JP3726832B2 - 脈拍計、腕時計型情報機器、制御プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、腕時計型の脈拍計が開示されている。
上記特許文献1に開示されている脈拍計は、加速度センサにより検出した体動信号の周波数分析結果に基づいて体動信号の高調波成分のすべてに相当する周波数成分を脈波信号の周波数分析結果から除去し、体動信号の高調波成分が除去された脈波信号の周波数分析結果のなかから最大のパワーを有する周波数成分を抽出し、当該抽出した周波数成分に基づいて脈拍数を算出するという構成を採っていた。
従来は体動成分を完全に把握できないため、脈拍センサ信号に含まれる体動成分を除去するために周波数分析結果の高調波成分の特徴を利用して体動信号を特定し、特定した体動信号を除去して脈波信号を抽出しているため、体動が周期的な特性を有していない場合には、体動成分を除去することができず、ひいては、脈拍を正しく求める事ができないという問題点があった。
そこで、本発明の目的は、脈拍センサ信号に含まれる体動成分をより正確に把握することにより、体動成分が周期的な特性を有していない場合であっても、脈波成分から生体内部で発生する体動成分を確実に除去して正確に脈拍数算出を行うことができる脈拍計、腕時計型情報機器、制御プログラムおよび記録媒体を提供することにある。
上記構成によれば、脈波検出部は、脈波検出信号を体動成分検出除去部に出力する。
一方、体動成分検出除去部の体動成分生成部は、体動検出信号に対応する、X軸に沿った方向の加速度成分であるX軸加速度成分、Y軸に沿った方向の加速度成分であるY軸加速度成分およびZ軸に沿った方向の加速度成分であるZ軸加速度成分に基づいて体動成分を生成する。
これにより、体動成分除去部は、脈波検出信号に含まれる体動成分を除去する
これらにより、生体情報計測部は、体動成分除去後の脈波検出信号に基づいて生体情報を計測する。
さらに、前記加速度センサは、前記脈波センサに略積層状態で配置されているようにしてもよい。
さらにまた、前記体動成分除去部は、前記X軸に沿った方向の加速度成分であるX軸加速度成分、前記Y軸に沿った方向の加速度成分であるY軸加速度成分および前記Z軸に沿った方向の加速度成分であるZ軸加速度成分に基づいて前記体動成分を生成する体動成分生成部を備えるようにしてもよい。
さらに、前記体動成分除去部は、前記X軸加速度成分、前記Y軸加速度成分および前記Z軸加速度成分の3つの加速度成分をベクトルとみなし、これらのベクトルの合成ベクトルである3軸加速度合成成分に基づいて前記体動成分を生成する体動成分生成部を備えるようにしてもよい。
さらにまた、前記X軸加速度成分、前記Y軸加速度成分および前記Z軸加速度成分のうち少なくともいずれか一の加速度成分について重み付けを行うようにしてもよい。
また、前記体動成分除去部は、前記X軸加速度成分、前記Y軸加速度成分および前記Z軸加速度成分に基づいて適応フィルタ係数を生成するフィルタ係数生成部と、今回の前記脈波検出信号から前回の前記脈波検出信号に前記適応フィルタ係数を適用して得られる体動成分を除去する除去処理部と、を備えるようにしてもよい。
さらに、前記体動成分除去部は、前記体動成分として含まれる所定の低周波数帯域成分を所定の疑似低周波信号を用いて前記脈波検出信号から除去するようにしてもよい。
また、前記脈波検出信号に含まれる体動成分からピッチあるいは歩数を検出する体動情報検出部を備えるようにしてもよい。
上記構成によれば、脈波検出部は、体動成分除去部に脈波検出信号を出力する。
体動成分生成部は、X軸に沿った方向の加速度成分であるX軸加速度成分、Y軸に沿った方向の加速度成分であるY軸加速度成分およびZ軸に沿った方向の加速度成分であるZ軸加速度成分に基づいて体動成分を生成する。
これにより、体動成分除去部は、脈波検出信号から体動成分を除去し、脈拍数算出部は、体動成分除去後の脈波検出信号に基づいて脈拍数を算出し、表示部は、算出された脈拍数を表示する。
ことを特徴としている。
さらに上記制御プログラムをコンピュータ読取可能な記録媒体に記録するようにしてもよい。
図1は、実施形態の脈拍測定装置の装着状態の説明図である。
脈拍測定装置10は、ユーザの腕11に装着されて用いられ、装置本体(時計ケース)10Aと、装置本体10Aを腕に装着するためのリストバンド10Bと、を備えている。
リストバンド10Bを手首に巻きつけて脈拍測定装置10を装着すると、装置本体10Aの裏面側が手首の甲に密着する。
そこで、装置本体10Aの裏面側には3軸(X軸、Y軸、Z軸)加速度センサ12および脈波センサ13が設けられている。この場合において、3軸加速度線センサ12は、体動センサとして機能している。
図2に示すように、脈波センサユニット13は、脈波の検出用光を射出するLED13Aと、人体により反射された検出用光を受光するPD(Photo Detector)13Bと、LED13AおよびPD13Bを保護するとともに、LED13Aの照射光、生体を介して得られる反射光を透過してPD13Bに入射させるための透明ガラス13Cと、を備えている。ここで、透明ガラス13Cは、装置本体10Aを構成する裏蓋14により固定されている。
この脈波センサユニット13の構成によれば、LED13Aからの光が透明ガラス55を介して手首の甲に照射され、その反射光がフォトダイオード13Bに受光されるようになっている。
また、装置本体10Aの内部には、メイン基板16の上側にCPU等の各種IC回路が設けられており、これによってデータ処理回路17が構成される。
また、メイン基板16の裏面側には電池18が設けられており、電池18から3軸加速度センサ、脈波センサ13、液晶表示装置15およびメイン基板16電源が供給されるようになっている。
3軸加速度センサ12および脈波センサ13とメイン基板16とは、ヒートシール19によって接続されている。これにより、ヒートシール19形成される配線によって、メイン基板16から電源が3軸加速度センサ12および脈波センサ13に供給される。
この結果、3軸加速度センサ12からメイン基板16に加速度検出信号が供給される用になっている。また、脈波センサ13からメイン基板16に脈波検出信号が供給されるようになっている。
図3は実施形態の脈拍測定装置の概要構成ブロック図である。
脈拍測定装置10は、大別すると、上述した3軸加速度センサ12、脈波センサ13および液晶表示装置15の他に、脈波信号増幅回路21と、加速度信号増幅回路22と、A/D変換回路23と、MPU24と、RAM25と、ROM26と、を備えている。
3軸加速度センサ12は、図1あるいは図2に示すX軸方向の加速度を検出するX軸加速度センサ12Xと、Y軸方向の加速度を検出するY軸加速度センサ12Yと、Z軸方向の加速度を検出するZ軸加速度センサ12Zと、を備えている。
脈波信号増幅回路21は、脈波センサ13から出力される脈波検出信号を所定増幅率で増幅して増幅脈波検出信号としてA/D変換回路23に出力する。
加速度信号増幅回路22は、3軸加速度センサ12から出力されるX軸加速度検出信号、Y軸加速度検出信号およびZ軸加速度検出信号をそれぞれ所定増幅率で増幅して増幅X軸加速度検出信号、増幅Y軸加速度検出信号および増幅Z軸加速度検出信号としてA/D変換回路23に出力する。
MPU24は、脈波検出データ、X軸加速度検出データKx、Y軸加速度検出データKyおよびZ軸加速度検出データKzをRAM25に格納するとともに、ROM26に格納された制御プログラムに基づいて脈拍数を算出し、表示装置15に表示することとなる。
より詳細には、MPU24は、RAM25に格納した脈波検出データ並びにX軸加速度検出データKx、Y軸加速度検出データKyおよびZ軸加速度検出データKzに基づいて得られる体動検出データを時系列順に並べ、対応するサンプリングタイミング毎に脈波検出データと体動検出検出データとの両者の差である残差データを求める。
そして残差データの周波数分析(FFT:Fast fourier Transformation)を行って、脈波の高調波成分を抽出し、その周波数から脈拍数を算出することとなる。
まず、実施形態の具体的説明に先立ち、実施形態の動作原理を説明する。
脈波を検出するための脈波センサの出力には、脈波成分に加えて様々な体動成分が含まれている。この体動成分は、脈拍被測定者であるユーザの運動(歩行・走行動作、腕の振りなど)に起因する、生体内部の変化により発生するものであることが知られている。
ところで、体動成分を検出するセンサとして3軸加速度センサを用いた場合、特に末梢方向、すなわち、X軸方向の体動成分の影響が大きいことがわかっているが、他の2軸(Y軸およびZ軸)方向の体動成分についても無視することができない。
そこで、発明者らは、同一の体動成分を発生させた場合の2軸方向の加速度をベクトルとして、2軸の加速度ベクトルの合成ベクトルの変化量と脈波センサの出力に含まれる体動成分量(ストローク成分量)との関係を調べた。
図4は、3軸(X、Y、Z軸)加速度センサ12を用いたときの後述するX軸方向の加速度と脈波センサの出力信号に含まれる体動成分(ストローク成分)との関係説明図である。
図5は、3軸加速度センサ12を用いたときの後述するY軸方向の加速度と脈波センサの出力信号に含まれる体動成分(ストローク成分)との関係説明図である。
図7は3軸の説明図である。
図7に示すように、X軸は、図1に示した末梢方向に延在する軸であり、Y軸は、手のひらを平面上に載置した場合にX軸に垂直で平面上に存在する軸であり、Z軸は、手のひらを載置した平面に垂直な軸である。
図4ないし図6に示したように、脈波センサの出力信号に含まれる体動成分は、X軸方向の成分が支配的であることがわかる。従って、加速度センサとしては、X軸方向、すなわち、図1に示した末梢方向の加速度のみを検出可能な1軸加速度センサを用いれば、脈波センサで検出される体動成分を推定することが可能となる。
これは、換言すれば、2軸の加速度ベクトルの合成ベクトル変化量を検出できれば、脈波センサの出力に含まれている静脈血の影響量を推し量ることができるということである。
そこで、本実施形態においては、静脈起因の体動成分を3軸加速度センサ12により検出するとともに、これらの検出出力を脈波センサの出力から所定割合で差し引くことにより、静脈血の影響を除去した信号に基づいて正確に脈拍数を検出するようにしている。
図8は、実施形態の適応フィルタの一例の概要構成ブロック図である。
適応フィルタ30は、大別するとフィルタ係数生成部31と、合成部32と、を備えている。
フィルタ係数生成部31の係数コントロール部31Aは、体動成分除去部として機能しており、合成部32が前回出力したフィルタ適用後のデータに基づいて適応フィルタ係数hを生成する。
合成部32は、除去処理部として機能しており、前回抽出した脈波検出データ(=脈波成分+体動成分)と体動除去データh(x)、h(y)、h(z)を合成し、今回の脈波検出データに含まれる体動成分を実質的に除去(減算)して、脈波成分e(n)を抽出する。
発明者らの実験によれば、脈波検出データから体動除去データh(x)、h(y)を除去したとしても、得られる脈波成分には低周波変動成分が残り正確に脈拍数が求まらない場合があった。
これは、呼吸や神経の影響と考えられるが、これを検出して影響を除去するためには大がかりなシステムが必要となり、携帯型の脈拍測定装置を実現することは不可能になってしまう。
そこで、発明者らは、体動検出センサである3軸加速度センサの出力信号に当該低周波変動成分に相当する周波数の疑似低周波信号を掛け合わせた上で適応フィルタを施すことにより、その影響を除去することができた。
この場合において、疑似低周波信号は、周波数分析の際に所定の周波数分布を持って低周波変動成分を除去する必要があることとと、その周波数帯域が0.5Hz以下であるという観点から、0.5Hz以下の三角波もしくは矩形波であることが望ましい。なお、その周波数帯域および波形形状は実際に含まれる低周波変動成分に応じて適宜変更が可能である。
図9は、X軸加速度センサ12Xから出力されるX軸加速度検出信号に対応するX軸加速度データKxを時系列順に並べたグラフである。
また、図10は、図9に対応するX軸加速度検出データKxにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
図11は、Y軸加速度センサ12Yから出力されるY軸加速度検出信号に対応するY軸加速度データKyを時系列順に並べたグラフである。
また、図12は、図11に対応するY軸加速度検出データKyにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
図13は、Z軸加速度センサ12Zから出力されるZ軸加速度検出信号に対応するZ軸加速度データKzを時系列順に並べたグラフである。
また、図14は、図13に対応するZ軸加速度検出データKzにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
図9と、図11および図13とを比較すると、体動成分としては、X軸加速度成分の影響がY軸加速度成分およびZ軸加速度成分より影響が大きいことがわかる。
そこで、発明者らは、測定精度を維持しつつ、処理の簡略化を図るべく上述したようにY軸加速度成分およびZ軸加速度成分を一体として取り扱うこととし、2軸の加速度ベクトルの合成ベクトル変化量を検出することとした。
図15は、Y軸加速度センサ12Yから出力されるY軸加速度検出信号に対応するY軸加速度データKyと、Z軸加速度センサ12Zから出力されるZ軸加速度検出信号に対応するZ軸加速度データKzと、をそれぞれベクトルとして扱い、その合成ベクトルとして得られる合成加速度ベクトルデータを時系列順に並べたグラフである。
また、図16は、図15に対応する合成加速度ベクトルデータ(=√(Ky2 +Kz2 ))すなわち、2軸加速度合成成分にFFTを施して得られた周波数分析結果である。
図17は、あらかじめ設定した疑似低周波信号(三角波を使用)を時系列順に並べたグラフである。
また、図18は、図17に対応する疑似低周波信号にFFTを施して得られた周波数分析結果である。
図19は、脈波検出データの一例を時系列順に並べてグラフ化したものである。
また、図20は、図19に対応する脈波検出データにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
まず、MPU24は、RAM25に格納した脈波検出データ、X軸加速度検出データ、Y軸加速度検出データおよびZ軸加速度検出データを順次読み出し、一つのサンプリングタイミングにおける脈波検出データを合成部32に出力する。
これと並行して、MPU24は、合成部32に出力した脈波検出データに対応するX軸加速度検出データKx、Y軸加速度検出データKyおよびZ軸加速度検出データKzをフィルタ係数生成部31に出力する。
そしてフィルタ係数生成部31は、入力された体動成分検出信号であるX軸加速度データKx(=x)、Y軸加速度データKyとZ軸加速度データKzの合成データである合成加速度ベクトルデータ(=y)および疑似低周波信号(=z)に係数コントロール部31Aの制御下でそれぞれ適用フィルタ係数hを適用して、体動除去データh(x)、h(y)、h(z)をそれぞれ生成し、合成部32に出力する。
これにより合成部32は、今回の脈波データと体動除去データh(x)、h(y)、h(z)とを合成して、今回の脈波検出データに含まれる体動成分を実質的に除去(減算)して、脈波成分を抽出して適応フィルタ適用後のデータである残差データe(n)を出力する。
次にMPU24は、残差データに対しFFTを施す。
図22は、図21の残差データにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
これにより、得られた周波数分析結果は、実質的に脈波センサの出力信号(脈波成分+体動成分)から、静脈起因の体動成分を除去したもの、すなわち、主として脈波成分に対応する脈波データとなる。
ここで、比較のため、疑似低周波信号を用いなかった場合に得られる脈波データについて説明する。
図23は、図17の脈波検出信号に対して図9の増幅X軸加速度検出信号および図15の合成加速度ベクトル信号に適応フィルタを適用して得られた信号を合成して得られた残差データを時系列順に並べてグラフ化したものである。
また、図24は、図23の残差データにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
さらにMPU24は、主として脈波成分を含む得られた脈波データから最大の周波数成分を脈拍スペクトルとして、その周波数から脈拍数を算出する。
そしてMPU24は、液晶表示装置15に脈拍数を表示することとなる。
以上の説明のように、本実施形態によれば、体動センサとして機能する3軸加速度センサ12および脈波センサ13を用いて、さらに疑似低周波信号を用いることにより、生体内部で発生する体動成分の主要因である静脈の変動を確実に検出して把握できる。このため、体動成分を確実に除去でき、正確な脈波成分検出、ひいては、正確な脈拍数の測定が行える。
以上の説明においては、Y軸加速度データKyとZ軸加速度データKzの合成データである合成加速度ベクトルデータ(=√(Ky2 +Kz2 ))を用いる場合の実施形態であったが、本第1変形例は、X軸加速度データ、Y軸加速度データおよびZ軸加速度データの3つの加速度データを合成した合成加速度ベクトルデータ(=√(Kx2 +Ky2 +Kz2 ))、すなわち、3軸加速度合成成分を用いる場合の実施形態である。
図25は、実施形態の第1変形例の適応フィルタの一例の概要構成ブロック図である。
適応フィルタ40は、大別すると、フィルタ係数生成部41と、積算部42と、合成部43と、を備えている。
フィルタ係数生成部41は、体動成分除去部として機能しており、合成部43が前回出力したフィルタ適用後のデータに基づいて適応フィルタ係数hを生成する。
これと並行して、積算部42は、X軸加速度データ、Y軸加速度データおよびZ軸加速度データの3つの加速度データを合成した合成加速度ベクトルデータ(=√(Kx2 +Ky2 +Kz2 ))に対し、あらかじめ設定した疑似低周波信号を掛け合わせてフィルタ係数生成部41に出力する。
この結果、フィルタ係数生成部41は、積算部42の出力に生成した適用フィルタ係数hを適用して、体動除去データh(√(Kx2 +Ky2 +Kz2))を生成し、合成部43に出力する。
合成部43は、除去処理部として機能しており、前回抽出した脈波検出データ(=脈波成分+体動成分)と体動除去データh(√(Kx2 +Ky2 +Kz2))を合成し、今回の脈波検出データに含まれる体動成分を実質的に除去(減算)して、脈波成分e(n)を抽出する。
図26は、X軸加速度センサ12Xから出力されるX軸加速度検出信号に対応するX軸加速度データKxを時系列順に並べたグラフである。
また、図27は、図26に対応するX軸加速度検出データKxにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
図28は、Y軸加速度センサ12Yから出力されるY軸加速度検出信号に対応するY軸加速度データKyを時系列順に並べたグラフである。
また、図29は、図28に対応するY軸加速度検出データKyにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
また、図31は、図30に対応するZ軸加速度検出データKzにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
図32は、X軸加速度センサ12Xから出力されるX軸加速度データKzと、Y軸加速度センサ12Yから出力されるY軸加速度検出信号に対応するY軸加速度データKyと、Z軸加速度センサ12Zから出力されるZ軸加速度検出信号に対応するZ軸加速度データKzと、をそれぞれベクトルとして扱い、その合成ベクトルとして得られる合成加速度ベクトルデータ(=√(Kx2 +Ky2 +Kz2 ))を時系列順に並べたグラフである。
また、図33は、図32に対応する合成加速度ベクトルデータ(=√(Kx2 +Ky2 +Kz2 ))にFFTを施して得られた周波数分析結果である。
図34は、脈波検出データの一例を時系列順に並べてグラフ化したものである。
また、図35は、図34に対応する脈波検出データにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
これと並行して、MPU24は、合成部43に出力した脈波検出データに対応するX軸加速度検出データKx、Y軸加速度検出データKyおよびZ軸加速度検出データKzを積算部42に出力する。
積算部42は、X軸加速度データ、Y軸加速度データおよびZ軸加速度データの3つの加速度データを合成した合成加速度ベクトルデータ(=√(Kx2 +Ky2 +Kz2 ))に対し、図17および図18に示したような疑似低周波信号を掛け合わせてフィルタ係数生成部41に出力する。
これによりフィルタ係数生成部41は、合成部43が前回出力したフィルタ適用後のデータに基づいて適応フィルタ係数hを生成する。
そしてフィルタ係数生成部41は、入力された合成加速度ベクトルデータ(=√(Kx2 +Ky2 +Kz2 ))に適用フィルタ係数hを適用して、体動除去データh(Kx2 +Ky2 +Kz2 )を生成し、合成部43に出力する。
これにより合成部43は、今回の脈波データと体動除去データh(√(Kx2 +Ky2 +Kz2 )とを合成して、今回の脈波検出データに含まれる体動成分を実質的に除去(減算)して、脈波成分を抽出して適応フィルタ適用後のデータである残差データe(n)を出力する。
次にMPU24は、残差データに対しFFTを施す。
図37は、図36の残差データにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
これにより、得られた周波数分析結果は、実施形態の場合と比較して低周波数領域(<0.5Hz)に脈波成分とは無関係なスペクトルが残っているものの、脈波成分の周波数帯域(2Hz〜2.5Hz)に影響を与えるものではなく、実質的に脈波センサの出力信号(脈波成分+体動成分)から、静脈起因の体動成分を除去したもの、すなわち、主として脈波成分に対応する脈波データとなる。
以上の説明においては、疑似低周波信号を処理に用いる場合であったが、本第2変形例は、処理および装置構成の簡略化のため、疑似低周波信号を処理に用いない場合の変形例である。
図38は、実施形態の第2変形例の適応フィルタの一例の概要構成ブロック図である。
適応フィルタ50は、大別するとフィルタ係数生成部51と、合成部52と、を備えている。
そしてフィルタ係数生成部51は、入力された体動成分検出信号であるX軸加速度データKx、Y軸加速度データKyおよびZ軸加速度データzに係数コントロール部51Aが生成した適用フィルタ係数hを適用して、体動除去データh(x)、h(y)、h(z)をそれぞれ生成し、合成部52に出力する。
合成部52は、除去処理部として機能しており、前回抽出した脈波検出データ(=脈波成分+体動成分)と体動除去データh(x)、h(y)、h(z)を合成し、今回の脈波検出データに含まれる体動成分を実質的に除去(減算)して、脈波成分e(n)を抽出する。
次に具体的な処理データの一例を説明する。
図39は、脈波検出データの一例を時系列順に並べてグラフ化したものである。
また、図40は、図39に対応する脈波検出データにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
図41は、図34の脈波検出データに対して図32の合成加速度ベクトル信号および図17の疑似低周波信号に適応フィルタを適用して得られた信号を合成して得られた残差データを時系列順に並べてグラフ化したものである。
図42は、図41の残差データにFFTを施して得られた周波数分析結果である。
[1.3]第3変形例
本第3変形例は、上述した第1変形例のさらなる変形例であり、第1変形例において、疑似低周波信号を用いない構成を採用する変形例である。
図43は、実施形態の第3変形例の適応フィルタの一例の概要構成ブロック図である。
適応フィルタ60は、大別すると、フィルタ係数生成部61と、合成部62と、を備えている。
フィルタ係数生成部61は、体動成分除去部として機能しており、合成部62が前回出力したフィルタ適用後のデータに基づいて適応フィルタ係数hを生成する。
さらにフィルタ係数生成部61は、X軸加速度データKx、Y軸加速度データKyおよびZ軸加速度データKzの3つの加速度データを合成した合成加速度ベクトルデータ(=√(Kx2 +Ky2 +Kz2 ))に生成した適用フィルタ係数hを適用して、体動除去データh(Kx2 +Ky2 +Kz2 )を生成し、合成部62に出力する。
合成部62は、除去処理部としあて機能しており、前回抽出した脈波検出データ(=脈波成分+体動成分)と体動除去データh(Kx2 +Ky2 +Kz2 )を合成し、今回の脈波検出データに含まれる体動成分を実質的に除去(減算)して、脈波成分e(n)を抽出する。
本第3変形例によれば、第1変形例と同様の効果を得ることができるとともに、疑似低周波信号を用いていないため、装置構成および処理の簡略化をよりいっそう図ることができる。
本第4変形例は、実施形態において、疑似低周波信号を用いない構成を採用する変形例である。
図44は、実施形態の適応フィルタの一例の概要構成ブロック図である。
適応フィルタ70は、大別するとフィルタ係数生成部71と、合成部72と、を備えている。
フィルタ係数生成部71の係数コントロール部71Aは、体動成分除去部として機能しており、合成部72が前回出力したフィルタ適用後のデータに基づいて適応フィルタ係数hを生成する。
合成部72は、除去処理部として機能しており、前回抽出した脈波検出データ(=脈波成分+体動成分)と体動除去データh(x)、h(y)を合成し、今回の脈波検出データに含まれる体動成分を実質的に除去(減算)して、脈波成分e(n)を抽出する。
本第4変形例によれば、実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、疑似低周波信号を用いていないため、装置構成および処理の簡略化をよりいっそう図ることができる。
以上の説明においては、X軸加速度データKx、Y軸加速度データKyおよびZ軸加速度データKzの3つの加速度データを合成した合成加速度ベクトルデータ(=√(Kx2 +Ky2 +Kz2 ))あるいはY軸加速度データKyおよびZ軸加速度データKzの2つの加速度データを合成した合成加速度ベクトルデータ(=√(Ky2 +Kz2 ))を算出するに際して、何ら重み付けを行っていなかったが、各合成加速度ベクトルデータの元となる加速度データに適宜重み付けを行うように構成することも可能である。
例えば、X軸加速度データKx、Y軸加速度データKyおよびZ軸加速度データKzの3つの加速度データにより合成加速度ベクトルデータを求めるに際し、次式を用いても良い。
√(a・Kx2 +b・Ky2 +cKz2)
ここで、a>b≧c>0とする。
また、合成加速度ベクトルデータを用いない場合であっても、X軸加速度データKx、Y軸加速度データKyおよびZ軸加速度データKzに同様に適宜重み付けを行って適応フィルタ係数を適用するようにしてもよい。
さらに、疑似低周波信号についても重み付けを行うようにしてもよい。
さらにまた、以上の説明においては、3軸加速度センサを腕に取り付ける場合について説明したが、指元や指先に設けるようにすることも可能である。
[1.6]第6変形例
以上の説明においては、制御用プログラムがROM26内にあらかじめ記憶されている場合について説明したが、各種磁気ディスク、光ディスク、メモリカードなどの記録媒体に制御用プログラムをあらかじめ記録し、これらの記録媒体から読み込み、インストールするように構成することも可能である。また、通信インターフェースを設け、インターネット、LANなどのネットワークを介して制御用プログラムをダウンロードし、インストールして実行するように構成することも可能である。
Claims (13)
- 人体に装着して脈拍を計測する脈拍計において、
脈波センサを有し、脈波検出信号を出力する脈波検出部と、
加速度センサを有し、静脈血の挙動に影響を与える体動に対応する加速度を検出して体動検出信号として出力する体動検出部と、
前記体動検出信号に基づいて前記脈波検出信号に含まれる体動成分を除去する体動成分除去部と、
前記体動成分除去後の前記脈波検出信号に基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出部と、を備え、
前記加速度センサは、装着者の腕の末梢方向に沿った軸をX軸とし、前記X軸に垂直で手の甲に垂直な軸をZ軸とし、前記X軸および前記Z軸に垂直な軸をY軸とし、前記X軸、前記Y軸、前記Z軸のそれぞれに沿った方向の加速度を検出する3軸加速度センサであり、
前記体動成分除去部は、前記体動検出信号に対応する、前記X軸に沿った方向の加速度成分であるX軸加速度成分、前記Y軸に沿った方向の加速度成分であるY軸加速度成分および前記Z軸に沿った方向の加速度成分であるZ軸加速度成分に基づいて前記体動成分を生成する体動成分生成部を備えたことを特徴とする脈拍計。 - 請求項1記載の脈拍計において、
前記加速度センサは、前記脈波センサの近傍に配置されていることを特徴とする脈拍計。 - 請求項1記載の脈拍計において、
前記加速度センサは、前記脈波センサに略積層状態で配置されていることを特徴とする脈拍計。 - 請求項1記載の脈拍計において、
前記体動成分除去部は、前記Y軸加速度成分および前記Z軸加速度成分をベクトルとみなし、これらのベクトルの合成ベクトルである2軸加速度合成成分と、前記X軸加速度成分と、に基づいて前記体動成分を生成する体動成分生成部を備えたことを特徴とする脈拍
計。 - 請求項1記載の脈拍計において、
前記体動成分除去部は、前記X軸加速度成分、前記Y軸加速度成分および前記Z軸加速度成分の3つの加速度成分をベクトルとみなし、これらのベクトルの合成ベクトルである3軸加速度合成成分に基づいて前記体動成分を生成する体動成分生成部を備えたことを特徴とする脈拍計。 - 請求項1記載の脈拍計において、
前記X軸加速度成分、前記Y軸加速度成分および前記Z軸加速度成分のうち少なくともいずれか一の加速度成分について重み付けを行うことを特徴とする脈拍計。 - 請求項1記載の脈拍計において、
前記体動成分除去部は、前記X軸加速度成分、前記Y軸加速度成分および前記Z軸加速度成分に基づいて適応フィルタ係数を生成するフィルタ係数生成部と、
今回の前記脈波検出信号から前回の前記脈波検出信号に前記適応フィルタ係数を適用して得られる体動成分を除去する除去処理部と、
を備えたことを特徴とする脈拍計。 - 請求項1記載の脈拍計において、
前記体動成分除去部は、前記体動成分として含まれる所定の低周波数帯域成分を所定の疑似低周波信号を用いて前記脈波検出信号から除去することを特徴とする脈拍計。 - 請求項1記載の脈拍計において、
前記体動成分除去部は、前記体動成分として含まれる所定の低周波数帯域成分を所定の疑似低周波信号を用いて前記脈波検出信号から除去すべく、前記疑似低周波成分に基づいて適応フィルタ係数を生成するフィルタ係数生成部と、
今回の前記脈波検出信号から前回の前記脈波検出信号に前記適応フィルタ係数を適用して得られる体動成分を除去する除去処理部と、
を備えたことを特徴とする脈拍計。 - 請求項1記載の脈拍計において、
前記脈波検出信号に含まれる体動成分からピッチあるいは歩数を検出する体動情報検出部を備えたことを特徴とする脈拍計。 - 腕に装着される腕時計型情報機器において、
脈波センサを有し、脈波検出信号を出力する脈波検出部と、
装着者の腕の末梢方向に沿った軸をX軸とし、前記X軸に垂直で手の甲に垂直な軸をZ軸とし、前記X軸および前記Z軸に垂直な軸をY軸とし、前記X軸、前記Y軸、前記Z軸のそれぞれに沿った方向の加速度を検出する3軸加速度センサを有し、前記X軸に沿った方向の加速度成分であるX軸加速度成分、前記Y軸に沿った方向の加速度成分であるY軸加速度成分および前記Z軸に沿った方向の加速度成分であるZ軸加速度成分に基づいて前記体動成分を生成する体動成分生成部と、
前記脈波検出信号から生成した前記体動成分を除去する体動成分除去部と、
前記体動成分除去後の前記脈波検出信号に基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出部と、
前記脈拍数を表示する表示部と、
を備えたことを特徴とする腕時計型情報機器。 - 脈波センサを有し、脈波検出データを出力する脈波検出部と、装着者の腕の末梢方向に沿った軸をX軸とし、前記X軸に垂直で手の甲に垂直な軸をZ軸とし、前記X軸および前
記Z軸に垂直な軸をY軸とし、前記X軸、前記Y軸、前記Z軸のそれぞれに沿った方向の加速度を検出する3軸加速度センサを有し、静脈血の挙動に影響を与える体動に対応する加速度を検出して体動検出データとして出力する体動検出部と、を備え、人体に装着して脈拍を計測する脈拍計をコンピュータにより制御する制御プログラムにおいて、
前記体動検出データに対応する、前記X軸に沿った方向の加速度成分であるX軸加速度成分データ、前記Y軸に沿った方向の加速度成分であるY軸加速度成分データおよび前記Z軸に沿った方向の加速度成分であるZ軸加速度成分データに基づいて体動成分データを生成させ、
前記体動成分データに基づいて前記脈波検出データに対応する脈波成分に含まれる体動成分を除去させ、
前記体動成分除去後の前記脈波成分に基づいて脈拍数を算出させる、
ことを特徴とする制御プログラム。 - 請求項12記載の制御プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読取可能な記録媒体。
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