body 1. Specifically, the region 11 is a region including the nose and cheeks of the living body 1.

この領域11は、脈拍によって画素値が変化しやすい領域である。そのため、領域11を含む画像に基づいて指標が計算されると、脈波変動指標等が精度良く計算できる。 This region 11 is a region in which the pixel value is likely to change depending on the pulse. Therefore, when the index is calculated based on the image including the region 11, the pulse wave fluctuation index and the like can be calculated with high accuracy.

さらに、領域11は、髪又は衣服等によって肌が隠れる場合が少ない領域である。したがって、領域11を含む画像に基づいて指標が計算されると、端末装置100は、脈波変動指標等を精度良く計算できる。 Further, the region 11 is a region where the skin is less likely to be hidden by hair, clothes, or the like. Therefore, when the index is calculated based on the image including the region 11, the terminal device 100 can accurately calculate the pulse wave fluctuation index and the like.

なお、端末装置100は、脈拍による画素値の変化が観察できる領域であれば、領域11以外の領域を撮像してもよい。例えば、端末装置100は、額又は指先等の部位を撮像してもよい。 The terminal device 100 may image a region other than the region 11 as long as the change in the pixel value due to the pulse can be observed. For example, the terminal device 100 may image a part such as a forehead or a fingertip.

また、端末装置100又は計測装置は、撮像装置を用いる等のように生体1に対して非接触であるのが望ましい。 Further, it is desirable that the terminal device 100 or the measuring device is non-contact with the living body 1 such as by using an imaging device.

<機能構成例>
図4は、機能構成例を示す図である。例えば、端末装置100は、生体信号取得部100F1、心拍間隔取得部100F2、第1判断部100F3、及び、加工部100F4を備える機能構成である。また、端末装置100は、第2判断部100F5、周波数分析部100F6、及び、指標計算部100F7を更に備える機能構成が望ましい。以下、図示する機能構成を例に説明する。
<Functional configuration example>
FIG. 4 is a diagram showing an example of functional configuration. For example, the terminal device 100 has a functional configuration including a biological signal acquisition unit 100F1, a heartbeat interval acquisition unit 100F2, a first determination unit 100F3, and a processing unit 100F4. Further, it is desirable that the terminal device 100 further includes a second determination unit 100F5, a frequency analysis unit 100F6, and an index calculation unit 100F7. Hereinafter, the illustrated functional configuration will be described as an example.

例えば、生体信号取得部100F1等は、撮像装置100H1又はI/F100H6等の計測装置、インタフェース又はこれらの組み合わせ等で実現する。その他の構成は、CPU100H2、及び、記憶装置100H3等の演算装置、制御装置、及び、記憶装置を協働して動作させて処理を行うことで実現する。 For example, the biological signal acquisition unit 100F1 and the like are realized by a measuring device such as an imaging device 100H1 or I / F100H6, an interface, or a combination thereof. Other configurations are realized by operating the CPU 100H2, the arithmetic unit such as the storage device 100H3, the control device, and the storage device in cooperation with each other to perform processing.

<全体処理例>
図5は、全体処理例を示す図である。
<Overall processing example>
FIG. 5 is a diagram showing an example of overall processing.

<生体信号を取得する手順の例>(ステップS1)
生体信号取得部100F1は、生体信号を取得する。例えば、生体信号の例である脈波を示す信号(以下「脈波信号」という。)は、以下のように取得される。
<Example of procedure for acquiring biological signals> (step S1)
The biological signal acquisition unit 100F1 acquires the biological signal. For example, a signal indicating a pulse wave (hereinafter referred to as "pulse wave signal"), which is an example of a biological signal, is acquired as follows.

図6は、生体信号を取得する手順の例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a procedure for acquiring a biological signal.

<撮像例>(ステップS20)
生体信号取得部100F1は、生体を撮像する。例えば、生体信号取得部100F1は、生体を撮像し、生体を示す画像データを生成する。例えば、生体信号取得部100F1は、30fps(フレーム毎秒)程度で撮像を行い、動画データを生成する。なお、画像は、静止画でもよい。具体的には、生体信号取得部100F1は、図3に示すように撮像する。
<Imaging example> (Step S20)
The biological signal acquisition unit 100F1 images a living body. For example, the biological signal acquisition unit 100F1 images a living body and generates image data showing the living body. For example, the biological signal acquisition unit 100F1 takes an image at about 30 fps (frames per second) and generates moving image data. The image may be a still image. Specifically, the biological signal acquisition unit 100F1 takes an image as shown in FIG.

<顔における特徴点座標を算出する手順の例>(ステップS21)
生体信号取得部100F1は、顔における特徴点座標を算出する。具体的には、まず、生体信号取得部100F1は、撮像された画像から、目、口及び鼻等の特徴点の座標を検出する。なお、各部位の検出は、例えば、公知の顔認証技術等によって実現できる。
<Example of procedure for calculating feature point coordinates on face> (step S21)
The biological signal acquisition unit 100F1 calculates the feature point coordinates on the face. Specifically, first, the biological signal acquisition unit 100F1 detects the coordinates of feature points such as eyes, mouth, and nose from the captured image. The detection of each part can be realized by, for example, a known face recognition technique or the like.

<脈波信号の抽出に用いる画素の領域を設定する手順の例>(ステップS22)
生体信号取得部100F1は、脈波信号の抽出に用いる画素の領域を設定する。すなわち、生体信号取得部100F1は、領域11から脈波信号が抽出できるように、設定を行う。具体的には、生体信号取得部100F1は、ステップS21による算出結果に基づいて、生体の鼻及び頬を含む領域を設定する。
<Example of procedure for setting the pixel area used for extracting the pulse wave signal> (step S22)
The biological signal acquisition unit 100F1 sets a pixel region used for extracting a pulse wave signal. That is, the biological signal acquisition unit 100F1 sets so that the pulse wave signal can be extracted from the region 11. Specifically, the biological signal acquisition unit 100F1 sets a region including the nose and cheeks of the living body based on the calculation result in step S21.

また、この場合において、設定される領域は、目及び口が領域内に入らない程度に設定される。なお、領域の設定は、顔認証等に基づいて行われるに限られない。例えば、ユーザによる操作によって、領域の始点位置、幅及び高さ等が入力され、設定が行われてもよい。また、領域は、複数に分割されて設定されてもよい。例えば、領域は、鼻を含む領域と、左頬を含む領域と、右頬を含む領域とに分割されて設定されてもよい。 Further, in this case, the set area is set so that the eyes and mouth do not enter the area. The area setting is not limited to the face recognition and the like. For example, the start point position, width, height, and the like of the area may be input and set by the operation by the user. Further, the area may be divided into a plurality of areas and set. For example, the region may be divided into a region including the nose, a region including the left cheek, and a region including the right cheek.

<領域内の画素値を平均化する手順の例>(ステップS23)
生体信号取得部100F1は、領域内の画素値を平均化する。具体的には、生体信号取得部100F1は、ステップS22で設定される領域から生成される画像が有するR、G及びB等の画素値を平均化して、それぞれの平均値を計算する。
<Example of procedure for averaging pixel values in a region> (step S23)
The biological signal acquisition unit 100F1 averages the pixel values in the region. Specifically, the biological signal acquisition unit 100F1 averages the pixel values of R, G, B, etc. of the image generated from the region set in step S22, and calculates the average value of each.

生体の脈拍に起因する画素値の変化は、微小な変化である。そのため、1画素単位では、ノイズの影響が大きい。そこで、複数の画素が示すそれぞれの画素値を平均化すると、脈波信号に対するノイズの影響が低減できる。 The change in the pixel value due to the pulse of the living body is a minute change. Therefore, the influence of noise is large in units of one pixel. Therefore, by averaging the pixel values of the plurality of pixels, the influence of noise on the pulse wave signal can be reduced.

<脈波信号を生成する手順の例>(ステップS24)
生体信号取得部100F1は、脈波信号を生成する。例えば、生体信号取得部100F1は、ステップS23で計算される平均値に基づいて、下記(1)式を計算して、脈波信号の値(下記(1)式におけるp0(n)である。)を生成する。

p0(n)=a×r(n)+a×g(n)+a×b(n) (1)

上記(1)式では、「n」は、フレーム番号を示す値である。また、「r(n)」は、「n」フレーム目の画像が示すRの画素値である。同様に、「g(n)」は、「n」フレーム目の画像が示すGの画素値である。さらに、「b(n)」は、「n」フレーム目の画像が示すBの画素値である。
<Example of procedure for generating a pulse wave signal> (step S24)
The biological signal acquisition unit 100F1 generates a pulse wave signal. For example, the biological signal acquisition unit 100F1 calculates the following equation (1) based on the average value calculated in step S23, and is the value of the pulse wave signal (p0 (n) in the following equation (1)). ) Is generated.

p0 (n) = a r × r (n) + a g × g (n) + a b × b (n) (1)

In the above equation (1), "n" is a value indicating a frame number. Further, "r (n)" is a pixel value of R indicated by the image in the "n" frame. Similarly, "g (n)" is a pixel value of G indicated by the image in the "n" frame. Further, "b (n)" is a pixel value of B indicated by the image in the "n" frame.

また、上記(1)式では、「a」は、Rに対する重みとなる係数である。同様に、「a」は、Gに対する重みとなる係数である。さらに、「a」は、Bに対する重みとなる係数である。 Further, in the above equation (1), " ar " is a coefficient that is a weight with respect to R. Similarly, " ag " is a coefficient that is a weight with respect to G. Further, " ab " is a coefficient that is a weight with respect to B.

例えば、「a」、「a」及び「a」は、あらかじめ「a=0」、「a=1」、「a=0」と設定されると、生体信号取得部100F1は、Gの成分だけを抽出した脈波信号を生成できる。生体の脈拍に起因する画素値の変化は、Gの成分から観察できる。したがって、上記のような設定とすると、生体信号取得部100F1は、生体の脈拍に起因する画素値の変化を観察しやすい脈波信号を生成できる。 For example, "a r", "a g" and "a b" in advance "a r = 0", "a g = 1", when set as "a b = 0", the biological signal obtaining part 100F1 Can generate a pulse wave signal from which only the G component is extracted. The change in pixel value due to the pulse of the living body can be observed from the component of G. Therefore, with the above settings, the biological signal acquisition unit 100F1 can generate a pulse wave signal that makes it easy to observe changes in pixel values due to the pulse of the living body.

ほかにも、「a」、「a」及び「a」は、あらかじめ「a=−k」、「a=1」、「a=0」等と設定されてもよい。このような設定であると、脈波信号は、Gの成分から、「k」で補正されたRの成分を引いた値で生成される。 In addition, “ ar ”, “ ag ” and “ ab ” may be set in advance as “ ar = −k”, “ ag = 1”, “ ab = 0” and the like. With such a setting, the pulse wave signal is generated by subtracting the R component corrected by "k" from the G component.

このようにすると、生体信号取得部100F1は、Gの成分に含まれる体動等を起因とするノイズを低減させることができる。なお、ノイズは、例えば、周辺の光量の変化又は光源のちらつき等の周辺環境の変化が起因する場合もある。 In this way, the biological signal acquisition unit 100F1 can reduce noise caused by body movement or the like included in the G component. The noise may be caused by, for example, a change in the amount of light in the surroundings or a change in the surrounding environment such as flickering of a light source.

したがって、設定係数「k」は、ノイズとなる成分が少なくなるように設定される。なお、「k」は、正の値である。また、「k」は、例えば、フレームごとに設定されてもよい。 Therefore, the setting coefficient "k" is set so that the component that becomes noise is reduced. In addition, "k" is a positive value. Further, "k" may be set for each frame, for example.

また、領域が複数設定される場合がある。このような場合には、端末装置は、まず、領域ごとに、それぞれの脈波信号を生成する。そして、端末装置は、複数の脈波信号を合成して1つの脈波信号としてもよい。具体的には、端末装置は、加算平均等によって、複数の脈波信号を合成する。すなわち、端末装置は、領域ごとの脈波信号を平均して、合成してもよい。他にも、端末装置は、領域ごとの脈波信号に重み付けをして合成してもよい。 In addition, a plurality of areas may be set. In such a case, the terminal device first generates a pulse wave signal for each region. Then, the terminal device may synthesize a plurality of pulse wave signals into one pulse wave signal. Specifically, the terminal device synthesizes a plurality of pulse wave signals by addition averaging or the like. That is, the terminal device may average and synthesize the pulse wave signals for each region. In addition, the terminal device may weight and synthesize the pulse wave signal for each region.

以上のような処理を行うと、生体信号として、例えば、以下のような脈波信号を取得できる。 By performing the above processing, for example, the following pulse wave signal can be obtained as a biological signal.

<生体信号の例>
図7は、生体信号の例を示す図である。例えば、生体信号は、図示するような脈波信号である。なお、図では、横軸は、計測した時間を示す。一方で、縦軸は、脈波信号の信号強度を示す。
<Example of biological signal>
FIG. 7 is a diagram showing an example of a biological signal. For example, the biological signal is a pulse wave signal as shown in the figure. In the figure, the horizontal axis indicates the measured time. On the other hand, the vertical axis indicates the signal strength of the pulse wave signal.

脈波は、脈拍による血管の容積変化を波形として捉えた信号である。そして、脈波信号は、LED(Light Emitting Diode)等の照明装置を皮膚表面に向けて、緑色、赤色、赤外光、又は、これらを組み合わせた光等を当て、反射光又は透過光をフォトトランジスタで計測する光電脈波法等でも取得できる。 A pulse wave is a signal that captures a change in the volume of a blood vessel due to a pulse as a waveform. Then, as the pulse wave signal, a lighting device such as an LED (Light Emitting Diode) is pointed at the skin surface, green, red, infrared light, or a combination of these is applied, and the reflected light or transmitted light is photographed. It can also be obtained by the photoelectric pulse wave method that measures with a transistor.

ほかにも、脈波信号は、動脈直上の皮膚に、加速度センサ又は圧力センサ等のセンサを貼り付けて脈波を計測する接触法等でも取得できる。又は、脈波信号は、顔等といった生体の一部を撮影した動画における皮膚の色変化から血管を流れる血流の変化を読み取り、心拍を抽出する非接触方法でも取得できる。また、脈波は、心電図と同様に、心臓の拍動に応じて周期的な波形が計測される。 In addition, the pulse wave signal can also be obtained by a contact method or the like in which a sensor such as an acceleration sensor or a pressure sensor is attached to the skin directly above the artery to measure the pulse wave. Alternatively, the pulse wave signal can also be obtained by a non-contact method of extracting a heartbeat by reading a change in blood flow flowing through a blood vessel from a change in skin color in a moving image of a part of a living body such as a face. Further, as for the pulse wave, a periodic waveform is measured according to the pulsation of the heart, similarly to the electrocardiogram.

以下、図示するような脈波信号を例に説明する。 Hereinafter, a pulse wave signal as shown will be described as an example.

<心拍間隔を取得する手順の例>(ステップS2)
心拍間隔取得部100F2は、心拍間隔を取得する。
<Example of procedure for acquiring heart rate interval> (step S2)
The heartbeat interval acquisition unit 100F2 acquires the heartbeat interval.

心拍間隔は、心拍の時間における間隔であって、ある程度の時間ごとに発生する信号のピークと、次のピークの間隔等である。例えば、心拍間隔は、心電計で計測する心拍の最も鋭いピークを含むR波と次のR波の間隔であるRRI(R−R Interval)等の指標で示す。 The heartbeat interval is an interval in the time of the heartbeat, and is an interval between a peak of a signal generated at a certain time interval and an interval of the next peak. For example, the heartbeat interval is indicated by an index such as RRI (RR Interval), which is the interval between the R wave including the sharpest peak of the heartbeat and the next R wave measured by an electrocardiograph.

心拍は、心臓の拍動である。一方で、脈拍は、動脈における血液の流れの拍動である。一般的には、心拍と脈拍は一致するが、不整脈等であると、心拍と脈拍は一致しない。そして、脈波信号に基づいて、脈波と脈波の間隔を示すPPI(Peal−Peak Interval)が取得される。 The heartbeat is the beating of the heart. On the other hand, a pulse is a pulsation of blood flow in an artery. Generally, the heartbeat and the pulse match, but in the case of an arrhythmia or the like, the heartbeat and the pulse do not match. Then, based on the pulse wave signal, a PPI (Peal-Peek Interval) indicating the interval between the pulse waves is acquired.

上記の通り、心拍と脈拍は一致しない場合がある。一方で、心拍と脈拍は、生体が正常(すなわち、不整脈等がない健康な状態である。)であると一致する。そして、心拍と脈拍が一致する場合には、脈波信号から取得できる脈拍間隔と、心電計で取得する心電図に基づいて取得できる心拍間隔とが一致する。以下、心拍と脈拍が一致する例で説明するため、「脈拍間隔」及び「心拍間隔」を統一して「心拍間隔」という。 As mentioned above, the heart rate and pulse may not match. On the other hand, the heartbeat and the pulse correspond to the normal state of the living body (that is, a healthy state without arrhythmia or the like). When the heartbeat and the pulse match, the pulse interval that can be obtained from the pulse wave signal and the heartbeat interval that can be obtained based on the electrocardiogram acquired by the electrocardiograph match. Hereinafter, in order to explain an example in which the heartbeat and the pulse match, the “pulse interval” and the “heartbeat interval” are unified and referred to as the “heartbeat interval”.

以下、脈波信号において、信号の開始から順に「m」番目に検出されたピークが、ピーク時間「T」に発生したとする。そして、心拍間隔を心拍間隔「I(T)」とする。すなわち、心拍間隔「I(T)」は、「m」番目のピークと、1つ前(「m−1」番目となる。)のピークの時間における間隔を示す。したがって、心拍間隔「I(T)」は、下記(2)式のように示せる。

I(T)=T−Tm−1 (2)

上記(2)式におけるピーク時間「T」は、例えば、脈拍信号の極大値又は脈波信号を2回微分して算出した加速度脈波の極大値となる時間である。なお、心拍間隔「I(T)」は、脈拍信号の極小値となる時間の間隔で計算されてもよい。また、心拍間隔は、脈波信号を補正した信号に基づいて計算されてもよい。
Hereinafter, in the pulse wave signal, it is assumed that the peak detected in the “m” th position from the start of the signal occurs at the peak time “T m”. Then, the heartbeat interval is defined as the heartbeat interval "I ( Tm )". That is, the heartbeat interval "I (T m )" indicates the interval between the "m" th peak and the time of the immediately preceding ("m-1" th peak) peak. Therefore, the heartbeat interval "I ( Tm )" can be expressed as the following equation (2).

I (T m ) = T m −T m-1 (2)

The peak time “T m ” in the above equation (2) is, for example, the maximum value of the pulse signal or the maximum value of the acceleration pulse wave calculated by differentiating the pulse wave signal twice. The heartbeat interval “I (T m )” may be calculated at an interval of time that is the minimum value of the pulse signal. Further, the heartbeat interval may be calculated based on a signal obtained by correcting the pulse wave signal.

例えば、心拍間隔「I(T)」は、以下のように取得される。 For example, the heart rate interval "I (T m )" is acquired as follows.

図8は、心拍間隔の例を示す図である。図では、横軸は、時間を示す。一方で、縦軸は、心拍間隔を示す。例えば、心拍間隔は、脈波信号に基づいて上記(2)式を計算した結果をプロットすると、図示するような結果が得られる。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a heartbeat interval. In the figure, the horizontal axis represents time. On the other hand, the vertical axis indicates the heartbeat interval. For example, for the heartbeat interval, the result shown in the figure can be obtained by plotting the result of calculating the above equation (2) based on the pulse wave signal.

心拍間隔は、自律神経系である心臓の交感神経・副交感神経が行う神経活動のバランスを反映して揺らぐ値である。このような揺らぎが「心拍変動(Heart Rate Variability、HRV)」となる。すなわち、心拍変動は、心拍間隔「I(T)」の時系列変化である。例えば、このような指標を計算すると、身体的・精神的なストレスを示す指標が生成できる。 The heartbeat interval is a value that fluctuates reflecting the balance of nerve activity performed by the sympathetic nerve and parasympathetic nerve of the heart, which is the autonomic nervous system. Such fluctuations become "heart rate variability (HRV)". That is, the heart rate variability is a time-series change of the heart rate interval “I (T m)”. For example, by calculating such an index, an index showing physical and mental stress can be generated.

<間隔パラメータが第1所定値より長いか否かを判断する手順の例>(ステップS3)
第1判断部100F3は、間隔パラメータが第1所定値より長いか否かを判断する。以下、間隔パラメータが長い、すなわち、異常な間隔であるか否かを判断するのに用いる閾値を「第1所定値」という。なお、間隔パラメータは、図10等で説明する。
<Example of procedure for determining whether or not the interval parameter is longer than the first predetermined value> (step S3)
The first determination unit 100F3 determines whether or not the interval parameter is longer than the first predetermined value. Hereinafter, the threshold value used for determining whether or not the interval parameter is long, that is, whether or not the interval is abnormal is referred to as a "first predetermined value". The interval parameter will be described with reference to FIG. 10 and the like.

まず、心拍間隔には、以下のように、LFとHFの2つの成分が含まれる。 First, the heartbeat interval includes two components, LF and HF, as follows.

図9は、心拍間隔に含まれるLF及びHFの例を示す図である。以下、図9(A)に示すような心拍間隔がステップS2で取得された場合を例に説明する。 FIG. 9 is a diagram showing an example of LF and HF included in the heartbeat interval. Hereinafter, the case where the heartbeat interval as shown in FIG. 9A is acquired in step S2 will be described as an example.

図9(A)に示すような心拍間隔には、図9(B)に示すような低周波成分と図9(C)に示すような高周波成分が含まれる。 The heartbeat interval as shown in FIG. 9 (A) includes a low frequency component as shown in FIG. 9 (B) and a high frequency component as shown in FIG. 9 (C).

図9(B)は、心拍間隔に含まれる低周波の揺らぎ成分の例を示す。LFは、血圧変動に由来する。また、LFは、心拍間隔のパワースペクトルの低周波帯の積分値である。そして、LFは、交感神経系と副交感神経系の両方の活動を反映する。 FIG. 9B shows an example of a low frequency fluctuation component included in the heartbeat interval. LF is derived from blood pressure fluctuations. Further, LF is an integral value of the low frequency band of the power spectrum of the heartbeat interval. The LF then reflects the activity of both the sympathetic and parasympathetic nervous systems.

図9(C)は、心拍間隔に含まれる高周波の揺らぎ成分の例を示す。HFは、生体1による呼吸に由来する。また、HFは、心拍間隔のパワースペクトルの高周波帯の積分値である。そして、HFは、副交感神経系の活動が低下すると、小さくなる。 FIG. 9C shows an example of a high-frequency fluctuation component included in the heartbeat interval. HF is derived from respiration by the living body 1. Further, HF is an integral value of the high frequency band of the power spectrum of the heartbeat interval. The HF then decreases as the activity of the parasympathetic nervous system decreases.

また、LFとHFの比を計算した指標が、生体の疲労度又はストレス等を評価する指標となる。したがって、LF及びHFが抽出できると、生体の疲労度又はストレス等を評価する指標が生成できる。 In addition, the index calculated by calculating the ratio of LF and HF is an index for evaluating the degree of fatigue or stress of the living body. Therefore, if LF and HF can be extracted, an index for evaluating the degree of fatigue or stress of the living body can be generated.

LF及びHFは、例えば、以下のように抽出される。 LF and HF are extracted, for example, as follows.

第1に、心拍間隔は、リサンプリングされる。上記の通り、心拍間隔は、等間隔でない場合が多い。そこで、心拍間隔を周波数分析するため、心拍間隔に対してリサンプリングを行い、間隔を等間隔にするのが望ましい。例えば、心拍間隔は、0.25秒にリサンプリングされる。 First, the heart rate interval is resampled. As mentioned above, the heartbeat intervals are often not evenly spaced. Therefore, in order to perform frequency analysis of the heartbeat interval, it is desirable to perform resampling with respect to the heartbeat interval so that the intervals are evenly spaced. For example, the heart rate interval is resampled to 0.25 seconds.

リサンプリングは、例えば、信号値を補間する。なお、補間は、例えば、線形補間又はスプライン補間等である。 Resampling, for example, interpolates signal values. The interpolation is, for example, linear interpolation or spline interpolation.

第2に、リサンプリングされた心拍間隔の時系列データ、すなわち、等間隔となった心拍間隔の時系列データに基づいて、パワースペクトルが計算される。パワースペクトルは、周波数分析によって計算される。具体的には、最大エントロピー法によって、指定の周波数におけるパワースペクトルが計算される。 Second, the power spectrum is calculated based on the time-series data of the resampled heartbeat intervals, that is, the time-series data of the evenly spaced heartbeat intervals. The power spectrum is calculated by frequency analysis. Specifically, the maximum entropy method calculates the power spectrum at a specified frequency.

第3に、パワースペクトルに基づいて、LF及びHF等の指標が計算できる。具体的には、LFは、「0.04Hz」乃至「0.15Hz」のパワースペクトルを積分して計算される。また、HFは、「0.15Hz」乃至「0.4Hz」のパワースペクトルを積分して計算される。なお、「LF/HF」は、計算されるLFとHFの比を計算すると定まる。 Third, indicators such as LF and HF can be calculated based on the power spectrum. Specifically, the LF is calculated by integrating the power spectrum of "0.04 Hz" to "0.15 Hz". Further, the HF is calculated by integrating the power spectrum of "0.15 Hz" to "0.4 Hz". In addition, "LF / HF" is determined by calculating the calculated ratio of LF and HF.

以上のように、LF及びHF等を計算するためには、心拍間隔が精度よく計算されるのが望ましい。一方で、心拍間隔には、例えば、以下のような異常が発生する場合がある。 As described above, in order to calculate LF, HF, etc., it is desirable that the heartbeat interval is calculated accurately. On the other hand, the following abnormalities may occur in the heartbeat interval, for example.

<呼吸による異常の発生例>
生体1が「異常な呼吸」を行うと、心拍間隔に影響が出る。
<Examples of abnormal breathing>
When the living body 1 performs "abnormal breathing", the heartbeat interval is affected.

異常な呼吸は、例えば、深呼吸、ため息、あくび、くしゃみ等である。このように、異常な呼吸とは、標準的な呼吸(例えば、安静時に行う呼吸である。例えば、健康な成人で安静時では、毎分12回乃至20回程度の回数であって、一回に450乃至500mlの深さである。したがって、標準的な呼吸の回数及び深さ等は、年齢、性別、及び、状態等によって異なる。)より、呼吸の間隔、呼吸の深さ、又は、この両方が異なる呼吸である。そして、異常な呼吸の有無によって、心拍間隔は、例えば、以下のように異なる。 Abnormal breathing is, for example, deep breathing, sighing, yawning, sneezing, etc. As described above, the abnormal breathing is a standard breathing (for example, a breathing performed at rest. For example, in a healthy adult at rest, the number of times is about 12 to 20 times per minute, and once. The depth is 450 to 500 ml. Therefore, the standard number and depth of breathing depends on the age, gender, condition, etc.), the interval between breaths, the depth of breathing, or this. Both are different breaths. Then, depending on the presence or absence of abnormal breathing, the heartbeat interval differs as follows, for example.

図10は、呼吸による影響の例を示す図である。以下、図10(A)に示すような「正常な」心拍間隔を例に説明する。すなわち、図10(A)は、異常な呼吸がない場合に取得できる心拍間隔の例を示す。このように、「正常」であると、間隔パラメータは、ほぼ一定である場合が多い。以下、「正常」における間隔パラメータの例を「第1周期CY1」で示す。 FIG. 10 is a diagram showing an example of the effect of respiration. Hereinafter, a “normal” heartbeat interval as shown in FIG. 10 (A) will be described as an example. That is, FIG. 10A shows an example of a heartbeat interval that can be obtained in the absence of abnormal respiration. As described above, when it is "normal", the interval parameter is often almost constant. Hereinafter, an example of the interval parameter in "normal" is shown in "first period CY1".

間隔パラメータは、例えば、心拍間隔に生じる略周期的な構造である。 The interval parameter is, for example, a substantially periodic structure that occurs in the heartbeat interval.

心拍間隔は、安静な状態でも一定値をとらず、呼吸の周期に応じて増減する。この増減は、心拍間隔の略周期的な構造となる。なお、間隔パラメータの特定方法は、図11で説明する。 The heartbeat interval does not take a constant value even in a resting state, and increases or decreases according to the breathing cycle. This increase or decrease has a substantially periodic structure of the heartbeat interval. The method of specifying the interval parameter will be described with reference to FIG.

一方で、生体1が異常な呼吸を行うと、間隔パラメータは、例えば、図10(B)のようになる。 On the other hand, when the living body 1 breathes abnormally, the interval parameter becomes, for example, as shown in FIG. 10 (B).

図10(A)と比較すると、図10(B)に示す例では、間隔パラメータは、第1周期CY1と比較して長い周期(以下「第2周期CY2」という。)となる点が異なる。 Compared with FIG. 10A, in the example shown in FIG. 10B, the interval parameter is different in that it has a longer period (hereinafter referred to as “second period CY2”) as compared with the first period CY1.

このように、異常な呼吸があると、第2周期CY2のように、略周期的な構造の1サイクルが長くなる(以下、図10(B)のように、異常に長い略周期的な構造の1サイクルを「異常間隔」という)。このようなデータでは、HFの周期構造が消失する。このような特異パターンが、異常な呼吸により発生する。 In this way, when there is abnormal respiration, one cycle of the substantially periodic structure becomes longer as in the second cycle CY2 (hereinafter, as shown in FIG. 10B, the abnormally long substantially periodic structure). One cycle of is called "abnormal interval"). With such data, the periodic structure of HF disappears. Such a peculiar pattern is caused by abnormal breathing.

図10(B)に示すような異常間隔を含むデータを用いると、「正常」な場合と比較して、HFの値が小さく、かつ、LFの値が大きく計算される。そのため、「LF/HF」等の指標にも、影響が出る。 When the data including the abnormal interval as shown in FIG. 10B is used, the HF value is calculated to be smaller and the LF value is calculated to be larger than in the “normal” case. Therefore, the index such as "LF / HF" is also affected.

また、略周期的な構造は、振幅が判定されてもよい。略周期的な構造の振幅が大きくなった場合も、HFの値が小さくなり、LFの値が大きくなる。したがって、略周期的な構造は、振幅も正常であるか異常であるかが判定されるのが望ましい。例えば、図10(B)に示す場合では、略周期的な構造は、振幅が大きい。このような場合を略周期的な構造の振幅が大きいと判定し、異常であると判断されてもよい。 Further, in the structure having a substantially periodic structure, the amplitude may be determined. Even when the amplitude of the substantially periodic structure is increased, the HF value is decreased and the LF value is increased. Therefore, it is desirable to determine whether the amplitude of the substantially periodic structure is normal or abnormal. For example, in the case shown in FIG. 10B, the substantially periodic structure has a large amplitude. In such a case, it may be determined that the amplitude of the substantially periodic structure is large, and it may be determined that the structure is abnormal.

すなわち、間隔パラメータは、略周期的な構造の1サイクルの長さ、振幅の大きさ、又は、この両方である。 That is, the interval parameter is the length of one cycle of a substantially periodic structure, the magnitude of the amplitude, or both.

このように、異常な呼吸の影響を受けたデータ、すなわち、異常間隔を含むデータが用いられると、LF、HF及び指標の精度が悪化する。そこで、第1判断部100F3は、このような異常間隔を含むデータであるか否かの判断を行う。 As described above, when the data affected by the abnormal respiration, that is, the data including the abnormal interval is used, the accuracy of the LF, HF and the index deteriorates. Therefore, the first determination unit 100F3 determines whether or not the data includes such an abnormal interval.

異常間隔を含むデータであるか否かは、第1判断部100F3は、脈拍間隔の略周期的な構造の1サイクルが第1所定値より長いか否かを比較して判断する。 The first determination unit 100F3 determines whether or not the data includes an abnormal interval by comparing whether or not one cycle having a substantially periodic structure of the pulse interval is longer than the first predetermined value.

図10(B)に示すように、異常間隔は、脈拍間隔の略周期的な構造の1サイクルが長い。したがって、第1判断部100F3は、第1所定値より長い脈拍間隔の略周期的な構造の1サイクルがあると、異常間隔を含むと判断する(ステップS3でYES)。 As shown in FIG. 10B, the abnormal interval is one cycle having a substantially periodic structure of the pulse interval. Therefore, the first determination unit 100F3 determines that the abnormal interval is included if there is one cycle having a substantially periodic structure with a pulse interval longer than the first predetermined value (YES in step S3).

第1所定値は、上記の通り、第2周期CY2のような長い周期であるか否か、すなわち、異常間隔であるか否かが判断できる値があらかじめ設定される。例えば、第1所定値は、「6.7秒」程度に設定される。なお、第1所定値は、LF及びHFをどの周波数帯とするかの設定によって「6.7秒」以外でもよい。 As described above, the first predetermined value is preset with a value that can determine whether or not it is a long cycle such as the second cycle CY2, that is, whether or not it is an abnormal interval. For example, the first predetermined value is set to about "6.7 seconds". The first predetermined value may be other than "6.7 seconds" depending on the setting of which frequency band LF and HF are set to.

第1所定値を「6.7」秒とすると、精度よく異常間隔を判断できる。 Assuming that the first predetermined value is "6.7" seconds, the abnormality interval can be accurately determined.

なお、第1所定値は、「6.7」秒に限られない。第1所定値を「6.7」秒とする設定は、第1所定値でLFとHFを分別するための設定である。この例では、周期「6.7」秒、すなわち、周波数「0.15Hz」をLFとHFの境界とした場合の例である。したがって、第1所定値は、LFとHFの定義によっては周期「6.7」秒、すなわち、周波数「0.15Hz」でなくともよい。 The first predetermined value is not limited to "6.7" seconds. The setting that sets the first predetermined value to "6.7" seconds is a setting for separating LF and HF by the first predetermined value. In this example, the period is "6.7" seconds, that is, the frequency "0.15 Hz" is set as the boundary between LF and HF. Therefore, the first predetermined value does not have to have a period of "6.7" seconds, that is, a frequency of "0.15 Hz", depending on the definitions of LF and HF.

例えば、LFは、「0.1Hz」付近の周波数成分と定義される場合もある。具体的には、LFは、「0.08Hz」乃至「0.12Hz」と定義される場合もある。一方で、HFは、呼吸重心周波数(Gravity Frequency:GA)に対して±0.05Hz範囲の周波数と定義される場合もある。 For example, LF may be defined as a frequency component near "0.1 Hz". Specifically, LF may be defined as "0.08 Hz" to "0.12 Hz". On the other hand, HF may be defined as a frequency in the ± 0.05 Hz range with respect to the respiratory frequency (GA).

したがって、第1所定値は、上記のような定義を適用する場合を含めて、周波数「0.10Hz」乃至「0.35Hz」を判断する設定でもよい。すなわち、第1所定値は、周期「10秒」乃至「2.9秒」の範囲で設定されてもよい。好ましくは、第1所定値は、周波数「0.12Hz」乃至「0.30Hz」(周期では、「8.3秒」乃至「3.3秒」である。)を判断する設定が望ましい。このような値が第1所定値に設定されると、LF及びHFを精度よく判断できる。 Therefore, the first predetermined value may be set to determine the frequency "0.10 Hz" to "0.35 Hz", including the case where the above definition is applied. That is, the first predetermined value may be set in the range of the period "10 seconds" to "2.9 seconds". Preferably, the first predetermined value is set to determine the frequency "0.12 Hz" to "0.30 Hz" (in the cycle, it is "8.3 seconds" to "3.3 seconds"). When such a value is set to the first predetermined value, LF and HF can be accurately determined.

なお、異常間隔の判断、すなわち、脈拍間隔の略周期的な構造の1サイクルが第1所定値より長いか否かの判断は、周期に代えて、周波数の値で判断されてもよい。すなわち、「6.7」秒の周期は、約「0.15Hz」であるため、周波数が「0.15Hz」より低いか否かで、脈拍間隔の略周期的な構造の1サイクルが第1所定値より長いか否かの判断がされてもよい。 The determination of the abnormal interval, that is, the determination of whether or not one cycle of the substantially periodic structure of the pulse interval is longer than the first predetermined value may be determined by the value of the frequency instead of the cycle. That is, since the period of "6.7" seconds is about "0.15 Hz", one cycle having a substantially periodic structure of the pulse interval is the first cycle depending on whether the frequency is lower than "0.15 Hz". It may be determined whether or not it is longer than a predetermined value.

具体的には、例えば、以下のように、異常間隔が判断される。 Specifically, for example, the abnormal interval is determined as follows.

図11は、異常呼吸の判断例を示す図である。以下、図10(A)及び図10(B)と同様の心拍間隔を図11(A)及び図11(B)に示し、この2つの例で説明する。 FIG. 11 is a diagram showing an example of determining abnormal breathing. Hereinafter, the same heartbeat intervals as those in FIGS. 10 (A) and 10 (B) are shown in FIGS. 11 (A) and 11 (B), and these two examples will be described.

図11(C)は、図11(A)を微分して得られる心拍間隔微分値の例である。したがって、図11(C)は、「正常」な場合における心拍間隔微分値の例を示す。一方で、図11(D)は、図11(B)を微分して得られる心拍間隔微分値の例を示す。したがって、図11(D)は、異常間隔を含むデータの場合における心拍間隔微分値の例を示す。 FIG. 11C is an example of a heart rate interval differential value obtained by differentiating FIG. 11A. Therefore, FIG. 11C shows an example of the heart rate interval differential value in the “normal” case. On the other hand, FIG. 11 (D) shows an example of a heart rate interval differential value obtained by differentiating FIG. 11 (B). Therefore, FIG. 11D shows an example of the heart rate interval differential value in the case of data including abnormal intervals.

図11(A)及び図11(B)に示すような心拍間隔を示すデータに対して、微分の計算を行うと、心拍間隔微分値が計算できる。そして、心拍間隔微分値が「0」となる点を検出すると、ピークが計算できる。このようなピークが計算できると、心拍間隔を示す波形における略周期構造が解析できる。 When the differential calculation is performed on the data showing the heartbeat interval as shown in FIGS. 11A and 11B, the heartbeat interval differential value can be calculated. Then, when the point where the heartbeat interval differential value becomes "0" is detected, the peak can be calculated. If such a peak can be calculated, the approximate periodic structure in the waveform indicating the heartbeat interval can be analyzed.

例えば、心拍間隔の略周期的な構造の1サイクル、すなわち、間隔パラメータは、あるピークから次のピークまでの時間である。なお、間隔パラメータは、心拍間隔の略周期的な構造の1サイクルが把握できればよい。したがって、心拍間隔微分値が「0」となる点以外の点でピークを検出して把握されてもよい。 For example, one cycle of the substantially periodic structure of the heartbeat interval, that is, the interval parameter, is the time from one peak to the next. As for the interval parameter, it suffices if one cycle having a substantially periodic structure of the heartbeat interval can be grasped. Therefore, the peak may be detected and grasped at a point other than the point where the heart rate interval differential value becomes “0”.

このように、間隔パラメータは、心拍間隔を時間に対して微分した微分値に基づいて、微分値が任意の所定値(例えば、上記の例のように「0」である。)から、微分値が次に所定値となるまでの経過時間によって定まる値である。なお、所定値は、あらかじめ設定される値である。 As described above, the interval parameter is a differential value from an arbitrary predetermined value (for example, “0” as in the above example) based on the differential value obtained by differentiating the heartbeat interval with respect to time. Is a value determined by the elapsed time until the next predetermined value is reached. The predetermined value is a preset value.

また、間隔パラメータには、心拍間隔の略周期的な構造の振幅が考慮されてもよい。 Further, the interval parameter may take into account the amplitude of the substantially periodic structure of the heartbeat interval.

具体的には、微分の計算を行うと、図11(C)及び図11(D)に示す心拍間隔微分値が得られる。そして、第1判断部100F3は、心拍間隔微分値が「0」となる時間を検出する。 Specifically, when the differential is calculated, the heartbeat interval differential values shown in FIGS. 11 (C) and 11 (D) can be obtained. Then, the first determination unit 100F3 detects the time when the heartbeat interval differential value becomes “0”.

なお、微分の計算は、離散的には、差分の計算であってもよい。すなわち、コンピュータで処理する上では、微分の計算は、計算対象とするデータと、計算対象となるデータより時系列において異なる時点のデータとの差分を計算して微分値と扱ってもよい。 In addition, the calculation of the derivative may be the calculation of the difference discretely. That is, in processing by a computer, the calculation of the differential may be treated as a differential value by calculating the difference between the data to be calculated and the data at different time points in the time series from the data to be calculated.

以下、心拍間隔微分値が「0」となる時間、すなわち、極値(図11(C)及び図11(D)の縦軸が「0」を示す直線と、心拍間隔微分値を示す曲線の交点である。)を取る時間を「t」とする。なお、添え字の「i」は、極値が検出された順番を示す番号である。「i=0、1、2、・・・」とする。 Hereinafter, the time during which the heart rate interval differential value becomes "0", that is, the straight line indicating the extreme value (the vertical axis of FIGS. 11 (C) and 11 (D) is "0", and the curve showing the heart rate interval differential value). the intersection is. take the time) and "t i". The subscript "i" is a number indicating the order in which the extremums were detected. Let "i = 0, 1, 2, ...".

例えば、判断の基準とする「t」と、「t」より2つ先の極値である「ti+2」との差分、すなわち、「t」から「ti+2」までの経過時間を間隔パラメータとする。そして、第1判断部100F3は、このように計算される間隔パラメータを閾値とする第1所定値と比較して、異常間隔であるか否かを判断する。 For example, "t i" used as a reference for judgment, the difference between a "t i" from two previous extremes "t i + 2", i.e., the "t i" to "t i + 2" The elapsed time of is used as an interval parameter. Then, the first determination unit 100F3 compares with the first predetermined value using the interval parameter calculated in this way as a threshold value, and determines whether or not the interval is abnormal.

例えば、図11(D)に示す例では、第1判断部100F3は、「t」から「t」の間隔が第1所定値より長く、異常間隔であると判断する(ステップS3でYES)。 For example, in the example shown in FIG. 11D, the first determination unit 100F3 determines that the interval from “t 6 ” to “t 8 ” is longer than the first predetermined value and is an abnormal interval (YES in step S3). ).

なお、間隔パラメータが異常間隔であるか否かの判断は、極値のうち、極大値又は極小値のどちらを用いてもよい。 It should be noted that, among the extreme values, either the maximum value or the minimum value may be used to determine whether or not the interval parameter is an abnormal interval.

また、第1判断部100F3は、データを一定区間に区切って、区間ごとに判断を行ってもよい。 Further, the first determination unit 100F3 may divide the data into fixed sections and make a judgment for each section.

以上のような判断によって、異常間隔と判断されたデータが後段のステップS6で加工の対象となる。 Based on the above determination, the data determined to be the abnormal interval becomes the target of processing in the subsequent step S6.

次に、心拍間隔が第1所定値より長いと判断すると(ステップS3でYES)、第1判断部100F3は、ステップS4に進む。一方で、心拍間隔が第1所定値より長くないと判断すると(ステップS3でNO)、第1判断部100F3は、ステップS7に進む。 Next, when it is determined that the heartbeat interval is longer than the first predetermined value (YES in step S3), the first determination unit 100F3 proceeds to step S4. On the other hand, if it is determined that the heartbeat interval is not longer than the first predetermined value (NO in step S3), the first determination unit 100F3 proceeds to step S7.

なお、異常なデータの検出には、複数の心拍間隔の時系列データから計算される心拍間隔に生じる略周期的な構造の1サイクルの長さ(振幅)を示す値を統計処理した「時間データ」を更に用いる構成が望ましい。以下、振幅(時間データ)を用いる構成を例にして説明する。例えば、振幅は、以下のように用いられる。 To detect abnormal data, "time data" is obtained by statistically processing a value indicating the length (amplitude) of one cycle of a substantially periodic structure generated in a heartbeat interval calculated from time series data of a plurality of heartbeat intervals. It is desirable that the configuration further uses. Hereinafter, a configuration using amplitude (time data) will be described as an example. For example, the amplitude is used as follows.

<時間データを生成する手順の例>(ステップS4)
第2判断部100F5は、時間データを生成する。
<Example of procedure for generating time data> (step S4)
The second determination unit 100F5 generates time data.

<時間データの値が第2所定値より大きいか否かを判断する手順の例>(ステップS5)
第2判断部100F5は、時間データの値が第2所定値より大きいか否かを判断する。例えば、第2判断部100F5は、以下のように判断する。
<Example of procedure for determining whether or not the time data value is larger than the second predetermined value> (step S5)
The second determination unit 100F5 determines whether or not the value of the time data is larger than the second predetermined value. For example, the second determination unit 100F5 determines as follows.

図12は、時間データによる判断例を示す図である。以下、脈拍信号の全体を計測した時間より短く設定される時間を「t」とする。 FIG. 12 is a diagram showing an example of determination based on time data. Hereinafter, the time set shorter than the time obtained by measuring the entire pulse signal is referred to as “t L ”.

図示するように、「t」の区間には、複数の心拍間隔が含まれる。例えば、時間データは、「t」の区間に含まれる複数の心拍間隔に基づく統計処理によって計算される統計量である。具体的には、時間データは、複数の心拍間隔に生じる略周期的な構造の1サイクルの長さの平均、分散、標準偏差、標準偏差の倍数、平均と標準偏差の組み合わせ、又は、平均と標準偏差の倍数の組み合わせの値を示すデータである。 As shown in the figure, the section of "t L " includes a plurality of heartbeat intervals. For example, time data is a statistic calculated by statistical processing based on a plurality of heart rate intervals included in the "t L" interval. Specifically, the time data is the mean, variance, standard deviation, multiple of the standard deviation, the combination of the mean and the standard deviation, or the mean and the mean of the length of one cycle of the substantially periodic structure that occurs in multiple heartbeat intervals. This is data showing the value of a combination of multiples of the standard deviation.

図示する例では、第2判断部100F5は、「t」の区間に含まれる複数の心拍間隔に生じる略周期的な構造の1サイクルの長さを統計処理して標準偏差「δ」を計算する。次に、第2判断部100F5は、「t」の開始時点から「Δt」ずらして、「t」と同じ長さの区間を設定する。 In the illustrated example, the second determination unit 100F5 statistically processes the length of one cycle of the substantially periodic structure occurring in the plurality of heartbeat intervals included in the section of “t L ” to obtain the standard deviation “δ 0 ”. calculate. Next, the second determination unit 100F5 is shifted "Δt" from the start of the "t L", it sets the section of the same length as the "t L".

以下、「t」の区間を順に番号付けして、「第n区間」という。図では、「t」で示す区間が「第0区間」(n=0)となる。これに対して、第0区間の次に設定される区間、すなわち、開始時点が第0区間から「Δt」ずれた区間を「第1区間」(n=1)という。 Hereinafter, the sections of "t L " are numbered in order and referred to as "nth section". In the figure, the section indicated by “t L ” is the “0th section” (n = 0). On the other hand, the section set next to the 0th section, that is, the section whose start time deviates from the 0th section by "Δt" is called "first section" (n = 1).

このように、第2判断部100F5は、「Δt」ずつずらしていき、「第0区間」、「第1区間」、「第2区間」、・・・、「第n区間」というように、「t」の区間を設定する。 In this way, the second determination unit 100F5 shifts by "Δt", such as "0th section", "1st section", "2nd section", ..., "Nth section", and so on. Set the section of "t L".

そして、時間データは、区間ごとに、標準偏差「δ」(n=0、1、2、・・・)を計算して生成される。 Then, the time data is generated by calculating the standard deviation "δ n " (n = 0, 1, 2, ...) For each interval.

次に、第2判断部100F5は、区間ごとの統計量に基づいて、異常間隔を含むか否かを判断する。 Next, the second determination unit 100F5 determines whether or not the abnormal interval is included based on the statistic for each section.

異常間隔を含むと、時間データの値が大きくなる。具体的には、異常間隔が発生すると、ばらつきが大きくなるため、分散及び標準偏差の値は、大きな値となる。そこで、第2判断部100F5は、時間データの値を第2所定値と比較することで、時間データの値が大きい値であるか否かを判断する。以下、このように時間データの値が大きい値であるか否かを判断する閾値を「第2所定値」という。 If the abnormal interval is included, the value of the time data becomes large. Specifically, when an abnormal interval occurs, the variation becomes large, so that the values of the variance and the standard deviation become large values. Therefore, the second determination unit 100F5 determines whether or not the value of the time data is a large value by comparing the value of the time data with the second predetermined value. Hereinafter, the threshold value for determining whether or not the value of the time data is large in this way is referred to as a "second predetermined value".

したがって、第2所定値は、時間データの値が大きい値であるか否かを判断できる値が設定されるのが望ましい。例えば、第2所定値は、「正常」の状態において取得されるデータに基づいて計算される時間データを平均して得られる値等である。つまり、「正常」な状態下での心拍間隔の平均、分散及び標準偏差等を第2所定値に設定し、基準とする。そして、基準とする第2所定値よりも大きなばらつきがあるような場合には、第2判断部100F5は、異常間隔を含むデータであると判断する(ステップS5でYES)。 Therefore, it is desirable that the second predetermined value is set to a value that can determine whether or not the value of the time data is a large value. For example, the second predetermined value is a value obtained by averaging the time data calculated based on the data acquired in the "normal" state. That is, the average, variance, standard deviation, etc. of the heartbeat interval under the "normal" state are set to the second predetermined values and used as the reference. Then, when there is a variation larger than the reference second predetermined value, the second determination unit 100F5 determines that the data includes the abnormal interval (YES in step S5).

このように、時間データは、統計量に基づいて計算される第2所定値を基準に判断されるのが望ましい。 As described above, it is desirable that the time data is determined based on the second predetermined value calculated based on the statistic.

呼吸は生体1によって、深さが異なる。すなわち、人によっては、浅い呼吸を行うのが「正常」な場合がある一方で、深い呼吸を行うのが「正常」な場合もある。したがって、人によって、呼吸の「浅い」、「深い」、「速い」及び「遅い」を判断する基準が異なる。ゆえに、どのような生体1であっても一律な基準を設定するより、それぞれの生体1ごとに、「正常」と推定できる第2所定値を統計処理で計算するのが望ましい。このように、統計量を第2所定値に用いると、生体1ごとの呼吸の特徴に合わせて、精度よく異常間隔を判断できる。 The depth of respiration varies depending on the living body 1. That is, for some people, shallow breathing may be "normal", while deep breathing may be "normal". Therefore, different people have different criteria for judging "shallow", "deep", "fast" and "slow" breathing. Therefore, rather than setting a uniform standard for any living body 1, it is desirable to calculate a second predetermined value that can be estimated to be "normal" for each living body 1 by statistical processing. In this way, when the statistic is used as the second predetermined value, the abnormal interval can be accurately determined according to the respiratory characteristics of each living body 1.

なお、標準偏差は、整数を乗じた倍数でもよい。いわゆる「σ」、「2σ」又は「3σ」等が第2所定値に用いられてもよい。すなわち、異常と判断する基準によって、標準偏差の倍率が設定されてもよい。このように平均と標準偏差の倍数の組み合わせの値を基準にすると、平均に対して「σ」、「2σ」又は「3σ」を超えて外れる極端に長い、又は、極端に短い心拍間隔を異常と判断できる。 The standard deviation may be a multiple multiplied by an integer. So-called "σ", "2σ", "3σ" and the like may be used as the second predetermined value. That is, the magnification of the standard deviation may be set according to the criteria for determining an abnormality. Based on the value of the combination of the mean and the multiple of the standard deviation in this way, an extremely long or extremely short heartbeat interval that deviates from the mean by more than "σ", "2σ", or "3σ" is abnormal. Can be judged.

なお、間隔パラメータによる判断及び時間データによる判断は、並列又は図示する順序とは異なる順序で行われてもよい。すなわち、2つの両方の判断で「AND」が取れる構成であればよい。このように、間隔パラメータによる判断及び時間データによる判断の2つ以上の判断が用いられると、精度よく異常間隔を含むデータが判断できる。 The determination based on the interval parameter and the determination based on the time data may be performed in parallel or in an order different from the order shown in the figure. That is, the configuration may be such that "AND" can be taken by both judgments. As described above, when two or more judgments of the judgment based on the interval parameter and the judgment based on the time data are used, the data including the abnormal interval can be accurately judged.

ただし、図示するように、間隔パラメータによる判断に、時間データによる判断より重きを置くような構成でもよい。図示する全体処理では、間隔パラメータによる判断を時間データによる判断より先に行う。したがって、間隔パラメータによる判断が時間データによる判断より優先して行われる。このように、間隔パラメータによる判断を優先すると、精度よく異常間隔を含むデータが判断できる。 However, as shown in the figure, the judgment based on the interval parameter may be more important than the judgment based on the time data. In the overall process shown in the figure, the determination based on the interval parameter is performed before the determination based on the time data. Therefore, the judgment based on the interval parameter is prioritized over the judgment based on the time data. In this way, if the judgment based on the interval parameter is prioritized, the data including the abnormal interval can be accurately determined.

次に、時間データの値が第2所定値より大きいと判断すると(ステップS5でYES)、第2判断部100F5は、ステップS6に進む。一方で、時間データの値が第2所定値より大きくないと判断すると(ステップS5でNO)、第2判断部100F5は、ステップS7に進む。 Next, when it is determined that the value of the time data is larger than the second predetermined value (YES in step S5), the second determination unit 100F5 proceeds to step S6. On the other hand, if it is determined that the value of the time data is not larger than the second predetermined value (NO in step S5), the second determination unit 100F5 proceeds to step S7.

<データを加工する手順の例>(ステップS6)
加工部100F4は、データを加工する。以下、ステップS6による加工で生成されるデータを「加工後データ」という。例えば、加工は、以下のような処理である。
<Example of procedure for processing data> (step S6)
The processing unit 100F4 processes the data. Hereinafter, the data generated by the processing in step S6 is referred to as "post-processing data". For example, the processing is the following processing.

<第1例>
図13は、加工の第1例を示す図である。例えば、加工部100F4は、以下のように異常間隔を含むデータを除外するように加工する。
<First example>
FIG. 13 is a diagram showing a first example of processing. For example, the processing unit 100F4 processes so as to exclude the data including the abnormal interval as follows.

以下、図13(A)に示す脈波信号のうち、異常間隔を含むデータ(以下「異常データD1」という。)が、間隔パラメータの判断等によって加工の対象であると判断された場合を例に説明する。このような場合には、例えば、異常データD1を含むデータ(以下「加工対象データD2」という。)が加工され、例えば、図13(B)に示すような加工後データが生成される。したがって、以降の処理では、加工対象データD2が除外された図13(B)に示すような加工後データが処理に用いられる。このように、異常データD1が除外されると、精度よく指標の計算等ができる。 Hereinafter, among the pulse wave signals shown in FIG. 13 (A), the case where the data including the abnormal interval (hereinafter referred to as “abnormal data D1”) is determined to be the target of processing by the determination of the interval parameter or the like is an example. Explain to. In such a case, for example, data including the abnormal data D1 (hereinafter referred to as “processing target data D2”) is processed, and for example, post-processing data as shown in FIG. 13B is generated. Therefore, in the subsequent processing, the post-processing data as shown in FIG. 13B excluding the processing target data D2 is used for the processing. When the abnormal data D1 is excluded in this way, the index can be calculated accurately.

なお、除外する単位は、加工対象データD2でなくともよい。例えば、図13(A)に示す脈波信号全体又は異常データD1の部分のみ等といった単位で除外する加工が行われてもよい。また、このように、異常データD1等を減らしてデータを少なくすると、後段の処理負荷を軽減できる。 The unit to be excluded does not have to be the processing target data D2. For example, processing may be performed to exclude the entire pulse wave signal shown in FIG. 13A or only the portion of the abnormal data D1. Further, by reducing the abnormal data D1 and the like to reduce the data in this way, the processing load in the subsequent stage can be reduced.

なお、データの除外は、生体信号でなく、異常区間を含むデータを用いて計算される指標等といった生体信号に基づいて生成されるデータを対象にして、指標を除外してもよい。 The data exclusion may be performed by targeting data generated based on a biological signal such as an index calculated using data including an abnormal section instead of the biological signal.

<第2例>
図14は、加工の第2例を示す図である。例えば、加工部100F4は、以下のように異常間隔を含むデータを補間するように加工する。
<Second example>
FIG. 14 is a diagram showing a second example of processing. For example, the processing unit 100F4 processes the data including the abnormal interval so as to interpolate as follows.

以下、図13と同様に、図14(A)に示す脈波信号のうち、異常データD1が、心拍間隔の判断等によって加工の対象であると判断された場合を例に説明する。 Hereinafter, as in FIG. 13, a case where the abnormal data D1 among the pulse wave signals shown in FIG. 14A is determined to be the target of processing by determination of the heartbeat interval or the like will be described as an example.

図14(B)に示すように、図14(A)と比較すると、図14(B)では、異常データD1が補間され、別のデータ(以下「補間データD3」という。)になる点が異なる。 As shown in FIG. 14 (B), as compared with FIG. 14 (A), in FIG. 14 (B), the abnormal data D1 is interpolated and becomes another data (hereinafter referred to as “interpolated data D3”). different.

補間データD3は、例えば、異常データD1の前又は後の傾向から推定して生成される。すなわち、補間データD3は、異常間隔を含まないと判断されたデータを適用して生成する。このように、補間データD3は、正常なデータにおける揺らぎ等の特徴をコピーして生成される。また、補間データD3は、正常なデータを繰り返して生成されてもよい。 The interpolated data D3 is generated by estimating from the tendency before or after the abnormal data D1, for example. That is, the interpolated data D3 is generated by applying the data determined not to include the abnormal interval. In this way, the interpolated data D3 is generated by copying features such as fluctuations in normal data. Further, the interpolated data D3 may be generated by repeating normal data.

なお、補間は、図示するように、異常データD1に補間データD3を適用する処理に限られない。例えば、補間は、異常データD1を消して、異常データD1の前後をつなげる処理等でもよい。 As shown in the figure, the interpolation is not limited to the process of applying the interpolation data D3 to the abnormal data D1. For example, the interpolation may be a process of erasing the abnormal data D1 and connecting the front and back of the abnormal data D1.

このように、データが加工されると、異常間隔を含むデータの影響を少なくできる。 When the data is processed in this way, the influence of the data including the abnormal interval can be reduced.

なお、データは、加工によって90秒以上のデータになるのが望ましい。指標を計算する上で、データは、90秒以上の長さであると、臨床的に有効なデータである場合が多い。したがって、加工は、90秒以上の長さとなるデータが多くなるように行われるのが望ましい。 In addition, it is desirable that the data becomes data of 90 seconds or more by processing. In calculating the index, the data is often clinically valid if it has a length of 90 seconds or more. Therefore, it is desirable that the processing is performed so that a large amount of data has a length of 90 seconds or more.

<正常なデータと判断する手順の例>(ステップS7)
端末装置は、正常なデータと判断する。すなわち、端末装置は、後段で行われる指標を計算する処理等に、正常なデータを採用する。
<Example of procedure for determining normal data> (step S7)
The terminal device determines that the data is normal. That is, the terminal device adopts normal data for the process of calculating the index performed in the subsequent stage.

<データに基づいて指標を計算する手順の例>(ステップS8)
指標計算部100F7は、データに基づいて指標を計算する。例えば、指標計算部100F7は、「LF/HF」等の指標を計算する。なお、指標の計算には、取得したデータの全体が用いられてもよいし、ある程度の区間に区切って、区間ごとに指標が計算されてもよい。また、データを区間に区切る場合には、区間と次の区間では、指標の計算に用いられるデータが、一部重複してもよい。
<Example of procedure for calculating an index based on data> (step S8)
The index calculation unit 100F7 calculates an index based on the data. For example, the index calculation unit 100F7 calculates an index such as “LF / HF”. In addition, the whole acquired data may be used for the calculation of the index, or the index may be calculated for each section by dividing into a certain section. Further, when the data is divided into sections, the data used for the calculation of the index may partially overlap between the section and the next section.

指標の計算には、ステップS6が行われた場合には、加工後データが用いられる。一方で、加工が行われない場合には、ステップS1で取得したデータが用いられる。 When step S6 is performed, the post-processing data is used for the calculation of the index. On the other hand, when processing is not performed, the data acquired in step S1 is used.

例えば、自律神経機能を評価する指標には、LF及びHF等が用いられる。心拍変動の時系列データは、緊張時に活発に働く交感神経、及び、リラックス時に活発に働く副交感神経の2つの自律神経系の制御を受けて2つの略周期的な変動を生じる。 For example, LF, HF, and the like are used as indexes for evaluating autonomic nerve function. The time-series data of heart rate variability produces two substantially periodic fluctuations under the control of two autonomic nervous systems, a sympathetic nerve that actively works during tension and a parasympathetic nerve that works actively during relaxation.

交感神経は低周波(0.04〜0.15Hz)な略周期的な変動を生じさせ、副交感神経は高周波(0.04〜0.15Hz)な略周期的な変動を生じさせる。そのため、LFは、心拍間隔データのパワースペクトルの低周波成分(0.04〜0.15Hz)の周波数帯の積分値等で計算される。また、HFは、心拍間隔データのパワースペクトルの高周波成分(0.15〜0.40Hz)の周波数帯の積分値で計算される。そして、LF及びHFの比を取った指標であるLF/HFは、生体1の疲労度及びストレスを評価する指標となる。 The sympathetic nerve produces a substantially periodic fluctuation at a low frequency (0.04 to 0.15 Hz), and the parasympathetic nerve produces a substantially periodic fluctuation at a high frequency (0.04 to 0.15 Hz). Therefore, the LF is calculated by the integral value of the frequency band of the low frequency component (0.04 to 0.15 Hz) of the power spectrum of the heartbeat interval data. Further, the HF is calculated by the integral value of the frequency band of the high frequency component (0.15 to 0.40 Hz) of the power spectrum of the heartbeat interval data. Then, LF / HF, which is an index obtained by taking the ratio of LF and HF, is an index for evaluating the degree of fatigue and stress of the living body 1.

このような指標を計算する上で、生体信号を取得している間に、異常な呼吸があると、心拍変動が定常な状態(すなわち、異常な呼吸がない状態である。)と比べて、高周波な略周期構造の周期が長くなりやすい。このような異常な呼吸による影響が出てしまう場合が多い。そこで、異常な呼吸を検出して、異常な呼吸による異常間隔を含むデータを加工する。このように、データを加工すると、データを用いて計算される指標等に対して、異常な呼吸による影響を少なくできる。 In calculating such indicators, abnormal respiration during the acquisition of biological signals is compared to a state in which heart rate variability is steady (ie, no abnormal respiration). The period of the high-frequency substantially periodic structure tends to be long. In many cases, the effects of such abnormal breathing occur. Therefore, abnormal respiration is detected, and data including abnormal intervals due to abnormal respiration is processed. By processing the data in this way, it is possible to reduce the influence of abnormal respiration on the index and the like calculated using the data.

<周波数分析を用いる変形例>
上記の異常なデータの検出には、脈波信号を周波数分析した分析結果が用いられてもよい。例えば、周波数分析部100F6は、まず、脈波信号を一定区間ごとに分割する。
<Modification using frequency analysis>
For the detection of the above abnormal data, the analysis result of frequency analysis of the pulse wave signal may be used. For example, the frequency analysis unit 100F6 first divides the pulse wave signal into fixed sections.

次に、周波数分析部100F6は、一定区間に分割された脈波信号に対して周波数分析を行う。すなわち、周波数分析部100F6は、一定区間ごとに、データを周波数空間に変換する。このようにすると、周波数分析によって、周波数帯域ごとのスペクトル強度が計算できる。 Next, the frequency analysis unit 100F6 performs frequency analysis on the pulse wave signal divided into a certain section. That is, the frequency analysis unit 100F6 converts the data into the frequency space at regular intervals. In this way, the spectral intensity for each frequency band can be calculated by frequency analysis.

そして、周波数分析部100F6は、脈波信号における所定周波数帯域の強度が閾値(以下、周波数分析における閾値となる値を「第3所定値」という。)以下であると、異常間隔を含まないデータであると判断する。 Then, when the intensity of the predetermined frequency band in the pulse wave signal is equal to or less than the threshold value (hereinafter, the value that becomes the threshold value in the frequency analysis is referred to as "third predetermined value"), the frequency analysis unit 100F6 does not include the abnormal interval. Judge that.

所定周波数は、例えば、「0.04Hz」乃至「0.15Hz」と設定する。すなわち、異常間隔は、「正常」の場合よりも周期が長いため、低い周波数となる。そのため、異常間隔を含むデータであると、「正常」と判断できる周波数よりも低い周波数帯域の強度が強くなる。ゆえに、所定周波数帯域の強度が弱くなる。このような現象が起きているか否かによって異常間隔の有無が判断されるのが望ましい。そこで、所定周波数帯域の強度が強いか弱いかは、第3所定値を基準とし、心拍に含まれる所定周波数帯域の強度が第3所定値以下であるか否かに基づいて異常間隔があるか否かを判断する。 The predetermined frequency is set to, for example, "0.04 Hz" to "0.15 Hz". That is, the abnormal interval has a longer period than in the "normal" case, and therefore has a lower frequency. Therefore, if the data includes an abnormal interval, the intensity of the frequency band lower than the frequency that can be determined to be "normal" becomes stronger. Therefore, the intensity of the predetermined frequency band becomes weak. It is desirable to determine the presence or absence of abnormal intervals based on whether or not such a phenomenon occurs. Therefore, whether the intensity of the predetermined frequency band is strong or weak is based on the third predetermined value, and whether or not there is an abnormal interval based on whether the intensity of the predetermined frequency band included in the heartbeat is equal to or less than the third predetermined value. To judge.

このように、周波数分析が用いられると、精度よく異常間隔を含むデータが判断できる。 In this way, when frequency analysis is used, data including abnormal intervals can be accurately determined.

なお、周波数分析による判断は、心拍間隔による判断及び時間データによる判断と組み合わせて用いられるのが望ましい。具体的には、心拍間隔による判断及び周波数分析による判断のいずれの判断でも、異常間隔と判断された場合を最終的に異常間隔と判断する(すなわち、心拍間隔による判断及び周波数分析による判断の「AND」である)。 It is desirable that the judgment by frequency analysis is used in combination with the judgment based on the heartbeat interval and the judgment based on the time data. Specifically, in both the judgment based on the heartbeat interval and the judgment based on the frequency analysis, the case where the judgment is made as an abnormal interval is finally judged as the abnormal interval (that is, the judgment based on the heartbeat interval and the judgment based on the frequency analysis " AND ").

ほかにも、間隔パラメータによる判断、時間データによる判断及び周波数分析による判断の3つの判断を組み合わせてもよい。この場合には、間隔パラメータによる判断、時間データによる判断及び周波数分析による判断のいずれの判断でも、異常間隔と判断された場合を最終的に異常間隔と判断する(すなわち、3つの判断の「AND」である)。このように、判断を組み合わせると、精度よく異常間隔を含むデータが判断できる。 In addition, three judgments of the judgment based on the interval parameter, the judgment based on the time data, and the judgment based on the frequency analysis may be combined. In this case, in any of the judgments based on the interval parameter, the time data, and the frequency analysis, the case where the abnormal interval is determined is finally determined as the abnormal interval (that is, the three judgments "AND". "). By combining the judgments in this way, it is possible to accurately judge the data including the abnormal interval.

<第2実施形態>
第2実施形態は、第1実施形態と比較すると、生体信号を取得するハードウェアが異なる。以下、異なる点を中心に説明し、重複する説明を省略する。
<Second Embodiment>
The hardware for acquiring the biological signal is different in the second embodiment as compared with the first embodiment. Hereinafter, the differences will be mainly described, and duplicate description will be omitted.

図15は、第2実施形態の例を示す図である。第2実施形態では、生体情報取得装置は、図示するように、電極301及び電位計302等を用いる心電計で生体信号を取得する。 FIG. 15 is a diagram showing an example of the second embodiment. In the second embodiment, as shown in the figure, the biological information acquisition device acquires a biological signal with an electrocardiograph using an electrode 301, an electrometer 302, and the like.

例えば、電極301は、生体1の胸部に設置される。 For example, the electrode 301 is placed on the chest of the living body 1.

電位計302は、電極301で計測する電位を計測して、電位の時系列データを生成する。このようにして、生体信号が取得されてもよい。 The electrometer 302 measures the potential measured by the electrode 301 and generates time-series data of the potential. In this way, the biological signal may be acquired.

<第3実施形態>
第3実施形態は、第1実施形態と比較すると、生体信号を取得するハードウェアが異なる。以下、異なる点を中心に説明し、重複する説明を省略する。
<Third Embodiment>
The hardware for acquiring the biological signal is different in the third embodiment as compared with the first embodiment. Hereinafter, the differences will be mainly described, and duplicate description will be omitted.

図16は、第3実施形態の例を示す図である。第3実施形態では、生体情報取得装置は、図示するように、心拍センサ401で生体信号を取得する。 FIG. 16 is a diagram showing an example of the third embodiment. In the third embodiment, the biological information acquisition device acquires a biological signal with the heart rate sensor 401 as shown in the figure.

心拍センサ401は、光源及び受光装置を有するセンサである。そして、心拍センサ401は、光源及び受光装置を生体1の皮膚に接触させて光量を計測する。このように計測される光量の時系列データが生成される。このようにして、生体信号が取得されてもよい。 The heart rate sensor 401 is a sensor having a light source and a light receiving device. Then, the heart rate sensor 401 measures the amount of light by bringing the light source and the light receiving device into contact with the skin of the living body 1. Time-series data of the amount of light measured in this way is generated. In this way, the biological signal may be acquired.

なお、心電計及び心拍センサ等は、端末装置100と無線による接続でもよい。 The electrocardiograph, heart rate sensor, and the like may be wirelessly connected to the terminal device 100.

<その他の実施形態>
なお、上記に示す処理とは別に、生体情報取得装置は、信号に含まれるノイズを低減させるフィルタリング処理、又は、信号を増幅させる処理等を行ってもよい。また、これらの処理を行う上で、生体情報取得装置は、信号を周波数分析するFFT(高速フーリエ変換)又はS/N比の計算等を行ってもよい。
<Other Embodiments>
In addition to the processing shown above, the biometric information acquisition device may perform filtering processing for reducing noise contained in the signal, processing for amplifying the signal, and the like. Further, in performing these processes, the biometric information acquisition device may perform FFT (Fast Fourier Transform) for frequency analysis of the signal, calculation of the S / N ratio, or the like.

また、本発明に係る実施形態は、本発明の一実施形態に係る処理が、プログラムに基づいて情報処理装置又は情報処理システムによって実行されることで実現されてもよい。すなわち、本発明に係る実施形態は、生体情報取得方法をコンピュータに実行させるためのプログラム等によって実現されてもよい。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体等に記憶されてコンピュータにインストールされる。 Further, the embodiment according to the present invention may be realized by executing the process according to the embodiment of the present invention by an information processing apparatus or an information processing system based on a program. That is, the embodiment according to the present invention may be realized by a program or the like for causing a computer to execute a biometric information acquisition method. The program is stored in a computer-readable recording medium or the like and installed in the computer.

さらに、本発明に係る実施形態は、1以上の情報処理装置を有する生体情報取得システムによって実現されてもよい。そして、生体情報取得システムは、処理を冗長、分散又は並列して行ってもよい。 Further, the embodiment according to the present invention may be realized by a biometric information acquisition system having one or more information processing devices. Then, the biometric information acquisition system may perform the processing redundantly, distributed or in parallel.

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiment. That is, various modifications or changes are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims.

1 生体
11 領域
100 端末装置
100F1 生体信号取得部
100F2 心拍間隔取得部
100F3 第1判断部
100F4 加工部
100F5 第2判断部
100F6 周波数分析部
100F7 指標計算部
301 電極
302 電位計
401 心拍センサ
D1 異常データ
D2 加工対象データ
D3 補間データ
CY1 第1周期
CY2 第2周期
1 Living body 11 Area 100 Terminal device 100F1 Biological signal acquisition unit 100F2 Heart rate interval acquisition unit 100F3 First judgment unit 100F4 Processing unit 100F5 Second judgment unit 100F6 Frequency analysis unit 100F7 Index calculation unit 301 Electrode 302 Electrode meter 401 Heart rate sensor D1 Abnormal data D2 Data to be processed D3 Interpolated data CY1 1st cycle CY2 2nd cycle

特許第5982910号公報Japanese Patent No. 5982910

Claims (18)

生体信号を取得する生体信号取得部と、
前記生体信号が示す心拍又は脈拍の時間における間隔を取得する間隔取得部と、
前記間隔から定まる間隔パラメータが第1所定値より長い異常間隔であるか否かを判断する第1判断部と、
前記異常間隔があると判断されると、前記生体信号を示す又は前記生体信号に基づいて生成されるデータを加工する加工部と
を備える生体情報取得装置。
A biological signal acquisition unit that acquires biological signals,
An interval acquisition unit that acquires an interval in the heartbeat or pulse time indicated by the biological signal, and an interval acquisition unit.
A first determination unit that determines whether or not the interval parameter determined from the interval is an abnormal interval longer than the first predetermined value, and
A biological information acquisition device including a processing unit that indicates the biological signal or processes data generated based on the biological signal when it is determined that there is an abnormal interval.
複数の前記間隔を含む区間が第2所定値より大きいか否かに基づいて前記異常間隔があるか否かを判断する第2判断部を更に備える
請求項1に記載の生体情報取得装置。
The biometric information acquisition device according to claim 1, further comprising a second determination unit for determining whether or not there is the abnormal interval based on whether or not the section including the plurality of intervals is larger than the second predetermined value.
前記区間は、前記間隔に生じる略周期的な構造の振幅である
請求項2に記載の生体情報取得装置。
The biometric information acquisition device according to claim 2, wherein the section is a substantially periodic structural amplitude generated at the interval.
前記第2所定値は、複数の前記間隔に生じる略周期的な構造の1サイクルに基づいて計算される、前記間隔に生じる略周期的な構造の1サイクルの時間における長さの平均、分散、標準偏差、前記標準偏差の倍数、前記平均と前記標準偏差の組み合わせ、又は、前記平均と前記標準偏差の倍数の組み合わせである
請求項2又は3に記載の生体情報取得装置。
The second predetermined value is calculated based on one cycle of the substantially periodic structure occurring at the plurality of intervals, and is the average, the deviation, and the deviation of the lengths of the substantially periodic structures occurring at the intervals at the time of one cycle. The biometric information acquisition device according to claim 2 or 3, which is a standard deviation, a multiple of the standard deviation, a combination of the average and the standard deviation, or a combination of the average and a multiple of the standard deviation.
前記第1判断部及び前記第2判断部の両方で前記異常間隔があると判断されると、前記異常間隔があると判断する
請求項2乃至4のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。
The biometric information acquisition device according to any one of claims 2 to 4, wherein when both the first determination unit and the second determination unit determine that there is an abnormal interval, it is determined that there is an abnormal interval. ..
前記生体信号に含まれる所定周波数帯域の強度が第3所定値以下であるか否かに基づいて前記異常間隔があるか否かを判断する周波数分析部を更に備える
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。
Any of claims 1 to 5, further comprising a frequency analysis unit for determining whether or not there is an abnormal interval based on whether or not the intensity of a predetermined frequency band included in the biological signal is equal to or less than a third predetermined value. The biological information acquisition device according to item 1.
前記間隔パラメータは、前記間隔に生じる略周期的な構造の1サイクルである
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。
The biometric information acquisition device according to any one of claims 1 to 6, wherein the interval parameter is one cycle of a substantially periodic structure that occurs at the interval.
前記間隔取得部は、前記心拍又は前記脈拍のピークを検出し、
前記ピークの間隔に基づいて、前記間隔パラメータを取得し、
前記ピークは、前記間隔の時間に対する微分値が所定値となる点であり、
前記間隔パラメータは、前記微分値が前記所定値となってから次に前記所定値になるまでの経過時間である
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。
The interval acquisition unit detects the heartbeat or the peak of the pulse, and
Based on the peak interval, get the interval parameter and
The peak is a point at which the differential value with respect to the time of the interval becomes a predetermined value.
The biometric information acquisition device according to any one of claims 1 to 7, wherein the interval parameter is an elapsed time from when the differential value becomes the predetermined value to when the differential value becomes the predetermined value next.
前記加工部は、前記異常間隔を含むデータを除外する
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。
The biometric information acquisition device according to any one of claims 1 to 8, wherein the processing unit excludes data including the abnormal interval.
前記加工部は、前記異常間隔を含むデータを補間する
請求項1乃至8のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。
The biometric information acquisition device according to any one of claims 1 to 8, wherein the processing unit interpolates data including the abnormal interval.
前記第1所定値は、10秒乃至2.9秒である
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。
The biometric information acquisition device according to any one of claims 1 to 10, wherein the first predetermined value is 10 seconds to 2.9 seconds.
前記第1所定値は、8.3秒乃至3.3秒である
請求項11に記載の生体情報取得装置。
The biometric information acquisition device according to claim 11, wherein the first predetermined value is 8.3 seconds to 3.3 seconds.
前記第1所定値は、6.7秒である
請求項12に記載の生体情報取得装置。
The biometric information acquisition device according to claim 12, wherein the first predetermined value is 6.7 seconds.
前記生体信号取得部は、生体を撮像した静止画又は動画である画像に基づいて前記生体信号を取得する
請求項1乃至13のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。
The biological information acquisition device according to any one of claims 1 to 13, wherein the biological signal acquisition unit acquires the biological signal based on an image which is a still image or a moving image of a living body.
前記加工部が生成する加工後データに基づいて、指標が計算される
請求項1乃至14のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。
The biometric information acquisition device according to any one of claims 1 to 14, wherein an index is calculated based on the post-processing data generated by the processing unit.
前記指標には、少なくとも、LF、又は、HFのいずれか一方が含まれる
請求項15に記載の生体情報取得装置。
The biometric information acquisition device according to claim 15, wherein the index includes at least one of LF and HF.
生体情報取得装置が行う生体情報取得方法であって、
生体情報取得装置が、生体信号を取得する生体信号取得手順と、
生体情報取得装置が、前記生体信号が示す心拍又は脈拍の時間における間隔を取得する間隔取得手順と、
生体情報取得装置が、前記間隔から定まる間隔パラメータが第1所定値より長い異常間隔であるか否かを判断する第1判断手順と、
生体情報取得装置が、前記異常間隔があると判断されると、前記生体信号を示す又は前記生体信号に基づいて生成されるデータを加工する加工手順と
を含む生体情報取得方法。
This is a biometric information acquisition method performed by a biometric information acquisition device.
The biological signal acquisition procedure in which the biological information acquisition device acquires the biological signal,
An interval acquisition procedure in which the biological information acquisition device acquires an interval in the heartbeat or pulse time indicated by the biological signal, and an interval acquisition procedure.
The first determination procedure in which the biological information acquisition device determines whether or not the interval parameter determined from the interval is an abnormal interval longer than the first predetermined value.
A biological information acquisition method including a processing procedure for displaying the biological signal or processing data generated based on the biological signal when the biological information acquisition device is determined to have the abnormal interval.
請求項17に記載の生体情報取得方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to execute the biometric information acquisition method according to claim 17.
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