JP6048245B2 - Signal processing apparatus, the pulse wave measuring device and a signal processing method - Google Patents

Signal processing apparatus, the pulse wave measuring device and a signal processing method Download PDF

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森田 雅紀
雅紀 森田
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セイコーエプソン株式会社
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本発明は、生体の脈波を測定する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for measuring a pulse wave of a living body.

ノイズ成分を除去するための演算処理を行う脈波測定装置が開発されている。 Pulse wave measuring apparatus that performs arithmetic processing for removing noise components have been developed. 例えば、特許文献1は、発光部と受光部とを複数設けて測定した複数の脈波信号を演算処理し、ノイズ成分を除去する方法が記載されている。 For example, Patent Document 1, a plurality of pulse wave signal measured by a plurality of the light emitting portion and the light receiving portion to the arithmetic processing, a method of removing the noise component is described.

特開2005−323906号公報 JP 2005-323906 JP

しかし、特許文献1に開示された技術は、第1受光部で脈波を含む成分を測定し、第2受光部で“生体情報を含まない”とされる成分を測定する。 However, the technique disclosed in Patent Document 1, the components comprising a pulse wave in the first light receiving unit is measured, and measuring the components that are "biological information does not include the" second receiving portion. そしてこの技術は、両者を正規化した後に第1受光部で得た測定結果から第2受光部で得た測定結果を減算している。 And this technique is subtracted measurement results from the measurement result obtained by the first light receiving portion after normalizing both obtained in the second light receiving portion. しかし、第2受光部が第1受光部における脈波以外の成分を測定するには、第2受光部を第1受光部の近傍に設置する必要があるため、第2受光部で測定される成分を、完全に“生体情報を含まない”ものとすることは困難である。 However, the second light receiving section to measure the components other than the pulse wave in the first light receiving portion, it is necessary to install a second light receiving portion in the vicinity of the first light receiving portion, it is measured by the second light receiving portion the components, it is difficult to completely "biometric information does not include the" ones. そして、第2受光部に脈波が含まれる場合に減算処理によって脈波が消滅してしまう場合がある。 Then, there is a case where the pulse wave disappears by the subtraction process if the pulse wave is included in the second light receiving portion. さらに、任意の周波数で正規化する処理を行う際に、脈波が現れている周波数を選択してしまうと、この脈波が消滅する場合がある。 Further, when performing processing of normalizing at any frequency and thus to select the frequency at which the pulse wave has appeared in some cases this pulse wave disappears.

本発明は、脈波を含む複数の信号からノイズを除去する技術を提供する。 The present invention provides a technique for removing noise from a plurality of signals including the pulse wave.

上述した課題を解決するため、本発明に係る信号処理装置は、生体の脈波を測定する第1測定部から、当該脈波を示す第1信号を取得する第1取得部と、前記第1測定部と異なる感度で前記生体の脈波を測定する第2測定部から、当該脈波を示す第2信号を取得する第2取得部と、前記第1信号の第1スペクトルおよび前記第2信号の第2スペクトルから得られた周波数とスペクトル強度の組をクラスタ化し、当該クラスタ化の結果に基づいて前記第1スペクトルおよび前記第2スペクトルをそれぞれ複数の周波数帯に分割する分割部と、前記第1スペクトルと前記第2スペクトルについて、前記分割部により分割された周波数帯ごとに、前記第1測定部と前記第2測定部との感度の比を推算する推算部と、前記推算部により推算された比を To solve the problems described above, the signal processing apparatus according to the present invention, the first measuring unit for measuring a pulse wave of a living body, a first obtaining unit for obtaining a first signal indicative of the pulse wave, the first a second measurement unit by the measuring unit with different sensitivities to measure the pulse wave of the living body, second acquisition unit, the first spectrum and the second signal of the first signal to obtain a second signal indicative of the pulse wave a dividing unit for the resulting set of frequencies and spectrum intensity of the second spectral clustering, splitting the first spectrum and the second spectrum into a plurality of frequency bands based on the result of the clustering, the first for the one spectrum second spectrum, for each frequency band divided by the division unit, the estimation unit for estimating a ratio of sensitivity between said first measuring unit and the second measuring section, is estimated by the estimation unit the ratio いて、前記第1スペクトルに含まれるノイズを相殺するように当該第1スペクトルから前記第2スペクトルを前記周波数帯ごとに減算する減算部と、前記減算部により得られた前記周波数帯ごとの減算結果を合成し、複数の周波数帯のスペクトルを得る合成部とを備えることを特徴とする。 There are, a subtraction unit for subtracting the second spectral from the first spectrum so as to cancel the noise contained in the first spectrum for each said frequency band, the subtraction result for each of the frequency bands obtained by the subtraction unit It was synthesized and characterized in that it comprises a synthesis section to obtain a spectrum of the plurality of frequency bands.
好ましくは、上述の態様において、前記分割部は、前記スペクトルを2つの周波数帯に分割してもよい。 Preferably, in the embodiment described above, the divided unit may divide the spectrum into two frequency bands.
この構成によれば、脈波を含む複数の信号からノイズを除去することができる。 According to this configuration, it is possible to remove noise from a plurality of signals including the pulse wave.

また、上述の態様において、前記第1測定部と前記第2測定部との感度の比として基準となる基準値を記憶する記憶部と、前記推算部により推算された比と、前記記憶部に記憶された基準値とに基づいて、前記第1信号および前記第2信号の各スペクトルにノイズが含まれるか否かを判定する判定部とを備え、前記減算部は、前記判定部によって前記各スペクトルにノイズが含まれないと判定された場合に、減算を行わないことが望ましい。 Further, in the embodiments described above, a storage unit for storing a reference value serving as a reference as the ratio of the sensitivity of the first measurement unit and the second measuring unit, and the ratio was estimated by the estimation unit, in the storage unit on the basis of the stored reference value, and a said determination section for determining whether noise is included in the spectrum of the first signal and the second signal, the subtraction unit, the by the determination unit each If it is determined that no noise is contained in the spectrum, it is desirable not to perform subtraction.
この構成によれば、不要な演算処理を行わなくて済む。 According to this configuration, it is not necessary to perform unnecessary processing.

また、本発明に係る脈波測定装置は、生体の脈波を測定する第1測定部と、前記第1測定部と異なる感度で前記生体の脈波を測定する第2測定部と、上述の信号処理装置とを備えることを特徴とする。 Further, the pulse-wave measurement apparatus according to the present invention includes a first measuring unit for measuring a pulse wave of a living body, and a second measuring unit for measuring the pulse wave of the living body with different sensitivities to the first measuring unit, the above-mentioned characterized in that it comprises a signal processing unit.
この構成によれば、脈波を含む複数の信号からノイズを除去して、その脈波を測定することができる。 According to this configuration, by removing the noise from the plurality of signals including the pulse wave, it is possible to measure the pulse wave.

また、本発明に係る信号処理方法は、第1取得部が、生体の脈波を測定する第1測定部から、当該脈波を示す第1信号を取得する第1取得ステップと、第2取得部が、前記第1測定部と異なる感度で前記生体の脈波を測定する第2測定部から、当該脈波を示す第2信号を取得する第2取得ステップと、分割部が、前記第1信号の第1スペクトルおよび前記第2信号の第2スペクトルから得られた周波数とスペクトル強度の組をクラスタ化し、当該クラスタ化の結果に基づいて前記第1スペクトルおよび前記第2スペクトルをそれぞれ複数の周波数帯に分割する分割ステップと、推算部が、前記第1スペクトルと前記第2スペクトルについて、前記分割部により分割された周波数帯ごとに、前記第1測定部と前記第2測定部との感度の比を推算 The signal processing method according to the present invention, the first acquisition unit, a first measuring unit for measuring a pulse wave of a living body, a first obtaining step of obtaining a first signal indicative of the pulse wave, the second obtaining part is the second measuring unit for measuring the pulse wave of the living body with different sensitivities to the first measuring unit, a second acquisition step of acquiring a second signal indicative of the pulse wave, divided parts, the first a first spectrum and the set frequency and the spectral intensity obtained from the second spectrum of the second signal of the signal cluster, a plurality of frequencies the first spectrum and the second spectrum based on the result of the clustering a dividing step of dividing the band, estimation unit is, for the second spectrum and the first spectrum, for each frequency band divided by the division unit, the sensitivity of the first measurement unit and the second measuring unit estimate the ratio る推算ステップと、減算部が、前記推算ステップにおいて推算された比を用いて、前記第1スペクトルに含まれるノイズを相殺するように当該第1スペクトルから前記第2スペクトルを前記周波数帯ごとに減算する減算ステップと、合成部が、前記減算ステップにおいて得られた前記周波数帯ごとの減算結果を合成し、複数の周波数帯のスペクトルを得る合成ステップとを備える。 And estimation step that, subtraction unit, using said estimated by the ratio in estimating step, subtracting the second spectral from the first spectrum so as to cancel the noise contained in the first spectrum for each said frequency band a subtraction step of the synthesis section synthesizes the result of subtraction for each of the frequency bands obtained in the subtraction step, and a synthesis step of obtaining a spectrum of the plurality of frequency bands.
この構成によれば、脈波を含む複数の信号からノイズを除去することができる。 According to this configuration, it is possible to remove noise from a plurality of signals including the pulse wave.

脈波測定装置の外観を示す図である。 Is a diagram showing an appearance of a pulse wave measuring apparatus. 脈波測定装置の構成を示すブロック図である。 It is a block diagram showing the configuration of a pulse wave measuring apparatus. 測定部の各構成の配置を示した図である。 It shows an arrangement of each component of the measuring unit. 制御部の機能的構成を示す図である。 It is a diagram showing a functional configuration of the control unit. 脈波測定装置の動作を示すフロー図である。 It is a flow diagram illustrating the operation of a pulse wave measuring apparatus. クラスタ化を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a clustering. 脈波測定装置によるノイズ成分の除去の状態を示す図である。 It is a diagram showing a state of removing a noise component due to the pulse wave measuring device.

1. 1. 実施形態1−1. Embodiment 1-1. 全体構成 図1は、脈波測定装置1の外観を示す図である。 Overall Configuration FIG. 1 is a diagram showing the appearance of a pulse wave measuring device 1. 脈波測定装置1は、リストバンド2によって使用者の手首に固定される腕時計のような構造を有している。 Pulse wave measuring device 1 has a structure such as a wristwatch that is fixed to the user's wrist by a wristband 2. 脈波測定装置1のおもて面には液晶パネルなどからなる表示面141(後述)が設けられており、脈波測定装置1の側面には使用者が押して操作をするボタンスイッチなどの操作子151(後述)が設けられている。 The front surface of the pulse wave measuring device 1 has a display surface 141 (described later) is provided consisting of a liquid crystal panel, an operation such as a button switch for operation by pressing the user on the side of the pulse wave measuring device 1 child 151 (described later) is provided. 脈波測定装置1のうら面は使用者の手首に接触する。 Pulse wave measuring device 1 Noura surface is in contact with the user's wrist.

図2は、脈波測定装置1の構成を示すブロック図である。 Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a pulse wave measuring device 1. 制御部11は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を有し、CPUがROMや記憶部12に記憶されているコンピュータプログラム(以下、単にプログラムという)を読み出して実行することにより脈波測定装置1の各部を制御する。 Control unit 11, CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory) having a computer program by the CPU is stored in the ROM or the storage unit 12 (hereinafter, referred to simply program) the reads and controls each unit of the pulse wave measuring device 1 by executing.

記憶部12は、ソリッドステートドライブ(SSD:Solid State Drive)などの大容量の記憶手段であり、CPUに読み込まれるプログラムを記憶する。 Storage unit 12, a solid state drive (SSD: Solid State Drive) is a large capacity storage means such as, for storing a program to be loaded into the CPU. また、記憶部12は、ノイズの割合が、所定の閾値よりも下回る状態(以下、基準状態という)で予め測定された脈波に関する情報である基準情報121を記憶している。 The storage unit 12, the proportion of noise, and stores the reference information 121 is information state falls below a predetermined threshold value (hereinafter, referred to as a reference state) about the pre-measured pulse wave by. 基準情報121は、例えば、基準状態で測定した2種類の脈波信号に対し、それぞれパワー積分値を算出して得られたその各積分値の比などである。 Reference information 121 is, for example, with respect to two kinds of pulse wave signal measured in the reference state, and the like ratio of the respective integral values ​​respectively obtained by calculating the power integral.

表示部14は、液晶などを利用した表示面141を備え、制御部11からの指示に応じてこの表示面141に画像を表示させる。 Display unit 14 includes a display surface 141 utilizing a liquid crystal, to display an image on the display surface 141 in accordance with an instruction from the control unit 11.
操作部15は各種の指示をするためのボタンスイッチなどの操作子151を備えており、ユーザによる操作を受け付けてその操作内容に応じた信号を制御部11に供給する。 Operation unit 15 includes a manipulator 151 such as button switches for various instructions, and supplies a signal corresponding to the operation content to the control unit 11 receives an operation by a user. なお、操作子151は、表示面141に重ねられた透明なタッチパネルを含んでいてもよい。 Incidentally, the operating element 151 may include a transparent touch panel stacked on the display surface 141.

測定部13は、第1測定部131、第2測定部132、増幅部133、およびA/D変換部134を有する。 Measuring unit 13 includes a first measuring unit 131, the second measuring unit 132, amplifying unit 133 and the A / D converter 134,. 第1測定部131は、生体の脈波を測定してその脈波を示す第1信号を出力する構成である。 First measuring unit 131 is configured to output a first signal indicating the pulse wave by measuring the pulse wave of a living body. 具体的に第1測定部131は、第1発光部1311と第1受光部1312とを有しており、これらが生体(この場合、手首の皮膚面)側に接触するように配置される。 Specifically the first measuring unit 131 includes a first light-emitting portion 1311 has a first light receiving portion 1312, these biological (in this case, the skin surface of the wrist) is placed in contact with the side.

第2測定部132は、第1測定部131と異なる感度で生体の脈波を測定してその脈波を示す第2信号を出力する構成である。 The second measuring unit 132 has a configuration in which a pulse wave of a living body with different sensitivities to the first measuring unit 131 measures and outputs a second signal indicating the pulse wave. ここで「感度」とは、ノイズ感度であり、脈波成分(脈波による信号の強度)に対するノイズ成分(ノイズによる信号の強度)の割合を表したものである。 Here, the "sensitivity" is a noise sensitivity, represent a proportion of the noise component (the intensity of the signal due to noise) for the pulse wave component (the intensity of the signal by the pulse wave). ここでは、第2測定部132の感度の方が、第1測定部131の感度よりも高くなるように構成されている。 Here, who sensitivity of the second measuring unit 132 is configured to be higher than the sensitivity of the first measuring unit 131.
具体的に第2測定部132は、第2発光部1321と第2受光部1322とを有しており、これらが生体側に接触するように配置される。 Specifically the second measuring unit 132, a second light-emitting portion 1321 has a second light receiving portion 1322, it is placed in contact with the living body.

増幅部133は、第1測定部131および第2測定部132によってそれぞれ出力された信号を増幅するアンプである。 Amplifying unit 133 is an amplifier for amplifying the signals output by the first measuring unit 131 and the second measuring section 132. A/D変換部134は、増幅部133によって増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。 A / D converter 134 converts the analog signal amplified by the amplifying unit 133 into a digital signal.

図3は、測定部13の各構成の配置を示した図である。 Figure 3 is a view showing the arrangement of the components of the measuring unit 13. 図3(a)に示すように、第1発光部1311、第1受光部1312、第2発光部1321および第2受光部1322はいずれも脈波測定装置1において、使用者の手首の皮膚面側に接触するように配置されている。 As shown in FIG. 3 (a), the first light emitting portion 1311, the first light receiving portion 1312, the second light emitting unit 1321 and the second light receiving unit 1322 are all pulse wave measuring device 1, the skin surface of the wrist of a user It is arranged to contact the side. なお、図3(b)に示すように、第1発光部1311が第2発光部1321を兼ねていてもよい。 Incidentally, as shown in FIG. 3 (b), the first light emitting portion 1311 may also function as the second light emitting unit 1321.

第1発光部1311は、図示しない電源から供給された電流によって、その電流に応じた光量の光を生体組織に向けて照射する。 The first light emitting unit 1311, the current supplied from a power source (not shown), the quantity of light corresponding to the current to irradiate the biological tissue. 第1受光部1312は、第1発光部1311が照射した光のうち、生体組織によって反射した光を受光し、その受光強度に応じた信号を第1信号として出力する。 The first light receiving portion 1312 of the light first light emitting portion 1311 is irradiated, receives light reflected by the biological tissue, and outputs a signal corresponding to the received light intensity as a first signal. この反射光には、様々なものが含まれ得るが、このうち、血管中のヘモグロビンによって反射した光は、脈波を示すものである。 The reflected light, but may include various ones, of which the light reflected by hemoglobin in the blood vessels is indicative of a pulse wave. 一方、例えば使用者の体の動き(体動)があると反射光は影響され、脈波に無関係なノイズを含む場合がある。 On the other hand, for example, light reflected there is user's body movement (body motion) is affected, which may contain extraneous noise pulse wave.

第2発光部1321は、供給された電流に応じた光量の光を生体組織に向けて照射する。 The second light emitting unit 1321, the quantity of light according to the supplied current to irradiate the biological tissue. 第2受光部1322は、第2発光部1321が照射した光のうち、生体組織によって反射した光を受光し、その受光強度に応じた信号を第2信号として出力する。 The second light receiving portion 1322 of the light second light emitting portion 1321 is irradiated, receives light reflected by the biological tissue, and outputs a signal corresponding to the received light intensity as a second signal. 第2測定部132は、第1測定部131と感度が異なるよう、例えば、以下の(1)〜(3)に示すように構成されている。 The second measuring unit 132, so that the sensitivity and the first measuring section 131 are different, for example, is configured as shown in the following (1) to (3). なお、これらの構成は組み合わされていてもよい。 However, these functions may be combined.

(1)第1発光部1311と第1受光部1312との距離と異なる距離で第2発光部1321と第2受光部1322とを配置する。 (1) disposing the second light emitting section 1321 and a second light receiving portion 1322 at a distance different from the distance between the first light-emitting portion 1311 and the first light receiving portion 1312.
(2)第2発光部1321が第1発光部1311と異なる波長の光を照射する。 (2) second light-emitting portion 1321 is irradiated with light of a wavelength different from the first light emitting portion 1311.
(3)第1発光部1311または第1受光部1312を生体に押しつける圧力とは異なる圧力で、第2発光部1321または第2受光部1322を生体に押しつける。 (3) pressing the first light emitting portion 1311 or the first light receiving portion 1312 at a pressure different from the pressure for pressing the living body, the second light-emitting portion 1321 or the second light receiving portion 1322 to the living body.

例えば、発光部と受光部との距離が異なると、生体への光の浸透深度が変化する。 For example, the distance between the light emitting portion and the light receiving portion differs, penetration depth of light into the living body is changed. 距離が長いほど浸透深度は深くなり、生体に深さ依存のノイズ源がある場合には発光部と受光部との距離の違いによって、第1測定部131および第2測定部132は、異なる感度でそれぞれ脈波を測定する。 Distance longer penetration depth becomes deeper, the difference in distance between the light emitting portion and the light receiving portion when there is a noise source depth depends on the living body, the first measuring section 131 and the second measuring unit 132, different sensitivities in measuring the pulse wave, respectively.

また、照射する光の波長によって血管中のヘモグロビンの吸光係数が異なる。 Further, the absorption coefficient of hemoglobin in the blood vessel is different depending on the wavelength of irradiation light. 特に酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとでは吸光係数が異なり、波長をいずれかの吸光係数に合うように調整することで動脈血か静脈血のいずれか一方の影響が強い脈波信号が得られる。 In particular different absorption coefficient between oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, one of the effects of arterial or venous blood by adjusting to fit any of the extinction coefficient of the wavelength is obtained a strong pulse wave signal. ノイズ源が動脈あるいは静脈のいずれか一方にある場合、照射光の波長を異ならせることで第1測定部131および第2測定部132は、異なる感度でそれぞれ脈波を測定する。 If the noise source is in either arterial or venous, first measuring unit 131 and the second measuring section 132 by varying the wavelength of the irradiated light is measured each with different sensitivities pulse wave.

また、装着面への圧力を変えることにより生体組織が押しつぶされる量や領域は変化する。 The amount and regions biological tissue is crushed by varying the pressure on the mounting surface is changed. 特に真皮層は毛細血管が多く柔らかい組織であるため低い圧力で押しつぶされる。 In particular the dermis layer is crushed at low pressures for capillaries are many soft tissue. したがって、真皮層の毛細血管にノイズ源がある場合、真皮層が押しつぶされる大きさの違いに応じて、第1測定部131および第2測定部132は、異なる感度でそれぞれ脈波を測定する。 Therefore, if there is a noise source in the capillaries of the dermis layer, depending on the difference in size of the dermal layer is crushed, the first measuring section 131 and the second measurement unit 132 measures the respectively different sensitivities pulse wave.

1−2. 1-2. 制御部の機能的構成 図4は、制御部11の機能的構成を示す図である。 Functional Configuration FIG. 4 of the control unit is a diagram showing a functional configuration of the control unit 11. 第1測定部131により出力された第1信号、および第2測定部132により出力された第2信号は、それぞれ増幅部133を経て増幅され、A/D変換部134によってデジタル信号に変換されてから制御部11に供給される。 The first signal output by the first measuring unit 131, and a second signal output by the second measuring unit 132 is amplified through a respective amplifier 133, it is converted by the A / D converter 134 into a digital signal It is supplied to the control unit 11 from. つまり、制御部11は、生体の脈波を測定する第1測定部131から、その脈波を示す第1信号を取得する第1取得部として機能する。 That is, the control unit 11, from the first measuring unit 131 for measuring a pulse wave of a living body, which functions as a first acquiring unit that acquires a first signal indicative of the pulse wave. また、制御部11は、第1測定部131と異なる感度で生体の脈波を測定する第2測定部132から、その脈波を示す第2信号を取得する第2取得部として機能する。 The control unit 11, from the second measuring section 132 that measures the pulse wave of a living body with different sensitivities to the first measuring unit 131, which functions as a second acquiring unit that acquires a second signal indicative of the pulse wave.

また、制御部11は、フレーム分割部111、スペクトル算出部112、スペクトル分割部110、感度比推算部113、減算係数算出部114、ノイズ判定部115、減算フィルタ算出部116、スペクトル減算部117、スペクトル合成部118、波形算出部1191、および波形合成部1192として機能する。 The control unit 11 includes a frame division unit 111, a spectrum calculation section 112, the spectrum dividing unit 110, the sensitivity ratio estimation unit 113, the subtraction coefficient calculation unit 114, the noise determination unit 115, the subtraction filter calculating section 116, the spectrum subtraction unit 117, spectrum combining unit 118, waveform calculation unit 1191, and serves as a waveform synthesizer 1192. そして、制御部11は、これらの機能を備えることにより、取得した第1信号および第2信号に含まれるノイズを除去する処理を行う信号処理装置として機能する。 Then, the control unit 11, by providing these features, functions as a signal processing apparatus for performing a process of removing noise included in the first signal and the second signal acquired.

フレーム分割部111は、第1測定部131および第2測定部132によりそれぞれ出力された第1信号および第2信号を、それぞれ所定の時間間隔ごとに分割する。 Frame divider 111, a first signal and second signals output by the first measuring unit 131 and the second measuring section 132, respectively divided into each predetermined time interval. ここで分割された信号をフレームという。 Here divided signal of the frame. なお、ここでフレーム分割部111は、後述するスペクトル算出部112により周波数成分の解析がし易くなるように、分割した各フレームに対して窓関数をかける処理を行う。 Here, the frame division unit 111, as easily the analysis of the frequency components by the spectrum calculating unit 112 to be described later, performs a process of applying a window function on each frame divided. 窓関数としては、例えば以下の式(1)で与えられるハニング窓関数ω(n)が用いられる。 The window function, for example, the following Hanning window function given in equation (1) of the omega (n) is used.

ここで、Nは1フレームあたりのサンプル数であり、nはフレーム内におけるサンプル位置を表す。 Here, N is the number of samples per frame, n represents represents a sample position in the frame.

スペクトル算出部112は、フレーム分割部111によって分割された各信号を高速フーリエ変換などのアルゴリズムを用いて処理することによりそれぞれスペクトル情報に変換する。 Spectrum calculating unit 112 converts each signal divided by the frame divider 111 to each spectral information by processing using an algorithm such as fast Fourier transform. このスペクトル情報により、各信号に含まれる周波数成分の強度分布、すなわち、周波数スペクトルが得られる。 The spectral information, the intensity distribution of the frequency components contained in each signal, i.e., the frequency spectrum is obtained.

スペクトル分割部110は、スペクトル算出部112により第1信号および第2信号からそれぞれ変換されたスペクトル情報を複数のクラスタに分割する。 Spectrum dividing unit 110 divides the spectral information converted respectively from the first signal and the second signal into a plurality of clusters by the spectrum calculation section 112. ここでクラスタとは、全体集合における部分集合であり、全体集合を構成する要素のうち、共通の特徴を有する要素をそれぞれまとめた要素群をいう。 And here a cluster, a subset of the entire set, among the elements forming the entire set, refers to a component group summarizing each element having a common feature. スペクトル情報を複数のクラスタに分割することをクラスタ化という。 That cluster splitting the spectral information into a plurality of clusters. 以下、複数に分割されたスペクトル情報を、それぞれ分割スペクトル情報という。 Hereinafter, the spectral information divided into a plurality, of respective spectral information. 具体的に、スペクトル分割部110は、第1信号のスペクトル(以下、第1スペクトルという)および第2信号のスペクトル(以下、第2スペクトルという)から得られた周波数とスペクトル強度の組をクラスタ化し、その結果に基づいて第1スペクトルおよび第2スペクトルをそれぞれ複数の周波数帯に分割する。 Specifically, the spectrum dividing unit 110, the spectrum of the first signal (hereinafter, first spectrum hereinafter) spectrum and the second signal (hereinafter, referred to as a second spectrum) set by the clustering of frequency and spectral intensity obtained from divides the first spectrum and second spectrum based on the result to each of the plurality of frequency bands.

感度比推算部113は、第1スペクトルと第2スペクトルについて、スペクトル分割部110により分割された周波数帯ごとに、第1測定部と第2測定部との感度の比を推算する。 Sensitivity ratio estimation unit 113, the first spectrum and second spectrum, for each frequency band divided by the spectrum dividing unit 110, to estimate the ratio of the sensitivity of the first measurement unit and the second measurement unit. 具体的に、感度比推算部113は、スペクトル分割部110によって複数に分割された分割スペクトル情報を用いて、それらの分割スペクトル情報が示す周波数帯(以下、部分帯域という)ごとに、第1信号および第2信号のスペクトルをそれぞれ積分する。 Specifically, the sensitivity ratio estimation unit 113, using the spectral information which is divided into a plurality by the spectral splitting unit 110, a frequency band indicated by their spectral information (hereinafter, referred to as sub-band) each, the first signal and the spectrum of the second signal integrating respectively. そして、感度比推算部113は、積分により得られた各積分値に基づいて、部分帯域ごとにノイズ感度比NRを推算する。 The sensitivity ratio estimation unit 113, based on each integral value obtained by integration, to estimate the noise sensitivity ratio NR each sub-band.

ノイズ感度比NRとは、第1測定部131の感度に対する第2測定部132の感度の比を推算した値である。 The noise sensitivity ratio NR, a value obtained by estimating the ratio of sensitivity of the second measuring section 132 on the sensitivity of the first measuring unit 131. ノイズ感度比NRは、様々な方法によって推算されるが、ここでは積分値を用いた推算方法を用いる。 Noise sensitivity ratio NR is being estimated by various methods, it is used here estimated method using the integrated value.

第1スペクトルに含まれる部分帯域の積分値をP 1 、第2スペクトルに含まれる部分帯域の積分値をP 2とすると、この部分帯域におけるノイズ感度比NRは以下の式(2)で表される。 When the integral value of the partial band included in the first spectrum P 1, the integral value of the sub-band included in the second spectrum and P 2, the noise sensitivity ratio NR of this sub-band has the formula: (2) that. すなわち、感度比推算部113は、式(2)に沿ってノイズ感度比NRを推算する。 That is, the sensitivity ratio estimation unit 113 to estimate the noise sensitivity ratio NR along Equation (2).

すなわち、感度比推算部113は、第1スペクトルおよび第2スペクトルに基づいて、第1測定部131と第2測定部132との感度の比を推算する推算部として機能する。 That is, the sensitivity ratio estimation unit 113, based on the first spectrum and second spectrum, functions as estimating unit for estimating a ratio of sensitivity between the first measuring section 131 and the second measuring unit 132.

減算係数算出部114は、感度比推算部113によって推算されたノイズ感度比NRを用いて減算係数αを算出する。 Subtraction coefficient calculation unit 114 calculates the subtraction factor α using the noise sensitivity ratio NR which is estimated by the sensitivity ratio estimation unit 113. 減算係数αはノイズ感度比NRの逆数であるため、以下の式(3)で表される。 For subtraction factor α is the inverse of the noise sensitivity ratio NR, represented by the following formula (3). すなわち、減算係数算出部114は、式(3)に沿って減算係数αを算出する。 That is, the subtraction coefficient calculation unit 114 calculates the subtraction factor α along the equation (3).

ノイズ判定部115は、部分帯域ごとに第1スペクトルおよび第2スペクトルに決められた割合を超えるノイズが含まれるか否かを判定する。 Noise determination unit 115 determines whether noise is included more than the rate determined for the first spectrum and second spectrum for each sub-band. 具体的には、ノイズ判定部115は、記憶部12に記憶された基準情報121を参照し、減算係数算出部114で算出した減算係数αを検査することで上述した割合を超えるノイズが含まれるか否かを判定する。 Specifically, the noise determination unit 115 refers to the reference information 121 stored in the storage unit 12 includes a noise above a ratio described above by examining the subtraction factor α calculated by subtracting the coefficient calculation unit 114 determines whether or not the.

すなわち、基準情報121を記憶する記憶部12は、第1測定部131と第2測定部132との感度の比として基準となる基準値を記憶する記憶部として機能する。 That is, the storage unit 12 for storing reference information 121 functions as a storage unit for storing a reference value serving as a reference to the first measurement section 131 as the ratio of the sensitivity of the second measuring unit 132.
また、ノイズ判定部115は、推算部(感度比推算部113)により推算された比(ノイズ感度比NR)と、記憶部12に記憶された基準値(基準情報121)とに基づいて、第1スペクトルおよび第2スペクトルに決められた割合を超えるノイズが含まれるか否かを判定する判定部として機能する。 The noise determination unit 115, based on the estimated by the ratio (noise sensitivity ratio NR) by estimation unit (sensitivity ratio estimation unit 113), the stored reference value in the storage unit 12 (reference information 121), the functions as a determination unit that determines whether noise is included more than the rate determined for 1 spectrum and the second spectrum.

なお、基準情報121には、予め基準状態で測定された第1信号および第2信号の各スペクトルの積分値、またはこれらの積分値の比である脈波係数βが記述されている。 Incidentally, the reference information 121, the pulse wave coefficient β is described which is the ratio of the integrated value or an integration value of each spectrum of the first signal and the second signal measured in advance reference state. ノイズ判定部115は、例えば、減算係数算出部114が算出した減算係数αを脈波係数βで除算し、その値である(α/β)が予め定められた下限値を上回り、且つ、予め定められた上限値を下回るか否かを判定する。 Noise determination unit 115, for example, the subtraction factor alpha subtraction coefficient calculation unit 114 has calculated by dividing the pulse wave factor beta, exceeds the lower limit value is a value (α / β) is predetermined, and, in advance determines whether less than a defined limit. そして、(α/β)が下限値を上回り、且つ、上限値を下回ると判定した場合に、ノイズ判定部115は、第1スペクトルおよび第2スペクトルに決められた割合を超えるノイズが含まれないと判定する。 Then, (alpha / beta) exceeds the lower limit, and, when it is determined to be below the upper limit value, the noise determination unit 115 does not contain noise above a ratio determined for the first spectrum and second spectrum It determines that.

減算フィルタ算出部116は、減算係数算出部114により算出された減算係数α、第1スペクトルであるX 1 (ω)、および第2スペクトルであるX 2 (ω)によりスペクトル減算のフィルタ係数H(ω)を、次の式(4)に沿って算出する。 Subtraction filter calculating section 116, subtraction coefficient calculated by subtracting the coefficient calculation unit 114 alpha, a first spectrum X 1 (omega), and a second spectral X 2 (omega) by the spectral subtraction filter coefficient H ( the ω), is calculated along the following formula (4).

スペクトル減算部117は、第1スペクトルおよび第2スペクトルに減算フィルタ算出部116が算出したフィルタ係数を適用することで、各スペクトルの減算を行う。 Spectral subtraction unit 117, by subtracting the filter calculation unit 116 in the first spectrum and second spectrum applies the computed filter coefficients, performs a subtraction of each spectrum. 具体的に、X 1 (ω)から減算係数αをかけたX 2 (ω)を減算する処理において、減算後のスペクトルをS(ω)とすれば、S(ω)は次の式(5)によって表される。 Specifically, in the processing for subtracting the X 1 (ω) X 2 times the subtraction factor α from (omega), if the spectrum after subtraction and S (ω), S (ω ) This expression (5 ) is represented by.

ここで、x(t)とは、第1測定部131において測定される第1信号である。 Here, the x (t), a first signal measured in the first measuring section 131. つまり、減算処理は、第1信号をフィルタ係数H(ω)でフィルタリングすることと同じである。 In other words, subtraction processing is equivalent to filtering the first signal with the filter coefficients H (ω). この減算処理の結果、各スペクトルに含まれるノイズが相殺されたスペクトルS(ω)が得られる。 The result of this subtraction, the spectrum S of noise included in each spectrum was offset (omega) is obtained. すなわち、減算係数算出部114、減算フィルタ算出部116、およびスペクトル減算部117は、推算部(感度比推算部113)により推算された比(ノイズ感度比NR)を用いて、スペクトル(ここでは第1スペクトル)に含まれるノイズを相殺するように各スペクトルのうち一方から他方(ここでは、第1スペクトルから前記第2スペクトル)を部分帯域(周波数帯)ごとに減算する減算部として機能する。 That is, the subtraction coefficient calculation unit 114, the subtraction filter calculating section 116 and spectral subtraction unit 117, using the estimated by the ratio (noise sensitivity ratio NR) by estimation unit (sensitivity ratio estimation unit 113), spectrum (in this case the other (here, the one of each spectrum so as to cancel the noise contained in the first spectral), and functions as a subtraction unit configured to subtract each the second spectrum) the sub-band (frequency band) from the first spectrum. なお、ここでいう「ノイズを相殺するように減算する」の意味は、スペクトルに含まれていたノイズが完全に無くなる場合に限らず、それらのノイズが減算の前に比べて低減する場合も含む。 Incidentally, the meaning of "subtracting so as to cancel the noise" referred to herein is not limited to the case where the noise contained in the spectrum is eliminated completely, including the case where they noise is reduced compared to the previous subtraction .

ただし、ノイズ判定部115においてスペクトルに決められた割合を超えるノイズが含まれていないと判定された場合、スペクトル減算部117は上述した減算処理を行わず、上記の各スペクトルのうち、いずれか一方をそのまま出力する。 However, if it is determined that no noise in excess of the rate determined for spectrum in the noise determination unit 115, the spectrum subtraction unit 117 does not perform the above-described subtraction, among the spectrum of the, either one the output as it is. なお、出力する方のスペクトルは、予め決められていてもよいし、例えば、相対的に感度の低い方が選ばれてもよい。 Incidentally, the spectrum of the person to be output may be determined in advance, for example, who with relatively low sensitivity may be selected.

スペクトル合成部118は、スペクトル減算部117により得られた部分帯域(周波数帯)ごとの減算結果を合成し、複数の周波数帯のスペクトルを得る。 Spectrum combining unit 118 combines the subtraction result obtained for each sub-band (frequency band) by the spectrum subtraction unit 117, to obtain a spectrum of the plurality of frequency bands.
波形算出部1191は、スペクトル合成部118により得られたスペクトルを逆フーリエ変換処理することで時間領域の波形を算出する。 Waveform calculation unit 1191 calculates the waveform in the time domain by inverse Fourier transform processing spectra obtained by the spectrum combining unit 118.
波形合成部1192は、波形算出部1191によって出力される波形を合成して出力する。 Waveform synthesizer 1192, and outputs the synthesized waveform output by the waveform calculation unit 1191.

1−3. 1-3. 動作 図5は、脈波測定装置1の動作を示すフロー図である。 Operation FIG. 5 is a flow diagram illustrating the operation of the pulse wave measuring device 1. 脈波測定装置1の制御部11は、測定部13から第1信号および第2信号を受け取ると、これら各信号をフレームに分割し(ステップS01)、分割した各フレームに対して窓関数をかける処理(窓関数処理)を行う(ステップS02)。 Control unit 11 of the pulse wave measuring device 1, when the measuring unit 13 receives the first signal and the second signal, and divides these signals to the frame (step S01), multiplying a window function on each frame divided processing (window function processing) (step S02). そして制御部11は、窓関数処理を施された各フレームに対して高速フーリエ変換などを行ってスペクトルを算出する(ステップS03)。 The control unit 11 calculates a spectrum by performing a high-speed Fourier transform for each frame that has been subjected to window function processing (step S03).

次に、制御部11は、第1スペクトルおよび第2スペクトルをクラスタ化し(ステップS04)、各スペクトルを部分帯域ごとに分割する(ステップS05)。 Next, the control unit 11, the first spectrum and second spectrum clustering (step S04), divides each spectrum in each partial band (step S05). 具体的には、制御部11は、ステップS03までで得られたスペクトル情報から、周波数ごとに第1スペクトルの強度、および第2スペクトルの強度を成分とする点を平面座標上にプロットする。 Specifically, the control unit 11, from the spectrum information obtained up to step S03, plotting intensity of the first spectrum for each frequency, and the intensity of the second spectral points whose components on plane coordinates. そして、制御部11は、この平面座標上において分割数kを2とするk−meansアルゴリズムを用いてこれらの点群を2つのクラスタに分割する。 Then, the control unit 11 divides these point cloud using a k-means algorithm for the division number k and 2 on the plane coordinate into two clusters.

例えば、制御部11は、乱数などを用いることにより、上述した平面座標上の各点をランダムに第1クラスタおよび第2クラスタのいずれかに割り当てる。 For example, the control unit 11, by using a random number and assigns each point on plane coordinates described above in any of the first cluster and the second cluster randomly. そして、制御部11は、第1クラスタに割り当てられた点の重心と、第2クラスタに割り当てられた点の重心とをそれぞれ計算する。 Then, the control unit 11 calculates the center of gravity of the points assigned to the first cluster, the point assigned to the second cluster and a center of gravity, respectively. 次に、制御部11は、計算した各重心と各点との距離を算出し、各点を、最も距離が短い重心に対応するクラスタに改めて割り当て、変動がなくなるまでこれらの処理を繰り返す。 Next, the control unit 11 calculates the distance between each centroid and each point is calculated, and the points, whose distance again assigned to the cluster that corresponds to the short centroid repeats these processes until the variation disappears.

図6は、クラスタ化を説明するための図である。 Figure 6 is a diagram for explaining a clustering. 図6(a)には、ステップS03までで得られたスペクトル情報の一例が示されている。 In FIG. 6 (a), an example of the spectral information obtained up to step S03 are shown. 図6(a)に示すように、第1スペクトルは点群D1に、第2スペクトルは点群D2に示される。 As shown in FIG. 6 (a), first spectrum to point cloud D1, second spectrum is shown in point group D2. 図6(b)には、これらの点群を、第1スペクトルおよび第2スペクトルの各強度を成分とする平面座標上にプロットした散布図が示されている。 In FIG. 6 (b), these point cloud, scatter diagram plotted on plane coordinates to the respective intensities of the first spectrum and second spectrum components is shown. この図6(b)に示す散布図に対し、k−means法に基づくクラスタリング処理を行うことで、散布図上の各点は、第1クラスタC1と、第2クラスタC2のいずれかに分類される。 To scatter diagram shown in FIG. 6 (b), the by performing clustering process based on the k-means method, each point of the scatter plot is the first cluster C1, fall into one of the second cluster C2 that.

図6(c)には、第1クラスタC1および第2クラスタC2のいずれかに分類した結果を図6(a)のスペクトル情報に反映させた図が示されている。 In FIG. 6 (c), a diagram which reflects the spectral information in Figure 6 the results were classified into one of the first cluster C1 and the second cluster C2 (a) is shown. クラスタリング処理による分類の結果は、スペクトル情報において周波数帯の分類として表現される。 Results of classification by the clustering process is represented as the classification of the frequency bands in the spectrum information. すなわち、図6(c)に示すように、図6(b)において第1クラスタC1、第2クラスタC2に属する点に対応するスペクトルの部分は、それぞれ部分帯域B1、部分帯域B2のスペクトルとして表される。 Table Namely, as shown in FIG. 6 (c), the first cluster C1 in FIG. 6 (b), the portion of the spectrum corresponding to the points belonging to the second cluster C2 as the spectral sub-bands B1, sub-band B2, respectively It is.

各スペクトルを部分帯域ごとに分割した後、制御部11は、以下のステップS06からステップS13までの処理(以下、分割スペクトルの処理という)を、分割した部分帯域ごとに行う。 After dividing each spectrum in each partial band, the control unit 11, processing from step S06 follows to step S13 (hereinafter, referred to as the process of dividing the spectrum), and performs for each divided subband. 制御部11は、第1スペクトルおよび第2スペクトルを部分帯域ごとにそれぞれ積分して(ステップS06)、得られた積分値からノイズ感度比NRを部分帯域ごとに推算する(ステップS07)。 Control unit 11, the first spectrum and second spectrum are integrated respectively for each subband (step S06), to estimate the noise sensitivity ratio NR for each sub-band from the obtained integrated value (step S07). また制御部11は、推算したノイズ感度比NRに基づき、減算係数αを部分帯域ごとに算出する(ステップS08)。 The control unit 11, based on the estimated the noise sensitivity ratio NR, and calculates the subtraction factor α for each sub-band (step S08).

次に、制御部11は、基準情報121から読み出される脈波係数βと、ステップS08において算出した減算係数αとに基づいて、第1スペクトルおよび第2スペクトルに決められた割合を超えるノイズが含まれるか否かを部分帯域ごとに判定する(ステップS09)。 Next, the control unit 11, and the pulse wave coefficient β to be read from the reference information 121, based on the calculated subtraction factor α in step S08, include noise above a ratio determined for the first spectrum and second spectrum determining for each sub-band whether or not (step S09). ノイズが含まれると判定した場合(ステップS09;YES)、制御部11は、算出された減算係数αによりスペクトル減算のフィルタ係数を算出し(ステップS10)、算出したフィルタ係数を適用することで、各スペクトルの減算を行う(ステップS11)。 If it is determined that noise is included (step S09; YES), the control unit 11, the calculated subtraction factor α to calculate the filter coefficients of the spectral subtraction (step S10), and by applying the calculated filter coefficients, It performs subtraction of the spectrum (step S11). 一方、ノイズが含まれないと判定した場合(ステップS09;NO)、制御部11は、ステップS05で分割した各スペクトルのうち、いずれか一方をそのまま出力する(ステップS12)。 On the other hand, if it is determined that no noise is contained (Step S09; NO), the control unit 11, among the spectrum divided in step S05, either the directly output (step S12).

そして、或る部分帯域について分割スペクトルの処理を終了すると制御部11は、全ての分割スペクトルの処理が終了したか否かを判定する(ステップS13)。 Then, the control unit 11 and for a certain sub-band ends the processing of spectral determines whether all of the spectral has ended (step S13). そして、全ての分割スペクトルの処理が終了していないと判定する場合に(ステップS13;NO)、制御部11は、処理を行っていない部分帯域について、分割スペクトルの処理を行う。 Then, if it is determined that the processing of all spectral has not been completed (step S13; NO), the control unit 11, the sub-band that has not been processed, the process of dividing the spectrum. 一方、処理が全て終了したと判定する場合(ステップS13;YES)、制御部11は、ステップS11において減算されたスペクトルまたはステップS12においてそのまま出力されたスペクトルを合成し(ステップS14)、逆フーリエ変換を行って時間信号、すなわち波形を算出する(ステップS15)。 On the other hand, if it is determined that processing has been completed (step S13; YES), the control unit 11, it synthesizes the output spectrum in the spectrum or the step S12, which is subtracted in step S11 (step S14), and inverse Fourier transform time signal by performing, i.e. to calculate the waveform (step S15). さらに制御部11は、この時間信号を重複加算した合成波形を算出する(ステップS16)。 Further, the control unit 11 calculates the synthesized waveform overlap-add the time signal (step S16).

図7は、脈波測定装置1によるノイズ成分の除去の状態を示す図である。 Figure 7 is a diagram showing a state of removing a noise component due to the pulse wave measuring device 1. 図7(a)に示す実線は第1測定部131により出力された第1信号を変換して得られた第1スペクトルであり、破線は第2測定部132により出力された第2信号を変換して得られた第2スペクトルである。 The solid line shown in FIG. 7 (a) is a first spectrum obtained by converting the first signal output by the first measuring unit 131, and a broken line converts the second signal output by the second measuring unit 132 a second spectrum obtained by. 脈波測定装置1が、各スペクトルをクラスタ化によって分割し、分割された分割スペクトルごとに第1測定部131と第2測定部132との感度の比を算出し、その比を用いてノイズの有無を判定して、その判定結果に応じた減算処理をそれぞれ行うと、図7(b)に示すスペクトルが得られる。 Pulse wave measuring device 1, each spectrum was divided by clustering, the first measuring unit 131 for each divided spectral calculating the ratio of sensitivity of the second measuring section 132, the noise by using the ratio to determine the presence or absence, when the determination result subtraction processing corresponding to, respectively, the spectrum shown in FIG. 7 (b) is obtained. これは第1スペクトルまたは第2スペクトルに含まれていたノイズが除去されたスペクトルである。 This is the spectral noise contained in the first spectrum and second spectrum has been removed.

以上、説明した通り、脈波測定装置1は、2つの測定部の感度が異なることを利用して、それぞれが出力する信号に含まれるノイズを除去するので、従来の技術に比べて脈波を高精度に測定することができる。 Above, as described, the pulse wave measuring device 1 utilizes the fact that the sensitivity of the two measurement portions are different, because each removes noise contained in the signal is outputted, a pulse wave as compared to the prior art it can be measured with high accuracy. また、クラスタ化を利用するので、2つの測定部の感度が異なる周波数帯を特定することができる。 Further, since the use of clustering can be sensitive of the two measurement unit identifies a different frequency band.

2. 2. 変形例 以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。 Although above modification is the description of the embodiment, the content of this embodiment can be modified as follows. また、以下の変形例を組み合わせてもよい。 It may be combined to the following modifications.

2−1. 2-1. 変形例1 Modification 1
上述した実施形態において、感度比推算部113は、第1スペクトルの積分値と、第2スペクトルの積分値との比を、ノイズ感度比NRとして推算していたが、ノイズ感度比NRの推算方法はこれに限られない。 In the embodiment described above, the sensitivity ratio estimation unit 113, and the integral value of the first spectrum, the ratio of the integrated value of the second spectrum, had been estimated as noise sensitivity ratio NR, estimation method of noise sensitivity ratio NR It is not limited to this. 感度比推算部113は、第1スペクトルおよび第2スペクトルのうち、いずれか一方において閾値以上の強度を示す一部の値と、その一部に他方において相当する部分の値との比を感度の比として推算してもよい。 Sensitivity ratio estimation unit 113 of the first spectrum and second spectrum, and some values ​​indicating the strength of more than the threshold value in either one of the sensitivity ratio of the value of a portion corresponding in the other part thereof it may be estimated as a ratio.

例えば、感度比推算部113は、第1スペクトルのうち、決められた閾値以上の強度を示すピーク値(以下、第1ピーク値という)を特定し、その第1ピーク値を示す帯域に第2スペクトルにおいて相当する帯域のピーク値(以下、第2ピーク値という)を特定する。 For example, the sensitivity ratio estimation unit 113 of the first spectral peak value indicating a threshold intensity above which is determined (hereinafter, referred to as a first peak value) to identify, first the band showing a first peak value Part 2 the peak value of the band corresponding in the spectrum (hereinafter, referred to as a second peak value) to identify the. そして、感度比推算部113は、第1ピーク値に対する第2ピーク値の比をノイズ感度比NRとして推算してもよい。 The sensitivity ratio estimation unit 113 may estimate the ratio of the second peak value for the first peak value as the noise sensitivity ratio NR.

脈波よりもノイズの方が必ず強く測定される場合、強いピーク値ほど、脈波でなくノイズである可能性が高い。 If the direction of the noise is always stronger measures than the pulse wave, the stronger peak value, it is likely to be noise rather than the pulse wave. 上述したように感度比推算部113が一方のスペクトルにおいて閾値以上のピーク値を特定し、他方においてそのピーク値に相当するピーク値を特定してこれらの比を算出することで、真のノイズがどの帯域に発生しているか不明な場合であっても、ノイズ感度比NRを高精度で推算することができる。 Sensitivity ratio estimation unit 113 as described above to identify a peak value equal to or larger than the threshold in one spectrum, by calculating these ratios to identify the peak value corresponding to the peak value in the other, true noise even if any bands are unsure has occurred, it is possible to estimate the noise sensitivity ratio NR accurately.

なお、決められた閾値以上の値を示す第1ピーク値が複数ある場合、これらのそれぞれに対応する第2ピーク値を特定し、それぞれの組について比を算出して、これら複数の比に基づいてノイズ感度比NRを推算してもよい。 Incidentally, if the first peak value that indicates the threshold value or more value determined there are a plurality, it identifies the second peak values ​​corresponding to each of these, for each set by calculating the ratio, based on a plurality of specific noise sensitivity ratio NR may be estimated Te. 例えば、複数の比の相加平均値をノイズ感度比NRとしてもよい。 For example, arithmetic average value of the plurality of ratio may be used as the noise sensitivity ratio NR.

2−2. 2-2. 変形例2 Modification 2
上述した実施形態において、制御部11は、分割数kを2とするk−meansアルゴリズムを用いて、これらの点群を2つのクラスタに分割していたが、クラスタ化のアルゴリズムは、k−means法に限定されるものではなく、例えば、k−medoids法など、他の分割最適化手法を用いてもよいし、最短距離法などの階層的手法を用いてもよい。 In the embodiment described above, the control unit 11 uses the k-means algorithm for the division number k and 2, it had been divided into those of the points into two clusters, clustering algorithm, k-means is not limited to the law, for example, k-medoids method, may be used other divided optimization techniques may be used a hierarchical method such as nearest neighbor method. k−means法以外のクラスタ化アルゴリズムを用いても、脈波測定装置1は、上述した平面座標上にプロットされた点群を複数のクラスタに分割することができる。 Be used clustering algorithms other than the k-means method, the pulse wave measuring device 1 is able to divide the point group are plotted on plane coordinates described above into a plurality of clusters.

2−3. 2-3. 変形例3 Modification 3
また、上述した実施形態において、制御部11は、分割数kを2とするk−meansアルゴリズムを用いていたが、分割数kは2に限られず、3以上であってもよい。 Further, in the above embodiment, the control unit 11 is the dividing number k have used k-means algorithm to 2, the division number k is not limited to two and may be three or more. このように構成することにより、例えば、3つ以上のノイズ源が存在するために、第1測定部に対する第2測定部のノイズの感度比が、3つ以上に分類される場合においても、脈波測定装置1は、各スペクトルに含まれるノイズを相殺するように各スペクトルのうち一方から他方を減算することができる。 With this configuration, for example, to three or more noise sources are present, even when the sensitivity ratio of the noise of the second measuring unit for the first measuring unit is classified into three or more, pulse wave measuring apparatus 1 is capable of subtracting one from one of each spectrum so as to cancel the noise contained in each spectrum.

2−4. 2-4. 変形例4 Modification 4
上述した実施形態において、ノイズ判定部115は、基準情報121を参照し、減算係数算出部114で算出した減算係数αを検査することで第1スペクトルおよび第2スペクトルに決められた割合を超えるノイズが含まれるか否かを判定していたが、制御部11は、ノイズ判定部115として機能しなくてもよい。 In the embodiment described above, the noise determination unit 115 refers to the reference information 121, exceeds the rate determined for the first spectrum and second spectrum by examining the subtraction factor α calculated by subtracting the coefficient calculating section 114 noise had been determined whether or not included, the control unit 11 may not function as the noise judgment unit 115. この場合、記憶部12は基準情報121を記憶しなくてもよい。 In this case, the storage unit 12 may not store the reference information 121. そして、この場合、減算フィルタ算出部116は、減算係数算出部114が算出した減算係数αがいかなる値であっても、スペクトル減算のフィルタ係数を算出し、スペクトル減算部117は、このフィルタ係数を第1信号および第2信号の各スペクトルに適用することで、各スペクトルの減算を行えばよい。 In this case, the subtraction filter calculating section 116 also subtracts coefficient subtraction coefficient calculation unit 114 has calculated α is at any value, and calculates the filter coefficient of the spectral subtraction, the spectrum subtraction unit 117, the filter coefficients by applying to each spectrum of the first signal and the second signal may be performed subtraction of the spectrum.

1…脈波測定装置、11…制御部(信号処理装置)、110…スペクトル分割部、111…フレーム分割部、112…スペクトル算出部、113…感度比推算部、114…減算係数算出部、115…ノイズ判定部、116…減算フィルタ算出部、117…スペクトル減算部、118…スペクトル合成部、1191…波形算出部、1192…波形合成部、12…記憶部、121…基準情報、13…測定部、131…第1測定部、1311…第1発光部、1312…第1受光部、132…第2測定部、1321…第2発光部、1322…第2受光部、133…増幅部、134…A/D変換部、14…表示部、141…表示面、15…操作部、151…操作子、2…リストバンド。 1 ... pulse wave measuring apparatus, 11 ... control unit (signal processing unit), 110 ... spectrum division section, 111 ... frame division unit, 112 ... spectrum calculation unit, 113 ... sensitivity ratio estimation unit, 114 ... subtraction coefficient calculation unit, 115 ... noise determination unit, 116 ... subtraction filter calculating section, 117 ... spectral subtraction unit, 118 ... spectrum combining unit, 1191 ... waveform calculation unit, 1192 ... waveform synthesizer, 12 ... storage unit, 121 ... reference information, 13 ... measurement unit , 131 ... first measuring unit, 1311 ... first light emitting portion, 1312 ... first light receiving portion, 132 ... second measuring unit, 1321 ... second light emitting portion, 1322 ... second light receiving unit, 133 ... amplifier unit, 134 ... A / D conversion unit, 14 ... display unit, 141 ... display surface, 15 ... operation unit, 151 ... operating element, 2 ... wristband.

Claims (5)

  1. 生体の脈波を測定する第1測定部から、 前記脈波を示す第1信号を取得する第1取得部と、 A first measuring unit for measuring a pulse wave of a living body, a first obtaining unit for obtaining a first signal indicative of the pulse wave,
    前記第1測定部と異なる感度で前記生体の脈波を測定する第2測定部から、 前記脈波を示す第2信号を取得する第2取得部と、 A second measuring unit for measuring the pulse wave of the living body with different sensitivities to the first measuring unit, a second acquiring unit that acquires a second signal indicative of the pulse wave,
    前記第1信号の第1スペクトルおよび前記第2信号の第2スペクトルから得られた周波数とスペクトル強度の組をクラスタ化し、当該クラスタ化の結果に基づいて前記第1スペクトルおよび前記第2スペクトルをそれぞれ複数の周波数帯に分割する分割部と、 To set a clustering of frequency and spectral intensity obtained from the second spectrum of the first spectrum and the second signal of the first signal, respectively the first spectrum and the second spectrum based on the result of the clustering and a division unit that is divided into a plurality of frequency bands,
    前記第1スペクトルと前記第2スペクトルについて、前記分割部により分割された周波数帯ごとに、前記第1測定部と前記第2測定部との感度の比を推算する推算部と、 For the second spectrum and the first spectrum, and the each divided frequency band by the dividing unit, estimation unit for estimating a ratio of sensitivity between said first measuring unit and the second measuring unit,
    前記推算部により推算された比を用いて、前記第1スペクトルに含まれるノイズを相殺するように当該第1スペクトルから前記第2スペクトルを前記周波数帯ごとに減算する減算部と、 Using the ratio was estimated by the estimation unit, a subtracting unit for subtracting the second spectral from the first spectrum so as to cancel the noise contained in the first spectrum for each said frequency band,
    前記減算部により得られた前記周波数帯ごとの減算結果を合成し、複数の周波数帯のスペクトルを得る合成部と を備えることを特徴とする信号処理装置。 The subtraction unit synthesizes the subtraction result for each of the frequency bands obtained by the signal processing apparatus comprising: a combining unit to obtain a spectrum of the plurality of frequency bands.
  2. 前記分割部は、前記第1スペクトルおよび前記第2スペクトルをそれぞれ2つの周波数帯に分割する ことを特徴とする請求項1に記載の信号処理装置。 The dividing unit, the signal processing apparatus according to claim 1, characterized by dividing the first spectrum and the second spectrum to each of the two frequency bands.
  3. 前記第1測定部と前記第2測定部との感度の比として基準となる基準値を記憶する記憶部と、 A storage unit for storing a reference value serving as a reference as the ratio of the sensitivity of the second measuring unit and the first measuring unit,
    前記推算部により推算された比と、前記記憶部に記憶された基準値とに基づいて、前記第1スペクトルおよび前記第2スペクトルに決められた割合を超えるノイズが含まれるか否かを判定する判定部とを備え、 Wherein determining the estimated by the ratio by estimating portion, based on the stored reference value in the storage unit, whether the noise is included more than the rate determined for the first spectrum and the second spectrum and a determination unit,
    前記減算部は、前記判定部によって前記各スペクトルに前記割合を超えるノイズが含まれないと判定された場合に、減算を行わない ことを特徴とする請求項1または2に記載の信号処理装置。 The subtraction unit, wherein the determination unit when it is determined that no noise is contained in excess of the proportion in each spectrum, the signal processing apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that does not perform subtraction.
  4. 生体の脈波を測定する第1測定部と、 A first measuring unit for measuring a pulse wave of a living body,
    前記第1測定部と異なる感度で前記生体の脈波を測定する第2測定部と、 A second measuring unit for measuring the pulse wave of the living body with different sensitivities to the first measuring unit,
    請求項1から3のいずれか1項に記載の信号処理装置と を備えることを特徴とする脈波測定装置。 Pulse wave measuring apparatus, characterized in that it comprises a signal processing device according to any one of claims 1 to 3.
  5. 第1取得部が、生体の脈波を測定する第1測定部から、 前記脈波を示す第1信号を取得する第1取得ステップと、 The first acquisition unit, a first measuring unit for measuring a pulse wave of a living body, a first obtaining step of obtaining a first signal indicative of the pulse wave,
    第2取得部が、前記第1測定部と異なる感度で前記生体の脈波を測定する第2測定部から、 前記脈波を示す第2信号を取得する第2取得ステップと、 The second acquisition unit, the second measuring unit for measuring the pulse wave of the living body with different sensitivities to the first measuring unit, a second acquisition step of acquiring a second signal indicative of the pulse wave,
    分割部が、前記第1信号の第1スペクトルおよび前記第2信号の第2スペクトルから得られた周波数とスペクトル強度の組をクラスタ化し、当該クラスタ化の結果に基づいて前記第1スペクトルおよび前記第2スペクトルをそれぞれ複数の周波数帯に分割する分割ステップと、 Divided parts, the first spectrum and the set frequency and the spectral intensity obtained from the second spectrum of the second signal of the first signal cluster, the first spectrum and on the basis of the result of the clustering second a dividing step of dividing into a plurality of frequency bands of two spectra, respectively,
    推算部が、前記第1スペクトルと前記第2スペクトルについて、前記分割部により分割された周波数帯ごとに、前記第1測定部と前記第2測定部との感度の比を推算する推算ステップと、 Estimation unit, for said second spectrum and the first spectrum, for each frequency band divided by the dividing unit, and the estimated step of estimating the ratio of sensitivity of the second measuring unit and the first measuring unit,
    減算部が、前記推算ステップにおいて推算された比を用いて、前記第1スペクトルに含まれるノイズを相殺するように当該第1スペクトルから前記第2スペクトルを前記周波数帯ごとに減算する減算ステップと、 Subtraction unit, and a subtraction step of using the estimated by the ratio in the estimation step, subtracting the second spectral from the first spectrum so as to cancel the noise contained in the first spectrum for each said frequency band,
    合成部が、前記減算ステップにおいて得られた前記周波数帯ごとの減算結果を合成し、複数の周波数帯のスペクトルを得る合成ステップと を備える信号処理方法。 Synthesis section synthesizes the result of subtraction for each of the frequency bands obtained in the subtraction step, the signal processing method and a synthesis step of obtaining a spectrum of the plurality of frequency bands.
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