JP6098261B2 - 信号処理装置、脈波測定装置および信号処理方法 - Google Patents
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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。
また、上述の態様において、前記周波数帯は、前記脈波に相当する周波数帯であることが望ましい。
また、上述の態様において、前記周波数帯は、0.5Hz以上3.5Hz以下の範囲であることが望ましい。
これらの構成によれば、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。
この構成によれば、予めノイズが発生する周波数帯が分かっている場合に、高精度でノイズを除去することができる。
この構成によれば、脈波よりもノイズの方が必ず強く測定される場合に、高精度でノイズを除去することができる。
この構成によれば、ノイズが発生する周波数帯が不明であるが、脈波よりもノイズの方が必ず強く測定される場合に、高精度でノイズを除去することができる。
この構成によれば、不要な演算処理を行わなくて済む。
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。
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。
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。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。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。脈波測定装置1のうら面は使用者の手首に接触する。
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。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。
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。
(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。
(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。
図4は、制御部11の機能的構成を示す図である。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。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。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。
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。
波形合成部119は、波形算出部118によって出力される波形を合成して出力する。
図5は、脈波測定装置1の動作を示すフロー図である。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)。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し(ステップS03)、各スペクトルの対象帯域をそれぞれ積分して(ステップS04)、得られた積分値からノイズ感度比NRを推算する(ステップS05)。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を算出する(ステップS06)。
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。また、以下の変形例を組み合わせてもよい。
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。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、いずれか一方における閾値以上のスペクトル強度を示す周波数帯のスペクトル強度と、他方のスペクトルにおけるその周波数帯のスペクトル強度との比を感度の比として推算してもよい。
また、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、いずれか一方のスペクトルにおいて強い順に選ばれたスペクトル強度を示す周波数帯のスペクトル強度と、他方のスペクトルにおけるその周波数帯のスペクトル強度との比を感度の比として推算してもよい。
また、感度比推算部113は、第1スペクトルにおける所定の周波数帯のスペクトル強度と、第2スペクトルにおけるその周波数帯のスペクトル強度との比を感度の比として推算してもよい。例えば、感度比推算部113は、第1スペクトルおよび第2スペクトルにおいて、3.6Hzから4.0Hzまでの範囲などのように、上述した対象帯域から外れた帯域(所定の周波数帯)におけるスペクトル強度を、それぞれ特定する。そして、感度比推算部113は、特定したこれらスペクトル強度の比をノイズ感度比NRとして推算してもよい。
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。この場合、記憶部12は基準情報121を記憶しなくてもよい。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スペクトルおよび第2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。
Claims (10)
- 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、
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、
前記第1信号の第1スペクトルと前記第2信号の第2スペクトルから、予め決められた周波数帯における前記第1スペクトルの積分値と、前記周波数帯における前記第2スペクトルの積分値との比を、前記第1測定部と前記第2測定部との感度の比をとして推算する推算部と、
前記推算部により推算された比を用いて、前記第1スペクトルと前記第2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スペクトルから当該第2スペクトルを減算する減算部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。 - 前記周波数帯は、脈拍に相当する周波数帯である
ことを特徴とする請求項1に記載の信号処理装置。 - 前記周波数帯は、0.5Hz以上3.5Hz以下の範囲である
ことを特徴とする請求項2に記載の信号処理装置。 - 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スペクトルと第2信号の第2スペクトルのうち、いずれか一方のスペクトルにおける閾値以上のスペクトル強度を示す周波数帯のスペクトル強度と、他方のスペクトルにおける当該周波数帯のスペクトル強度との比を前記第1測定部と前記第2測定部との感度の比として推算する推算部と、
前記推算部により推算された比を用いて、前記第1スペクトルと前記第2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スペクトルから当該第2スペクトルを減算する減算部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。 - 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スペクトルと第2信号の第2スペクトルのうち、いずれか一方のスペクトルにおいて強い順に選ばれたスペクトル強度を示す周波数帯のスペクトル強度と、他方のスペクトルにおける当該周波数帯のスペクトル強度との比を前記第1測定部と前記第2測定部との感度の比として推算する推算部と、
前記推算部により推算された比を用いて、前記第1スペクトルと前記第2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スペクトルから当該第2スペクトルを減算する減算部と、
を備えることを特徴とする信号処理装置。 - 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、
前記減算部は、前記判定部によって前記第1スペクトルと前記第2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から5のいずれか1項に記載の信号処理装置。 - 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、
請求項1から6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。 - 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、
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、
推算部が、前記第1信号の第1スペクトルと前記第2信号の第2スペクトルから、予め決められた周波数帯における前記第1スペクトルの積分値と、前記周波数帯における前記第2スペクトルの積分値との比を、前記第1測定部と前記第2測定部との感度の比として推算する推算ステップと、
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スペクトルと前記第2の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スペクトルから当該第2スペクトルを減算する減算ステップと、
を備える信号処理方法。 - 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、
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、
推算部が、前記第1信号の第1スペクトルと第2信号の第2スペクトルのうち、いずれか一方のスペクトルにおける閾値以上のスペクトル強度を示す周波数帯のスペクトル強度と、他方のスペクトルにおける当該周波数帯のスペクトル強度との比を前記第1測定部と前記第2測定部との感度の比として推算する推算ステップと、
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スペクトルと前記第2の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スペクトルから当該第2スペクトルを減算する減算ステップと、
を備える信号処理方法。 - 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、
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、
推算部が、前記第1信号の第1スペクトルと第2信号の第2スペクトルのうち、いずれか一方のスペクトルにおいて強い順に選ばれたスペクトル強度を示す周波数帯のスペクトル強度と、他方のスペクトルにおける当該周波数帯のスペクトル強度との比を前記第1測定部と前記第2測定部との感度の比として推算する推算ステップと、
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スペクトルと前記第2の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スペクトルから当該第2スペクトルを減算する減算ステップと、
を備える信号処理方法。
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