JP5060186B2

JP5060186B2 - 脈波処理装置及び方法

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Publication number: JP5060186B2
Application number: JP2007177173A
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Inventors: 一成大内; 琢治鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-07-05
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2012-10-31
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Description

本発明は、脈波信号をデータとして処理する脈波処理装置及び方法に関するものである。

被験者の状態を顕著に反映する生体指標の一つとして心拍（心拍数、心拍間隔の周波数解析による自律神経活動など）がある。心拍を直接的に計測するためには心電を計測するのが一般的である。心電計測のためには電極を例えば胸部に数カ所直接貼り付ける必要がある。電極を日常生活で継続的に使用するには被験者の負担が大きい。そこで、より手軽に心拍に相当する生体指標として、指、手首、耳朶などにおける脈波が利用されている。しかし、脈波を計測する場合、心電を計測する場合に比べて身体の動き（体動）に対する波形の乱れの影響が大きいという問題がある。そのため、脈波の波形から体動の影響を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。

特許第2816944号公報特開2001-61795号公報特開2002-17694号公報特開2005-95653号公報特開2005-160640号公報

しかし、特許文献１〜５に示される技術においては、基本的に、所定区間内の脈波信号、あるいは脈波信号と体動信号との特徴から体動成分を除去し、区間内の平均脈拍数を算出するものである。このような技術は、運動用途などには向いているが、体動信号が脈波信号と同程度の周波数帯域である場合には体動成分の除去が難しいという問題がある。また、脈波一拍ごとの間隔を抽出し、その揺らぎ成分の周波数解析に基づいた自律神経解析を行う用途には利用できない。

一方、体動の大きさによって、その体動が発生した時点の脈波を解析に使用するか使用しないかを判断する手法がある。この手法では、一拍ごとに脈波の使用不使用を判断することが可能であるが、所定の大きさを超えた体動が発生した場合に脈波を全て不使用と判断してしまうことにより、脈波として計測可能なデータを取り逃してしまう可能性がある。精度の良い自律神経解析を行うためには、脈波として正しく計測できる場合はそのデータを極力使用することが望まれる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、体動による波形の乱れの影響の大きさに応じて、データとして用いる脈波信号を取捨選択可能な脈波処理装置及び方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、脈波処理装置であって、被験者の脈波を表す脈波信号データと、被験者の体動を表す体動信号データとを取得する取得手段と、前記脈波信号データと前記体動信号データとの相関の程度を表す相関係数を算出する相関係数算出手段と、前記脈波信号データのうち前記相関係数が所定の閾値以上となる前記脈波信号データを除去する脈波除去手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明は、取得手段と、相関係数算出手段と、脈波除去手段とを備えた脈波処理装置によって実行される脈波処理方法であって、前記取得手段によって、被験者の脈波を表す脈波信号データと、被験者の体動を表す体動信号データとを取得するステップと、
前記相関係数算出手段によって、前記脈波信号データと前記体動信号データとの相関の程度を表す相関係数を算出するステップと、前記脈波除去手段によって、前記脈波信号データのうち前記相関係数が所定の閾値以上となる脈波信号データを除去するステップと、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、脈波信号と体動信号との相関関係を用いて脈波信号に対する体動の影響を判断するため、体動の影響を大きく受けている脈波信号を除去する一方、体動が発生していてもその影響が小さい脈波信号を採用することが可能である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる脈波処理装置及び方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。

（１）構成
図１は、本実施の形態にかかる脈波処理装置１００の構成を示すブロック図である。同図に示すように、脈波処理装置１００は、脈波計測部１０１と、体動計測部１０２と、脈波間隔検出部１０３と、相関係数算出部１０６と、脈波波形除去部１０７と、表示部１０８と、通信部１０９と、記録部１１０とを有している。

図２は、脈波処理装置１００の外観と装着状態とを例示する図である。この例では、手首に脈波処理装置１００を腕時計状に装着し、指に脈波計測部１０１を巻いて指腹部で脈波を計測する。

図３は、脈波計測部１０１の構成を概略的に示す図である。脈波計測部１０１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１１１と、フォトダイオード１１２との組み合わせで構成される光電脈波脈波センサを搭載している。脈波計測部１０１は、ＬＥＤ１１１から皮膚に光を照射し、血流変化による反射光（透過光でも良い）の強度変化をフォトダイオード１１２で検出し、これを脈波として捉える。これにより脈波計測部１０１は、脈波を計測してこれを表す脈波信号を出力する。ＬＥＤ１１１の色としては、血中ヘモグロビンの吸光特性の良い、青、緑、赤、近赤外などを用い、フォトダイオード１１２には、使用するＬＥＤ１１１の波長帯に合った特性のものを選ぶと良い。図４は、下側の面に脈波計測部１０１を設けた脈波処理装置１００を例示する図である。図５は、図４に示した脈波処理装置１００を腕時計状に手首に装着した例を示す図である。この例では、手首部で脈波を計測する。この場合の脈波計測部１０１は、図３に示されるＬＥＤ１１１及びフォトダイオード１１２の組み合わせの光電脈波センサで構成しても良いし、動脈の拍動変化を圧力で捉える圧力センサで構成しても良い。図６は、耳に装着できる形状にした脈波処理装置１００を例示する図である。この例では、脈波計測部１０１を耳朶に装着して脈波を計測する。この場合の脈波計測部１０１は、図３に示されるＬＥＤ１１１及びフォトダイオード１１２の組み合わせの光電脈波センサで構成すると良い。

図１に戻り、脈波間隔検出部１０３は、脈波計測部１０１が出力した脈波信号をサンプリングして脈拍間隔を検出する。具体的には、脈波間隔検出部１０３は、ＦＩＲフィルタ、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）やＨＰＦ（ハイパスフィルタ）等のフィルタを備えており、脈波以外のノイズ成分（雑音、基線の揺らぎなど）の除去と、脈波波形の急峻化等の信号処理をおこなった上、脈拍間隔を検出している。

体動計測部１０２は、例えばＸ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサを有している。この３軸加速度センサを人体の所定部位に装着することで、体動計測部１０２は体動として３軸方向の加速度を計測して、これを体動信号として出力する。各軸方向の加速度が各々成分信号に相当する。加速度センサが加速度を検出する方式としては、ピエゾ抵抗型、圧電型、静電容量型などがあるが、任意の方式でよい。

尚、脈波計測部１０１、脈波間隔検出部１０３及び体動計測部１０２の詳細な構成は、例えば、特開２００１−３４４３５２号公報に示される。

相関係数算出部１０６は、脈波間隔検出部１０３が検出した脈波間隔に基づいて、相関係数の算出に用いる脈波の使用範囲を決定し、当該使用範囲にある脈波を表す脈波信号と、当該使用範囲にある脈波が計測された時刻と略同時刻に体動計測部１０２が計測した体動を表す体動信号とを用いて、相関係数を時系列に算出する。

なお、脈波間隔検出部１０３、相関係数算出部１０６は、脈波計測部１０１から出力される脈波信号、体動計測部１０２から出力される体動信号を、取得手段であるハードウェアとしての入力ポート（図示せず）を介して取得する。

脈波波形除去部１０７は、相関係数算出部１０６が算出した相関係数が第１閾値以上である場合の脈波間隔のデータ（脈波間隔データ）を除去し、当該相関係数が第１閾値より低い場合の脈波間隔データを採用する。

表示部１０８は、脈波間隔検出部１０３が検出した脈波間隔のデータ（脈波間隔データ）のうち脈波波形除去部１０７が採用した脈波間隔データなどを表示できる液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などで構成される。図７は、脈波処理装置１００の上面に表示部１０８が設けられた例を示す図である。

記録部１１０は、脈波処理装置１００で計測された各種計測データを記憶する記憶領域であり、例えば、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭなどを用いる。計測データは、例えば、脈波信号、体動信号、脈波間隔データなどである。

通信部１０９は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、赤外線通信などの無線（電磁波や光）通信、あるいはＵＳＢ、ＲＳ−２３２Ｃなどの有線通信により外部端末へ計測データを転送する。通信部１０９は、計測される都度計測データを転送しても良いし、記録部１１０に蓄積された計測データをまとめて転送しても良い。

（２）動作
次に、本発明の実施形態における脈波処理装置１００の動作について説明する。図８は、脈波処理装置１００が行う脈波計測処理の手順を示すフローチャートである。例えば、図３や図５のように手首に脈波処理装置１００を装着した場合について説明する。まず、被験者が、脈波処理装置１００の電源スイッチや計測開始ボタン（いずれも図示せず）を操作して脈波の計測の開始を指示すると(ステップＳ１０)、脈波計測部１０１が、所定のサンプリング周期で脈波を計測する(ステップＳ１１)。サンプリング周期は、例えば５０ｍｓとする。そして、脈波計測部１０１が計測した脈波信号を用いて脈波間隔検出部１０３が脈波間隔検出処理を行う(ステップＳ１２)。

図９は脈波間隔検出部１０３が行う脈波間隔検出処理の手順を示すフローチャートである。脈波間隔検出部１０３は、まず、脈波計測部１０１のハードウェア構成に依存するフィルタ特性に応じて、ＦＩＲフィルタなどによるデジタルフィルタ処理を適宜施し、必要に応じてＬＰＦ（ローパスフィルタ）またはＨＰＦ（ハイパスフィルタ）のいずれか、あるいはその両方のフィルタを使用して、脈波以外のノイズ成分（雑音、基線の揺らぎなど）の除去と、脈波波形の急峻化とを行う（ステップＳ３０）。次に、脈波間隔検出部１０３は、現在のサンプリングから一定時間過去（例えば、１．５ｓ）の脈波波形の最大値及び最小値を更新し（ステップＳ３１）、脈波波形とのクロス（閾値クロス）を検出するために使用する第２閾値（例えば、最大値と最小値との中点）を決定する（ステップＳ３２）。この第２閾値は、計測系の違いにより波形の特徴（形状、極性など）が異なることから、その計測系にあわせて設定すると良い。また、このような処理を施すことで、脈波振幅の変化に動的に追従しやすくなる。

次に、脈波間隔検出部１０３は、設定した第２閾値をクロスしたか否か（予め定めた方向に）を判定し、クロスした最初のサンプリング時を脈波間隔の検出のタイミングとする（ステップＳ３３）。ここで、閾値クロスはサンプリングとサンプリングとの間で発生するため、サンプリングのタイミングと実際の閾値クロスのタイミングとには誤差が生じる。そこで、閾値クロスに対して近似処理を施し、その誤差の影響を小さくすることも考えられる。図１０は、閾値クロスに対する近似処理を例示する図である。同図に示される近似処理では、サンプリング間（Ｐ０,Ｐ１間）の脈波波形が直線であると仮定し、第２閾値（Ｔｈ）前後の振幅の割合を用いて、閾値クロスＰｃを推定する。同図では、
Ｔ＝Ｔ１×（Ｐ０―Ｔｈ）／（Ｐ０―Ｐ１）
となる。このＴを用いて閾値クロスＰｃを算出する。このようにして脈波間隔を検出するが、ノイズがある場合あるいは脈波信号を正しく計測できていない場合などがある。このため、脈波間隔検出部１０３は、検出した脈波間隔があらかじめ想定した脈拍数範囲（例えば、脈拍数４０ｂｐｍ〜１２０ｂｐｍ、つまり脈波間隔０．５ｓ〜１．５ｓの範囲）内か否かを判定する（ステップＳ３４）。そして、脈波間隔検出部１０３は、検出した脈波間隔が当該範囲外にある場合には（ステップＳ３４：ＮＯ）、脈波間隔を検出していないものとし、検出した脈波間隔が当該範囲内にある場合には（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、脈波間隔を検出したものとする。

一方、図８のステップＳ１３では、体動計測部１０２が被験者の体動を計測する。ここでは、体動計測部１０２は３軸加速度センサを有するから、３軸方向の加速度を計測してこれを体動信号として出力する。本実施の形態においては、この各軸方向の加速度により、被験者の姿勢や動作に伴って与えられる脈波波形への影響の大きさを測る。そして、処理はステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、脈波間隔検出部１０３が上述の脈波間隔検出処理の結果脈波間隔を検出したか否かを相関係数算出部１０６が判定し、当該判定結果が肯定的である場合、ステップＳ１６に進み、当該判定結果が否定的である場合、ステップＳ１０に戻る。

ステップＳ１６では、相関係数算出部１０６は、相関係数の算出に用いる脈波信号の使用範囲を決定する。使用範囲としては、脈波間隔検出部１０３が上述のステップＳ１２の脈波間隔検出処理を行って検出したその時点の脈波間隔一拍分を十分に含む範囲とする。例えば、脈波間隔の１．５倍程度とする。図１１は、相関係数の算出に用いる脈波信号の使用範囲を例示する図である。脈波間隔検出部１０３が第２閾値（Ｔｈ）を基準に脈波間隔の検出を行う場合、脈を検出する都度、最新の検出トリガ点（閾値クロス）１３０から、最新の脈波間隔（Ｔｍ）の１．５倍（１．５Ｔｍ）過去に戻った範囲を相関係数の算出の際の使用範囲とする。相関係数算出部１０６は、脈波間隔が一拍検出される度に前述の手順に従って使用範囲を調節して新たな使用範囲を決定する。

次いで、ステップＳ１７では、相関係数算出部１０６は、体動計測部１０２が体動信号として出力した３軸方向の加速度に対して、相関係数の算出に用いる優先順位を決定する。この処理を行うのは、被験者の姿勢や動作の違いによって、脈波波形に影響を与える加速度の軸方向が異なることに起因する。例えば、被験者が普通に手を振って歩く場合に計測される加速度と、物を抱えて歩く場合に計測される加速度とでは、脈波波形に影響を与える軸方向が異なる。歩行の際の足裏の接地の衝撃が与える影響が大きく、３軸加速度センサが検出している重力加速度の方向（地面鉛直方向）の加速度変化波形との相関が高い。このようなことから、相関係数算出部１０６は、３軸加速度センサを有する体動計測部１０２が計測した加速度の各軸方向の直流成分を比較し、重力加速度である±１Ｇに近い順に、優先順位を決定する。例えば、図１４においては、Ｙ軸方向の加速度が優先順位１位となり、Ｚ軸方向の加速度が優先順位２位となり、Ｘ軸方向の加速度が優先順位３位となる。そして、相関係数算出部１０６は、まず、ステップＳ１６で決定した使用範囲の脈波信号と、当該使用範囲にある脈波が計測された時刻と略同時刻に体動計測部１０２が計測した加速度のうち優先順位が１位の軸方向（ここでは、Ｙ軸方向である）の加速度との相関係数を算出する（ステップＳ１８）。相関係数の算出方法には、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）法や畳み込み積分法（Convolution）などを用いれば良い。

そして、相関係数算出部１０６は、算出した相関係数が予め定められた第１閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。当該判定結果が肯定的である場合、脈波波形除去部１０７は、ステップＳ１２で検出された脈波間隔データを除去して（ステップＳ２２）、ステップＳ２３〜Ｓ２５に進む。ステップＳ１９の判定結果が否定的である場合、次の優先順位が３位以下であるか否かを判定し（ステップＳ２０）、当該判定結果が肯定的である場合、ステップＳ１６で決定した使用範囲の脈波信号と、当該使用範囲にある脈波が計測された時刻と略同時刻に体動計測部１０２が計測した加速度のうち次に優先順位が高い軸方向の加速度との相関係数を算出する（ステップＳ２１）。ステップＳ２０の判定結果が否定的である場合、ステップＳ１２で検出された脈波間隔データは除去されることなく、処理はステップＳ２３〜Ｓ２５に進む。

ここで、図に示される脈波波形の例を参照しながら説明する。図１２は、安静時の脈波波形を例示する図である。図１３は、ファイルを胸の前に抱えたまま歩行した際の脈波波形及び３軸方向の各加速度波形を例示する図である。地面鉛直方向はＹ軸である。図１４は、脈波波形と、３軸方向の各加速度波形との相関係数を各々示す図である。図１２に示される脈波波形と、図１３に示される脈波波形とを比較すると、波形が似通っていることが分かる。このため、従来の技術においては、図１３に示される脈波波形も、被験者の本来の脈波の波形を表すものとして検出される場合があった。しかし、図１４に示した相関係数を参照すると、脈波波形と地面鉛直方向のＹ軸方向の加速度波形との相関が高く維持されていることが分かる。このことから、図１３に示される脈波波形は、被験者の本来の脈波の波形を表すものではなく、被験者の体動（ここでは、歩行である）が影響した波形であることが分かる。図１４を参照すると、この例では、第１閾値を「０．６」程度に予め設定すれば、上述のステップＳ１１の判定の結果、被験者の体動の影響を大きく受けている脈波波形に対応する脈波間隔データを脈波波形除去部１０７により除去可能である。

このようにして、脈波本来の波形と、体動の影響を大きく受けている波形とを区別し、前者の波形に対応する脈波間隔データとして採用する。そして、採用された脈波間隔データを表示部１０８がその都度表示したり（ステップＳ２３）、通信部１０９がその都度外部情報端末へ送信したり（ステップＳ２４）、記録部１１０が一旦記憶したりする（ステップＳ２５）。また、記録部１１０が記憶して蓄積した脈波間隔データを通信部１０９がまとめて外部情報端末へ転送しても良い。そして、計測が終了すると（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、処理は終了する。

以上のような構成によれば、脈波信号と体動信号との相関関係を用いて脈波信号が体動の影響を受けているかを判断するため、体動の影響を大きく受けていて脈波間隔を正しく検出できない脈波信号を除去する一方、脈波間隔を正しく検出できる脈波信号を極力採用することが可能になる。そして、体動の影響を大きく受けている脈波間隔データを除去して、正しく検出された脈波間隔データを採用することにより、各種の生体解析を精度高く行うことが可能になる。また、脈波信号が体動の影響を受けているか一拍ごとに判断するため、一拍ごとの脈波間隔を利用する生体解析などの用途に好適である。

[変形例]
なお、本発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

＜変形例１＞
上述の実施の形態においては、体動計測部１０２として３軸加速度センサを用いた場合、相関係数算出部１０６は、図８のステップＳ１７で、加速度の各軸方向に対して相関係数の算出に用いる優先順位を各々決定し、ステップＳ１９の判定結果が肯定的とならない限り、優先順位が３位までの軸方向の加速度を用いて相関係数を算出した。しかし、ステップＳ２０〜２１を行わず、優先順位が１位の軸方向の加速度についての相関係数を算出するようにしても良いし、優先順位が２位までの軸方向の加速度を用いて相関係数を算出するようにしても良い。

また、体動計測部１０２として３軸加速度センサ以外を用いても良い。体動を計測する方式としては、身体の動きによる金属の球体の動きを複数箇所の接点で検出する方式や、ひずみゲージを関節などに取り付けて検出する方式などの体の動きを捉えることができるものを用いれば良い。また、複数の各種センサを用いて体動計測部１０２を構成しても良い。このような構成において、相関係数算出部１０６は、１つのセンサが検出する複数種類のデータや複数の各センサが検出したデータに対して優先順位を決定して、優先順位の高いデータの順に相関係数の算出に用いるようにしても良い。

＜変形例２＞
上述の実施の形態においては、脈波処理装置１００が姿勢推定部を備えるように構成しても良い。図１５は、本変形例に係る脈波処理装置１００の構成を例示するブロック図である。同図に示される姿勢推定部１０４は、体動計測部１０２が出力した体動信号を入力ポート（図示せず）を介して入力し、この体動信号を用いて、被験者の姿勢を推定する。具体的には、例えば、姿勢推定部１０４は、体動計測部１０２が出力した体動信号として加速度波形を得ると、ローパスフィルタを通して得られる直流成分に基づいて、被験者の姿勢を推定する。推定される姿勢は、例えば、仰臥位、立位、座位などである。このような被験者の姿勢に対応して、脈波間隔データとの相関係数を算出すべき加速度の軸方向の優先順位を予め定め、記録部１１０又は図示しないメモリに予め記憶させる。

図１６は、本変形例にかかる脈波計測処理の手順を示す図である。本変形例では、上述の実施の形態において説明したステップＳ１３の後、ステップＳ１４で、姿勢推定部１０４が被験者の姿勢を推定する。そして、ステップＳ１７´では、相関係数算出部１０６は、ステップＳ１６で決定した使用範囲の脈波信号と、当該使用範囲にある脈波が計測された時刻と略同時刻に体動計測部１０２が計測した加速度のうち、姿勢推定部１０４が推定した被験者の姿勢に対応してメモリに記憶されている優先順位が１位の軸方向の加速度データとを用いて、相関係数を算出する。

このような構成によれば、脈波波形に影響が大きく作用する姿勢に応じた、脈波間隔データの除去をより適切に行うことができる。

尚、姿勢推定部１０４が推定した姿勢を表す姿勢データを、表示部１０８が表示したり、通信部１０９が外部情報端末に送信したり、記録部１１０が記憶したりしても良い。

また、本変形例では、姿勢推定部１０４を相関係数算出部１０６と別個に設けているが、姿勢推定部１０４を相関係数算出部１０６に含めた構成としてもよい。

＜変形例３＞
上述の実施の形態においては、脈波処理装置１００が動作推定部を備えるように構成しても良い。図１７は、本変形例にかかる脈波処理装置１００の構成を例示するブロック図である。同図に示される動作推定部１０５は、体動計測部１０２が出力した体動信号を用いて、被験者の動作を推定する。具体的には、例えば、動作推定部１０５は、体動計測部１０２が出力した体動信号として加速度波形を得ると、ローパスフィルタを通して得られる交流成分の周波数成分及び変動パターンに基づいて、被験者の動作を推定する。推定される動作は、例えば、歩行（通常の歩行、物を抱えての歩行）、階段昇降、走行、自転車走行、自動車乗車、電車乗車などである。このような被験者の動作に対応して、脈波信号との相関係数を算出すべき加速度の軸方向の優先順位を予め定め、記録部１１０又は図示しないメモリに予め記憶させる。

尚、動作推定部１０５の構成は、例えば、特開２００１−３４４３５２号公報に示される。また、体動計測部１０２を手首に装着した場合には、特に、以下に挙げる文献に示した技術を用いて動作推定部１０５を構成すれば良い。
文献：佐藤誠、森田千絵、土井美和子：生体データと加速度データを用いた行動認識、情報処理学会第65回全国大会3T5B-2,pp239-242，（2003.3）

本変形例にかかる脈波計測処理の手順は、図１６に示したものと略同様である。本変形例では、上述の実施の形態において説明したステップＳ１３の後、ステップＳ１４で、動作推定部１０５が被験者の動作を推定する。そして、ステップＳ１７´では、相関係数算出部１０６は、ステップＳ１６で決定した使用範囲の脈波信号と、当該使用範囲にある脈波が計測された時刻と略同時刻に体動計測部１０２が計測した加速度のうち、動作推定部１０５が推定した被験者の動作に対応してメモリに記憶されている優先順位が１位の軸方向の加速度データとを用いて、相関係数を算出する。

このような構成によれば、脈波波形に影響が大きく作用する動作に応じた、脈波間隔データの除去をより適切に行うことができる。

尚、動作推定部１０５が推定した動作を表す動作データを、表示部１０８が表示したり、通信部１０９が外部情報端末に送信したり、記録部１１０が記憶したりしても良い。

また、本変形例では、動作推定部１０５を相関係数算出部１０６と別個に設けているが、動作推定部１０５を相関係数算出部１０６に含めた構成としてもよい。

＜変形例４＞
上述の実施の形態においては、脈波処理装置１００が脈波間隔検出部１０３を備え、脈波波形除去部１０７は、相関係数に基づいて、脈波間隔データを適宜除去した。しかし、脈波処理装置１００が脈波間隔検出部１０３を備えず、脈波波形除去部１０７は、相関係数に基づいて、例えば、脈波計測部１０１が出力した脈波信号自体を適宜除去しても良い。

＜変形例５＞
上述の実施の形態においては、脈波処理装置１００は、出力手段として、表示部１０８、通信部１０９及び記録部１１０を備えるように構成したが、これらを備えなくても良いし、これらのうち少なくとも１つを備える構成であっても良い。また、脈波処理装置１００が表示部１０８及び通信部１０９を備える構成においては、通信部１０９は脈波間隔データを外部情報端末に即座に転送しなくても良い。

＜変形例６＞
上述の実施の形態においては、脈波処理装置１００は、脈波間隔データを用いて脈拍数を換算する換算手段を備え、脈波間隔検出部１０３が検出した脈波間隔データのうち脈波波形除去部１０７が採用した脈波間隔データを当該換算手段が換算した脈拍数を、表示部１０８、通信部１０９及び記録部１１０のうち少なくとも１つに出力するように構成しても良い。

＜変形例７＞
上述の実施の形態においては、脈波処理装置１００は、脈波計測部１０１と体動計測部１０２とを備え、脈波計測装置を兼ねるように構成した。しかし、脈波処理装置１００は、これらの各部を備えず、脈波信号と体動信号とを外部装置を用いて取得するように構成しても良い。図１８は、本変形例にかかる脈波処理装置１００の構成と、外部装置である脈波計測装置１２０の構成とを例示するブロック図である。脈波計測装置１２０は、脈波計測部１０１´と、体動計測部１０２´と、ネットワークインタフェース等で構成される通信部１２１とを備える。脈波計測部１０１´及び体動計測部１０２´の構成は、上述の脈波計測部１０１及び体動計測部１０２の構成と各々略同様である。脈波計測装置１２０は、通信部１２１を介して、脈波計測部１０１´が出力した脈波信号及び体動計測部１０６´が出力した体動信号を脈波処理装置１００に送信する。脈波処理装置１００は、通信部１０９を介して脈波計測装置１２０から脈波信号及び体動信号を受信する。脈波処理装置１００は、受信した脈波信号を用いて脈波間隔を検出し、受信した脈波信号及び体動信号を用いて、上述の実施の形態と同様にして、相関係数を算出し、当該相関係数に基づいて、体動の影響が大きく作用している脈波信号に対応する脈波間隔のデータを除去する。

また、このような構成において脈波処理装置１００は、上述の変形例２、３で説明した姿勢推定部１０４及び動作推定部１０５のうち少なくとも一方を更に備えるように構成しても良い。

本発明の実施の形態にかかる脈波処理装置１００の構成を示すブロック図である。脈波処理装置１００の外観と装着状態とを例示する図である。脈波計測部１０１の構成を概略的に示す図である。下側の面に脈波計測部１０１を設けた脈波処理装置１００を例示する図である。図４に示した脈波処理装置１００を腕時計状に手首に装着した例を示す図である。耳に装着できる形状にした脈波処理装置１００を例示する図である。脈波処理装置１００の上面に表示部１０８が設けられた例を示す図である。脈波処理装置１００が行う脈波計測処理の手順を示すフローチャートである。脈波間隔検出処理の手順を示すフローチャートである。閾値クロスに対する近似処理を例示する図である。相関係数の算出に用いる脈波信号の使用範囲を例示する図である。安静時の脈波波形を例示する図である。ファイルを胸の前に抱えたまま歩行した際の脈波波形及び３軸方向の各加速度波形を例示する図である。脈波波形と、３軸方向の各加速度波形との相関係数を各々示す図である。一変形例にかかる脈波処理装置１００の構成を例示するブロック図である。脈波計測処理の手順を示す図である。一変形例にかかる脈波処理装置１００の構成を例示するブロック図である。一変形例にかかる脈波処理装置１００の構成と、外部装置である脈波計測装置１２０の構成とを例示するブロック図である。

符号の説明

１００脈波処理装置
１０１脈波計測部
１０２体動計測部
１０３脈波間隔検出部
１０４姿勢推定部
１０５動作推定部
１０６相関係数算出部
１０７脈波波形除去部
１０８表示部
１０９通信部
１１０記録部
１１１ＬＥＤ
１１２フォトダイオード
１２０脈波計測装置
１２１通信部

Claims

被験者の脈波を表す脈波信号データと、被験者の体動を表す体動信号データとを取得する取得手段と、
前記脈波信号データと前記体動信号データとの相関の程度を表す相関係数を算出する相関係数算出手段と、
前記脈波信号データのうち前記相関係数が所定の閾値以上となる前記脈波信号データを除去する脈波除去手段とを備える
ことを特徴とする脈波処理装置。
前記脈波信号データが表す脈波の波形を用いて一拍ごとの第１脈波間隔データを検出する脈波間隔検出手段を更に備え、
前記脈波除去手段は、前記第1脈波間隔データから前記相関係数が所定の閾値以上である場合の脈波間隔を表す第２脈波間隔データを除去した第３脈波間隔データを算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の脈波処理装置。
前記相関係数算出手段は、前記一拍ごとの脈波間隔が検出されたタイミングで前記相関係数を算出する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脈波処理装置。
前記相関係数算出手段は、前記第1脈波間隔データに基づいて、前記相関係数の算出に用いる前記脈波信号の使用範囲を決定し、当該使用範囲にある前記脈波信号を用いて前記相関係数を算出する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の脈波処理装置。
前記体動信号データは、複数の信号データを含み、
前記相関係数算出手段は、前記信号データのうち少なくとも１つ信号データに対して優先順位を決定し、当該優先順位が少なくとも最も高い信号データと前記脈波信号データとの相関の程度を表す相関係数を算出する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の脈波処理装置。
前記体動信号データは、複数の信号データを含み、
前記体動信号に基づいて、被験者の姿勢を推定する姿勢推定手段を更に備え、
前記相関係数算出手段は、推定された被験者の姿勢と相関の程度が高い前記信号データの順を前記優先順位として決定して、当該優先順位が少なくとも最も高い信号データと前記脈波信号データとの相関の程度を表す相関係数を算出する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の脈波処理装置。
前記体動信号は、複数の信号データを含み、
前記体動信号に基づいて、被験者の動作を推定する動作推定手段を更に備え、
前記相関係数算出手段は、推定された被験者の動作と相関の程度が高い前記信号データの順を前記優先順位として決定して、当該優先順位が少なくとも最も高い信号データと前記脈波信号データとの相関の程度を表す相関係数を算出する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の脈波処理装置。
前記脈波信号データ及び体動信号データ、又は、前記第３脈波間隔データ、のうち少なくとも一つを出力する出力手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載の脈波処理装置。
推定された姿勢を表す姿勢データを出力する出力手段を更に備える
ことを特徴とする請求項８に記載の脈波処理装置。
推定された動作を表す動作データを出力する出力手段を更に備える
ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の脈波処理装置。
被験者の脈波を計測して当該脈波を表す脈波信号データを出力する脈波計測手段を更に備え、
前記取得手段は、前記脈波計測手段が出力した脈波信号データを取得する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０に記載の脈波処理装置。
被験者の体動を計測して当該体動を表す体動信号データを出力する体動計測手段を更に備え、
前記取得手段は、前記体動計測手段が出力した体動信号データを取得する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１に記載の脈波処理装置。
前記体動計測手段は、３軸加速度センサを有し、各々直交する３軸方向の加速度を計測し、各軸方向の加速度のデータを信号データとして含む信号を前記体動信号データとして出力する
ことを特徴とする請求項１２に記載の脈波処理装置。
取得手段と、相関係数算出手段と、脈波除去手段とを備えた脈波処理装置によって実行される脈波処理方法であって、
前記取得手段によって、被験者の脈波を表す脈波信号データと、被験者の体動を表す体動信号データとを取得するステップと、
前記相関係数算出手段によって、前記脈波信号データと前記体動信号データとの相関の程度を表す相関係数を算出するステップと、
前記脈波除去手段によって、前記脈波信号データのうち前記相関係数が所定の閾値以上となる脈波信号データを除去するステップと、
を含むことを特徴とする脈波処理方法。