JP4326486B2 - 周期算出装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、基準周期を算出する周期算出装置及びプログラムに関する。

従来から、血管に光を照射し、当該血管の拍動に応じた反射光又は透過光の光量変化に基づいて脈波を特定し、特定した脈波の周期（以下では単に脈波周期と称する）を算出する周期算出装置などが提案されている。この周期算出装置では、脈波周期がｎ個測定され、測定された脈波周期が大きさ順に並べられて、その並べられた順で中央にくる脈波周期（以下では中央周期と称する）が用いられることにより、脈拍数が算出されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、測定されたｎ個の脈波周期の中からノイズによる影響の少ない脈波周期が用いられるため、当該脈波周期に対応する脈拍数が高精度に算出されるように見える。
特開２００２−２８１３８号公報

しかしながら、上記周期算出装置では、本来の脈波周期の間に１又は複数ノイズ（例えば、図１３に示すＰ２−Ｐ４の脈波周期の間であるＰ３）が含まれることにより、当該本来の脈波周期（例えば、図１３に示すＰ２−Ｐ４の脈波周期）が分断された場合には、当該本来の脈波周期が上記中央周期にはなり得ず、当該本来の脈波周期が脈拍数の算出に用いられなくなるため、高精度に脈拍数が算出され難かった。

また、脈波がフィルタ回路を通過すると、一部の脈波（例えば、図１３に示すＰ4-5の脈波，点線部分の脈波）が排除されることがあるため、当該一部の脈波が脈拍数の算出に用いられず、高精度に脈拍数が算出され難かった。

一方、出願人らは、基準周期を設定し、該基準周期に対する上限値及び下限値の範囲内である特定範囲に、該基準周期の次の周期である次周期が属している場合には、該次周期を脈波周期として算出する装置を提案している。これにより、該次周期が当該特定範囲に属しない場合には、当該次周期が脈波周期として算出されないこととなる。

従って、上記次周期が上記特定範囲に属しない短い周期（例えば、図１３に示すＰ２−Ｐ３；Ｐ３はノイズによる脈波）や、上記次周期が上記特定範囲を超える長い周期（例えば、図１１に示すＰ4-5；本来のＰ4-5はフィルタ回路などにより除去されている）が脈波周期とされないため、適切な脈拍数が算出されるように見える。

ところが、上記装置は、上記基準周期に対する上限値及び下限値の範囲内である特定範囲に上記次周期が属しているか否かにより、当該次周期を脈波周期として算出している。このため、上記装置は、上記基準周期が適切でなければ上記次周期を脈波周期として適切に算出することができなかった。

具体的には、上記装置は、フィルタ回路を備えているため、本来存在しなければならない脈波（例えば、図１３に示すＰ4-5）を除去することがある。このため、上記装置は、本来の脈波（例えば、図１３に示すＰ4-5）が除かれると、その本来の脈波が除かれた状態での各脈波間（例えば、図１３に示すＰ４−Ｐ５間）の周期を基準周期としなければならず、その基準周期を用いることにより上記次周期を誤算出することがあった。

これにより、従来から脈拍数が算出される基となる上記基準周期を適切にすることのできる技術の開発が望まれていた。

そこで、本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、基準周期を適切に算出することができる周期算出装置及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、被験者に着脱可能に装着される周期算出装置であって、第１センサにより測定される基準周期と相関のある被験者の運動量を測定する第２センサと、第２センサにより測定された運動量の値を用いて、第１センサにより測定された基準周期を補正する補正部とを備えることを特徴とする。

かかる本発明の特徴によれば、測定された基準周期が本来の基準周期（以下では、本来基準周期と称する）とは大きくずれていても、第２センサにより測定された運動量の値を用いて、測定された基準周期を本来基準周期に近づけることができる。

上記発明においては、補正値は、第１センサにより測定された基準周期が所定範囲内に属しない場合には、第２センサにより測定された運動量の値を用いて基準周期を補正してもよい。

上記発明においては、第１センサは被験者の脈波の振幅の１つのピークから次のピークまでの間隔である基準周期を測定するものであり、基準周期に対する下限及び上限の間である特定範囲を設定する範囲設定手段と、第１センサにより測定された基準周期に対して次の周期である次周期が特定範囲に属する場合には、次周期を脈波周期として算出する周期算出部が備えられてもよい。

上記発明においては、基準周期は被験者の脈拍数又は心拍数に対応する周期であり、運動量は互いに直交する３軸方向に作用する加速度の合成値であり、補正部は、多数の被験者の前記加速度の合成値と該多数の被験者の脈拍数又は心拍数との関係により算出された近似式と、前記第２センサにより測定された前記加速度の合成値とを用いて、前記第１センサにより測定された前記基準周期を補正してもよい。

本発明の特徴によれば、基準周期を適切に算出することができる周期算出装置及びプログラムを提供することができる。

［第１実施形態］
（周期算出装置の基本構成）
本発明における周期算出装置１について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態における周期算出装置１の内部ブロックを示す図である。本実施形態における周期算出装置１は、脈波センサ１０と、検出部２０と、バンドパスフィルタ部３０と、報知部４０と、ＲＡＭ５０と、ＲＯＭ６０と、ＣＰＵ７０とを備えている。

脈波センサ１０は、光を照射すると共に、当該光による皮膚などからの反射光を受光して受光量に応じた脈波を測定する。検出部２０は、脈波センサ１０により測定された脈波を検出する。バンドパスフィルタ部３０は、検出部２０により検出された脈波のうちの特定の周波数成分の脈波のみを抽出するものである。

報知部４０は、後述するＣＰＵ７０により脈波周期が算出されない場合にはその旨を報知する。また、報知部４０は、脈波周期、脈波周期に対応する脈拍数等を出力するものであり、例えば、液晶表示装置、スピーカなどから構成されている。ＲＡＭ５０は、一時的にデータを記憶するものである。ＲＯＭ６０は、周期算出装置１を動作させるためのプログラムなどを記憶するものである。

前記ＣＰＵ７０は、ＲＯＭ６０に記憶されたプログラムに基づいて処理を実行するものであり、ピーク間隔特定部７１と、次ピーク間隔特定部７２と、範囲設定部７３と、周期算出部７４とを備えている。

ピーク間隔特定部７１は、脈波の振幅の１つのピークから次のピークまでの間隔をピーク間隔（後述する図３に示すｔ１，ｔ２…；基準周期の次の周期である次周期）として特定する。次ピーク間隔特定部７２は、ピーク間隔特定部７１により特定されたピーク間隔（例えば、後述する図３（ｃ）に示すｔ１）とそれに続くピーク間隔である連続ピーク間隔（例えば、後述する図３（ｃ）に示すｔ２）とを１つのピーク間隔（例えば、後述する図３（ｃ）に示すｔ１＋ｔ２、基準周期の次の周期である次周期）として特定する。

範囲設定部７３は、基準周期Ｔ（後述する図３（ａ）参照）に対する下限及び上限の間である特定範囲ＴＡ（後述する図３（ａ）参照）を設定する。この基準周期Ｔには、予め設定された脈波周期、直前のピーク間隔の脈波周期、各ピーク間隔の平均の脈波周期などが挙げられる。本実施形態における基準周期Ｔは、所定のピーク間隔に対して直前に算出された脈波周期として説明する。

周期算出部７４は、ピーク間隔特定部７１により特定されたピーク間隔（例えば、後述する図３（ｂ）に示すｔ１）が特定範囲ＴＡに属する場合には、当該ピーク間隔を脈波周期として算出する。また、周期算出部７４は、次ピーク間隔特定部７２により特定されたピーク間隔（例えば、後述する図３（ｃ）に示すｔ１＋ｔ２）が特定範囲ＴＡに属する場合には、当該ピーク間隔を脈波周期として算出する。

さらに、周期算出部７４は、ピーク間隔特定部７１又は次ピーク間隔特定部７２により特定された複数のピーク間隔（例えば、後述する図３（ｄ）に示すｔ１＋ｔ２，ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）が特定範囲ＴＡに属する場合には、複数のピーク間隔のうちの基準周期Ｔに最も近いピーク間隔（例えば、ｔ１＋ｔ２）を脈波周期として算出する。

また、周期算出部７４は、ピーク間隔特定部７１又は次ピーク間隔特定部７２により特定された複数のピーク間隔（例えば、後述する図４（ｃ）に示すｔ１，ｔ１＋ｔ２）が特定範囲ＴＡに属しない場合には、複数のピーク間隔のうちの最初のピーク間隔（例えば、ｔ１）の終点を基準周期Ｔの開始点として設定する（例えば、後述する図４（ｄ）及び（ｇ））。

（周期算出装置の動作）
以下において、周期算出装置の動作である周期算出方法について、図面を参照しながら説明する。図２は、本実施形態における周期算出方法を示す図である。図２に示すように、ステップ１において、検出部２０は、脈波センサ１０から出力された信号を脈波として検出する。その後、バンドパスフィルタ部３０は、検出部２０により検出された脈波のうちの特定の周波数成分のみを抽出する。

ステップ２において、ＣＰＵ７０は、脈波の振幅の１つのピークから次のピークまでの間隔をピーク間隔（後述する図３に示すｔ１，ｔ２…）として特定する。ステップ３において、ＣＰＵ７０は、特定したピーク間隔を用いて周期算出方法を行う。ステップ４において、ＣＰＵ７０は、脈波周期が算出されたか否か確認する。また、ＣＰＵ７０は、脈波周期が算出された場合にはステップ５の処理に移り、脈波周期が算出されていない場合にはステップ６の処理に移る。

ステップ５において、ＣＰＵ７０は、算出された脈波周期に対応する脈拍数を出力するように指示するコマンドを報知部４０に出力する。この報知部４０は、ＣＰＵ７０により出力されたコマンドに基づいて脈拍数などを表示する。ステップ６において、ＣＰＵ７０は、脈波周期がｎ回以上連続して算出されていない場合にはステップ７の処理に移り、脈波周期がｎ回以内算出されていない場合にはステップ１の処理に戻る。

ステップ７において、ＣＰＵ７０は、処理がエラーであることを報知するように指示するコマンドを報知部４０に出力する。この報知部４０は、ＣＰＵ７０により出力されたコマンドに基づいて特定情報（例えば、脈波センサ１０を適切な位置に付けて下さいなどの文字）を表示する。

ステップ８において、ＣＰＵ７０は、終了条件（例えば、脈波周期の算出を終了させるための操作が受け付けられた場合など）が成立したか否か確認する。また、ＣＰＵ７０は、終了条件が成立した場合には本処理を終了し、終了条件が成立していない場合にはステップ１の処理に戻る。

次に、上述したステップ３の周期算出処理について説明する。図３及び図４は、ステップ３の周期算出処理により脈波周期が算出されるまでの様子を示す図である。この周期算出処理はパターン１及びパターン２に大きく分けられる。以下ではパターン１及びパターン２について詳細に説明する。

（Ａ）パターン１について
図３（ａ）に示すように、先ず、範囲設定部７３は、基準周期である前回の脈波周期Ｔ及びその脈波周期Ｔに対する下限Ｔｍｉｎ及び上限Ｔｍａｘの間である特定範囲ＴＡを設定する。そして、最初のピーク間隔ｔ１が特定範囲ＴＡに属する場合には、周期算出部７４は、ピーク間隔ｔ１を脈波周期として算出する。

一方、図３（ｂ）に示すように、最初のピーク間隔ｔ１（又はｔ１’）が特定範囲ＴＡに属しない場合には、周期算出部７４は、ピーク間隔ｔ１（又はｔ１’）を脈波周期として算出しない。

この場合には、図３（ｃ）に示すように、次ピーク間隔特定部７２は、ピーク間隔ｔ１とそれに続くピーク間隔である連続ピーク間隔ｔ２とをピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）として特定する。そして、図３（ｃ）に示すように、ピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）が特定範囲ＴＡに属する場合には、周期算出部７４は、ピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）を脈波周期として算出する。

但し、図３（ｄ）に示すように、ピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）のみならず、ピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）とそれに続く連続ピーク間隔ｔ３との総和であるピーク間隔（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）も特定範囲ＴＡに属する場合には、周期算出部７４は、最も基準周期Ｔに近いピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）を脈波周期として算出する。

（Ｂ）パターン２について
図４（ａ）に示すように、先ず、範囲設定部７３は、基準周期である前回の脈波周期Ｔ及びその脈波周期Ｔに対する下限Ｔｍｉｎ及び上限Ｔｍａｘの間である特定範囲ＴＡを設定する。そして、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、最初のピーク間隔ｔ１が特定範囲ＴＡに属しない場合には、次ピーク間隔特定部７２は、ピーク間隔ｔ１とそれに続くピーク間隔である連続ピーク間隔ｔ２とをピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）として特定する。

その後、図４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、最初のピーク間隔ｔ１のみならず、次に特定されたピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）も特定範囲ＴＡに属しない場合には、周期算出部７４は、最初のピーク間隔ｔ１の終点を基準周期Ｔの開始点に変更する（図４（ｇ）参照）。したがって、最初のピーク間隔ｔ１が削除されることとなる。

なお、本実施形態では、次に特定されたピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）が上限Ｔｍａｘを超える場合には、周期算出部７４は、最初のピーク間隔ｔ１の終点を基準周期Ｔの開始点に変更する（図４（ｄ）参照）。

そして、図４（ｄ）に示すように、ピーク間隔ｔ２が特定範囲ＴＡに属しない場合には、次ピーク間隔特定部７２は、ピーク間隔ｔ２とそれに続くピーク間隔である連続ピーク間隔ｔ３とをピーク間隔（ｔ２＋ｔ３）として特定する。その後、図４（ｅ）及び（ｆ）に示すように、ピーク間隔（ｔ２＋ｔ３）が特定範囲ＴＡに属する場合には、周期算出部７４は、ピーク間隔（ｔ２＋ｔ３）を脈波周期として算出する。

ここで、周期算出部７４は、上記パターン１又は上記パターン２を用いて算出した複数の脈波周期の平均値（秒）を算出し、６０をその平均値で除算することにより１分間における脈拍数（ｂｐｍ）を算出する。

（作用及び効果）
このような本発明の特徴によれば、ピーク間隔（例えば、図３に示すｔ１）とそれに続く連続ピーク間隔（例えば、図３に示すｔ２）との総和であるピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）が特定範囲内ＴＡに属する場合には、当該ピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）を脈波周期として算出する。これにより、特定範囲内ＴＡに属しない程短いピーク間隔、すなわち本来の脈波の１つのピークとノイズのピークとの間隔である可能性の高いピーク間隔（ｔ１）を脈波周期として算出せずに、そのピーク間隔ｔ１とそれに続く連続間隔ｔ２との総和である本来のピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）を脈波周期として算出するため、脈波にノイズが含まれても適切な脈波周期を算出することができる。

さらに、バンドパスフィルタ部３０などにより排除された脈波の前後に存在する各ピークの間隔であるピーク間隔（例えば、図３に示すｔ１’）が本来のピーク間隔よりも広くなることがある。この場合には、当該広いピーク間隔（ｔ１’）が特定範囲ＴＡを超える場合には、その広いピーク間隔を脈波周期として算出しないため、一部の脈波が排除されても適切な脈波周期を算出することができる。

また、複数のピーク間隔（例えば、図３に示すｔ１＋ｔ２，ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）が特定範囲ＴＡに属しても、当該複数のピーク間隔のうちの基準周期Ｔに最も近いピーク間隔（例えば、図３に示すｔ１＋ｔ２）を脈波周期として算出するため、より本来の周期に近いピーク間隔（ｔ１＋ｔ２）を脈波周期として算出することができる。

さらに、複数のピーク間隔（例えば、図４に示すｔ１，ｔ１＋ｔ２）が特定範囲ＴＡに属しない場合には、複数のピーク間隔のうちの最初のピーク間隔（例えば、図４に示すｔ１）の終点を基準周期Ｔの開始点とする。これにより、当該最初のピーク間隔（ｔ１）を除いてその次のピーク間隔（ｔ２）が特定範囲に属するか否かについて再び判定するため、より適切な脈波周期を算出することができる。

また、脈波周期が算出されない場合にはその旨が報知されることにより、測定者は、脈波を測定するセンサの位置をより適切な位置に取付け直すことができる。

［第２実施形態］
（周期算出装置の基本構成）
第１実施形態及び第２実施形態では、基準周期Ｔ（図３及び図４参照）は、前回の脈波周期Ｔであるという点で共通するが、第２実施形態では、基準周期Ｔは、さらに被験者に作用する運動量に応じて補正されるという点で異なる。以下では、第１実施形態と異なる点のみを説明し、共通する部分の説明については省略する。

図５は、本実施形態における周期算出装置１の内部ブロックを示す図である。なお、図５に示す周期算出装置１に含まれている各部は、図１に示す周期算出装置１に含まれている同名の各部と同様の機能を有するため、詳細な説明は省略する。

図５に示すように、周期算出装置１は、上記第１実施形態の構成に加えて、補正部７５と、加速度センサ８０と、検出部９０とを備えている。

加速度センサ８０は、脈波センサ１０、検出部２０及びＣＰＵ７０により測定される周期（基準周期Ｔ）と相関のある被験者の運動量を測定する第２センサを構成する。この運動量は、被験者に作用する加速度、被験者の歩数、被験者から吐き出されたガスの分析結果などでもよい。本実施形態における運動量は、被験者に作用する加速度であるものとする。なお、脈波センサ１０、検出部２０及びＣＰＵ７０は第１センサを構成する。また、加速度センサ８０は、ホルター心電計に備えられてもよい。

検出部９０は、加速度センサ８０により測定された加速度の値を検出する。

ＣＰＵ７０は、加速度センサ８０により測定された加速度の値を用いて、脈波センサ１０により測定された基準周期を補正する補正部７５を備えている。例えば、補正部７５は、多数の被験者の加速度の値と該多数の被験者の脈拍数又は心拍数との関係により算出された近似式と、加速度センサ８０により測定された加速度の合成値とを用いて、脈波センサ１０により測定された基準周期を補正する。

また、補正値７７は、脈波センサ１０により測定された基準周期が所定範囲内に属しない場合には、加速度センサ８０により測定された加速度の値を用いて基準周期を補正してもよい。

図６（ａ）は、本実施形態における脈波センサ１０及び加速度センサ８０が被験者に装着されている状態を示す図である。図６（ｂ）は、被験者に作用する加速度の方向を示す図である。

図６（ａ）に示すように、脈波センサ１０は被験者の耳に装着され、加速度センサ８０は被験者の胴体部分に装着される。なお、加速度センサ８０は、脈波センサ１０と共に被験者の耳などに装着されてもよい。

また、図６（ｂ）に示すように、加速度センサ８０が被験者に装着されることにより、加速度センサ８０は、互いに直交する３軸の方向に加速度を測定する。すなわち、加速度センサ８０は、被験者の進退方向に沿うｘ軸の加速度ｉｘ，被験者の左右方向に沿うｙ軸の加速度ｉｙ，被験者の鉛直方向に沿うｚ軸の加速度ｉｚを測定する。これらの加速度ｉｘ，加速度ｉｙ及び加速度ｉｚの合成値はｉtotalとする。

（周期算出装置の動作）
次に、周期算出装置の動作である基準周期算出処理１及び基準周期算出処理２について、図面を参照しながら説明する。以下では、基準周期算出処理１及び基準周期算出処理２の順に説明する。

（１）基準周期算出処理１
図７は、本実施形態における基準周期算出処理１を示す図である。図７に示すように、ステップ１１において、加速度センサ８０は、互いに直交する３軸に作用する被験者の加速度（ｉｘ，ｉｙ，ｉｚ）を測定する。

ステップ１２において、補正部７５は、測定された加速度（ｉｘ，ｉｙ，ｉｚ）に基づいて、当該加速度（ｉｘ，ｉｙ，ｉｚ）の合成値である合成加速度の平均値を合成加速度
ｉtotalとして算出する。すなわち、所定時間間隔における複数の合成加速度（ここではｍ個）が存在する場合に、その所定時間間隔における複数の合成加速度の平均値を合成加速度ｉtotalとすると、合成加速度ｉtotalは以下の式１で表現することができる。

ステップ１３において、補正部７５は、予め設定された合成加速度−脈拍数特性（後述する式２の近似式）と、上記算出した合成加速度ｉtotalとに基づいて、該合成加速度ｉtotalに対する仮基準脈拍数を算出する。この仮基準脈拍数は、上記基準周期Ｔに対応する前回の脈拍数を最適値に補正するための仮の脈拍数である。この仮基準脈拍数は以下の式２の近似式で表現することができる。

仮基準脈拍数＝ａ・ｉtotal＋ｂ （ａ，ｂ；定数）…式２
ステップ１４において、補正部７５は、前回の脈拍数と仮基準脈拍数とに基づいて当該前回の脈拍数を補正し、補正後の脈拍数を基準脈拍数とする。この基準脈拍数は以下の式３で表現することができる。

基準脈拍数＝（Ａ・前回の脈拍数＋Ｂ・仮基準脈拍数）／（Ａ＋Ｂ） （Ａ，Ｂ；定数）…式３
なお、上記Ａは２、Ｂは１であることが好ましい。また、補正部７５は、上記式３より前回の脈拍数と仮基準脈拍数とを按分することにより、基準脈拍数を算出しているが、これに限定されずに、重回帰分析、ＰＬＳ解析を用いて、上記前回の脈拍数、上記合成加速度ｉtotal、被験者の歩数、被験者により吐き出されたガス成分の分析結果に基づいて基準脈拍数を算出してもよい。

ステップ１５において、補正部７５は、算出した基準脈拍数に基づいて基準周期Ｔを算出する。この基準周期Ｔは以下の式４で表現することができる。なお、基準脈拍数はｂｐｍの単位であり、基準周期Ｔは秒の単位であるものとする。

基準周期Ｔ＝６０／基準脈拍数 …式４
ここで、第１実施形態における周期算出処理においてＣＰＵ７０は、上記式４により算出された基準周期Ｔを前回の脈波周期（図３及び図４参照）として設定し、その脈波周期の次の脈波周期（次周期）を算出する。この設定された基準周期Ｔにより次の脈波周期が算出されるまでの過程は、上述した周期算出処理（図３及び図４参照）と同様であるため、詳細な説明は省略する。

次に、図８を参照しながら、上記Ｓ１３において用いられる合成加速度−脈拍数特性（近似式）を算出するまでの処理について説明する。図８は、合成加速度−脈拍数特性（近似式）を算出するまでの処理を示す図である。

Ｓ２１において、周期算出装置１は、所定数（ｎ）の被験者に作用する加速度の合成値である合成加速度と、その合成加速度が発揮されている所定数（ｎ）の被験者の脈拍数との入力を促す。なお、所定数（ｎ）は、後述する最小二乗法により近似式が算出可能な数である。

Ｓ２２において、周期算出装置１は、入力された所定数（ｎ）の被験者の合成加速度とそれに対する所定数（ｎ）の被験者の脈拍数との関係により、最小二乗法を用いて近似式（上記式２参照）を求める。ここで、図９は、所定数（ｎ）の被験者に作用する合成加速度ｉtotal−脈拍数特性との関係を示す図である。本実施形態では、仮基準脈拍数は次の近似式（上記式２と同様）により表現することができる。

仮基準脈拍数＝ａ・ｉtotal＋ｂ
＝０．０００４・ｉtotal＋６８．６６６
次に、図１０を参照しながら、時間と基準周期Ｔ（図７に示すＳ１５参照）に対する脈拍数との関係について説明する。図１０は、第２実施形態の処理が実行された場合の時間に対する心拍数及び脈拍数の関係を示す図である。図１０に示すように、脈拍数は、心拍数と略同様の値を示しており、心拍数から大きくずれていないことが分かる。

具体的には、５００ｓ付近では脈拍数が１６０であるが、その後の５２５ｓ付近では脈拍数が１２５となり、脈拍数が急激に減少している。これは、５２５ｓ付近において本来の脈波がフィルタ回路などにより除去されてしまい、脈拍数が誤算出されたためである。

ところが、５００ｓ以降においても上記基準周期Ｔが上記合成加速度ｉtotalなどにより適宜補正（上記式１乃至式４参照）される。このため、５２５ｓ付近において脈拍数が誤算出されても、その後において適宜修正された基準周期Ｔにより適切な脈拍数が算出される。

ここで、図１１は、第２実施形態の処理が実行されない場合の時間に対する心拍数及び脈拍数の関係を示す図である。図１１に示すように、０〜４８５ｓにおいては脈拍数が心拍数と同様の数値を示すが、それ以降においては、フィルタ回路の影響により脈拍数が心拍数から大きくずれることがある。

例えば、５５０ｓ付近に対する脈拍数８０の周期がその前の４８５ｓ付近に対する脈拍数１６０の周期に対して２倍、３倍となることがある。つまり、フィルタ回路などの影響により５５０ｓ付近において本来の脈波（例えば、図１３に示すＰ4-5）が除去され、５５０ｓ付近の周期がその前の４８０ｓ付近の周期に対して２倍、３倍となることがある。 このため、５５０ｓ付近の周期が基準周期Ｔとして誤算出されると、それ以降においては、誤算出された基準周期Ｔがそのまま用いられるため、その基準周期Ｔにより脈拍数も誤算出され続ける。本発明では、図１０で説明したように、基準周期Ｔが誤算出されても、上記合成加速度ｉtotalなどにより最適な基準周期Ｔに適宜補正（上記式１乃至式４参照）されるため、その最適な基準周期Ｔにより適切な脈拍数が算出される。

なお、周期算出装置１は、脈拍数を算出しているが、同様の処理により心拍数も当然に算出することができる。

なお、周期算出装置１は、基準周期Ｔに対応する前回の脈拍数と被験者に作用する合成加速度ｉtotalとを用いて当該基準周期Ｔを補正しているが、これに限定されずに、次に示す変更を加えてもよい。すなわち、周期算出装置１は、加速度センサ８０に替えて、被験者の歩数を計数する歩数計、被験者により吐き出されたガス成分を分析する分析機器にしてもよい。この周期算出装置１は、基準周期Ｔに対応する前回の脈拍数と、歩数計により計数された被験者の歩数又は分析機器により分析されたガス成分とを用いて当該基準周期Ｔを補正することができる。

なお、周期算出装置１は、合成加速度−脈拍数特性である近似式（式２参照）を予め設定しているが、これに限定されずに、次に示す変更を加えてもよい。具体的には、周期算出装置１は、Ｓ１２において算出した合成加速度ｉtotalと、その合成加速度ｉtotalに対する脈拍数の値とを順次記憶する。

そして、周期算出装置１は、その合成加速度ｉtotalと脈拍数の値とが所定期間において所定数分記憶されたことを条件に、記憶された略全ての合成加速度ｉtotalと脈拍数の値とを用いて近似式を算出し、予め設定されている近似式から、算出した近似式に変更する。

この場合には、周期算出装置１が、より多くの合成加速度ｉtotalと脈拍数の値とに基づいて近似式を順次更新することにより、より適切な近似式（式２参照）を算出することができる。このため、周期算出装置１は、その近似式を用いて被験者の合成加速度ｉtotalに対する仮基準脈拍数をより正確に算出することができ、結果的には基準脈拍数（式３参照）及び基準周期Ｔ（式４参照）もより正確に算出することができる。

（２）基準周期算出処理２
周期算出装置１は、上記基準周期算出処理１においては被験者に作用する合成加速度ｉtotalを用いて常に基準周期Ｔを算出（図７参照）しているが、基準周期算出処理２においては被験者に作用する合成加速度ｉtotalを用いて常に基準周期Ｔを算出（図７参照）しない点で相違する。

図１２は、本実施形態における基準周期算出処理２を示す図である。図１２に示すように、Ｓ２１において、周期算出装置１は、基準周期Ｔが所定範囲内に属するか否か判定する。この所定範囲には、予め設定された範囲、基準周期Ｔの前の周期に対して下限及び上限の間である範囲などが挙げられる。また、周期算出装置１は、この判定がＹＥＳである場合にはＳ２２の処理に移り、ＮＯである場合には本処理を終了する。

Ｓ２２乃至Ｓ２６までの処理は、図７に示すＳ１１乃至Ｓ１５までの処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

この場合には、周期算出装置１は、周期算出装置１は、基準周期Ｔが所定範囲内に属しない場合にのみ、加速度センサ８０により測定された加速度の値を用いて当該基準周期Ｔを修正する。このため、周期算出装置１が基準周期Ｔを逐一補正する処理を実行しないため、周期算出装置１は周期算出装置１における処理負荷を軽減することができる。

なお、上記周期算出装置において動作するプログラムは、上記ＣＰＵ７０と同様の機能を有する。なお、プログラムは、記録媒体に記録されてもよい。この記録媒体は、ハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＩＣチップ、カセットテープなどが挙げられる。

第１実施形態における周期算出装置を示す概略構成図である。 第１実施形態における周期算出方法を示す図である。 第１実施形態における周期算出処理を示す図である（その１）。 第１実施形態における周期算出処理を示す図である（その２）。 第２実施形態における周期算出装置を示す概略構成図である。 第２実施形態における被験者に作用する加速度の方向を示す図である。 第２実施形態における基準周期算出処理１を示す図である。 第２実施形態における合成加速度−脈拍数特性・算出処理を示す図である。 第２実施形態における合成加速度に対する脈拍数の関係を示す図である。 第２実施形態における時間に対する心拍数及び脈拍数の関係を示す図である。 第２実施形態における基準周期算出処理２を示す図である。 従来における時間に対する心拍数及び脈拍数の関係を示す図である。 従来における脈波の一例を示す図である。

符号の説明

１…周期算出装置、１０…脈波センサ、２０…検出部、３０…バンドパスフィルタ部、４０…報知部、５０…ＲＡＭ、６０…ＲＯＭ、７０…ＣＰＵ、７１…ピーク間隔特定部、７２…次ピーク間隔特定部、７３…範囲設定部、７４…周期算出部、７７…補正部、８０…加速度センサ、９０…検出部

Claims (8)

1. 被験者に着脱可能に装着される周期算出装置であって、
   第１センサにより測定される基準周期と相関のある被験者の運動量を測定する第２センサと、
   前記第２センサにより測定された運動量の値を用いて、前記第１センサにより測定された前記基準周期を補正する補正部と
   を備えることを特徴とする周期算出装置。
2. 前記基準周期は、被験者の脈拍数又は心拍数に対応する周期であり、前記運動量は、互いに直交する３軸方向に作用する加速度の合成値であり、
   前記補正部は、多数の被験者の前記加速度の合成値と該多数の被験者の脈拍数又は心拍数との関係により算出された近似式と、前記第２センサにより測定された前記加速度の合成値とを用いて、前記第１センサにより測定された前記基準周期を補正することを特徴とする請求項１に記載の周期算出装置。
3. 前記補正値は、前記第１センサにより測定された前記基準周期が所定範囲内に属しない場合には、前記第２センサにより測定された運動量の値を用いて前記基準周期を補正し、前記第１センサにより測定された前記基準周期が所定範囲内に属する場合には、前記第２センサにより測定された運動量の値を用いて前記基準周期を補正することを特徴とする請求項１に記載の周期算出装置。
4. 前記第１センサは、被験者の脈波の振幅の１つのピークから次のピークまでの間隔である前記基準周期を測定するものであり、
   前記基準周期に対する下限及び上限の間である特定範囲を設定する範囲設定手段と、
   前記第１センサにより測定された前記基準周期に対して次の周期である次周期が前記特定範囲に属する場合には、該次周期を脈波周期として算出する周期算出部と
   を備えることを特徴とする請求項１又は請求項３のいずれかに記載の周期算出装置。
5. 被験者に着脱可能に装着され、第１センサにより測定される基準周期と相関のある被験者の運動量を測定する第２センサを備える周期算出装置において動作するプログラムであって、
   コンピュータを、
   前記第２センサにより測定された運動量の値を用いて、前記第１センサにより測定された前記基準周期を補正する補正部として機能させることを特徴とするプログラム。
6. 前記基準周期は、被験者の脈拍数又は心拍数に対応する周期であり、前記運動量は、互いに直交する３軸方向に作用する加速度の合成値であり、
   前記補正部は、多数の被験者の前記加速度の合成値と該多数の被験者の脈拍数又は心拍数との関係により算出された近似式と、前記第２センサにより測定された前記加速度の合成値とを用いて、前記第１センサにより測定された前記基準周期を補正することを特徴とする請求項５に記載のプログラム。
7. 前記補正値は、前記第１センサにより測定された前記基準周期が所定範囲内に属しない場合には、前記第２センサにより測定された運動量の値を用いて前記基準周期を補正し、前記第１センサにより測定された前記基準周期が所定範囲内に属する場合には、前記第２センサにより測定された運動量の値を用いて前記基準周期を補正することを特徴とする請求項５に記載のプログラム。
8. 前記第１センサは、被験者の脈波の振幅の１つのピークから次のピークまでの間隔である前記基準周期を測定するものであり、
   前記基準周期に対する下限及び上限の間である特定範囲を設定する範囲設定手段と、
   前記第１センサにより測定された前記基準周期に対して次の周期である次周期が前記特定範囲に属する場合には、該次周期を脈波周期として算出する周期算出部と
   を備えることを特徴とする請求項５又は請求項７のいずれかに記載のプログラム。
   
   
   
   

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