JP3755501B2 - 脈拍計、脈拍計の制御方法、時計型情報機器、制御プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
脈拍計、脈拍計の制御方法、時計型情報機器、制御プログラムおよび記録媒体 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3755501B2 JP3755501B2 JP2002261412A JP2002261412A JP3755501B2 JP 3755501 B2 JP3755501 B2 JP 3755501B2 JP 2002261412 A JP2002261412 A JP 2002261412A JP 2002261412 A JP2002261412 A JP 2002261412A JP 3755501 B2 JP3755501 B2 JP 3755501B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spectrum
- pulse wave
- phase angle
- candidate
- pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
- A61B5/681—Wristwatch-type devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
- A61B5/02438—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate with portable devices, e.g. worn by the patient
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Physiology (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、脈拍計、脈拍計の制御方法、制御プログラムおよび記録媒体に係り、特に人体の一部に装着して歩行中あるいは走行中の脈拍を測定する脈拍計、脈拍計の制御方法、制御プログラムおよび記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、人体の一部に装着して歩行中あるいは走行中の脈拍を測定する脈波計が知られている。
たとえば、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、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。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２８１６９４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の脈拍計においては、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た後に脈波信号の高調波成分に相当する周波数成分を特定する構成を採っていたため、周波数成分的な見地からみて、体動成分に脈波成分が重なっているような場合には、体動成分の除去時に脈波成分も同時に除去されてしまい、正確な脈拍数算出が行えなくなってしまうという問題点があった。ここで、体動成分に脈波成分が重なっているような場合とは、具体的には、脈拍数と動作ピッチが等しくなった場合をいう。一般的に、歩行時のピッチは１００〜１２０で、この時の脈拍数も１００〜１２０程度になる場合が多く、個人差はあるものの、歩行時には脈波成分と体動成分が重なる場合が多い。
そこで、本発明の目的は、脈波成分に体動成分が重なったような場合であっても、正確に脈拍数算出を行うことができる脈拍計、脈拍計の制御方法、脈拍計制御用の制御プログラムおよび制御プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、脈拍計は、脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、前記脈波信号について周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析部における周波数分析結果から候補スペクトルを抽出する候補抽出部と、抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出部と、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別する算出対象判別部と、
前記脈拍数算出対象のスペクトルに基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出部と、を備えたことを特徴としている。
【０００６】
上記構成によれば、周波数分析部は、脈波検出部が出力した脈波信号について周波数分析を行う。
候補抽出部は、周波数分析結果から候補スペクトルを抽出する。
位相角情報検出部は、抽出された候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する。
これらにより、算出対象判別部は、位相角情報に基づいて候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別し、脈拍数算出部は、脈拍数算出対象のスペクトルに基づいて脈拍数を算出する。
【０００７】
この場合において、前記位相角情報は、位相角のばらつきあるいは単位時間あたりの位相角差のばらつきに関する情報を含み、前記算出対象判別部は、前記候補スペクトルのうち、最も位相角のばらつきあるいは単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きい前記候補スペクトルを前記脈拍数算出対象のスペクトルとするようにしてもよい。
【０００８】
また、脈拍計は、脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、体動センサを有し、体動信号を出力する体動検出部と、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれについて周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析部における周波数分析結果から前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出する候補抽出部と、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定する候補特定部と、前記脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別する第１算出対象判別部と、前記第１スペクトルが存在しない場合に、前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出部と、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別する第２算出対象判別部と、前記第１スペクトルあるいは前記第２スペクトルのいずれか一方に基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出部と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、脈波検出部は、脈波信号を周波数分析部に出力する。一方、体動検出部は、体動信号を周波数分析部に出力する。
周波数分析部は、脈波信号および体動信号のそれぞれについて周波数分析を行い、候補抽出部は、周波数分析結果から脈波信号および体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出する。
候補特定部は、脈波信号および体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定する。
第１算出対象判別部は、脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別する。
そして、位相角情報検出部は、第１スペクトルが存在しない場合に、脈波信号に対応する抽出された候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する。
第２算出対象判別部は、位相角情報に基づいて候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別する。
脈拍数算出部は、第１スペクトルあるいは第２スペクトルのいずれか一方に基づいて脈拍数を算出する。
【００１０】
この場合において、前記位相角情報は、位相角のばらつきあるいは前記体動信号に対応する抽出された前記候補スペクトルの位相と前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルとの位相に対応する単位時間あたりの位相角差のばらつきに関する情報を含み、前記第２算出対象判別部は、前記候補スペクトルのうち、最も位相角のばらつきの大きいあるいは最も単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きい前記候補スペクトルを前記第２スペクトルとするようにしてもよい。
【００１１】
また、脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部を備えた脈拍計の制御方法は、前記脈波信号について周波数分析を行う周波数分析過程と、前記周波数分析結果から候補スペクトルを抽出する候補抽出過程と、抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出過程と、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別する算出対象判別過程と、前記脈拍数算出対象のスペクトルに基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出過程と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
この場合において、前記位相角情報は、位相角のばらつきあるいは単位時間あたりの位相角差のばらつきに関する情報を含み、前記算出対象判別過程は、前記候補スペクトルのうち、最も位相角のばらつきあるいは単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きい前記候補スペクトルを前記脈拍数算出対象のスペクトルとするようにしてもよい。
【００１３】
また、脈波センサを有し脈波信号を出力する脈波検出部および体動センサを有し体動信号を出力する体動検出部を備えた脈拍計の制御方法は、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれについて周波数分析を行う周波数分析過程と、前記周波数分析結果から前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出する候補抽出過程と、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定する候補特定過程と、前記脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別する第１算出対象判別過程と、前記第１スペクトルが存在しない場合に、前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出過程と、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別する第２算出対象判別過程と、前記第１スペクトルあるいは前記第２スペクトルのいずれか一方に基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出過程と、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
この場合において、前記位相角情報は、位相角のばらつきあるいは前記体動信号に対応する抽出された前記候補スペクトルの位相と前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルとの位相に対応する単位時間あたりの位相角差のばらつきに関する情報を含み、前記第２算出対象判別過程は、前記候補スペクトルのうち、最も位相角のばらつきの大きいあるいは最も単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きい前記候補スペクトルを前記第２スペクトルとするようにしてもよい。
【００１５】
また、身体の脈波検出位置に装着され、脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、腕に装着される装置本体部と、を備えた腕時計型情報機器は、前記装置本体部は、前記脈波信号について周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析部における周波数分析結果から候補スペクトルを抽出する候補抽出部と、抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出部と、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別する算出対象判別部と、前記脈拍数算出対象のスペクトル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している。
【００１６】
また、身体の脈波検出位置に装着され、脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、腕に装着される装置本体部と、を備えた腕時計型情報機器は、前記装置本体部は、体動センサを有し、体動信号を出力する体動検出部と、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれについて周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析部における周波数分析結果から前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出する候補抽出部と、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定する候補特定部と、前記脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別する第１算出対象判別部と、前記第１スペクトルが存在しない場合に、前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出部と、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別する第２算出対象判別部と、前記第１スペクトルあるいは前記第２スペクトルのいずれか一方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している。
【００１７】
また、脈波センサを有し脈波信号を出力する脈波検出部を備えた脈拍計をコンピュータにより制御するための制御プログラムは、前記脈波信号について周波数分析を行わせ、前記周波数分析結果から候補スペクトルを抽出させ、抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出させ、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別させ算出対象判別過程と、前記脈拍数算出対象のスペクトルに基づいて脈拍数を算出させる、とを特徴としている。
【００１８】
また、脈波センサを有し脈波信号を出力する脈波検出部および体動センサを有し体動信号を出力する体動検出部を備えた脈拍計をコンピュータにより制御するための制御プログラムは、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれについて周波数分析を行わせ、前記周波数分析結果から前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出させ、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定させ、前記脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別させ、前記第１スペクトルが存在しない場合に、前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出させ、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別させ、前記第１スペクトルあるいは前記第２スペクトルのいずれか一方に基づいて脈拍数を算出させる、ことを特徴としている。
さらに上記各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。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態の腕時計型情報機器（脈拍計）の構成を示す説明図である。
腕時計型情報機器１は、大別すると、腕時計構造を有する装置本体１０と、この装置本体１０に接続されるケーブル２０と、このケーブル２０の先端側に設けられた脈波センサ３０と、を備えて構成されている。
ケーブル２０の一端側にはコネクタピース８０が構成されている。このコネクタピース８０は、装置本体１０の６時の側に構成されているコネクタ部７０に対して着脱自在に構成されている。
装置本体１０には、腕時計における１２時方向から腕に巻きついてその６時方向で固定されるリストバンド１２が設けられている。このリストバンド１２によって、装置本体１０は、腕に着脱自在に装着される。
【００２０】
図２は、腕時計型情報機器の脈波センサ３０近傍の断面図である。
脈波センサ３０は、センサ固定用バンド４０によって遮光された状態で人差し指の根元から指関節までの間に装着されている。このように、脈波センサ３０を指の根元に装着することにより、ケーブル２０が短くて済むので、ケーブル２０は、ランニング中に邪魔にならない。また、掌から指先までの体温の分布を計測すると、寒いときには、指先の温度が著しく低下するのに対し、指の根元の温度は比較的低下しない。従って、指の根元に脈波センサ３０を装着すれば、寒い日に屋外でランニングしたときでも、脈拍数などを正確に計測できるのである。
【００２１】
図３は、腕時計型情報機器１の装置本体を、リストバンドやケーブルなどを外した状態で示す平面図、図４は、腕時計型情報機器１を３時の方向からみた側面図である。
図３において、装置本体１０は、樹脂製の時計ケース１１（本体ケース）を備えている。時計ケース１１の表面側には、現在時刻や日付に加えて、走行時や歩行時のピッチ、及び脈拍数などの脈波情報などを表示するＥＬバックライト付きの液晶表示装置１３（表示装置）が設けられている。
液晶表示装置１３には、表示面の左上側に位置する第１のセグメント表示領域１３１、右上側に位置する第２のセグメント表示領域１３２、右下側に位置する第３のセグメント表示領域１３３、及び左下側に位置するドット表示領域１３４が構成されており、ドット表示領域１３４では、各種の情報をグラフィック表示可能である。
時計ケース１１の内部には、ピッチを求めるための体動センサ３０２（図６参照）が内蔵されており、この体動センサ３０２としては、加速度センサなどを用いることができる。
【００２２】
また、時計ケース１１の内部には、各種の制御やデータ処理を行う制御部５が設けられている。この制御部５は、体動センサ３０２による検出結果（体動信号）に基づいてピッチを求め、液晶表示装置１３に表示する。さらにまた制御部５は、脈波センサ３０による検出結果（脈波信号）に基づいて脈拍数の変化などを求め、液晶表示装置１３で表示する。
この場合において、制御部５には、計時回路も構成されているため、通常時刻、ラップタイム、スプリットタイムなども液晶表示装置１３に表示可能となっている。
【００２３】
また、時計ケース１１の外周部には、時刻合わせや表示モードの切り換えなどの外部操作を行うためのボタンスイッチ１１１〜１１５が構成されている。また、時計ケースの表面には、大きめのボタンスイッチ１１６、１１７が構成されている。
腕時計型情報機器１の電源は、時計ケース１１に内蔵されているボタン形の小型の電池５９であり、ケーブル２０は、電池５９から脈波センサ３０に電力を供給するとともに、脈波センサ３０の検出結果を時計ケース１１の制御部５に入力している。
腕時計型情報機器１では、その機能を増やすにともなって、装置本体１０を大型化する必要がある。しかしながら、装置本体１０には、腕に装着されるという制約があるため、装置本体１０を腕時計における６時及び１２時の方向に向けては拡大できない。
そこで、本実施形態では、装置本体１０には、３時及び９時の方向における長さ寸法が６時及び１２時の方向における長さ寸法よりも長い横長の時計ケース１１を用いてある。
【００２４】
この場合において、リストバンド１２は、３時の方向側に偏った位置で接続しているため、リストバンド１２からみると、腕時計における９時の方向には、３時の方向とは異なり張出部分１０１が設けられている。従って、横長の時計ケース１１を用いたわりには、手首を自由に曲げることができ、また、転んでも手の甲を時計ケース１１にぶつけたりすることもない。
時計ケース１１の内部において、電池５９に対して９時の方向には、ブザー用の偏平な圧電素子５８が配置されている。電池５９は、圧電素子５８に比較して重いため、装置本体１０の重心位置は、３時の方向に偏った位置にある。この重心が偏っている側にリストバンド１２が接続しているので、装置本体１０を腕に安定した状態で装着できる。また、電池５９と圧電素子５８とを平面方向に配置してあるため、装置本体１０を薄型化できる。これとともに、図４に示すように、裏面部１１９に電池蓋１１８を設けることによって、ユーザーは、電池５９を簡単に交換できる。
【００２５】
図４において、時計ケース１１の１２時の方向には、リストバンド１２の端部に取り付けられた止め軸１２１を保持するための連結部１０５が形成されている。時計ケース１１の６時の方向には、腕に巻かれたリストバンド１２が長さ方向の途中位置で折り返されるとともに、この途中位置を保持するための留め具１２２が取り付けられる受け部１０６が形成されている。
装置本体１０の６時の方向において、裏面部１１９から受け部１０６に至る部分は、時計ケース１１と一体に成形されて裏面部１１９に対して約１１５［゜］の角度をなす回転止め部１０８になっている。すなわち、リストバンド１２によって装置本体１０を左の手首Ｌ（腕）の上面部Ｌ１（手の甲の側）に位置するように装着したとき、時計ケース１１の裏面部１１９は、手首Ｌの上面部Ｌ１に密着する。これと並行して、回転止め部１０８は、橈骨Ｒのある側面部Ｌ２に当接する。
【００２６】
この状態で、装置本体１０の裏面部１１９は、橈骨Ｒと尺骨Ｕを跨ぐ感じになる。これとともに、回転止め部１０８と裏面部１１９との屈曲部分１０９から回転止め部１０８にかけては、橈骨Ｒに当接する感じになる。このように、回転止め部１０８と裏面部１１９とは、約１１５°という解剖学的に理想的な角度をなしているため、装置本体１０を矢印Ａまたは矢印Ｂの方向に回そうとしても、装置本体１０は、腕Ｌの周りを不必要にずれることがない。
また、裏面部１１９及び回転止め部１０８によって腕の回りの片側２ヵ所で装置本体１０の回転を規制するだけである。このため、腕が細くても、裏面部１１９及び回転止め部１０８は確実に腕に接するので、回転止め効果が確実に得られる。さらに、腕が太くても窮屈な感じがない。
【００２７】
図５は、実施形態の脈波センサ３０の断面図である。
図５において、脈波センサ３０は、そのケース体としてのセンサ枠３６の裏側に裏蓋４０２が被されることによって、内側に部品収納空間４００が構成されている。部品収納空間４００の内部には、回路基板３５が配置されている。回路基板３５には、ＬＥＤ３１、フォトトランジスタ３２、その他の電子部品が実装されている。脈波センサ３０には、ブッシュ４９３によってケーブル２０の端部が固定され、ケーブル２０の各配線は、各回路基板３５のパターン上にはんだ付けされている。ここで、脈波センサ３０は、ケーブル２０が指の根元側から装置本体１０の側に引き出されるようにして指に取り付けられる。従って、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、指の長さ方向に沿って配列されることになり、そのうち、ＬＥＤ３１は指の先端側に位置し、フォトトランジスタ３２は指の根元の方に位置する。このように配置すると、外光がフォトトランジスタ３２に届きにくいという効果がある。
【００２８】
脈波センサ３０では、センサ枠３６の上面部分（実質的な脈波信号検出部）にガラス板からなる透光板３４によって光透過窓が形成されている。そして、この透光板３４に対して、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、それぞれ発光面及び受光面を透光板３４の方に向けている。このため、透光板３４の外側表面４４１（指表面との接触面／センサ面）に指表面を密着させると、ＬＥＤ３１は、指表面の側に向けて光を発する。これとともに、フォトトランジスタ３２は、ＬＥＤ３１が発した光のうち指の側から反射してくる光を受光可能である。ここで、透光板３４の外側表面４４１と指表面との密着性を高める目的に、透光板３４の外側表面４４１は、その周囲部分４６１から突出している構造になっている。
【００２９】
本実施形態では、ＬＥＤ３１として、ＩｎＧａＮ系（インジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤを用いてあり、その発光スペクトルは、４５０ｎｍに発光ピークを有している。さらにＬＥＤ３１の発光波長領域は、３５０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にある。かかる発光特性を有するＬＥＤ３１に対応させて、本例では、フォトトランジスタ３２として、ＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン系）のフォトトランジスタを用いている。フォトトランジスタ３２自身の受光波長領域は、主要感度領域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にあって、３００ｎｍ以下にも感度領域がある。
【００３０】
このように構成した脈波センサ３０を、センサ固定用バンド４０によって指の根元に装着し、この状態で、ＬＥＤ３１から指に向けて光を照射すると、この光が血管に届いて血液中のヘモグロビンによって光の一部が吸収され、一部が反射する。指（血管）から反射してきた光は、フォトトランジスタ３２によって受光され、その受光量変化が血量変化（血液の脈波）に対応する。すなわち、血量が多いときには、反射光が弱くなる一方、血量が少なくなると、反射光が強くなるので、反射光強度の変化を検出すれば、脈拍数などを計測できる。
また、本実施形態では、ＬＥＤ３１の発光波長領域とフォトトランジスタ３２の受光波長領域との重なり領域である約３００ｎｍから約６００ｎｍまでの波長領域、すなわち、約７００ｎｍ以下の波長領域における検出結果に基づいて生体情報を表示する。
このような構成を採っている理由は、外光が指の露出部分にあたっても、外光に含まれる光のうち波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を導光体としてフォトトランジスタ３２（受光部）にまで到達しないからである。これは、外光に含まれる波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を透過しにくい傾向にあるためである。従って、外光がセンサ固定用バンド４０で覆われていない指の部分に照射されても、指を通ってフォトトランジスタ３２まで届かず、測定結果に影響を与えることがない。
【００３１】
これに対し、たとえば、８８０ｎｍ付近に発光ピークを有するＬＥＤと、シリコン系のフォトトランジスタとを用いると、その受光波長範囲は、３５０ｎｍから１２００ｎｍまでの範囲に及ぶこととなる。この場合には、指を導光体として受光部にまで容易に届いてしまうような１μｍの波長の光による検出結果に基づいて脈波を検出することになる。この結果、外光の変動に起因する誤検出が起こりやすいのである。
また、約７００ｎｍ以下の波長領域の光を利用して、脈波情報を得ているので、血量変化に基づく脈波信号のＳ／Ｎ比が高い。この理由としては、血液中のヘモグロビンは、波長が３００ｎｍから７００ｎｍまでの光に対する吸光係数が従来の検出光である波長が８８０ｎｍの光に対する吸光係数に比して数倍〜約１００倍以上大きいからと考えられる。従って、血量変化に感度よく変化するので、血量変化に基づく脈波の検出率（Ｓ／Ｎ比）が高くなるのであると考えられる。
【００３２】
図６は制御部５の概要構成ブロック図である。
制御部５は、大別すると、脈波センサ３０からの入力結果に基づいて脈拍数などを求める脈波データ処理部５００と、体動センサ３０２からの入力結果に基づいてピッチをもとめるピッチデータ処理部５０１と、動作クロック信号を生成するクロック生成部５０２と、制御部全体を制御するコントロール部５０３と、が構成されている。
【００３３】
脈波データ処理部５００は、大別すると、脈波信号増幅回路３０３と、脈波波形整形回路３０６と、を独自に備え、ピッチデータ処理部５０１と共有してＡ／Ｄ変換回路３０５を備えている。
脈波信号増幅回路３０３は、脈波センサ３０の出力である脈波信号を増幅して脈波増幅信号をＡ／Ｄ変換回路３０５および脈波波形整形回路３０６に出力する。
脈波波形整形回路３０６は、脈波増幅信号の波形整形を行ってコントロール部５０３に出力する。
Ａ／Ｄ変換回路３０５は、脈波増幅信号のＡ／Ｄ変換を行って脈波データとしてコントロール部５０３に出力する。
【００３４】
ピッチデータ処理部５０１は、大別すると、体動信号増幅回路３０４と、体動波形整形回路３０７と、を独自に備え、上述したように脈波データ処理部５００と共有してＡ／Ｄ変換回路３０５を備えている。
体動信号増幅回路３０４は、体動センサ３０２の出力である体動信号を増幅して体動増幅信号をＡ／Ｄ変換回路３０５および体動波形整形回路３０７に出力する。
【００３５】
体動波形整形回路３０７は、体動増幅信号の波形整形を行ってコントロール部５０３に出力する。
Ａ／Ｄ変換回路３０５は、体動増幅信号のＡ／Ｄ変換を行って体動データとしてコントロール部５０３に出力する。
【００３６】
クロック生成部５０２は、大別すると、発振回路３１１および分周回路３１２を備えている。
発振回路３１１は、水晶発振器などを備え、コントロール部５０３にクロック信号を基準動作クロックとして供給するとともに、クロック信号から計時用クロック信号を生成させるべく、分周回路３１２に供給する。
分周回路３１２は、供給されたクロック信号を分周して、各種の計時用クロック信号を生成してコントロール部５０３に供給する。
【００３７】
コントロール部５０３は、大別すると、ＭＰＵ３０８と、ＲＡＭ３０９と、ＲＯＭ３１０と、を備えている。
ＭＰＵ３０８は、ＲＯＭ３１０内に格納された制御プログラムに基づいて制御部５全体、ひいては、腕時計型情報機器１全体を制御する。
ＲＡＭ３０９は、脈波データ、体動データを含む各種データを一時的に格納し、作業領域として用いられる。
ＲＯＭ３１０は、ＭＰＵ３０８、ひいては、腕時計型情報機器１全体を制御するための制御プログラムをあらかじめ格納している。
【００３８】
ここで、具体的な動作説明に先立ち、本実施形態の原理について説明する。
体動信号および脈波信号の周波数分析結果において、周波数が一定の波形が続く限り、当該波形の位相角は一定となる。
しかしながら、体動信号および脈波信号の周波数成分が重なるような場合には、すなわち、微妙に二つの波形が重なりあう場合には、当該周波数成分における位相角は大きくばらつくこととなる。
【００３９】
ここで、位相角のばらつきが生じる理由について説明する。
脈波成分と体動成分が長期間完全に重なっている場合、位相角はばらつかず一定となるはずである。しかしながら、人間の動作において、脈拍数と動作ピッチが長期間完全に重なることは考えにくく、それぞれ別の位相角をもった波形が、微妙に重なったり分離することになり、脈波成分の位相角のばらつきが大きくなる。 例えば、脈波成分の周波数スペクトルの位相角が４０［゜］で、体動成分の周波数スペクトルの位相角が１００［゜］であった場合、脈拍数と動作ピッチが重なったり、微妙にずれたりする状態になると、脈波成分の位相角は、４０［゜］になったり、１４０［゜］になったりすることとなる。すなわち、位相角の異なる二つの周波数成分が重なりあうため、対応する周波数成分における位相角はばらつくのである。
したがって、位相角のばらつきを観察することで、脈波成分と体動成分が重なっているか否かを判別することができるのである。
【００４０】
図７は、体動信号の第１高調波および第２高調波のいずれにも脈波信号が重ならなかった場合における脈波信号、脈波信号の周波数分析（ＦＦＴ）結果、体動信号、体動信号の周波数分析結果一例の説明図である。
図７に示すように、脈波信号（図７（ａ）参照）の周波数分析を行うことにより体動信号の第１高調波に対応するスペクトルＨ11および第２高調波に対応するスペクトルＨ12が現れていることが分る。そして更に脈拍信号である脈拍スペクトルH13が現れている。（図７（ｂ）参照）。
同様に体動信号（図７（ｃ）参照）の周波数分析を行うことにより体動信号の第１高調波に対応するスペクトルＨ21および第２高調波に対応するスペクトルＨ22が現れている（図７（ｄ）参照）。
【００４１】
図８は、体動信号の高調波に対する脈波信号の重なりの有無と、各々の場合における体動信号の各高調波の位相角のばらつきの測定結果の説明図である。
図９は体動信号の第１高調波および第２高調波のいずれにも脈波信号が重ならなかった場合の位相角の時間的変化の測定結果の説明図である。
図８および図９に示すように、体動信号および脈波信号の周波数成分が重なりあわない場合には、体動信号の第１高調波成分の周波数における位相角ばらつき（σ）は１３．２［°］であり、第２高調波成分の周波数における位相角ばらつき（σ）は、１６．８［°］であり、位相角のばらつきはさほど大きくないことがわかる。すなわち、脈波信号が存在しないとした場合の体動信号単独の各種測定誤差を考慮した位相角ばらつきと同程度であると判別できる。
【００４２】
これに対し、体動信号の第１高調波あるいは第２高調波の少なくともいずれか一方に脈波信号が重なった場合には、体動信号の高調波成分の位相角ばらつきは脈波信号が重ならなかった場合と比較して大きくなる。
以下、具体的に説明する。
図１０は、体動信号の第１高調波に脈波信号が重なり、体動信号の第２高調波には脈波信号が重ならなかった場合における脈波信号、脈波信号の周波数分析（ＦＦＴ）結果、体動信号、体動信号の周波数分析結果の一例の説明図である。
図１０に示すように、脈波信号（図１０（ａ）参照）の周波数分析を行うことにより体動信号の第１高調波に対応するスペクトルＨ11および第２高調波に対応するスペクトルＨ12が現れていることが分る。そして体動の第１高調波に対応するスペクトルH11には脈拍スペクトルが重なっている。（図１０（ｂ）参照）。
同様に体動信号（図１０（ｃ）参照）の周波数分析を行うことにより体動信号の第１高調波に対応するスペクトルＨ21および第２高調波に対応するスペクトルＨ22が現れている（図１０（ｄ）参照）。
【００４３】
図１１は体動信号の第１高調波に脈波信号が重なった場合の位相角の時間的変化の測定結果の説明図である。
図８の中段に示すように、体動信号の第１高調波に脈波信号が重なり、体動信号の第２高調波には脈波信号が重ならなかった場合には、体動信号の第１高調波の位相角はばらついて、その位相角ばらつき（σ）は６２．８［゜］であった。一方、体動信号の第２高調波には脈波信号が重なっていないので、図８に第２高調波の位相角ばらつき（σ）は１６．２［゜］であった。
同様に、図８の下段に示すように、体動信号の第２高調波に脈波信号が重なり、体動信号の第１高調波には脈波信号が重ならなかった場合には、体動信号の第２高調波の位相角はばらついて、その位相角ばらつき（σ）は４６．２［゜］であった。一方、体動信号の第１高調波には脈波信号が重なっていないので、その位相角ばらつき（σ）は１２．９［゜］であった。
【００４４】
換言すれば、体動信号および脈波信号の周波数成分が重なりあわない場合と比較して位相角ばらつきが大きくなった場合には、体動信号の対応する高調波成分には脈波成分が含まれていると判別することが可能となり、対応する周波数から脈拍数を算出し、表示することができる。
次に図１２および図１３の処理フローチャートを参照して実施形態の動作を説明する。
【００４５】
図１２は、脈拍数算出・表示処理の処理フローチャートである。
まず、腕時計型情報機器１は、脈波および体動を検出する（ステップＳ１）。
具体的には、脈波センサ３０は生体から脈波を検出し、検出した脈波信号を脈波信号増幅回路３０３に出力する。
脈波信号増幅回路３０３は、入力された脈波信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器３０５及び脈波波形整形回路３０６に出力する。
脈波波形整形回路３０６は、脈波信号を整形し、ＭＰＵ３０８に出力する。
一方、体動センサ３０２は生体の動きを検出し、検出した体動信号を体動信号増幅回路３０４に出力する。
【００４６】
体動信号増幅回路３０４は、体動信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器３０５及び体動波形整形回路３０７に出力する。 体動波形整形回路３０７は、体動信号を整形し、ＭＰＵ３０８に出力する。
次に、Ａ／Ｄ変換器３０５は脈波信号および体動信号をそれぞれＡ／Ｄ変換し、脈波データおよび体動データとしてＭＰＵ３０８に出力する（ステップＳ２）。
続いてＭＰＵ３０８は、脈波データおよび体動データに基づいて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行う（ステップＳ３）。
続いて、ＭＰＵ３０８は、位相角算出処理を行う（ステップＳ４）。
さらにＭＰＵ３０８は、脈波データおよび体動データのＦＦＴ処理の結果から、脈拍スペクトルを抽出する（ステップＳ５）。
【００４７】
具体的には、脈波スペクトルをｆmgとし、体動スペクトルをｆsgとし、脈波成分をｆM とした場合に、以下の処理を行う。
ｆM ＝ｆmg−ｆsg
すなわち、脈波信号だけに存在する周波数成分を取り出す。
そして、取り出された脈波成分ｆM の中の最大の周波数成分を脈拍スペクトルとする。
次にＭＰＵ３０８は、抽出した脈拍スペクトルに優位性があるか否かを判別する（ステップＳ６）。ここで、抽出したスペクトル（脈波成分中の最大の周波数スペクトル）が優位性があるか否かは、たとえば、抽出したスペクトルが脈波センサ３０の出力に含まれる周波数スペクトルの中で、１０番目に高い周波数スペクトルの倍以上の高さがあった場合をいう。
ステップＳ６の判別において抽出した脈拍スペクトルに優位性がない場合には（ステップＳ６；Ｎｏ）、すなわち、スペクトルピークが検出されなかった場合には、ＭＰＵ３０８は、処理を位相角情報判定処理（ステップＳ８）に移行する。
【００４８】
図１３は第１実施形態の位相角情報判定処理の処理フローチャートである。
まず、ＭＰＵ３０８は、各高調波スペクトルの単位時間あたりの位相角ばらつきを算出する（ステップＳ１１）。
続いてＭＰＵ３０８は、位相角ばらつきに有意差があるか否かを判別する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２の判別において、ばらつきに有意差がある場合には（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、最も位相角ばらつきの大きかったスペクトルを脈拍スペクトルとし（ステップＳ１３）、処理をステップＳ７に移行する。
ステップＳ１２の判別において、ばらつきに有意差がない場合には（ステップＳ１２；Ｎｏ）、そのまま処理をステップＳ７に移行する。
ステップＳ６の判別において、抽出した脈拍スペクトルに優位性がある場合には（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ７に移行する。
【００４９】
次にＭＰＵ３０８は、ステップＳ６において優位性があると判別された脈拍スペクトルあるいはステップＳ１３において最も位相角ばらつきの大きかったスペクトルであるとして選択された脈拍スペクトルの周波数から脈拍数を算出して表示部に脈拍数表示を行う（ステップＳ７）。
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、単純に脈波成分ｆＭを算出すべく、脈波スペクトルｆmgと体動スペクトルｆsgの差分をとるだけでは有意な結果が得られない場合であっても、位相角のばらつきに着目することで、脈拍検出精度を向上させることができる。
特に脈拍数と歩行時の体動の周波数が近い場合における脈拍数検出精度が向上することとなる。
【００５０】
［２］第２実施形態
以上の第１実施形態においては、脈波に起因する周波数成分と体動に起因する周波数成分とが近似する周波数にある場合に、位相角のばらつきが最も大きい高調波スペクトルを脈波に起因する周波数成分として抽出していたが、本第２実施形態は、脈波信号の高調波スペクトルの位相角と当該脈波信号の高調波スペクトルに対応する高調波スペクトルの位相角との差である位相角差を求め、当該位相角差の単位時間あたりのばらつきが最も大きい高調波スペクトルを脈波に起因する周波数成分として抽出する場合の実施形態である。
本第２実施形態は、第１実施形態における位相角情報判定処理（ステップＳ８；図１２参照）が異なるのみであるので、第１実施形態と異なる部分を主として説明する。
ＭＰＵ３０８は、抽出した脈拍スペクトルに優位性があるか否かを判別し（図１２、ステップＳ６）、抽出した脈拍スペクトルに優位性がない場合には（ステップＳ６；Ｎｏ）、すなわち、スペクトルピークが検出されなかった場合には、ＭＰＵ３０８は、処理を位相角情報判定処理（ステップＳ８）に移行する。
【００５１】
図１４は、第２実施形態の位相角情報判定処理（図１２、ステップＳ８）のフローチャートである。
まず、ＭＰＵ３０８は、各高調波スペクトルごとに脈波スペクトルと、対応する体動スペクトルとの位相角差を算出し、続いて単位時間あたりの位相角差のばらつきを算出する（ステップＳ２１）。
続いてＭＰＵ３０８は、各高調波スペクトルの単位時間あたりの位相角差のばらつきに有意差があるか否かを判別する（ステップＳ２２）。
ステップＳ２２の判別において、単位時間あたりの位相角差のばらつきに有意差がある場合には（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、最も単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きかったスペクトルを脈拍スペクトルとし（ステップＳ２３）、処理をステップＳ７に移行する。
ステップＳ２２の判別において、単位時間あたりの位相角差のばらつきに有意差がない場合には（ステップＳ２２；Ｎｏ）、そのまま処理をステップＳ７（に移行する。
ステップＳ６の判別において、抽出した脈拍スペクトルに優位性がある場合には（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ７に移行する。
次にＭＰＵ３０８は、ステップＳ６において優位性があると判別された脈拍スペクトルあるいはステップＳ１３において最も位相差ばらつきの大きかったスペクトルであるとして選択された脈拍スペクトルの周波数から脈拍数を算出して表示素子に脈拍数表示を行う（ステップＳ７）。
以上の説明のように、本第２実施形態によっても、単純に脈波成分ｆＭを算出すべく、脈波スペクトルｆmgと体動スペクトルｆsgの差分をとるだけでは有意な差が見いだせない場合であっても、単位時間あたりの位相角差のばらつきに着目することで、第１実施形態の位相角のばらつきに着目する場合と比較してもよりいっそう脈拍検出精度を向上させることができる。
【００５２】
［３］実施形態の変形例
以上の説明においては、体動スペクトルに脈波スペクトルの成分が含まれているものとして説明したが、脈波スペクトルに体動スペクトルの成分が含まれている場合についても同様に説明が可能である。
以上の説明においては、体動スペクトルおよび脈波スペクトルの双方を検出していたが、脈波センサにより体動スペクトルを含む脈波スペクトルを検出し、位相角のばらつきのある脈波スペクトルを本来の脈波スペクトルであるとして、脈拍数検出を行うようにすることも可能である。
以上の説明においては、制御用プログラムが制御部５のＲＯＭ３１０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、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。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば脈波センサと体動センサそれぞれの周波数分析結果から脈波成分を抽出するに際し、脈波成分に対応するスペクトルと体動成分に対応する高調波スペクトルとが周波数的に近い場所に現れる場合であっても、脈波成分に対応するスペクトルを容易に特定して、脈拍検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る腕時計型情報機器の全体構成図である。
【図２】図１の腕時計型情報機器の使用状態を示す説明図である。
【図３】図１に示す腕時計型情報機器の装置本体の平面図である。
【図４】図１に示す腕時計型情報機器の装置本体を腕時計の３時の方向からみたときの説明図である。
【図５】図１に示す腕時計型情報機器に用いた脈波センサの断面図である。
【図６】制御部の概要構成ブロック図である。
【図７】体動信号の第１高調波および第２高調波のいずれにも脈波信号が重ならなかった場合における脈波信号、脈波信号の周波数分析結果、体動信号の周波数分析結果、体動信号の一例の説明図である。
【図８】体動信号の高調波に対する脈波信号の重なりの有無と、各々の場合における体動信号の各高調波の位相角のばらつきを測定した実験結果の説明図である。
【図９】体動信号の第１高調波および第２高調波のいずれにも脈波信号が重ならなかった場合の位相角の時間的変化の説明図である。
【図１０】体動信号の第１高調波に脈波信号が重なった場合における脈波信号、脈波信号の周波数分析結果、体動信号、体動信号の周波数分析結果の一例の説明図である。
【図１１】体動信号の第１高調波に脈波信号が重なった場合の位相角の時間的変化の説明図である。
【図１２】脈拍数算出・表示処理の処理フローチャートである。
【図１３】第１実施形態の位相角情報判定処理の処理フローチャートである。
【図１４】第２実施形態の位相角情報判定処理の処理フローチャートである。
【符号の説明】
１…腕時計型情報機器（脈拍計、腕時計型情報機器）、５…制御部、１０…装置本体、１２…リストバンド、１３…液晶表示装置（表示部）、２０…ケーブル、３０…脈波センサ、３１…ＬＥＤ、３２…フォトトランジスタ、３０２…体動センサ、３０３…脈波信号増幅回路、３０４…体動信号増幅回路、３０６…脈波波形整形回路、３０７…体動波形整形回路、３０８…ＭＰＵ（周波数分析部、候補抽出部、位相角情報検出部、算出対象判別部、脈拍数算出部）、３０９…ＲＡＭ、３１０…ＲＯＭ
【発明が属する技術分野】
本発明は、脈拍計、脈拍計の制御方法、制御プログラムおよび記録媒体に係り、特に人体の一部に装着して歩行中あるいは走行中の脈拍を測定する脈拍計、脈拍計の制御方法、制御プログラムおよび記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、人体の一部に装着して歩行中あるいは走行中の脈拍を測定する脈波計が知られている。
たとえば、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、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。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２８１６９４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の脈拍計においては、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た後に脈波信号の高調波成分に相当する周波数成分を特定する構成を採っていたため、周波数成分的な見地からみて、体動成分に脈波成分が重なっているような場合には、体動成分の除去時に脈波成分も同時に除去されてしまい、正確な脈拍数算出が行えなくなってしまうという問題点があった。ここで、体動成分に脈波成分が重なっているような場合とは、具体的には、脈拍数と動作ピッチが等しくなった場合をいう。一般的に、歩行時のピッチは１００〜１２０で、この時の脈拍数も１００〜１２０程度になる場合が多く、個人差はあるものの、歩行時には脈波成分と体動成分が重なる場合が多い。
そこで、本発明の目的は、脈波成分に体動成分が重なったような場合であっても、正確に脈拍数算出を行うことができる脈拍計、脈拍計の制御方法、脈拍計制御用の制御プログラムおよび制御プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、脈拍計は、脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、前記脈波信号について周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析部における周波数分析結果から候補スペクトルを抽出する候補抽出部と、抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出部と、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別する算出対象判別部と、
前記脈拍数算出対象のスペクトルに基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出部と、を備えたことを特徴としている。
【０００６】
上記構成によれば、周波数分析部は、脈波検出部が出力した脈波信号について周波数分析を行う。
候補抽出部は、周波数分析結果から候補スペクトルを抽出する。
位相角情報検出部は、抽出された候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する。
これらにより、算出対象判別部は、位相角情報に基づいて候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別し、脈拍数算出部は、脈拍数算出対象のスペクトルに基づいて脈拍数を算出する。
【０００７】
この場合において、前記位相角情報は、位相角のばらつきあるいは単位時間あたりの位相角差のばらつきに関する情報を含み、前記算出対象判別部は、前記候補スペクトルのうち、最も位相角のばらつきあるいは単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きい前記候補スペクトルを前記脈拍数算出対象のスペクトルとするようにしてもよい。
【０００８】
また、脈拍計は、脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、体動センサを有し、体動信号を出力する体動検出部と、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれについて周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析部における周波数分析結果から前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出する候補抽出部と、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定する候補特定部と、前記脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別する第１算出対象判別部と、前記第１スペクトルが存在しない場合に、前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出部と、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別する第２算出対象判別部と、前記第１スペクトルあるいは前記第２スペクトルのいずれか一方に基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出部と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、脈波検出部は、脈波信号を周波数分析部に出力する。一方、体動検出部は、体動信号を周波数分析部に出力する。
周波数分析部は、脈波信号および体動信号のそれぞれについて周波数分析を行い、候補抽出部は、周波数分析結果から脈波信号および体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出する。
候補特定部は、脈波信号および体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定する。
第１算出対象判別部は、脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別する。
そして、位相角情報検出部は、第１スペクトルが存在しない場合に、脈波信号に対応する抽出された候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する。
第２算出対象判別部は、位相角情報に基づいて候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別する。
脈拍数算出部は、第１スペクトルあるいは第２スペクトルのいずれか一方に基づいて脈拍数を算出する。
【００１０】
この場合において、前記位相角情報は、位相角のばらつきあるいは前記体動信号に対応する抽出された前記候補スペクトルの位相と前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルとの位相に対応する単位時間あたりの位相角差のばらつきに関する情報を含み、前記第２算出対象判別部は、前記候補スペクトルのうち、最も位相角のばらつきの大きいあるいは最も単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きい前記候補スペクトルを前記第２スペクトルとするようにしてもよい。
【００１１】
また、脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部を備えた脈拍計の制御方法は、前記脈波信号について周波数分析を行う周波数分析過程と、前記周波数分析結果から候補スペクトルを抽出する候補抽出過程と、抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出過程と、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別する算出対象判別過程と、前記脈拍数算出対象のスペクトルに基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出過程と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
この場合において、前記位相角情報は、位相角のばらつきあるいは単位時間あたりの位相角差のばらつきに関する情報を含み、前記算出対象判別過程は、前記候補スペクトルのうち、最も位相角のばらつきあるいは単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きい前記候補スペクトルを前記脈拍数算出対象のスペクトルとするようにしてもよい。
【００１３】
また、脈波センサを有し脈波信号を出力する脈波検出部および体動センサを有し体動信号を出力する体動検出部を備えた脈拍計の制御方法は、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれについて周波数分析を行う周波数分析過程と、前記周波数分析結果から前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出する候補抽出過程と、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定する候補特定過程と、前記脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別する第１算出対象判別過程と、前記第１スペクトルが存在しない場合に、前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出過程と、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別する第２算出対象判別過程と、前記第１スペクトルあるいは前記第２スペクトルのいずれか一方に基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出過程と、を備えたことを特徴としている。
【００１４】
この場合において、前記位相角情報は、位相角のばらつきあるいは前記体動信号に対応する抽出された前記候補スペクトルの位相と前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルとの位相に対応する単位時間あたりの位相角差のばらつきに関する情報を含み、前記第２算出対象判別過程は、前記候補スペクトルのうち、最も位相角のばらつきの大きいあるいは最も単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きい前記候補スペクトルを前記第２スペクトルとするようにしてもよい。
【００１５】
また、身体の脈波検出位置に装着され、脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、腕に装着される装置本体部と、を備えた腕時計型情報機器は、前記装置本体部は、前記脈波信号について周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析部における周波数分析結果から候補スペクトルを抽出する候補抽出部と、抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出部と、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別する算出対象判別部と、前記脈拍数算出対象のスペクトル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している。
【００１６】
また、身体の脈波検出位置に装着され、脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、腕に装着される装置本体部と、を備えた腕時計型情報機器は、前記装置本体部は、体動センサを有し、体動信号を出力する体動検出部と、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれについて周波数分析を行う周波数分析部と、前記周波数分析部における周波数分析結果から前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出する候補抽出部と、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定する候補特定部と、前記脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別する第１算出対象判別部と、前記第１スペクトルが存在しない場合に、前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出部と、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別する第２算出対象判別部と、前記第１スペクトルあるいは前記第２スペクトルのいずれか一方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している。
【００１７】
また、脈波センサを有し脈波信号を出力する脈波検出部を備えた脈拍計をコンピュータにより制御するための制御プログラムは、前記脈波信号について周波数分析を行わせ、前記周波数分析結果から候補スペクトルを抽出させ、抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出させ、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別させ算出対象判別過程と、前記脈拍数算出対象のスペクトルに基づいて脈拍数を算出させる、とを特徴としている。
【００１８】
また、脈波センサを有し脈波信号を出力する脈波検出部および体動センサを有し体動信号を出力する体動検出部を備えた脈拍計をコンピュータにより制御するための制御プログラムは、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれについて周波数分析を行わせ、前記周波数分析結果から前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出させ、前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定させ、前記脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別させ、前記第１スペクトルが存在しない場合に、前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出させ、前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別させ、前記第１スペクトルあるいは前記第２スペクトルのいずれか一方に基づいて脈拍数を算出させる、ことを特徴としている。
さらに上記各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。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態の腕時計型情報機器（脈拍計）の構成を示す説明図である。
腕時計型情報機器１は、大別すると、腕時計構造を有する装置本体１０と、この装置本体１０に接続されるケーブル２０と、このケーブル２０の先端側に設けられた脈波センサ３０と、を備えて構成されている。
ケーブル２０の一端側にはコネクタピース８０が構成されている。このコネクタピース８０は、装置本体１０の６時の側に構成されているコネクタ部７０に対して着脱自在に構成されている。
装置本体１０には、腕時計における１２時方向から腕に巻きついてその６時方向で固定されるリストバンド１２が設けられている。このリストバンド１２によって、装置本体１０は、腕に着脱自在に装着される。
【００２０】
図２は、腕時計型情報機器の脈波センサ３０近傍の断面図である。
脈波センサ３０は、センサ固定用バンド４０によって遮光された状態で人差し指の根元から指関節までの間に装着されている。このように、脈波センサ３０を指の根元に装着することにより、ケーブル２０が短くて済むので、ケーブル２０は、ランニング中に邪魔にならない。また、掌から指先までの体温の分布を計測すると、寒いときには、指先の温度が著しく低下するのに対し、指の根元の温度は比較的低下しない。従って、指の根元に脈波センサ３０を装着すれば、寒い日に屋外でランニングしたときでも、脈拍数などを正確に計測できるのである。
【００２１】
図３は、腕時計型情報機器１の装置本体を、リストバンドやケーブルなどを外した状態で示す平面図、図４は、腕時計型情報機器１を３時の方向からみた側面図である。
図３において、装置本体１０は、樹脂製の時計ケース１１（本体ケース）を備えている。時計ケース１１の表面側には、現在時刻や日付に加えて、走行時や歩行時のピッチ、及び脈拍数などの脈波情報などを表示するＥＬバックライト付きの液晶表示装置１３（表示装置）が設けられている。
液晶表示装置１３には、表示面の左上側に位置する第１のセグメント表示領域１３１、右上側に位置する第２のセグメント表示領域１３２、右下側に位置する第３のセグメント表示領域１３３、及び左下側に位置するドット表示領域１３４が構成されており、ドット表示領域１３４では、各種の情報をグラフィック表示可能である。
時計ケース１１の内部には、ピッチを求めるための体動センサ３０２（図６参照）が内蔵されており、この体動センサ３０２としては、加速度センサなどを用いることができる。
【００２２】
また、時計ケース１１の内部には、各種の制御やデータ処理を行う制御部５が設けられている。この制御部５は、体動センサ３０２による検出結果（体動信号）に基づいてピッチを求め、液晶表示装置１３に表示する。さらにまた制御部５は、脈波センサ３０による検出結果（脈波信号）に基づいて脈拍数の変化などを求め、液晶表示装置１３で表示する。
この場合において、制御部５には、計時回路も構成されているため、通常時刻、ラップタイム、スプリットタイムなども液晶表示装置１３に表示可能となっている。
【００２３】
また、時計ケース１１の外周部には、時刻合わせや表示モードの切り換えなどの外部操作を行うためのボタンスイッチ１１１〜１１５が構成されている。また、時計ケースの表面には、大きめのボタンスイッチ１１６、１１７が構成されている。
腕時計型情報機器１の電源は、時計ケース１１に内蔵されているボタン形の小型の電池５９であり、ケーブル２０は、電池５９から脈波センサ３０に電力を供給するとともに、脈波センサ３０の検出結果を時計ケース１１の制御部５に入力している。
腕時計型情報機器１では、その機能を増やすにともなって、装置本体１０を大型化する必要がある。しかしながら、装置本体１０には、腕に装着されるという制約があるため、装置本体１０を腕時計における６時及び１２時の方向に向けては拡大できない。
そこで、本実施形態では、装置本体１０には、３時及び９時の方向における長さ寸法が６時及び１２時の方向における長さ寸法よりも長い横長の時計ケース１１を用いてある。
【００２４】
この場合において、リストバンド１２は、３時の方向側に偏った位置で接続しているため、リストバンド１２からみると、腕時計における９時の方向には、３時の方向とは異なり張出部分１０１が設けられている。従って、横長の時計ケース１１を用いたわりには、手首を自由に曲げることができ、また、転んでも手の甲を時計ケース１１にぶつけたりすることもない。
時計ケース１１の内部において、電池５９に対して９時の方向には、ブザー用の偏平な圧電素子５８が配置されている。電池５９は、圧電素子５８に比較して重いため、装置本体１０の重心位置は、３時の方向に偏った位置にある。この重心が偏っている側にリストバンド１２が接続しているので、装置本体１０を腕に安定した状態で装着できる。また、電池５９と圧電素子５８とを平面方向に配置してあるため、装置本体１０を薄型化できる。これとともに、図４に示すように、裏面部１１９に電池蓋１１８を設けることによって、ユーザーは、電池５９を簡単に交換できる。
【００２５】
図４において、時計ケース１１の１２時の方向には、リストバンド１２の端部に取り付けられた止め軸１２１を保持するための連結部１０５が形成されている。時計ケース１１の６時の方向には、腕に巻かれたリストバンド１２が長さ方向の途中位置で折り返されるとともに、この途中位置を保持するための留め具１２２が取り付けられる受け部１０６が形成されている。
装置本体１０の６時の方向において、裏面部１１９から受け部１０６に至る部分は、時計ケース１１と一体に成形されて裏面部１１９に対して約１１５［゜］の角度をなす回転止め部１０８になっている。すなわち、リストバンド１２によって装置本体１０を左の手首Ｌ（腕）の上面部Ｌ１（手の甲の側）に位置するように装着したとき、時計ケース１１の裏面部１１９は、手首Ｌの上面部Ｌ１に密着する。これと並行して、回転止め部１０８は、橈骨Ｒのある側面部Ｌ２に当接する。
【００２６】
この状態で、装置本体１０の裏面部１１９は、橈骨Ｒと尺骨Ｕを跨ぐ感じになる。これとともに、回転止め部１０８と裏面部１１９との屈曲部分１０９から回転止め部１０８にかけては、橈骨Ｒに当接する感じになる。このように、回転止め部１０８と裏面部１１９とは、約１１５°という解剖学的に理想的な角度をなしているため、装置本体１０を矢印Ａまたは矢印Ｂの方向に回そうとしても、装置本体１０は、腕Ｌの周りを不必要にずれることがない。
また、裏面部１１９及び回転止め部１０８によって腕の回りの片側２ヵ所で装置本体１０の回転を規制するだけである。このため、腕が細くても、裏面部１１９及び回転止め部１０８は確実に腕に接するので、回転止め効果が確実に得られる。さらに、腕が太くても窮屈な感じがない。
【００２７】
図５は、実施形態の脈波センサ３０の断面図である。
図５において、脈波センサ３０は、そのケース体としてのセンサ枠３６の裏側に裏蓋４０２が被されることによって、内側に部品収納空間４００が構成されている。部品収納空間４００の内部には、回路基板３５が配置されている。回路基板３５には、ＬＥＤ３１、フォトトランジスタ３２、その他の電子部品が実装されている。脈波センサ３０には、ブッシュ４９３によってケーブル２０の端部が固定され、ケーブル２０の各配線は、各回路基板３５のパターン上にはんだ付けされている。ここで、脈波センサ３０は、ケーブル２０が指の根元側から装置本体１０の側に引き出されるようにして指に取り付けられる。従って、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、指の長さ方向に沿って配列されることになり、そのうち、ＬＥＤ３１は指の先端側に位置し、フォトトランジスタ３２は指の根元の方に位置する。このように配置すると、外光がフォトトランジスタ３２に届きにくいという効果がある。
【００２８】
脈波センサ３０では、センサ枠３６の上面部分（実質的な脈波信号検出部）にガラス板からなる透光板３４によって光透過窓が形成されている。そして、この透光板３４に対して、ＬＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、それぞれ発光面及び受光面を透光板３４の方に向けている。このため、透光板３４の外側表面４４１（指表面との接触面／センサ面）に指表面を密着させると、ＬＥＤ３１は、指表面の側に向けて光を発する。これとともに、フォトトランジスタ３２は、ＬＥＤ３１が発した光のうち指の側から反射してくる光を受光可能である。ここで、透光板３４の外側表面４４１と指表面との密着性を高める目的に、透光板３４の外側表面４４１は、その周囲部分４６１から突出している構造になっている。
【００２９】
本実施形態では、ＬＥＤ３１として、ＩｎＧａＮ系（インジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤを用いてあり、その発光スペクトルは、４５０ｎｍに発光ピークを有している。さらにＬＥＤ３１の発光波長領域は、３５０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にある。かかる発光特性を有するＬＥＤ３１に対応させて、本例では、フォトトランジスタ３２として、ＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン系）のフォトトランジスタを用いている。フォトトランジスタ３２自身の受光波長領域は、主要感度領域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にあって、３００ｎｍ以下にも感度領域がある。
【００３０】
このように構成した脈波センサ３０を、センサ固定用バンド４０によって指の根元に装着し、この状態で、ＬＥＤ３１から指に向けて光を照射すると、この光が血管に届いて血液中のヘモグロビンによって光の一部が吸収され、一部が反射する。指（血管）から反射してきた光は、フォトトランジスタ３２によって受光され、その受光量変化が血量変化（血液の脈波）に対応する。すなわち、血量が多いときには、反射光が弱くなる一方、血量が少なくなると、反射光が強くなるので、反射光強度の変化を検出すれば、脈拍数などを計測できる。
また、本実施形態では、ＬＥＤ３１の発光波長領域とフォトトランジスタ３２の受光波長領域との重なり領域である約３００ｎｍから約６００ｎｍまでの波長領域、すなわち、約７００ｎｍ以下の波長領域における検出結果に基づいて生体情報を表示する。
このような構成を採っている理由は、外光が指の露出部分にあたっても、外光に含まれる光のうち波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を導光体としてフォトトランジスタ３２（受光部）にまで到達しないからである。これは、外光に含まれる波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を透過しにくい傾向にあるためである。従って、外光がセンサ固定用バンド４０で覆われていない指の部分に照射されても、指を通ってフォトトランジスタ３２まで届かず、測定結果に影響を与えることがない。
【００３１】
これに対し、たとえば、８８０ｎｍ付近に発光ピークを有するＬＥＤと、シリコン系のフォトトランジスタとを用いると、その受光波長範囲は、３５０ｎｍから１２００ｎｍまでの範囲に及ぶこととなる。この場合には、指を導光体として受光部にまで容易に届いてしまうような１μｍの波長の光による検出結果に基づいて脈波を検出することになる。この結果、外光の変動に起因する誤検出が起こりやすいのである。
また、約７００ｎｍ以下の波長領域の光を利用して、脈波情報を得ているので、血量変化に基づく脈波信号のＳ／Ｎ比が高い。この理由としては、血液中のヘモグロビンは、波長が３００ｎｍから７００ｎｍまでの光に対する吸光係数が従来の検出光である波長が８８０ｎｍの光に対する吸光係数に比して数倍〜約１００倍以上大きいからと考えられる。従って、血量変化に感度よく変化するので、血量変化に基づく脈波の検出率（Ｓ／Ｎ比）が高くなるのであると考えられる。
【００３２】
図６は制御部５の概要構成ブロック図である。
制御部５は、大別すると、脈波センサ３０からの入力結果に基づいて脈拍数などを求める脈波データ処理部５００と、体動センサ３０２からの入力結果に基づいてピッチをもとめるピッチデータ処理部５０１と、動作クロック信号を生成するクロック生成部５０２と、制御部全体を制御するコントロール部５０３と、が構成されている。
【００３３】
脈波データ処理部５００は、大別すると、脈波信号増幅回路３０３と、脈波波形整形回路３０６と、を独自に備え、ピッチデータ処理部５０１と共有してＡ／Ｄ変換回路３０５を備えている。
脈波信号増幅回路３０３は、脈波センサ３０の出力である脈波信号を増幅して脈波増幅信号をＡ／Ｄ変換回路３０５および脈波波形整形回路３０６に出力する。
脈波波形整形回路３０６は、脈波増幅信号の波形整形を行ってコントロール部５０３に出力する。
Ａ／Ｄ変換回路３０５は、脈波増幅信号のＡ／Ｄ変換を行って脈波データとしてコントロール部５０３に出力する。
【００３４】
ピッチデータ処理部５０１は、大別すると、体動信号増幅回路３０４と、体動波形整形回路３０７と、を独自に備え、上述したように脈波データ処理部５００と共有してＡ／Ｄ変換回路３０５を備えている。
体動信号増幅回路３０４は、体動センサ３０２の出力である体動信号を増幅して体動増幅信号をＡ／Ｄ変換回路３０５および体動波形整形回路３０７に出力する。
【００３５】
体動波形整形回路３０７は、体動増幅信号の波形整形を行ってコントロール部５０３に出力する。
Ａ／Ｄ変換回路３０５は、体動増幅信号のＡ／Ｄ変換を行って体動データとしてコントロール部５０３に出力する。
【００３６】
クロック生成部５０２は、大別すると、発振回路３１１および分周回路３１２を備えている。
発振回路３１１は、水晶発振器などを備え、コントロール部５０３にクロック信号を基準動作クロックとして供給するとともに、クロック信号から計時用クロック信号を生成させるべく、分周回路３１２に供給する。
分周回路３１２は、供給されたクロック信号を分周して、各種の計時用クロック信号を生成してコントロール部５０３に供給する。
【００３７】
コントロール部５０３は、大別すると、ＭＰＵ３０８と、ＲＡＭ３０９と、ＲＯＭ３１０と、を備えている。
ＭＰＵ３０８は、ＲＯＭ３１０内に格納された制御プログラムに基づいて制御部５全体、ひいては、腕時計型情報機器１全体を制御する。
ＲＡＭ３０９は、脈波データ、体動データを含む各種データを一時的に格納し、作業領域として用いられる。
ＲＯＭ３１０は、ＭＰＵ３０８、ひいては、腕時計型情報機器１全体を制御するための制御プログラムをあらかじめ格納している。
【００３８】
ここで、具体的な動作説明に先立ち、本実施形態の原理について説明する。
体動信号および脈波信号の周波数分析結果において、周波数が一定の波形が続く限り、当該波形の位相角は一定となる。
しかしながら、体動信号および脈波信号の周波数成分が重なるような場合には、すなわち、微妙に二つの波形が重なりあう場合には、当該周波数成分における位相角は大きくばらつくこととなる。
【００３９】
ここで、位相角のばらつきが生じる理由について説明する。
脈波成分と体動成分が長期間完全に重なっている場合、位相角はばらつかず一定となるはずである。しかしながら、人間の動作において、脈拍数と動作ピッチが長期間完全に重なることは考えにくく、それぞれ別の位相角をもった波形が、微妙に重なったり分離することになり、脈波成分の位相角のばらつきが大きくなる。 例えば、脈波成分の周波数スペクトルの位相角が４０［゜］で、体動成分の周波数スペクトルの位相角が１００［゜］であった場合、脈拍数と動作ピッチが重なったり、微妙にずれたりする状態になると、脈波成分の位相角は、４０［゜］になったり、１４０［゜］になったりすることとなる。すなわち、位相角の異なる二つの周波数成分が重なりあうため、対応する周波数成分における位相角はばらつくのである。
したがって、位相角のばらつきを観察することで、脈波成分と体動成分が重なっているか否かを判別することができるのである。
【００４０】
図７は、体動信号の第１高調波および第２高調波のいずれにも脈波信号が重ならなかった場合における脈波信号、脈波信号の周波数分析（ＦＦＴ）結果、体動信号、体動信号の周波数分析結果一例の説明図である。
図７に示すように、脈波信号（図７（ａ）参照）の周波数分析を行うことにより体動信号の第１高調波に対応するスペクトルＨ11および第２高調波に対応するスペクトルＨ12が現れていることが分る。そして更に脈拍信号である脈拍スペクトルH13が現れている。（図７（ｂ）参照）。
同様に体動信号（図７（ｃ）参照）の周波数分析を行うことにより体動信号の第１高調波に対応するスペクトルＨ21および第２高調波に対応するスペクトルＨ22が現れている（図７（ｄ）参照）。
【００４１】
図８は、体動信号の高調波に対する脈波信号の重なりの有無と、各々の場合における体動信号の各高調波の位相角のばらつきの測定結果の説明図である。
図９は体動信号の第１高調波および第２高調波のいずれにも脈波信号が重ならなかった場合の位相角の時間的変化の測定結果の説明図である。
図８および図９に示すように、体動信号および脈波信号の周波数成分が重なりあわない場合には、体動信号の第１高調波成分の周波数における位相角ばらつき（σ）は１３．２［°］であり、第２高調波成分の周波数における位相角ばらつき（σ）は、１６．８［°］であり、位相角のばらつきはさほど大きくないことがわかる。すなわち、脈波信号が存在しないとした場合の体動信号単独の各種測定誤差を考慮した位相角ばらつきと同程度であると判別できる。
【００４２】
これに対し、体動信号の第１高調波あるいは第２高調波の少なくともいずれか一方に脈波信号が重なった場合には、体動信号の高調波成分の位相角ばらつきは脈波信号が重ならなかった場合と比較して大きくなる。
以下、具体的に説明する。
図１０は、体動信号の第１高調波に脈波信号が重なり、体動信号の第２高調波には脈波信号が重ならなかった場合における脈波信号、脈波信号の周波数分析（ＦＦＴ）結果、体動信号、体動信号の周波数分析結果の一例の説明図である。
図１０に示すように、脈波信号（図１０（ａ）参照）の周波数分析を行うことにより体動信号の第１高調波に対応するスペクトルＨ11および第２高調波に対応するスペクトルＨ12が現れていることが分る。そして体動の第１高調波に対応するスペクトルH11には脈拍スペクトルが重なっている。（図１０（ｂ）参照）。
同様に体動信号（図１０（ｃ）参照）の周波数分析を行うことにより体動信号の第１高調波に対応するスペクトルＨ21および第２高調波に対応するスペクトルＨ22が現れている（図１０（ｄ）参照）。
【００４３】
図１１は体動信号の第１高調波に脈波信号が重なった場合の位相角の時間的変化の測定結果の説明図である。
図８の中段に示すように、体動信号の第１高調波に脈波信号が重なり、体動信号の第２高調波には脈波信号が重ならなかった場合には、体動信号の第１高調波の位相角はばらついて、その位相角ばらつき（σ）は６２．８［゜］であった。一方、体動信号の第２高調波には脈波信号が重なっていないので、図８に第２高調波の位相角ばらつき（σ）は１６．２［゜］であった。
同様に、図８の下段に示すように、体動信号の第２高調波に脈波信号が重なり、体動信号の第１高調波には脈波信号が重ならなかった場合には、体動信号の第２高調波の位相角はばらついて、その位相角ばらつき（σ）は４６．２［゜］であった。一方、体動信号の第１高調波には脈波信号が重なっていないので、その位相角ばらつき（σ）は１２．９［゜］であった。
【００４４】
換言すれば、体動信号および脈波信号の周波数成分が重なりあわない場合と比較して位相角ばらつきが大きくなった場合には、体動信号の対応する高調波成分には脈波成分が含まれていると判別することが可能となり、対応する周波数から脈拍数を算出し、表示することができる。
次に図１２および図１３の処理フローチャートを参照して実施形態の動作を説明する。
【００４５】
図１２は、脈拍数算出・表示処理の処理フローチャートである。
まず、腕時計型情報機器１は、脈波および体動を検出する（ステップＳ１）。
具体的には、脈波センサ３０は生体から脈波を検出し、検出した脈波信号を脈波信号増幅回路３０３に出力する。
脈波信号増幅回路３０３は、入力された脈波信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器３０５及び脈波波形整形回路３０６に出力する。
脈波波形整形回路３０６は、脈波信号を整形し、ＭＰＵ３０８に出力する。
一方、体動センサ３０２は生体の動きを検出し、検出した体動信号を体動信号増幅回路３０４に出力する。
【００４６】
体動信号増幅回路３０４は、体動信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器３０５及び体動波形整形回路３０７に出力する。 体動波形整形回路３０７は、体動信号を整形し、ＭＰＵ３０８に出力する。
次に、Ａ／Ｄ変換器３０５は脈波信号および体動信号をそれぞれＡ／Ｄ変換し、脈波データおよび体動データとしてＭＰＵ３０８に出力する（ステップＳ２）。
続いてＭＰＵ３０８は、脈波データおよび体動データに基づいて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行う（ステップＳ３）。
続いて、ＭＰＵ３０８は、位相角算出処理を行う（ステップＳ４）。
さらにＭＰＵ３０８は、脈波データおよび体動データのＦＦＴ処理の結果から、脈拍スペクトルを抽出する（ステップＳ５）。
【００４７】
具体的には、脈波スペクトルをｆmgとし、体動スペクトルをｆsgとし、脈波成分をｆM とした場合に、以下の処理を行う。
ｆM ＝ｆmg−ｆsg
すなわち、脈波信号だけに存在する周波数成分を取り出す。
そして、取り出された脈波成分ｆM の中の最大の周波数成分を脈拍スペクトルとする。
次にＭＰＵ３０８は、抽出した脈拍スペクトルに優位性があるか否かを判別する（ステップＳ６）。ここで、抽出したスペクトル（脈波成分中の最大の周波数スペクトル）が優位性があるか否かは、たとえば、抽出したスペクトルが脈波センサ３０の出力に含まれる周波数スペクトルの中で、１０番目に高い周波数スペクトルの倍以上の高さがあった場合をいう。
ステップＳ６の判別において抽出した脈拍スペクトルに優位性がない場合には（ステップＳ６；Ｎｏ）、すなわち、スペクトルピークが検出されなかった場合には、ＭＰＵ３０８は、処理を位相角情報判定処理（ステップＳ８）に移行する。
【００４８】
図１３は第１実施形態の位相角情報判定処理の処理フローチャートである。
まず、ＭＰＵ３０８は、各高調波スペクトルの単位時間あたりの位相角ばらつきを算出する（ステップＳ１１）。
続いてＭＰＵ３０８は、位相角ばらつきに有意差があるか否かを判別する（ステップＳ１２）。
ステップＳ１２の判別において、ばらつきに有意差がある場合には（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、最も位相角ばらつきの大きかったスペクトルを脈拍スペクトルとし（ステップＳ１３）、処理をステップＳ７に移行する。
ステップＳ１２の判別において、ばらつきに有意差がない場合には（ステップＳ１２；Ｎｏ）、そのまま処理をステップＳ７に移行する。
ステップＳ６の判別において、抽出した脈拍スペクトルに優位性がある場合には（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ７に移行する。
【００４９】
次にＭＰＵ３０８は、ステップＳ６において優位性があると判別された脈拍スペクトルあるいはステップＳ１３において最も位相角ばらつきの大きかったスペクトルであるとして選択された脈拍スペクトルの周波数から脈拍数を算出して表示部に脈拍数表示を行う（ステップＳ７）。
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、単純に脈波成分ｆＭを算出すべく、脈波スペクトルｆmgと体動スペクトルｆsgの差分をとるだけでは有意な結果が得られない場合であっても、位相角のばらつきに着目することで、脈拍検出精度を向上させることができる。
特に脈拍数と歩行時の体動の周波数が近い場合における脈拍数検出精度が向上することとなる。
【００５０】
［２］第２実施形態
以上の第１実施形態においては、脈波に起因する周波数成分と体動に起因する周波数成分とが近似する周波数にある場合に、位相角のばらつきが最も大きい高調波スペクトルを脈波に起因する周波数成分として抽出していたが、本第２実施形態は、脈波信号の高調波スペクトルの位相角と当該脈波信号の高調波スペクトルに対応する高調波スペクトルの位相角との差である位相角差を求め、当該位相角差の単位時間あたりのばらつきが最も大きい高調波スペクトルを脈波に起因する周波数成分として抽出する場合の実施形態である。
本第２実施形態は、第１実施形態における位相角情報判定処理（ステップＳ８；図１２参照）が異なるのみであるので、第１実施形態と異なる部分を主として説明する。
ＭＰＵ３０８は、抽出した脈拍スペクトルに優位性があるか否かを判別し（図１２、ステップＳ６）、抽出した脈拍スペクトルに優位性がない場合には（ステップＳ６；Ｎｏ）、すなわち、スペクトルピークが検出されなかった場合には、ＭＰＵ３０８は、処理を位相角情報判定処理（ステップＳ８）に移行する。
【００５１】
図１４は、第２実施形態の位相角情報判定処理（図１２、ステップＳ８）のフローチャートである。
まず、ＭＰＵ３０８は、各高調波スペクトルごとに脈波スペクトルと、対応する体動スペクトルとの位相角差を算出し、続いて単位時間あたりの位相角差のばらつきを算出する（ステップＳ２１）。
続いてＭＰＵ３０８は、各高調波スペクトルの単位時間あたりの位相角差のばらつきに有意差があるか否かを判別する（ステップＳ２２）。
ステップＳ２２の判別において、単位時間あたりの位相角差のばらつきに有意差がある場合には（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、最も単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きかったスペクトルを脈拍スペクトルとし（ステップＳ２３）、処理をステップＳ７に移行する。
ステップＳ２２の判別において、単位時間あたりの位相角差のばらつきに有意差がない場合には（ステップＳ２２；Ｎｏ）、そのまま処理をステップＳ７（に移行する。
ステップＳ６の判別において、抽出した脈拍スペクトルに優位性がある場合には（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ７に移行する。
次にＭＰＵ３０８は、ステップＳ６において優位性があると判別された脈拍スペクトルあるいはステップＳ１３において最も位相差ばらつきの大きかったスペクトルであるとして選択された脈拍スペクトルの周波数から脈拍数を算出して表示素子に脈拍数表示を行う（ステップＳ７）。
以上の説明のように、本第２実施形態によっても、単純に脈波成分ｆＭを算出すべく、脈波スペクトルｆmgと体動スペクトルｆsgの差分をとるだけでは有意な差が見いだせない場合であっても、単位時間あたりの位相角差のばらつきに着目することで、第１実施形態の位相角のばらつきに着目する場合と比較してもよりいっそう脈拍検出精度を向上させることができる。
【００５２】
［３］実施形態の変形例
以上の説明においては、体動スペクトルに脈波スペクトルの成分が含まれているものとして説明したが、脈波スペクトルに体動スペクトルの成分が含まれている場合についても同様に説明が可能である。
以上の説明においては、体動スペクトルおよび脈波スペクトルの双方を検出していたが、脈波センサにより体動スペクトルを含む脈波スペクトルを検出し、位相角のばらつきのある脈波スペクトルを本来の脈波スペクトルであるとして、脈拍数検出を行うようにすることも可能である。
以上の説明においては、制御用プログラムが制御部５のＲＯＭ３１０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、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。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば脈波センサと体動センサそれぞれの周波数分析結果から脈波成分を抽出するに際し、脈波成分に対応するスペクトルと体動成分に対応する高調波スペクトルとが周波数的に近い場所に現れる場合であっても、脈波成分に対応するスペクトルを容易に特定して、脈拍検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る腕時計型情報機器の全体構成図である。
【図２】図１の腕時計型情報機器の使用状態を示す説明図である。
【図３】図１に示す腕時計型情報機器の装置本体の平面図である。
【図４】図１に示す腕時計型情報機器の装置本体を腕時計の３時の方向からみたときの説明図である。
【図５】図１に示す腕時計型情報機器に用いた脈波センサの断面図である。
【図６】制御部の概要構成ブロック図である。
【図７】体動信号の第１高調波および第２高調波のいずれにも脈波信号が重ならなかった場合における脈波信号、脈波信号の周波数分析結果、体動信号の周波数分析結果、体動信号の一例の説明図である。
【図８】体動信号の高調波に対する脈波信号の重なりの有無と、各々の場合における体動信号の各高調波の位相角のばらつきを測定した実験結果の説明図である。
【図９】体動信号の第１高調波および第２高調波のいずれにも脈波信号が重ならなかった場合の位相角の時間的変化の説明図である。
【図１０】体動信号の第１高調波に脈波信号が重なった場合における脈波信号、脈波信号の周波数分析結果、体動信号、体動信号の周波数分析結果の一例の説明図である。
【図１１】体動信号の第１高調波に脈波信号が重なった場合の位相角の時間的変化の説明図である。
【図１２】脈拍数算出・表示処理の処理フローチャートである。
【図１３】第１実施形態の位相角情報判定処理の処理フローチャートである。
【図１４】第２実施形態の位相角情報判定処理の処理フローチャートである。
【符号の説明】
１…腕時計型情報機器（脈拍計、腕時計型情報機器）、５…制御部、１０…装置本体、１２…リストバンド、１３…液晶表示装置（表示部）、２０…ケーブル、３０…脈波センサ、３１…ＬＥＤ、３２…フォトトランジスタ、３０２…体動センサ、３０３…脈波信号増幅回路、３０４…体動信号増幅回路、３０６…脈波波形整形回路、３０７…体動波形整形回路、３０８…ＭＰＵ（周波数分析部、候補抽出部、位相角情報検出部、算出対象判別部、脈拍数算出部）、３０９…ＲＡＭ、３１０…ＲＯＭ
Claims (13)
- 脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、
前記脈波信号について周波数分析を行う周波数分析部と、
前記周波数分析部における周波数分析結果から候補スペクトルを抽出する候補抽出部と、
抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出部と、
前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別する算出対象判別部と、
前記脈拍数算出対象のスペクトルに基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出部と、
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、
前記位相角情報は、位相角のばらつきあるいは単位時間あたりの位相角差のばらつきに関する情報を含み、
前記算出対象判別部は、前記候補スペクトルのうち、最も位相角のばらつきあるいは単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きい前記候補スペクトルを前記脈拍数算出対象のスペクトルとすることを特徴とする脈拍計。 - 脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、
体動センサを有し、体動信号を出力する体動検出部と、
前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれについて周波数分析を行う周波数分析部と、
前記周波数分析部における周波数分析結果から前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出する候補抽出部と、
前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定する候補特定部と、
前記脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別する第１算出対象判別部と、
前記第１スペクトルが存在しない場合に、前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出部と、
前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別する第２算出対象判別部と、
前記第１スペクトルあるいは前記第２スペクトルのいずれか一方に基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出部と、
を備えたことを特徴とする脈拍計。 - 請求項３記載の脈拍計において、
前記位相角情報は、位相角のばらつきあるいは前記体動信号に対応する抽出された前記候補スペクトルの位相角と前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルとの位相角に対応する単位時間あたりの位相角差のばらつきに関する情報を含み、
前記第２算出対象判別部は、前記候補スペクトルのうち、最も位相角のばらつきの大きいあるいは最も単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きい前記候補スペクトルを前記第２スペクトルとすることを特徴とする脈拍計。 - 脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部を備えた脈拍計の制御方法において、
前記脈波信号について周波数分析を行う周波数分析過程と、
前記周波数分析結果から候補スペクトルを抽出する候補抽出過程と、
抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出過程と、
前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別する算出対象判別過程と、
前記脈拍数算出対象のスペクトルに基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出過程と、
を備えたことを特徴とする脈拍計。 - 請求項５記載の脈拍計の制御方法において、
前記位相角情報は、位相角のばらつきあるいは単位時間あたりの位相角差のばらつきに関する情報を含み、
前記算出対象判別過程は、前記候補スペクトルのうち、最も位相角のばらつきあるいは単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きい前記候補スペクトルを前記脈拍数算出対象のスペクトルとすることを特徴とする脈拍計の制御方法。 - 脈波センサを有し脈波信号を出力する脈波検出部および体動センサを有し体動信号を出力する体動検出部を備えた脈拍計の制御方法において、
前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれについて周波数分析を行う周波数分析過程と、
前記周波数分析結果から前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出する候補抽出過程と、
前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定する候補特定過程と、
前記脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別する第１算出対象判別過程と、
前記第１スペクトルが存在しない場合に、前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出過程と、
前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別する第２算出対象判別過程と、
前記第１スペクトルあるいは前記第２スペクトルのいずれか一方に基づいて脈拍数を算出する脈拍数算出過程と、
を備えたことを特徴とする脈拍計の制御方法。 - 請求項７記載の脈拍計の制御方法において、
前記位相角情報は、位相角のばらつきあるいは前記体動信号に対応する抽出された前記候補スペクトルの位相角と前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルとの位相角に対応する単位時間あたりの位相角差のばらつきに関する情報を含み、
前記第２算出対象判別過程は、前記候補スペクトルのうち、最も位相角のばらつきの大きいあるいは最も単位時間あたりの位相角差のばらつきの大きい前記候補スペクトルを前記第２スペクトルとすることを特徴とする脈拍計の制御方法。 - 身体の脈波検出位置に装着され、脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、腕に装着される装置本体部と、を備えた腕時計型情報機器であって、
前記装置本体部は、前記脈波信号について周波数分析を行う周波数分析部と、
前記周波数分析部における周波数分析結果から候補スペクトルを抽出する候補抽出部と、
抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出部と、
前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別する算出対象判別部と、
前記脈拍数算出対象のスペクトル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。 - 身体の脈波検出位置に装着され、脈波センサを有し、脈波信号を出力する脈波検出部と、腕に装着される装置本体部と、を備えた腕時計型情報機器であって、
前記装置本体部は、体動センサを有し、体動信号を出力する体動検出部と、
前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれについて周波数分析を行う周波数分析部と、
前記周波数分析部における周波数分析結果から前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出する候補抽出部と、
前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定する候補特定部と、
前記脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別する第１算出対象判別部と、
前記第１スペクトルが存在しない場合に、前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出する位相角情報検出部と、
前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別する第２算出対象判別部と、
前記第１スペクトルあるいは前記第２スペクトルのいずれか一方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信号を出力する脈波検出部を備えた脈拍計をコンピュータにより制御するための制御プログラムにおいて、
前記脈波信号について周波数分析を行わせ、
前記周波数分析結果から候補スペクトルを抽出させ、
抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出させ、
前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象のスペクトルを判別させ算出対象判別過程と、
前記脈拍数算出対象のスペクトル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。 - 脈波センサを有し脈波信号を出力する脈波検出部および体動センサを有し体動信号を出力する体動検出部を備えた脈拍計をコンピュータにより制御するための制御プログラムにおいて、
前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれについて周波数分析を行わせ、
前記周波数分析結果から前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルを抽出させ、
前記脈波信号および前記体動信号のそれぞれに対応する候補スペクトルから、脈波に起因する候補スペクトルである脈波起因候補スペクトルを特定させ、
前記脈波起因候補スペクトルに脈拍数算出対象となりえる特徴的なスペクトルである第１スペクトルが存在するか否かを判別させ、
前記第１スペクトルが存在しない場合に、前記脈波信号に対応する抽出された前記候補スペクトルのそれぞれについて位相角に関する情報である位相角情報を検出させ、
前記位相角情報に基づいて前記候補スペクトルから脈拍数算出対象の特徴的なスペクトルである第２スペクトルを判別させ、
前記第１スペクトルあるいは前記第２スペクトルのいずれか一方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１１または請求項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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002261412A JP3755501B2 (ja) | 2002-09-06 | 2002-09-06 | 脈拍計、脈拍計の制御方法、時計型情報機器、制御プログラムおよび記録媒体 |
| US10/654,257 US7144375B2 (en) | 2002-09-06 | 2003-09-03 | Pulsimeter, control method for pulsimeter, wristwatch information device, control program, and recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002261412A JP3755501B2 (ja) | 2002-09-06 | 2002-09-06 | 脈拍計、脈拍計の制御方法、時計型情報機器、制御プログラムおよび記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004097371A JP2004097371A (ja) | 2004-04-02 |
| JP3755501B2 true JP3755501B2 (ja) | 2006-03-15 |
Family
ID=32261796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002261412A Expired - Fee Related JP3755501B2 (ja) | 2002-09-06 | 2002-09-06 | 脈拍計、脈拍計の制御方法、時計型情報機器、制御プログラムおよび記録媒体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7144375B2 (ja) |
| JP (1) | JP3755501B2 (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7341561B2 (en) * | 2003-05-30 | 2008-03-11 | Casio Computer Co., Ltd. | Wrist-worn high-accuracy pulsation measuring apparatus |
| US20060122520A1 (en) * | 2004-12-07 | 2006-06-08 | Dr. Matthew Banet | Vital sign-monitoring system with multiple optical modules |
| JP4069929B2 (ja) * | 2005-04-06 | 2008-04-02 | コニカミノルタセンシング株式会社 | 生体情報処理装置 |
| JP4676258B2 (ja) * | 2005-06-16 | 2011-04-27 | セイコーインスツル株式会社 | 血液レオロジー測定装置 |
| KR100732600B1 (ko) * | 2005-07-21 | 2007-06-27 | 삼성전자주식회사 | 생체신호 측정장치를 구비한 휴대 단말기 |
| US8504145B2 (en) * | 2006-12-11 | 2013-08-06 | Seiko Epson Corporation | Biometric information processing device, biometric information processing method, and control program |
| WO2009003212A1 (en) * | 2007-07-02 | 2009-01-08 | Atcor Medical Pty Ltd | A step rate optimization device |
| EP2425302B1 (en) * | 2009-04-26 | 2019-03-13 | NIKE Innovate C.V. | Athletic watch |
| US9141087B2 (en) | 2009-04-26 | 2015-09-22 | Nike, Inc. | Athletic watch |
| JP5604897B2 (ja) * | 2010-02-18 | 2014-10-15 | セイコーエプソン株式会社 | 光デバイスの製造方法、光デバイス及び生体情報検出器 |
| US20120165688A1 (en) * | 2010-12-28 | 2012-06-28 | Yip Inc. | Wireless optical pulsimetry system for a healthcare environment |
| US9801552B2 (en) | 2011-08-02 | 2017-10-31 | Valencell, Inc. | Systems and methods for variable filter adjustment by heart rate metric feedback |
| US10390762B2 (en) | 2012-01-16 | 2019-08-27 | Valencell, Inc. | Physiological metric estimation rise and fall limiting |
| EP2804526A1 (en) | 2012-01-16 | 2014-11-26 | Valencell, Inc. | Reduction of physiological metric error due to inertial cadence |
| US9993204B2 (en) | 2013-01-09 | 2018-06-12 | Valencell, Inc. | Cadence detection based on inertial harmonics |
| WO2015061663A1 (en) | 2013-10-25 | 2015-04-30 | Armour Technologies, Inc. | Apparatus, system, and method for reducing head or neck trauma |
| US9304018B2 (en) * | 2013-11-05 | 2016-04-05 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Body shape, position, and posture recognition suit with multi-core optical shape sensing fiber |
| JP6222257B2 (ja) * | 2013-12-25 | 2017-11-01 | セイコーエプソン株式会社 | 生体情報測定機器 |
| US10945618B2 (en) | 2015-10-23 | 2021-03-16 | Valencell, Inc. | Physiological monitoring devices and methods for noise reduction in physiological signals based on subject activity type |
| EP3344127A4 (en) | 2015-10-23 | 2018-07-25 | Valencell, Inc. | Physiological monitoring devices and methods that identify subject activity type |
| JP6685811B2 (ja) * | 2016-04-08 | 2020-04-22 | 京セラ株式会社 | 電子機器及び推定システム |
| CN106539570A (zh) * | 2016-07-04 | 2017-03-29 | 悦享趋势科技（北京）有限责任公司 | 定位潮波的方法及装置 |
| WO2018009736A1 (en) | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Valencell, Inc. | Motion-dependent averaging for physiological metric estimating systems and methods |
| CN113229788B (zh) * | 2021-03-26 | 2022-07-19 | 广东粤港澳大湾区黄埔材料研究院 | 一种基于薄膜压力传感器的脉搏波去噪方法及装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2816944B2 (ja) | 1993-12-20 | 1998-10-27 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 脈拍計 |
| JP3475427B2 (ja) * | 1998-02-16 | 2003-12-08 | セイコーエプソン株式会社 | 生体情報計測装置 |
| AU1198100A (en) * | 1998-09-23 | 2000-04-10 | Keith Bridger | Physiological sensing device |
-
2002
- 2002-09-06 JP JP2002261412A patent/JP3755501B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-09-03 US US10/654,257 patent/US7144375B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040106872A1 (en) | 2004-06-03 |
| US7144375B2 (en) | 2006-12-05 |
| JP2004097371A (ja) | 2004-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3755501B2 (ja) | 脈拍計、脈拍計の制御方法、時計型情報機器、制御プログラムおよび記録媒体 | |
| JP3605216B2 (ja) | 脈拍計 | |
| EP0805414B1 (en) | Pace measuring apparatus, electronic appliance and pace measuring method | |
| EP1405593B1 (en) | Optical diagnostic measurement device | |
| JP3584143B2 (ja) | 脈波検出装置および脈拍計 | |
| WO1998041142A1 (fr) | Dispositif de mesure de la frequence du pouls et procede d'indication des pulsations | |
| JP4604494B2 (ja) | 生体情報解析システム | |
| JP5012866B2 (ja) | 生体情報処理装置、および、生体情報処理方法 | |
| EP0803733B1 (en) | Measuring instrument, portable electronic equipment and measuring method | |
| JP3420409B2 (ja) | 計測装置 | |
| JP2004081745A (ja) | ピッチ計、ピッチ計の制御方法、腕時計型情報処理装置、制御プログラムおよび記録媒体 | |
| JP3481747B2 (ja) | 計測装置 | |
| JP2009207713A (ja) | 生体情報処理装置、生体情報処理方法および制御プログラム | |
| JP5790694B2 (ja) | 生体情報処理方法、及び生体情報処理装置 | |
| JP3558428B2 (ja) | 生体情報計測装置 | |
| JP5071148B2 (ja) | 生体情報処理装置、及び、生体情報処理装置の制御方法 | |
| JP2005137677A (ja) | 計測装置、計測装置の制御方法、制御プログラムおよび記録媒体 | |
| JPH09135818A (ja) | 携帯用電子機器 | |
| JPH05111471A (ja) | 脈波測定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050413 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051129 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051212 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100106 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110106 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110106 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120106 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120106 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130106 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130106 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140106 Year of fee payment: 8 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |