JP6197926B2 - Biological information detection apparatus, biological information detection method, and biological information detection program - Google Patents

Biological information detection apparatus, biological information detection method, and biological information detection program Download PDF

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Description

本発明は、生体情報検出装置及び生体情報検出方法、生体情報検出プログラムに関し、特に、運動時に人体に装着して脈拍を測定する脈拍測定機能を備えた生体情報検出装置及び生体情報検出方法、生体情報検出プログラムに関する。   The present invention relates to a biological information detection device, a biological information detection method, and a biological information detection program, and in particular, a biological information detection device, a biological information detection method, and a biological information that are equipped with a pulse measurement function that is attached to a human body during exercise and measures a pulse. It relates to an information detection program.

近年、健康志向の高まりにより、日常的にランニングやウォーキング、サイクリング等の運動を行って健康状態を維持、増進する人々が増えている。このような人々の間では、自らの健康状態や運動状態の把握ために種々の生体情報を計測したり、記録したりすることが行われている。人体の状態を把握するための生体情報としては種々の生理指標があるが、その一つとして、例えば1分間の心臓の鼓動数である心拍数がよく知られている。心拍数の計測方法としては、一般に心電図方式が知られているが、この方式においては、胸部に複数の電極を取り付ける必要があるため、日常生活や運動時の行動を制約したり、電極の取り付けが煩雑であったりして、測定機器の使用者(ユーザ)に多くの負担を与える場合がある。そのため、今日においては、より簡便に計測を行うことができる生理指標として、心拍に替えて脈拍を計測する手法がよく利用されている。   In recent years, with increasing health consciousness, an increasing number of people maintain and improve their health by performing daily exercises such as running, walking, and cycling. Among such people, various kinds of biological information are measured and recorded in order to grasp their own health state and exercise state. There are various physiological indexes as biological information for grasping the state of the human body. As one of them, for example, the heart rate which is the number of heart beats per minute is well known. As a heart rate measurement method, an electrocardiogram method is generally known. However, in this method, it is necessary to attach a plurality of electrodes to the chest, so that the activities during daily life and exercise are restricted or the electrodes are attached. May be complicated and give a lot of burden to the user (user) of the measuring device. Therefore, today, as a physiological index that can be measured more easily, a technique of measuring a pulse instead of a heartbeat is often used.

脈拍の計測手法としては、例えば光電脈波法(又は、光学式脈波検出法)が知られている。光電脈波法の原理は、概略、血液中のヘモグロビンの光吸収特性を利用して脈波に対応する観測信号を検出するというものである。すなわち、脈波は、心拍によって起きる動脈内の圧力変化が末梢動脈に波動として伝わったものであり、赤外線等の光を、皮膚を透過させて末梢動脈中の血液に照射し、その血液により散乱された光による反射光の強度の時間的な変化を観測信号として計測することによって、末梢動脈の血流の波動的な流量変化を示す脈波を検出することができる。このような光電脈波法によれば、指や耳朶、手首等から脈波を取得し、それに基づいて脈拍を簡易に求めることができる。   As a pulse measurement method, for example, a photoelectric pulse wave method (or an optical pulse wave detection method) is known. The principle of the photoelectric pulse wave method is to detect an observation signal corresponding to a pulse wave by utilizing the light absorption characteristic of hemoglobin in blood. That is, the pulse wave is a pressure change in the artery caused by the heartbeat transmitted to the peripheral artery as a wave, and light such as infrared rays is transmitted through the skin to irradiate the blood in the peripheral artery, and is scattered by the blood. By measuring a temporal change in the intensity of reflected light due to the emitted light as an observation signal, a pulse wave indicating a wave-like flow change in the blood flow of the peripheral artery can be detected. According to such a photoelectric pulse wave method, a pulse wave can be obtained from a finger, an earlobe, a wrist or the like, and a pulse can be easily obtained based on the pulse wave.

しかしながら、血流は日常生活時や運動時の動作(体動)に伴って変化するため、光電脈波法ではこの血流変化(体動ノイズ)の影響を大きく受けてしまい、観測信号にこの体動ノイズが混入するという問題を有している。これに対し、従来、脈波信号と体動ノイズが混合した観測信号から体動ノイズの信号成分を除去し、脈波信号を得る方法の一つとして、例えば特許文献1に記載されているように、体動ノイズを加速度計で取得される加速度信号とみなし、観測信号と加速度信号との差分信号を脈波信号とする手法が知られている。   However, the blood flow changes with the movement (body movement) during daily life and exercise, so the photoelectric pulse wave method is greatly affected by this blood flow change (body movement noise). There is a problem that body motion noise is mixed. On the other hand, as one of methods for obtaining the pulse wave signal by removing the signal component of the body movement noise from the observation signal in which the pulse wave signal and the body movement noise are conventionally mixed, for example, as described in Patent Document 1 In addition, a method is known in which body motion noise is regarded as an acceleration signal acquired by an accelerometer, and a difference signal between an observation signal and an acceleration signal is used as a pulse wave signal.

特開2003−102694号公報JP 2003-102694 A

上述したような脈波信号を取得する手法においては、加速度信号が体動ノイズに等しいとみなして信号処理しているため、比較的簡易な信号処理により脈波信号を取得することができる。しかしながら、本願発明者の検証によれば、人体の動作中に取得される加速度信号と体動ノイズとは必ずしも同じではなく、例えば、加速度信号と体動ノイズとは振幅が違っていたり、加速度が生じた時点からその影響が観測信号に現れるまでに時間差(タイムラグ)があったりすることが分かったが、上述した手法ではこのような点について全く考慮されていなかった。そのため、上記のような手法では観測信号に含まれる体動によるノイズ成分を適切に除去することができておらず、人体の動作中の脈拍数を正確に計測することができていなかった。   In the method of acquiring a pulse wave signal as described above, since the acceleration signal is regarded as equal to body motion noise and signal processing is performed, the pulse wave signal can be acquired by relatively simple signal processing. However, according to the verification by the present inventor, the acceleration signal and the body motion noise acquired during the movement of the human body are not necessarily the same. For example, the acceleration signal and the body motion noise have different amplitudes or accelerations. It has been found that there is a time difference (time lag) from the time of occurrence to the time when the effect appears in the observation signal. However, the above-mentioned method did not consider such a point at all. For this reason, the above-described method cannot properly remove a noise component due to body movement included in the observation signal, and cannot accurately measure the pulse rate during the movement of the human body.

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、観測信号におけるユーザの動作に伴う体動ノイズ成分を適切に推定して、正確な脈波を検出することができる生体情報検出装置及び生体情報検出方法、生体情報検出プログラムを提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above-described problems, the present invention provides a biological information detection apparatus and biological information detection capable of appropriately estimating a body motion noise component accompanying a user's motion in an observation signal and detecting an accurate pulse wave. It is an object to provide a method and a biological information detection program.

本発明に係る生体情報検出装置は、
利用者の少なくとも1つの観測部位の脈波に基づいて検出される観測信号を出力する検出部と、
前記利用者の動作に伴って計測される、少なくとも一つの軸方向に対応した少なくとも一つの加速度信号を出力する加速度計測部と、
前記加速度信号を少なくとも一つのパラメータに基づいて合成した合成加速度信号と前記観測信号との比較に基づいて、前記観測信号における前記利用者の動作に応じた加速度成分に対応する、前記パラメータの特定の値を推定するパラメータ推定部と、
前記観測信号から前記パラメータの前記特定の値に対応する特定の合成加速度信号を除いた差分信号から、前記利用者の脈拍数を生体情報として算出する脈拍数算出部と、
を備えることを特徴とする。
The biological information detection apparatus according to the present invention is
A detection unit that outputs an observation signal detected based on a pulse wave of at least one observation part of the user;
An acceleration measuring unit that outputs at least one acceleration signal corresponding to at least one axial direction, which is measured in accordance with the user's movement;
Based on a comparison between the observed acceleration signal and a synthesized acceleration signal obtained by synthesizing the acceleration signal based on at least one parameter, a specific parameter of the parameter corresponding to an acceleration component corresponding to the user's action in the observation signal A parameter estimator for estimating the value;
A pulse rate calculation unit that calculates the pulse rate of the user as biological information from a difference signal obtained by removing a specific synthesized acceleration signal corresponding to the specific value of the parameter from the observation signal;
It is characterized by providing.

本発明に係る生体情報検出方法は、
利用者の少なくとも1つの観測部位の脈波に基づく観測信号を取得するとともに、当該利用者の動作に伴う、少なくとも一つの軸方向に対応した少なくとも一つの加速度信号を取得し、
前記加速度信号を少なくとも一つのパラメータに基づいて合成した合成加速度信号と前記観測信号との比較に基づいて、前記観測信号における前記利用者の動作に応じた加速度成分に対応する、前記パラメータの特定の値を推定し、
前記観測信号から前記パラメータの前記特定の値に対応する特定の合成加速度信号を除いた差分信号から、前記利用者の脈拍数を生体情報として計算することを特徴とする。
The biological information detection method according to the present invention includes:
Acquiring an observation signal based on a pulse wave of at least one observation part of the user, and acquiring at least one acceleration signal corresponding to at least one axial direction associated with the user's movement,
Based on a comparison between the observed acceleration signal and a synthesized acceleration signal obtained by synthesizing the acceleration signal based on at least one parameter, a specific parameter of the parameter corresponding to an acceleration component corresponding to the user's action in the observation signal Estimate the value,
The pulse rate of the user is calculated as biological information from a difference signal obtained by removing a specific synthetic acceleration signal corresponding to the specific value of the parameter from the observation signal.

本発明に係る生体情報検出プログラムは、
コンピュータに、
利用者の少なくとも一つの観測部位の脈波に基づく観測信号を出力する検出部より前記観測信号を取得させるとともに、当該利用者の動作に伴う、少なくとも一つの軸方向に対応した少なくとも一つの加速度信号を出力する加速度計測部より前記加速度信号を取得させ、
前記加速度信号を少なくとも一つのパラメータに基づいて合成した合成加速度信号と前記観測信号との比較に基づいて、前記観測信号に含まれている、前記利用者の動作に基づく加速度成分に対応する、前記パラメータの特定の値を推定させ、
前記観測信号から前記パラメータの前記特定の値に対応する特定の合成加速度信号を除いた差分信号から、前記利用者の脈拍数を生体情報として計算させることを特徴とする。
The biological information detection program according to the present invention is
On the computer,
At least one acceleration signal corresponding to at least one axial direction associated with the user's movement is acquired from the detection unit that outputs an observation signal based on a pulse wave of at least one observation part of the user. The acceleration signal is acquired from the acceleration measuring unit that outputs
Based on a comparison between the observed acceleration signal and a combined acceleration signal obtained by synthesizing the acceleration signal based on at least one parameter, the acceleration signal corresponding to an acceleration component based on the user's action, Estimate a specific value of a parameter,
The pulse rate of the user is calculated as biological information from a difference signal obtained by removing a specific synthetic acceleration signal corresponding to the specific value of the parameter from the observation signal.

本発明によれば、ユーザの動作に伴う体動ノイズ成分を適切に推定して、正確な脈波(特に、瞬時脈波)を検出することができる。   According to the present invention, it is possible to appropriately estimate a body motion noise component accompanying a user's motion and detect an accurate pulse wave (particularly an instantaneous pulse wave).

本発明に係る生体情報検出装置の装着例及び外観構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of mounting | wearing of the biological information detection apparatus which concerns on this invention, and the external appearance structural example. 本発明に係る生体情報検出装置の計測面の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the measurement surface of the biological information detection apparatus which concerns on this invention. 第1の実施形態に係る生体情報検出装置の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of 1 structure of the biometric information detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る生体情報検出装置の生体情報検出方法において実行される静止時脈波計測動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the stationary pulse wave measurement operation | movement performed in the biometric information detection method of the biometric information detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る静止時脈波計測動作において実行される脈波の多点観測の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the multipoint observation of the pulse wave performed in the stationary pulse wave measurement operation | movement which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る静止時脈波計測動作により取得される脈波信号の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the pulse wave signal acquired by the stationary pulse wave measurement operation | movement which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る生体情報検出装置の生体情報検出方法において実行される動作時脈波計測動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation time pulse wave measurement operation | movement performed in the biometric information detection method of the biometric information detection apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る動作時脈波計測動作において算出される極値間隔を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the extreme value interval calculated in the operation time pulse-wave measurement operation | movement which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る動作時脈波計測動作により取得される各信号の一例を示す波形図である。It is a wave form chart showing an example of each signal acquired by operation time pulse wave measurement operation concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る動作時脈波計測動作において実行されるタイムラグ・回転角度推定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the time lag and rotation angle estimation process performed in the operation time pulse-wave measurement operation | movement which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る動作時脈波計測動作において定義される3軸方向を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the triaxial direction defined in the operation time pulse-wave measurement operation | movement which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るタイムラグ・回転角度推定処理により算出される正規化相互相関係数の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the normalized cross correlation coefficient computed by the time lag and rotation angle estimation process which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るタイムラグ・回転角度推定処理により取得される回転角度と極大値の推移の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of transition of the rotation angle acquired by the time lag and rotation angle estimation process which concerns on 1st Embodiment, and a maximum value. 第1の実施形態に係る動作時脈波計測動作において実行される振幅推定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the amplitude estimation process performed in the operation time pulse-wave measurement operation | movement which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る生体情報検出装置の計測面の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the measurement surface of the biological information detection apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る生体情報検出方法において実行される動作時脈波計測動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation time pulse wave measurement operation | movement performed in the biometric information detection method which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明に係る生体情報検出装置及び生体情報検出方法、生体情報検出プログラムについて、実施形態を示して詳しく説明する。
<第1の実施形態>
(生体情報検出装置)
図1は、本発明に係る生体情報検出装置の装着例及び外観構成例を示す概略図である。ここで、図1(a)は、本発明に係る生体情報検出装置を人体に装着した状態を示す概略図であり、図1(b)は、本発明に係る生体情報検出装置の正面及び側面を示す概略構成図である。また、図2は、本発明に係る生体情報検出装置の計測面の構成例を示す概略図である。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a biological information detection device, a biological information detection method, and a biological information detection program according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments.
<First Embodiment>
(Biological information detection device)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a mounting example and an external configuration example of a biological information detection apparatus according to the present invention. Here, FIG. 1A is a schematic view showing a state where the biological information detecting device according to the present invention is mounted on a human body, and FIG. 1B is a front view and a side view of the biological information detecting device according to the present invention. It is a schematic block diagram which shows. FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a measurement surface of the biological information detection apparatus according to the present invention.

本発明に係る生体情報検出装置100は、例えば図1(a)に示すように、ユーザ(利用者)USの手首等に装着する腕時計型(又は、リストバンド型)の外観形状を有している。生体情報検出装置100は、例えば図1(b)に示すように、大別して、ユーザUSの脈拍を計測するとともに、ユーザUSに所定の情報を提供する機能を備えた機器本体101と、ユーザUSの手首UShに巻き付けることにより、上記機器本体101を手首UShに装着して密着させるためのベルト部102と、を有している。   The biological information detecting apparatus 100 according to the present invention has a wristwatch type (or wristband type) external shape to be worn on a wrist or the like of a user (user) US as shown in FIG. Yes. For example, as shown in FIG. 1B, the biological information detection apparatus 100 is roughly divided into a device main body 101 having a function of measuring the pulse of the user US and providing predetermined information to the user US, and the user US. And a belt portion 102 for attaching the apparatus main body 101 to the wrist USh and bringing it into close contact with the wrist USh.

機器本体101の手首UShに接触する面側(図1(b)右図の、右面側)には計測面が設けられ、例えば図2(a)〜(c)に示すように、計測面の所定の領域(以下、便宜的に「計測領域」と記す)MSに、1乃至複数個の発光素子E1〜E9と、1乃至複数個の受光素子R1〜R4と、が所定のパターンで二次元配列されている。   A measurement surface is provided on the side of the device main body 101 that contacts the wrist USh (the right side in FIG. 1B). For example, as shown in FIGS. One to a plurality of light emitting elements E1 to E9 and one to a plurality of light receiving elements R1 to R4 are two-dimensionally arranged in a predetermined pattern in a predetermined area (hereinafter referred to as “measurement area” for convenience). It is arranged.

ここで、計測領域MSには、例えば図2(a)に示すように、1個の発光素子E1の周囲に、複数個(4個)の受光素子R1〜R4が取り囲むように配置されている。すなわち、発光素子と受光素子が1対複数の関係で配列されている。また、計測領域MSには、例えば図2(b)に示すように、1個の受光素子R1の周囲に、複数個(4個)の発光素子E1〜E4が取り囲むように配置されているものであってもよい。すなわち、発光素子と受光素子が複数対1の関係で配列されている。さらに、計測領域MSには、図2(c)に示すように、複数個(4個)の受光素子R1〜R4の各々の周囲に、複数個の発光素子E1〜E9が取り囲むように配置されているものであってもよい。すなわち、発光素子と受光素子が複数対複数の関係で配列されている。このように、本実施形態においては、1乃至複数個の発光素子及び1乃至複数個の受光素子のうちの、少なくともいずれか一方が複数個配置された構成を有している。   Here, in the measurement region MS, for example, as shown in FIG. 2A, a plurality of (four) light receiving elements R1 to R4 are arranged around one light emitting element E1. . That is, the light emitting elements and the light receiving elements are arranged in a one-to-many relationship. In the measurement region MS, for example, as shown in FIG. 2B, a plurality of (four) light emitting elements E1 to E4 are disposed around one light receiving element R1. It may be. That is, the light emitting elements and the light receiving elements are arranged in a plural-to-one relationship. Further, in the measurement region MS, as shown in FIG. 2C, a plurality of light emitting elements E1 to E9 are arranged around each of a plurality (four) of the light receiving elements R1 to R4. It may be. That is, the light emitting elements and the light receiving elements are arranged in a plural-to-multiple relationship. Thus, in the present embodiment, at least one of one to a plurality of light emitting elements and one to a plurality of light receiving elements is arranged.

なお、計測領域MSに配列される発光素子と受光素子の個数や配置は、図2(a)〜(c)に示したパターンに限定されるものではなく、任意の個数の発光素子や受光素子を、千鳥状や格子状、円弧状等、任意のパターンで交互に配列したものであってもよい。   The number and arrangement of the light emitting elements and the light receiving elements arranged in the measurement region MS are not limited to the patterns shown in FIGS. 2A to 2C, and an arbitrary number of light emitting elements and light receiving elements. May be alternately arranged in an arbitrary pattern such as a staggered pattern, a grid pattern, or an arc pattern.

図3は、本実施形態に係る生体情報検出装置の一構成例を示すブロック図である。
生体情報検出装置100は、具体的には、例えば図3に示すように、大別して、発光部(検出部)10と、発光制御部15と、受光部(検出部)20と、加速度計測部30と、信号増幅部40と、フィルタ部50と、メモリ部60と、静止時脈波振幅記録部(記憶部)65と、信号処理部(観測信号選択部、パラメータ推定部、脈拍数算出部)70と、表示部80と、操作部90と、を備えている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the biological information detection apparatus according to the present embodiment.
Specifically, for example, as shown in FIG. 3, the biological information detection apparatus 100 is roughly divided into a light emitting unit (detecting unit) 10, a light emitting control unit 15, a light receiving unit (detecting unit) 20, and an acceleration measuring unit. 30, a signal amplification unit 40, a filter unit 50, a memory unit 60, a stationary pulse wave amplitude recording unit (storage unit) 65, and a signal processing unit (observation signal selection unit, parameter estimation unit, pulse rate calculation unit) ) 70, a display unit 80, and an operation unit 90.

発光部10は、上述した1乃至複数個の発光素子E1〜E9を有し、図2(a)〜(c)に示したように、機器本体101の手首UShに接触する面側の計測領域MSに、所定のパターンで配列されている。発光素子E1〜E9は、例えば発光ダイオード(LED;Light Emitting Diode)等を適用することができ、後述する発光制御部15による駆動制御に従って、所定の発光強度(又は、発光量)で可視光を発光し、手首UShの皮膚面(体表面)SFに照射する。ここで、可視光を用いる反射式の脈波検出法においては、可視光の体内における透過性が低いため、体内深部に存在する静脈や動脈の血流からの反射光の影響を受けにくく、それぞれの血管において発生する血流路長による拍動の伝搬タイムラグの影響を受けにくいという特長を有している。なお、発光素子から発光される可視光としては、例えば波長525nm前後の緑色可視光を良好に適用することができる。   The light emitting unit 10 includes the above-described one or more light emitting elements E1 to E9, and as shown in FIGS. 2A to 2C, the measurement region on the surface side in contact with the wrist USh of the device main body 101. The MS is arranged in a predetermined pattern. For example, light emitting diodes (LEDs) can be applied to the light emitting elements E1 to E9, and visible light is emitted with a predetermined light emission intensity (or light emission amount) according to drive control by a light emission control unit 15 described later. Emits light and irradiates the skin surface (body surface) SF of the wrist USh. Here, in the reflection type pulse wave detection method using visible light, since the permeability of visible light in the body is low, it is difficult to be affected by the reflected light from the blood flow of veins and arteries existing deep in the body, It has the feature that it is not easily affected by the propagation time lag of pulsation due to the blood flow path length generated in the blood vessel. As visible light emitted from the light emitting element, for example, green visible light having a wavelength of about 525 nm can be favorably applied.

発光制御部15は、後述する信号処理部70からの制御に従って、発光部10を構成する1乃至複数個の発光素子E1〜E9を、所定の点灯パターン(すなわち、所定の順序、かつ、所定の発光強度)で個別に発光させる。   In accordance with control from the signal processing unit 70 to be described later, the light emission control unit 15 divides one or more light emitting elements E1 to E9 constituting the light emitting unit 10 into a predetermined lighting pattern (that is, in a predetermined order and a predetermined order). Luminescence intensity).

受光部20は、上述した1乃至複数個の受光素子R1〜R4を有し、図2(a)〜(c)に示したように、機器本体101の計測領域MSに、所定のパターンで配列されている。受光素子R1〜R4は、例えばフォトトランジスタや照度センサ等を適用することができ、上記の1乃至複数個の発光素子E1〜E9から個別に発光され、皮膚面SFの、脈波を観測する観測部位Pmに照射されて、観測部位Pmの近傍の血管中の血液により散乱された光を反射光として受光することにより、受光量に応じた出力信号(観測信号)を出力する。   The light receiving unit 20 includes one or more light receiving elements R1 to R4 described above, and is arranged in a predetermined pattern in the measurement region MS of the device main body 101 as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c). Has been. For example, phototransistors or illuminance sensors can be applied to the light receiving elements R1 to R4, and the light receiving elements R1 to E9 emit light individually and observe the pulse wave of the skin surface SF. By receiving the light irradiated to the part Pm and scattered by the blood in the blood vessels in the vicinity of the observation part Pm as reflected light, an output signal (observation signal) corresponding to the amount of received light is output.

加速度計測部30は、3軸加速度センサを有し、ユーザUSの動作中に生体情報検出装置100に加わる移動速度の変化の割合(加速度)を、加速度信号として出力する。この加速度計測部30から出力される加速度信号は、後述するようにx軸、y軸、z軸からなる、相互に直交する3軸方向の各々に対応する3つの加速度信号として出力される。   The acceleration measuring unit 30 includes a three-axis acceleration sensor, and outputs a change rate (acceleration) of a moving speed applied to the biological information detecting device 100 during the operation of the user US as an acceleration signal. The acceleration signals output from the acceleration measuring unit 30 are output as three acceleration signals corresponding to each of three axial directions orthogonal to each other, consisting of an x axis, a y axis, and a z axis, as will be described later.

信号増幅部40は、受光部20により取得された観測信号、及び、加速度計測部30により計測された加速度信号を、後述する信号処理部70における信号処理に適した所定の信号レベルに増幅する。フィルタ部50は、信号増幅部40により増幅された上記観測信号及び加速度信号のうち、所定の周波数帯域の信号成分を通過させて、信号処理部70に供給する。   The signal amplifying unit 40 amplifies the observation signal acquired by the light receiving unit 20 and the acceleration signal measured by the acceleration measuring unit 30 to a predetermined signal level suitable for signal processing in the signal processing unit 70 described later. The filter unit 50 passes a signal component in a predetermined frequency band out of the observation signal and the acceleration signal amplified by the signal amplification unit 40 and supplies the signal component to the signal processing unit 70.

メモリ部60は、例えばデータ保存用メモリ(以下、「データメモリ」と記す)やプログラム保存用メモリ(以下、「プログラムメモリ」と記す)、作業データ保存用メモリ(以下、「作業用メモリ」と記す)を有している。   The memory unit 60 includes, for example, a data storage memory (hereinafter referred to as “data memory”), a program storage memory (hereinafter referred to as “program memory”), a work data storage memory (hereinafter referred to as “work memory”). Have the following)

データメモリは、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを有し、ユーザUSの動作時や運動時に、上述した受光部20により取得された観測信号や、加速度計測部30により計測された加速度信号が時間データに関連付けられて、所定の記憶領域に保存(記録)される。プログラムメモリは、ROM(読み出し専用メモリ)を有し、生体情報検出装置100の各構成(発光部10や受光部20、加速度計測部30、後述する表示部80や操作部90等)における所定の機能を実現するための制御プログラムや、上述した観測信号や加速度信号に基づいて、脈拍数を算出する機能を実現するためのアルゴリズムプログラムを保存する。作業用メモリは、RAM(ランダムアクセスメモリ)を有し、上記の制御プログラム及びアルゴリズムプログラムを実行する際に使用、又は、生成される各種データを一時的に保存する。なお、データメモリは、その一部又は全部が、例えばメモリカード等のリムーバブル記憶媒体としての形態を有し、生体情報検出装置100の機器本体101に対して着脱可能に構成されているものであってもよい。   The data memory has a nonvolatile memory such as a flash memory, and the observation signal acquired by the light receiving unit 20 and the acceleration signal measured by the acceleration measuring unit 30 are time data when the user US operates or exercises. And stored (recorded) in a predetermined storage area. The program memory includes a ROM (read-only memory), and a predetermined memory in each component (light emitting unit 10, light receiving unit 20, acceleration measuring unit 30, display unit 80, operation unit 90, etc., which will be described later) of the biological information detecting apparatus 100. A control program for realizing the function and an algorithm program for realizing the function of calculating the pulse rate based on the above-described observation signal and acceleration signal are stored. The working memory has a RAM (Random Access Memory), and temporarily stores various data used or generated when the above control program and algorithm program are executed. Note that a part or all of the data memory has a form as a removable storage medium such as a memory card, and is configured to be detachable from the device main body 101 of the biological information detecting apparatus 100. May be.

静止時脈波振幅記録部65は、ユーザUSが動作していない静止時や安静時に、上述した受光部20により取得された観測信号の信号波(脈波)の振幅が、時間データに関連付けられて、所定の記憶領域に保存(記録)される。   The stationary pulse wave amplitude recording unit 65 associates the amplitude of the signal wave (pulse wave) of the observation signal acquired by the light receiving unit 20 described above with the time data when the user US is not operating or at rest. And stored (recorded) in a predetermined storage area.

信号処理部70は、CPU(中央演算装置)やMPU(マイクロプロセッサユニット)であり、上記のメモリ部60に保存された制御プログラムに従って処理を行うことにより、メモリ部60における各種データの保存や読出し動作、表示部80における各種の情報の表示動作、操作部90における入力操作の検出動作等を制御する。また、信号処理部70は、上記のメモリ部60に保存されたアルゴリズムプログラムに従って処理を行うことにより、後述する生体情報検出方法に示すように、受光部20により取得された観測信号や、加速度計測部30により計測された加速度信号に基づいて、脈拍数を算出する動作等を実行する。なお、信号処理部70において実行される制御プログラムやアルゴリズムプログラムは、予め信号処理部70の内部に組み込まれているものであってもよい。   The signal processing unit 70 is a CPU (central processing unit) or MPU (microprocessor unit), and stores and reads various data in the memory unit 60 by performing processing according to the control program stored in the memory unit 60. It controls the operation, the display operation of various information on the display unit 80, the detection operation of the input operation in the operation unit 90, and the like. In addition, the signal processing unit 70 performs processing according to the algorithm program stored in the memory unit 60, so that an observation signal acquired by the light receiving unit 20 and acceleration measurement are performed as shown in a biological information detection method described later. Based on the acceleration signal measured by the unit 30, an operation for calculating the pulse rate is executed. The control program and algorithm program executed in the signal processing unit 70 may be incorporated in the signal processing unit 70 in advance.

表示部80は、例えばカラーやモノクロ表示が可能な液晶表示パネルや有機EL表示パネル等の表示装置を有し、少なくとも信号処理部70により算出された脈拍数を表示する。なお、表示部80は、脈拍数に加え、又は、脈拍数に替えて、脈波(脈の波形データ)や移動速度、歩数、現在時刻等を文字や数字情報、画像情報等で表示するものであってもよい。ここで、例えば、脈拍の波形データ(脈波データ)には、血流に関連する種々の情報が含まれている。すなわち、脈拍データを、例えば、健康や体調(血管の詰まりや血管年齢、緊張状態の判定等)、運動状態等を判定するための重要なパラメータとして適用して、これらに対する判定結果を特定の文字や数字情報、画像情報、発光パターン等で、表示部80に表示するものであってもよい。なお、本実施形態においては、ユーザUSに各種情報を提供又は通知する出力インターフェースとして、表示部80のみを示したが、これに限定されるものではなく、表示部80に加えて、例えば特定の音色や音声メッセージを発生するブザーやスピーカ等の音響部や、特定の振動パターンで振動する振動部等の、他のインターフェースを備えているものであってもよい。   The display unit 80 includes a display device such as a liquid crystal display panel or an organic EL display panel capable of color or monochrome display, for example, and displays at least the pulse rate calculated by the signal processing unit 70. The display unit 80 displays the pulse wave (pulse waveform data), the moving speed, the number of steps, the current time, etc. in addition to the pulse rate, in characters, numerical information, image information, etc. It may be. Here, for example, pulse waveform data (pulse wave data) includes various information related to blood flow. That is, the pulse data is applied as an important parameter for determining, for example, health, physical condition (blood vessel clogging, blood vessel age, tension state, etc.), exercise state, etc., and the determination results for these are specified characters. Alternatively, the information may be displayed on the display unit 80 using numerical information, image information, a light emission pattern, or the like. In the present embodiment, only the display unit 80 is shown as the output interface for providing or notifying the user US of various types of information. However, the present invention is not limited to this. Other interfaces such as an acoustic unit such as a buzzer or a speaker that generates a timbre or a voice message, or a vibration unit that vibrates with a specific vibration pattern may be provided.

操作部90は、ボタンスイッチやスライドスイッチ、キーボード、表示部80の前面に配置又は一体的に形成されたタッチパネル等を有し、生体情報検出装置100における電源のオン、オフ動作や、脈波や加速度の計測動作、表示部80における表示動作等、各種動作の選択や実行、設定値等の入力操作に用いられる。   The operation unit 90 includes a button switch, a slide switch, a keyboard, a touch panel disposed on or integrally formed with the front surface of the display unit 80, and the like. It is used for input operations such as selection and execution of various operations such as an acceleration measurement operation and a display operation on the display unit 80, and a set value.

(生体情報検出方法)
次に、上述した生体情報検出装置における生体情報検出方法について説明する。
上述したような構成を有する生体情報検出装置における生体情報検出方法は、概略、静止時の脈波の観測信号を取得するための静止時脈波計測動作と、動作時に取得した脈波の観測信号と加速度信号に基づいて、脈拍数を算出する動作時脈波計測動作と、が実行される。
(Biological information detection method)
Next, a biological information detection method in the above-described biological information detection apparatus will be described.
The biological information detection method in the biological information detection apparatus having the above-described configuration generally includes a stationary pulse wave measurement operation for acquiring a stationary pulse wave observation signal, and a pulse wave observation signal acquired during operation. And an operation pulse wave measurement operation for calculating the pulse rate based on the acceleration signal.

(静止時脈波計測動作)
図4は、本実施形態に係る生体情報検出装置の生体情報検出方法において実行される静止時脈波計測動作を示すフローチャートである。図5は、本実施形態に係る静止時脈波計測動作において実行される脈波の多点観測の一例を示す概念図である。図6は、本実施形態に係る静止時脈波計測動作により取得される脈波信号の一例を示す波形図である。
(Pulse wave measurement operation at rest)
FIG. 4 is a flowchart showing a stationary pulse wave measurement operation executed in the biological information detection method of the biological information detection apparatus according to the present embodiment. FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of pulse wave multipoint observation executed in the stationary pulse wave measurement operation according to the present embodiment. FIG. 6 is a waveform diagram showing an example of a pulse wave signal acquired by the stationary pulse wave measurement operation according to the present embodiment.

静止時脈波計測動作においては、図4に示すように、まず、ユーザUSが運動等の動作を行っていない静止状態又は安静状態における脈波の観測信号と加速度信号が一定時間取得される(ステップS101)。具体的には、信号処理部70は、表示部80に静止時の脈波を計測する旨の文字情報や画像情報等を表示して、ユーザUSに静止状態又は安静状態を保持するように促す。次いで、信号処理部70は、発光部10の特定の発光素子と受光部20の特定の受光素子との組み合わせを指定して、発光制御部15により指定された発光素子を所定の発光強度で発光させ、ユーザUSの皮膚面SFの脈波を観測する領域(観測部位Pm)に光を照射する。照射された光の一部は観測部位Pmの近傍の血管の血液により散乱され、皮膚面SFから反射光として出射される。この反射光は、上記指定された受光素子により受光されて、その受光量に応じた出力信号が信号増幅部40及びフィルタ部50を介して信号処理部70に観測信号として出力される。   In the stationary pulse wave measurement operation, as shown in FIG. 4, first, a pulse wave observation signal and an acceleration signal in a stationary state or a resting state in which the user US is not performing an operation such as exercise are acquired for a certain period of time ( Step S101). Specifically, the signal processing unit 70 displays text information, image information, or the like indicating that the pulse wave at rest is measured on the display unit 80, and prompts the user US to hold the rest state or the rest state. . Next, the signal processing unit 70 designates a combination of a specific light emitting element of the light emitting unit 10 and a specific light receiving element of the light receiving unit 20 and emits the light emitting element designated by the light emission control unit 15 with a predetermined light emission intensity. Then, the region (observation site Pm) where the pulse wave of the skin surface SF of the user US is observed is irradiated with light. A part of the irradiated light is scattered by blood in the blood vessels in the vicinity of the observation site Pm, and is emitted as reflected light from the skin surface SF. The reflected light is received by the designated light receiving element, and an output signal corresponding to the received light amount is output as an observation signal to the signal processing unit 70 via the signal amplification unit 40 and the filter unit 50.

ここで、特定の発光素子と特定の受光素子との組み合わせによる観測信号の取得動作について、図2(c)に示した発光素子E1〜E9と受光素子R1〜R4の配列パターンを例にして詳しく説明する。まず、信号処理部70は、例えば図5(a)に示すように、発光素子E1と受光素子R1、発光素子E3と受光素子R2、発光素子E7と受光素子R3、発光素子E9と受光素子R4の各組み合わせを指定する。次いで、発光制御部15により各発光素子E1、E3、E7、E9を所定の発光強度で発光させて、皮膚面SFの各観測部位Pm11、Pm32、Pm73、Pm94に光を照射させ、その反射光を各受光素子R1、R2、R3、R4により受光する。これにより、皮膚面SFの各観測部位Pm11、Pm32、Pm73、Pm94における静止時の脈波の観測信号が取得される。ここで、各観測部位Pm11、Pm32、Pm73、Pm94における観測信号の取得動作は、例えば観測部位Pm11、Pm32、Pm73、Pm94の順に、時系列的に実行される。なお、観測信号の取得動作は、各観測部位Pm11、Pm32、Pm73、Pm94で、同時並行して実行されるものであってもよい。   Here, the observation signal acquisition operation by the combination of the specific light emitting element and the specific light receiving element will be described in detail with reference to the arrangement pattern of the light emitting elements E1 to E9 and the light receiving elements R1 to R4 shown in FIG. explain. First, for example, as shown in FIG. 5A, the signal processing unit 70 includes a light emitting element E1 and a light receiving element R1, a light emitting element E3 and a light receiving element R2, a light emitting element E7 and a light receiving element R3, and a light emitting element E9 and a light receiving element R4. Specify each combination of. Next, the light emission control unit 15 causes each light emitting element E1, E3, E7, E9 to emit light with a predetermined light emission intensity, irradiates each observation site Pm11, Pm32, Pm73, Pm94 of the skin surface SF, and the reflected light thereof Is received by each light receiving element R1, R2, R3, R4. Thereby, the observation signal of the pulse wave at rest in each observation part Pm11, Pm32, Pm73, Pm94 of the skin surface SF is acquired. Here, the operation of acquiring observation signals at each of the observation sites Pm11, Pm32, Pm73, and Pm94 is executed in time series, for example, in the order of the observation sites Pm11, Pm32, Pm73, and Pm94. Note that the observation signal acquisition operation may be executed in parallel at the respective observation sites Pm11, Pm32, Pm73, and Pm94.

次いで、信号処理部70は、例えば図5(b)に示すように、発光素子E5と各受光素子R1〜R4との組み合わせを指定する。次いで、発光制御部15により発光素子E5を所定の発光強度で発光させて、皮膚面SFの各観測部位Pm51、Pm52、Pm53、Pm54に光を照射させ、その反射光を各受光素子R1〜R4により受光する。これにより、皮膚面SFの各観測部位Pm51〜Pm54における静止時の脈波の観測信号が取得される。ここで、各観測部位Pm51〜Pm54における観測信号の取得動作は、図5(a)に示した場合と同様に、観測部位Pm51〜Pm54ごとに時系列的に実行される。なお、各観測部位Pm51〜Pm54で同時並行して実行されるものであってもよい。   Next, the signal processing unit 70 specifies a combination of the light emitting element E5 and the light receiving elements R1 to R4, for example, as illustrated in FIG. Next, the light emission control unit 15 causes the light emitting element E5 to emit light with a predetermined light emission intensity, irradiates each observation site Pm51, Pm52, Pm53, and Pm54 of the skin surface SF, and the reflected light is applied to each of the light receiving elements R1 to R4. Receives light. Thereby, the observation signal of the stationary pulse wave in each observation part Pm51-Pm54 of skin surface SF is acquired. Here, the observation signal acquisition operation in each of the observation parts Pm51 to Pm54 is executed in time series for each of the observation parts Pm51 to Pm54, as in the case shown in FIG. It may be executed in parallel at each of the observation sites Pm51 to Pm54.

以下、同様に、信号処理部70により、例えば図5(c)、(d)に示すように、発光素子E2と各受光素子R1、R2との組み合わせ、発光素子E8と各受光素子R3、R4との組み合わせ、及び、発光素子E4と各受光素子R1、R3との組み合わせ、発光素子E6と各受光素子R2、R4との組み合わせをそれぞれ指定して、各観測部位Pm21、Pm22、Pm83、Pm84、及び、Pm41、Pm62、Pm43、Pm64における静止時の脈波の観測信号が取得される。   Hereinafter, similarly, as shown in FIGS. 5C and 5D, for example, as shown in FIGS. 5C and 5D, a combination of the light emitting element E2 and the light receiving elements R1 and R2, and the light emitting element E8 and the light receiving elements R3 and R4. , A combination of the light emitting element E4 and each of the light receiving elements R1 and R3, and a combination of the light emitting element E6 and each of the light receiving elements R2 and R4, respectively, and each observation region Pm21, Pm22, Pm83, Pm84, And the observation signal of the pulse wave at rest in Pm41, Pm62, Pm43, and Pm64 is acquired.

このような一連の動作(多点観測)により、計測領域MS内に配列された、隣接する発光素子と受光素子との間の各観測部位における脈波の観測信号が取得される。また、このような脈波の観測信号の取得動作は、脈波を示す波形が数個乃至十数個程度含まれる任意の時間、例えば数秒乃至10秒程度の時間、継続して実行される。   Through such a series of operations (multi-point observation), pulse wave observation signals are acquired at each observation site between adjacent light emitting elements and light receiving elements arranged in the measurement region MS. Further, such an operation of acquiring the observation signal of the pulse wave is continuously executed for an arbitrary time in which about several to dozens of waveforms indicating the pulse wave are included, for example, a time of about several seconds to 10 seconds.

一方、脈波の観測信号の取得動作と並行して、信号処理部70は、加速度計測部30を制御して、ユーザUSの3軸方向の加速度を計測する。ここで、3軸加速度の計測動作は、上述した脈波の観測信号の取得動作の期間中、継続して実行される。加速度計測部30により計測された3軸加速度は、信号増幅部40及びフィルタ部50を介して信号処理部70に加速度信号として出力される。このようにして取得された脈波の観測信号と加速度信号は、時間データに基づいて相互に関連付けられて、メモリ部60の所定の記憶領域に保存される。   On the other hand, in parallel with the operation of acquiring the pulse wave observation signal, the signal processing unit 70 controls the acceleration measurement unit 30 to measure the acceleration of the user US in the three-axis directions. Here, the measurement operation of the three-axis acceleration is continuously executed during the period of the operation of acquiring the pulse wave observation signal described above. The triaxial acceleration measured by the acceleration measuring unit 30 is output as an acceleration signal to the signal processing unit 70 via the signal amplifying unit 40 and the filter unit 50. The pulse wave observation signal and the acceleration signal acquired in this way are associated with each other based on the time data and stored in a predetermined storage area of the memory unit 60.

次いで、上記ステップS101において取得された3軸方向の各加速度信号の振幅が所定の閾値以下であるか否かが判定される(ステップS102)。具体的には、信号処理部70は、メモリ部60から脈波の観測信号の取得動作中に取得した加速度信号を読み出し、当該3軸方向の各加速度信号について、信号波形の極大値と極小値の差分である振幅の最大値(最大振幅)が、ユーザUSが運動等の動作を行っていない静止状態を判定するための所定の閾値以下であるか否かを判定する。ここで、ユーザUSの静止状態を判定するための閾値は、ランニング等の動作時の振幅の例えば5%に設定することができる。この閾値は、例えば過去のユーザUSの動作中の加速度信号に基づいて設定されるものであってもよいし、不特定多数のサンプルから取得される一般的な動作中の加速度信号に基づいて設定されるものであってもよいし、ユーザUSが静止状態や安静状態にあるときに、任意に設定するものであってもよい。なお、後述するように、本願発明者によりz軸方向の加速度信号は脈波信号にほとんど影響を与えないことが見出されているため、上記の各加速度信号の振幅が所定の閾値以下であるか否かの判定において、z軸方向の加速度信号の振幅については判定しないこととしてもよい。   Next, it is determined whether or not the amplitude of each acceleration signal in the three-axis directions acquired in step S101 is equal to or less than a predetermined threshold (step S102). Specifically, the signal processing unit 70 reads out the acceleration signal acquired during the operation of acquiring the pulse wave observation signal from the memory unit 60, and for each acceleration signal in the three axis directions, the maximum value and the minimum value of the signal waveform. It is determined whether or not the maximum value (maximum amplitude) of the amplitude that is the difference between the two is equal to or less than a predetermined threshold value for determining a stationary state in which the user US is not performing an action such as exercise. Here, the threshold value for determining the stationary state of the user US can be set to, for example, 5% of the amplitude during an operation such as running. This threshold value may be set based on, for example, a past acceleration signal during operation of the user US, or set based on a general acceleration signal during operation acquired from an unspecified number of samples. It may be set, or may be arbitrarily set when the user US is in a stationary state or a resting state. As will be described later, since the inventor of the present application has found that the acceleration signal in the z-axis direction has little influence on the pulse wave signal, the amplitude of each acceleration signal is not more than a predetermined threshold value. In determining whether or not the amplitude of the acceleration signal in the z-axis direction may not be determined.

上記ステップS102において、取得された3軸方向の各加速度信号の振幅が閾値以下であると判定された場合には、そのときの各観測部位における脈波の観測信号の振幅の平均値が静止時の観測信号の振幅として記録される(ステップS103)。具体的には、信号処理部70は、取得された3軸方向の各加速度信号の振幅が、いずれも上記の閾値以下であると判定した場合には、時間データに基づいて当該加速度信号に関連付けられてメモリ部60に保存されている、各観測部位における脈波の観測信号を読み出し、それらの信号波形の極大値と極小値の差分である振幅の平均値を算出する。そして、信号処理部70は、算出された平均値を、静止時の観測信号の振幅として、静止時脈波振幅記録部65に保存(記録)して、静止時脈波計測動作を終了する。   If it is determined in step S102 that the amplitudes of the acquired acceleration signals in the three-axis directions are equal to or less than the threshold value, the average value of the amplitudes of the observation signals of the pulse wave at each observation site at that time is stationary Is recorded as the amplitude of the observed signal (step S103). Specifically, when the signal processing unit 70 determines that the amplitudes of the acquired acceleration signals in the three-axis directions are all equal to or less than the threshold value, the signal processing unit 70 associates the acceleration signal with the acceleration signal based on the time data. Then, the pulse wave observation signals at the respective observation sites stored in the memory unit 60 are read out, and the average value of the amplitude, which is the difference between the maximum value and the minimum value of these signal waveforms, is calculated. Then, the signal processing unit 70 stores (records) the calculated average value in the stationary pulse wave amplitude recording unit 65 as the amplitude of the stationary observation signal, and ends the stationary pulse wave measurement operation.

一方、上記ステップS102において、取得された3軸方向の各加速度信号の振幅が閾値よりも大きい場合には、ユーザUSに静止を促すエラー表示を行う(ステップS104)。具体的には、信号処理部70は、取得された3軸方向の各加速度信号の振幅のいずれかが、上記の閾値よりも大きいと判定した場合には、ユーザUSが静止状態又は安静状態になっていないと判断し、表示部80に運動等の動作を停止して、静止を求める旨の文字情報や画像情報等を表示して、ユーザUSに静止状態又は安静状態を保持するように促す。次いで、上記ステップS101において取得し、メモリ部60に保存した脈波の観測信号及び加速度信号を消去又は破棄するリセット動作を行い(ステップS105)、ステップS101に戻って、上述した一連の処理(ステップS101〜S105)を再度実行する。   On the other hand, if the amplitude of each acquired acceleration signal in the three-axis direction is larger than the threshold value in step S102, an error display for prompting the user US to stop is performed (step S104). Specifically, when the signal processing unit 70 determines that any of the acquired amplitudes of the respective acceleration signals in the three-axis directions is larger than the threshold value, the user US enters the stationary state or the resting state. It is determined that it is not, and the motion such as exercise is stopped on the display unit 80, and text information, image information, etc. for requesting stillness are displayed, and the user US is encouraged to hold the resting state or the resting state. . Next, a reset operation is performed to delete or discard the pulse wave observation signal and acceleration signal acquired in step S101 and stored in the memory unit 60 (step S105), and the process returns to step S101 to return to the above-described series of processing (steps). S101 to S105) are executed again.

このような静止時脈波計測動作により取得される静止時の観測信号、すなわち、各観測部位における脈波の観測信号の振幅の平均値からなる信号波形は、実質的にユーザUSの動作に起因する体動ノイズが含まれていない、又は、体動ノイズを略無視できる状態の脈波信号であると規定することができ、例えば図6に示すような波形となる。なお、図6においては、静止時の脈波を10秒間観測した場合の信号波形の一例を示した。また、図6において縦軸は受光部20(受光素子)により取得された観測信号をA/D変換したデジタル値である。   A stationary observation signal obtained by such a stationary pulse wave measurement operation, that is, a signal waveform consisting of an average value of the amplitudes of the observation signals of the pulse wave at each observation part is substantially caused by the operation of the user US. It can be defined that the body motion noise is not included, or the pulse wave signal is in a state where the body motion noise can be substantially ignored. For example, the waveform is as shown in FIG. FIG. 6 shows an example of the signal waveform when the pulse wave at rest is observed for 10 seconds. In FIG. 6, the vertical axis represents a digital value obtained by A / D converting the observation signal acquired by the light receiving unit 20 (light receiving element).

(動作時脈波計測動作)
図7は、本実施形態に係る生体情報検出装置の生体情報検出方法において実行される動作時脈波計測動作を示すフローチャートである。図8は、本実施形態に係る動作時脈波計測動作において算出される極値間隔を説明するための概念図であり、図9は、本実施形態に係る動作時脈波計測動作により取得される各信号の一例を示す波形図である。
(Pulse wave measurement during operation)
FIG. 7 is a flowchart showing an operation pulse wave measurement operation executed in the biological information detection method of the biological information detection apparatus according to the present embodiment. FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the extreme value interval calculated in the operation pulse wave measurement operation according to the present embodiment. FIG. 9 is acquired by the operation pulse wave measurement operation according to the embodiment. It is a wave form diagram which shows an example of each signal.

動作時脈波計測動作においては、図7に示すように、まず、ユーザUSが運動等の動作を行っている動作状態における脈波の観測信号と加速度信号が一定時間取得される(ステップS201)。具体的には、上述した静止時脈波計測動作と同様に、ユーザUSが運動等の動作を行っている動作中に、信号処理部70は、計測領域MS内に配列された、隣接する発光素子と受光素子との間の各観測部位における脈波の観測信号を一定時間取得する。ここで、脈波の観測信号の取得動作は、上述した静止時脈波計測動作のステップS101と同様に、脈波を示す波形が数個乃至十数個程度含まれる任意の時間実行されるものであればよく、静止時脈波計測動作と同一の時間(例えば数秒乃至10秒程度)に設定されるものであってもよいし、これとは異なる時間に設定されるものであってもよい。一方、脈波の観測信号の取得動作の期間中、信号処理部70は、ユーザUSの動作に起因する3軸方向の加速度信号を継続して取得する。取得された脈波の観測信号と加速度信号は、時間データに基づいて相互に関連付けられて、メモリ部60の所定の記憶領域に保存される。   In the operation pulse wave measurement operation, as shown in FIG. 7, first, a pulse wave observation signal and an acceleration signal in an operation state in which the user US is performing an operation such as exercise are acquired for a certain time (step S201). . Specifically, in the same manner as the above-described stationary pulse wave measurement operation, during the operation in which the user US performs an operation such as exercise, the signal processing unit 70 arranges adjacent light emission arranged in the measurement region MS. An observation signal of a pulse wave at each observation site between the element and the light receiving element is acquired for a certain time. Here, the acquisition operation of the pulse wave observation signal is executed for an arbitrary time period in which about several to dozens of waveforms indicating pulse waves are included, as in step S101 of the stationary pulse wave measurement operation described above. The time may be set to the same time as the stationary pulse wave measurement operation (for example, about several seconds to 10 seconds), or may be set to a different time. . On the other hand, during the period of the operation for acquiring the observation signal of the pulse wave, the signal processing unit 70 continuously acquires the acceleration signal in the three-axis direction due to the operation of the user US. The acquired pulse wave observation signal and acceleration signal are associated with each other based on the time data and stored in a predetermined storage area of the memory unit 60.

次いで、上述した静止時脈波計測動作と同様に、上記ステップS201において取得された3軸方向の各加速度信号の振幅の最大値(最大振幅)が、静止状態を判定するための所定の閾値以下であるか否かが判定される(ステップS202)。信号処理部70は、上記の加速度信号の振幅が閾値以下であると判定した場合には、上記ステップS201において取得された各観測部位における脈波の観測信号の中から、最も振幅の大きい観測信号を、最も良好に脈波が計測できている脈波信号であるとみなして(判定して)、当該観測信号を選択する(ステップS203)。ここで、このステップS203において選択される観測信号は、体動ノイズ(加速度成分)の影響をほとんど受けていないと判断され、上述した静止時脈波計測動作において静止時脈波振幅記録部65に保存された観測信号(図6参照)と同等又は近似する信号波形を有しているとみなすことができる。次いで、信号処理部70は、選択した観測信号から一波形ごとに極値を探索し、その極値間隔を算出する(ステップS204)。具体的には、ステップS203において選択された観測信号が、例えば図8に示すような信号波形を有している場合、信号処理部70は、上記の極値間隔として、観測信号に含まれる各波形における振幅が、例えば極小値Pminとなる時間Ta、Tb相互の差分となる時間を算出する。なお、ステップS204における極値間隔の算出動作は、選択された観測信号に含まれる波形のうち、任意の時間の波形(すなわち、代表波形)に対して実行されるものであってもよいし、観測信号の一定時間内に含まれる複数の波形について算出された複数の極値間隔を平均化したもの(平均値)や、複数の極値間隔の分布の中から中央値を抽出するものであってもよい。   Next, similarly to the stationary pulse wave measurement operation described above, the maximum value (maximum amplitude) of the acceleration signals in the three-axis directions acquired in step S201 is equal to or less than a predetermined threshold for determining the stationary state. It is determined whether or not (step S202). When the signal processing unit 70 determines that the amplitude of the acceleration signal is equal to or less than the threshold value, the observation signal having the largest amplitude among the pulse wave observation signals obtained at the respective observation sites obtained in step S201. Is determined as a pulse wave signal that can measure the pulse wave best, and the observation signal is selected (step S203). Here, it is determined that the observation signal selected in step S203 is hardly affected by body motion noise (acceleration component), and the stationary pulse wave amplitude recording unit 65 performs the above-described stationary pulse wave measurement operation. It can be considered that it has a signal waveform equivalent or approximate to the stored observation signal (see FIG. 6). Next, the signal processing unit 70 searches for extreme values for each waveform from the selected observation signal, and calculates the extreme value interval (step S204). Specifically, when the observation signal selected in step S203 has a signal waveform as shown in FIG. 8, for example, the signal processing unit 70 sets each extreme value interval as included in the observation signal. For example, the time when the amplitude in the waveform is the difference between the times Ta and Tb at which the minimum value Pmin is obtained is calculated. In addition, the calculation operation of the extreme value interval in step S204 may be performed on a waveform at an arbitrary time (that is, a representative waveform) among the waveforms included in the selected observation signal, The average value is obtained by averaging multiple extreme value intervals calculated for multiple waveforms included in a certain period of the observed signal, or the median value is extracted from the distribution of multiple extreme value intervals. May be.

次いで、上記ステップS204において算出された極値間隔に基づいて、単位時間当たり(例えば1分間)の脈拍数が計算される(ステップS205)。具体的には、信号処理部70は、選択した観測信号から算出された極値間隔の時間単位が秒である場合は、60を極値間隔で割る(除する)ことにより1分間の脈拍数に換算する。次いで、信号処理部70は、計算された脈拍数を、表示部80に数値情報や画像情報等により表示してユーザUSに提供又は通知する(ステップS206)。次いで、引き続き脈拍数の計測を継続する場合には、ステップS201に戻り、一方、計測を継続しない場合(終了する場合)には、動作時脈波計測動作を終了する(ステップS207)。   Next, the pulse rate per unit time (for example, 1 minute) is calculated based on the extreme value interval calculated in step S204 (step S205). Specifically, when the time unit of the extreme value interval calculated from the selected observation signal is second, the signal processing unit 70 divides (divides) 60 by the extreme value interval to obtain a pulse rate per minute. Convert to. Next, the signal processing unit 70 displays or displays the calculated pulse rate on the display unit 80 with numerical information, image information, or the like (step S206). Next, when the pulse rate measurement is continued, the process returns to step S201. On the other hand, when the measurement is not continued (when terminated), the operation pulse wave measurement operation is terminated (step S207).

なお、上記ステップS203においては、各観測部位において取得された複数の脈波の観測信号の中から、最も振幅の大きい観測信号を一つ選択する手法を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る生体情報検出方法においては、例えば、複数の観測信号のそれぞれについて極値間隔を算出して脈拍数に換算し、最終的にそれらの複数の脈拍数について平均値や中央値等をとり、ユーザUSに提供するものであってもよい。   In step S203, the method of selecting one observation signal with the largest amplitude from the plurality of pulse wave observation signals acquired at each observation site has been described. However, the present invention is not limited to this. It is not something. In the biological information detection method according to the present invention, for example, an extreme value interval is calculated for each of a plurality of observation signals and converted to a pulse rate, and finally an average value, a median value, etc. are obtained for the plurality of pulse rates. Alternatively, it may be provided to the user US.

一方、上記ステップS202において、取得された3軸方向の各加速度信号の振幅が閾値よりも大きいと判定された場合には、この観測信号は体動ノイズ(加速度)の影響を受けていると判断され、次に示すような体動ノイズの影響を低減する処理が実行される。具体的には、まず、信号処理部70は、上記ステップS201において取得された複数の脈波の観測信号の中から、静止時の観測信号の振幅に最も近似する観測信号を、体動ノイズの影響が最も少ない脈波信号であるとみなして(判定して)、当該観測信号を選択する(ステップS208)。このような観測信号の選択処理により、脈波信号が体動ノイズによってほぼ消えてしまっているというリスクを軽減することができる。これは換言すると、脈波信号が体動ノイズによってかき消されてしまい、判別できなくなっている状態を回避することができる。ここで、このステップS208において選択された観測信号は、例えば図9(a)に実線で示され、脈波成分と体動ノイズ成分が混合した信号波形を有している。また、図9(a)において点線は、体動ノイズが含まれていない、又は、体動ノイズを略無視できる状態の脈波信号(例えば、上述した静止時脈波計測動作により取得された観測信号;以下、「参照脈波信号」と記す)である。ここで、図9(a)に示した観測信号(実線)の場合は、体動ノイズの影響により、その位相が参照脈波信号の位相からずれている。   On the other hand, if it is determined in step S202 that the amplitude of each acquired acceleration signal in the three-axis direction is larger than the threshold value, it is determined that this observation signal is affected by body motion noise (acceleration). Then, the following process for reducing the influence of body movement noise is executed. Specifically, first, the signal processing unit 70 selects an observation signal that most closely approximates the amplitude of the stationary observation signal from among the plurality of pulse wave observation signals acquired in step S201. Considering that the pulse wave signal has the least influence (determination), the observation signal is selected (step S208). By such observation signal selection processing, it is possible to reduce the risk that the pulse wave signal has almost disappeared due to body motion noise. In other words, it is possible to avoid a state in which the pulse wave signal is drowned out by body motion noise and cannot be discriminated. Here, the observation signal selected in step S208 is indicated by a solid line in FIG. 9A, for example, and has a signal waveform in which a pulse wave component and a body motion noise component are mixed. In FIG. 9A, a dotted line indicates a pulse wave signal that does not include body motion noise or can substantially ignore body motion noise (for example, an observation acquired by the above-described stationary pulse wave measurement operation). Signal; hereinafter referred to as “reference pulse wave signal”). Here, in the case of the observation signal (solid line) shown in FIG. 9A, the phase is shifted from the phase of the reference pulse wave signal due to the influence of body motion noise.

次いで、信号処理部70は、上記ステップS208において、ユーザUSの動作が生じた時点から選択された加速度信号の合成波形及び脈波の観測信号に当該動作に起因する加速度の影響が現れるまでの時間差(タイムラグ)と、観測部位の主要な血流方向と加速度信号の軸方向との角度差に対応する回転角度と、を推定するタイムラグ・回転角度推定処理を実行する(ステップS300)。   Next, in step S208, the signal processing unit 70 determines the time difference until the influence of the acceleration due to the motion appears in the synthesized waveform of the acceleration signal and the pulse wave observation signal selected from the time when the motion of the user US occurs. A time lag / rotation angle estimation process for estimating (time lag) and a rotation angle corresponding to an angle difference between the main blood flow direction of the observation site and the axial direction of the acceleration signal is executed (step S300).

図10は、本実施形態に係る動作時脈波計測動作において実行されるタイムラグ・回転角度推定処理を示すフローチャートである。図11は、本実施形態に係る動作時脈波計測動作において定義される3軸方向を説明するための概念図であり、図12は、本実施形態に係るタイムラグ・回転角度推定処理により算出される正規化相互相関係数の一例を示す図であり、図13は、本実施形態に係るタイムラグ・回転角度推定処理により取得される回転角度と極大値の推移の一例を示す図である。
まず、加速度信号の合成について説明する。上記のタイムラグを考慮した合成加速度信号は、次の数式(1)を用いて算出することができる。
FIG. 10 is a flowchart showing a time lag / rotation angle estimation process executed in the operation pulse wave measurement operation according to the present embodiment. FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining the three-axis directions defined in the operation pulse wave measurement operation according to the present embodiment, and FIG. 12 is calculated by the time lag / rotation angle estimation processing according to the present embodiment. FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the transition of the rotation angle and the maximum value acquired by the time lag / rotation angle estimation process according to the present embodiment.
First, acceleration signal synthesis will be described. The combined acceleration signal in consideration of the above time lag can be calculated using the following formula (1).

Figure 0006197926
Figure 0006197926

ここで、A(t)は合成加速度信号であり、Ax、Ay、Azはそれぞれx軸方向、y軸方向、z軸方向の加速度信号であり、tは時刻を表す。また、c1、c2、c3はそれぞれ加速度信号Ax、Ay、Azに掛る比例係数であり、合成加速度信号A(t)の振幅を設定する係数である。また、d1、d2、d3はそれぞれ、脈波の観測信号に加速度信号Ax、Ay、Azの影響が現れるまでの時間差(タイムラグ)を表す。ここで、x軸、y軸、z軸は、例えば図11に示すように、手首UShの長軸方向(腕の延伸方向;図面左右方向)をx軸方向とし、当該x軸方向に直交する手首UShの短軸方向(腕の幅方向;図面左上右下方向)をy軸方向とし、x、y軸方向に直交する手首UShの表裏方向(図面上下方向)をz軸方向と定義する。すなわち、x軸とy軸は手首UShの皮膚面SFに沿った方向に規定される。   Here, A (t) is a composite acceleration signal, Ax, Ay, and Az are acceleration signals in the x-axis direction, y-axis direction, and z-axis direction, respectively, and t represents time. Further, c1, c2, and c3 are proportional coefficients applied to the acceleration signals Ax, Ay, and Az, respectively, and are coefficients that set the amplitude of the combined acceleration signal A (t). D1, d2, and d3 represent time differences (time lags) until the influence of the acceleration signals Ax, Ay, and Az appear in the pulse wave observation signal, respectively. Here, for example, as shown in FIG. 11, the x-axis, y-axis, and z-axis are orthogonal to the x-axis direction, with the major axis direction of the wrist USh (arm extension direction; left-right direction in the drawing) as the x-axis direction. The minor axis direction of the wrist USh (arm width direction; upper left and lower right direction in the drawing) is defined as the y-axis direction, and the front and back directions (vertical direction in the drawing) perpendicular to the x and y axis directions are defined as the z-axis direction. That is, the x axis and the y axis are defined in a direction along the skin surface SF of the wrist USh.

図11において定義したx、y、zの3軸方向の加速度信号を合成した合成加速度信号A(t)は、原理的には上記の数式(1)を用いて算出することができる。しかしながら、本願発明者は、各種検証の結果、z軸方向の加速度信号Azは脈波信号にほとんど影響を与えないこと、タイムラグd1、d2、d3は軸方向にほとんど依存することなく概ね同等の値が得られること、また、合成加速度信号A(t)はx軸方向の加速度信号Axとy軸方向の加速度信号Ayを回転させて算出することにより真(本来)の合成加速度信号と概ね同等の値が得られることを見出した。ここで、x軸方向とy軸方向の加速度信号の係数の比を軸の回転により規定できる理由は、観測部位の皮下(皮膚面SFの下層)に存在する複数の動脈や毛細血管のうちの主要な血流方向(すなわち、図11に示す血管VSの延在方向)が観測部位ごとに異なることによるものであると考えられる。すなわち、図11に示す回転角度θは、観測部位の主要な血流方向と加速度信号の軸方向(図11ではx軸方向)との角度差に対応している。このような検証の結果に基づいて、上記の数式(1)に示した3軸方向の合成加速度信号A(t)は、次の数式(2)を用いて算出することができる。   The synthesized acceleration signal A (t) obtained by synthesizing the acceleration signals in the x, y, and z directions defined in FIG. 11 can be calculated in principle using the above equation (1). However, as a result of various verifications, the inventor of the present application has found that the acceleration signal Az in the z-axis direction has little influence on the pulse wave signal, and the time lags d1, d2, and d3 have substantially the same values with little dependence on the axial direction. In addition, the composite acceleration signal A (t) is calculated by rotating the acceleration signal Ax in the x-axis direction and the acceleration signal Ay in the y-axis direction. We found that a value was obtained. Here, the reason that the ratio of the coefficient of the acceleration signal in the x-axis direction and the y-axis direction can be defined by the rotation of the axis is that among a plurality of arteries and capillaries existing under the observation site (under the skin surface SF) The main blood flow direction (that is, the extending direction of the blood vessel VS shown in FIG. 11) is considered to be different for each observation site. That is, the rotation angle θ shown in FIG. 11 corresponds to the angle difference between the main blood flow direction of the observation site and the axial direction of the acceleration signal (x-axis direction in FIG. 11). Based on the result of such verification, the combined acceleration signal A (t) in the triaxial direction shown in the above formula (1) can be calculated using the following formula (2).

Figure 0006197926
Figure 0006197926

そして、ステップS300において実行されるタイムラグ・回転角度推定処理は、上記の数式(2)において、加速度信号Ax、Ayに掛る比例係数cを、c=1に固定した状態で、タイムラグdの値、及び、加速度信号Ax、Ayの回転角度θの値を推定する。   Then, the time lag / rotation angle estimation process executed in step S300 is the value of the time lag d with the proportional coefficient c applied to the acceleration signals Ax, Ay fixed to c = 1 in the above equation (2). And the value of the rotation angle θ of the acceleration signals Ax and Ay is estimated.

タイムラグ・回転角度推定処理においては、図10に示すように、まず、信号処理部70は、x軸方向(x軸)とy軸方向(y軸)に対する加速度信号の回転角度θを設定する(ステップS301)。この回転角度θは、後述する一連の処理(ステップS301〜S305)を繰り返すたびに−90°(=−π/2)〜+90°(=π/2)の範囲内で所定の角度ずつ順次更新(増加又は減少)されて、最適な回転角度θが探索される。ここでは、説明を簡単にするために、初期値の一例として、回転角度θを0°に設定し、0°から+90°まで、所定の間隔で角度を順次増加させる場合について示す。また、信号処理部70は、タイムラグが生じていない状態(すなわち、タイムラグd=0)を初期状態として設定する。   In the time lag / rotation angle estimation process, as shown in FIG. 10, first, the signal processing unit 70 sets the rotation angle θ of the acceleration signal with respect to the x-axis direction (x-axis) and the y-axis direction (y-axis) ( Step S301). The rotation angle θ is sequentially updated by a predetermined angle within a range of −90 ° (= −π / 2) to + 90 ° (= π / 2) every time a series of processes (steps S301 to S305) described later is repeated. (Increase or decrease) and the optimum rotation angle θ is searched. Here, in order to simplify the description, as an example of an initial value, a case where the rotation angle θ is set to 0 ° and the angle is sequentially increased from 0 ° to + 90 ° at predetermined intervals is shown. Further, the signal processing unit 70 sets a state in which no time lag occurs (that is, time lag d = 0) as an initial state.

次いで、信号処理部70は、初期値として設定した回転角度θ(=0°)と比例係数c=1、タイムラグd=0に基づいて、上記の数式(2)を用いてx軸方向の加速度信号Ax(t)とy軸方向の加速度信号Ay(t)とを合成する(ステップS302)。ここで、このステップS302において生成される合成加速度信号A(t)は、例えば図9(b)に実線で示すような信号波形となる。また、図9(b)において点線は上記参照脈波信号である。   Next, the signal processing unit 70 uses the above equation (2) based on the rotation angle θ (= 0 °), the proportional coefficient c = 1, and the time lag d = 0 set as initial values to accelerate in the x-axis direction. The signal Ax (t) and the acceleration signal Ay (t) in the y-axis direction are synthesized (step S302). Here, the resultant acceleration signal A (t) generated in step S302 has a signal waveform as shown by a solid line in FIG. 9B, for example. In FIG. 9B, the dotted line is the reference pulse wave signal.

次いで、信号処理部70は、上記ステップS208において選択された観測信号と、ステップS302において生成された合成加速度信号A(t)に基づいて、タイムラグdに対する正規化相互相関係数を算出する(ステップS303)。このステップS303において算出された正規化相互相関係数は、例えば図12にように示される。ここで、ユーザUSの動作中にある加速度が生じた結果、それが脈波の観測信号に影響するという因果関係に基づいて、信号処理部70は、図12に示された正規化相互相関係数において、その因果関係が成り立つ方向(図12の場合はタイムラグが0から正の方向)にタイムラグを所定の間隔で順次更新して、相関係数が最初に極大値Dmaxとなる位置を探索し、その位置のタイムラグdを抽出してメモリ部60の所定の記憶領域に保存する(ステップS304)。なお、図12においては、極大値Dmaxとなる位置を太線で示した。ここで、図12に示された正規化相互相関係数において、タイムラグdを抽出する範囲は、例えばタイムラグdの値を順次増加させていって、相関係数が極大値Dmaxとなった時点で処理を終了するものであってもよいし、タイムラグdの値が特定の時間、例えば1秒以上になることはないと規定して、その時間まで正規化相互相関係数を算出し、その後、相関係数の極大値Dmaxを求めるものであってもよい。   Next, the signal processing unit 70 calculates a normalized cross-correlation coefficient with respect to the time lag d based on the observation signal selected in Step S208 and the combined acceleration signal A (t) generated in Step S302 (Step S208). S303). The normalized cross-correlation coefficient calculated in step S303 is shown, for example, in FIG. Here, based on the causal relationship that, as a result of the occurrence of an acceleration during the operation of the user US, it affects the pulse wave observation signal, the signal processing unit 70 performs the normalized mutual phase relationship shown in FIG. In the number, the time lag is sequentially updated at predetermined intervals in the direction in which the causal relationship is established (in the case of FIG. 12, the time lag is a positive direction from 0), and the position where the correlation coefficient first reaches the maximum value Dmax is searched. Then, the time lag d at that position is extracted and stored in a predetermined storage area of the memory unit 60 (step S304). In FIG. 12, the position where the maximum value Dmax is obtained is indicated by a bold line. Here, in the normalized cross-correlation coefficient shown in FIG. 12, the range in which the time lag d is extracted is, for example, when the value of the time lag d is sequentially increased and the correlation coefficient reaches the maximum value Dmax. The process may be terminated, or the value of the time lag d is specified to be a specific time, for example, 1 second or more, and the normalized cross-correlation coefficient is calculated until that time, The maximum value Dmax of the correlation coefficient may be obtained.

次いで、上記ステップS304において算出された今回の相関係数の極大値が、前回算出された極大値よりも小さいか否かが判定される(ステップS305)。具体的には、信号処理部70は、メモリ部60から今回と前回の相関係数の極大値を読み出し、今回の極大値が前回の極大値より小さい(又は、前回の極大値が今回の極大値より大きい)と判断した場合には、前回の極大値の位置のタイムラグdと、前回の回転角度θを、メモリ部60の所定の記憶領域に保存(記録)して(ステップS306)、タイムラグ・回転角度推定処理を終了する。   Next, it is determined whether or not the maximum value of the current correlation coefficient calculated in step S304 is smaller than the previously calculated maximum value (step S305). Specifically, the signal processing unit 70 reads the local maximum value of the current and previous correlation coefficients from the memory unit 60, and the current local maximum value is smaller than the previous local maximum value (or the previous local maximum value is the current local maximum value). If it is determined that the time lag is greater than the value, the time lag d at the position of the previous maximum value and the previous rotation angle θ are stored (recorded) in a predetermined storage area of the memory unit 60 (step S306), and the time lag is determined.・ End the rotation angle estimation process.

一方、上記ステップS305において、信号処理部70は、今回の相関係数の極大値が前回の極大値以上であると判断した場合には、今回の極大値の位置のタイムラグdと今回の回転角度θを、メモリ部60の所定の記憶領域に保存した後、ステップS301に戻って、回転角度θを再設定した後、上述した一連の探索処理(ステップS301〜S305)を再度実行する。なお、上記ステップS305において、初回の判定処理の場合には、前回の極大値が存在しないので、この場合は、無条件にステップS301に戻って、回転角度θを再設定した後、上述した一連の探索処理(ステップS301〜S305)を再度実行する。   On the other hand, in step S305, when the signal processing unit 70 determines that the maximum value of the current correlation coefficient is greater than or equal to the previous maximum value, the time lag d at the position of the current maximum value and the current rotation angle are determined. After saving θ in a predetermined storage area of the memory unit 60, the process returns to step S301 to reset the rotation angle θ, and the above-described series of search processing (steps S301 to S305) is executed again. In step S305, in the case of the first determination process, there is no previous maximum value. In this case, after returning to step S301 unconditionally and resetting the rotation angle θ, the series described above is performed. The search process (steps S301 to S305) is executed again.

なお、本願発明者の検証により、相関係数の極大値は回転角度θの変化に対して単峰性を示す結果が得られたことから、上述したタイムラグ・回転角度推定処理においてステップS305に示したような判定処理を適用することとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、−90°〜+90°の範囲内の全ての回転角度θについて、正規化相互相関係数を算出し、それらの中から相関係数の極大値が最大となる位置(図中、Pmax)のタイムラグdと、そのときの回転角度θを選択してメモリ部60に保存する手法を適用するものであってもよい。このような手法を適用した場合の回転角度θと相関係数の極大値の関係(推移)は、例えば図13に示すような形となる。   In addition, as a result of verification by the inventor of the present application, it was found that the maximum value of the correlation coefficient was unimodal with respect to the change in the rotation angle θ. However, the present invention is not limited to this. For example, the normalized cross-correlation coefficient is calculated for all rotation angles θ within the range of −90 ° to + 90 °, and the position where the maximum value of the correlation coefficient is the maximum (Pmax in the figure). The time lag d and the rotation angle θ at that time may be selected and stored in the memory unit 60. When such a method is applied, the relationship (transition) between the rotation angle θ and the maximum value of the correlation coefficient is, for example, as shown in FIG.

また、本実施形態においては、回転角度θの設定範囲として、−90°〜+90°の180°の範囲内で更新する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも180°の範囲を有していればよく、例えば360°(全周)を設定範囲とするものであってもよい。   Further, in the present embodiment, the case where the rotation angle θ is updated within the range of 180 ° from −90 ° to + 90 ° has been described, but the present invention is not limited to this, and at least What is necessary is just to have the range of 180 degrees, for example, you may make 360 degrees (entire circumference) into a setting range.

次いで、信号処理部70は、上述したタイムラグ・回転角度推定処理において推定されたタイムラグd及び回転角度θに基づいて、合成加速度信号の振幅を設定する比例係数を推定して、ユーザUSの動作に起因する体動ノイズの影響が除去された真の脈波信号に近似する差分信号を生成する振幅推定処理を実行する(ステップS400)。すなわち、振幅推定処理においては、上記の数式(2)において、合成加速度信号A(t)の振幅を設定する係数として、x、y各方向の加速度信号Ax、Ayに掛る比例係数cを推定する処理を実行する。   Next, the signal processing unit 70 estimates a proportional coefficient for setting the amplitude of the composite acceleration signal based on the time lag d and the rotation angle θ estimated in the time lag / rotation angle estimation process described above, and performs the operation of the user US. An amplitude estimation process for generating a differential signal approximating a true pulse wave signal from which the influence of the resulting body motion noise has been removed is executed (step S400). That is, in the amplitude estimation process, the proportional coefficient c applied to the acceleration signals Ax and Ay in the x and y directions is estimated as a coefficient for setting the amplitude of the combined acceleration signal A (t) in the above equation (2). Execute the process.

図14は、本実施形態に係る動作時脈波計測動作において実行される振幅推定処理を示すフローチャートである。
振幅推定処理においては、図14に示すように、まず、信号処理部70は、上記の数式(2)において、x、y各方向の加速度信号Ax、Ayに掛る比例係数cを設定する(ステップS401)。ここでは、まず、上記の数式(2)において、上述したタイムラグ・回転角度推定処理において推定したタイムラグd、加速度信号の回転角度θの値を適用し、比例係数cを1に設定したときの合成加速度信号A(t)の振幅を算出する。そして、この合成加速度信号A(t)の振幅と、上記ステップS208において選択された脈波の観測信号の振幅とを比較し、合成加速度信号A(t)の振幅が観測信号の振幅と等しくなる比例係数cの値を比例係数cの初期値として算出し、比例係数cをこの初期値に設定する。
FIG. 14 is a flowchart showing an amplitude estimation process executed in the operation pulse wave measurement operation according to the present embodiment.
In the amplitude estimation process, as shown in FIG. 14, first, the signal processing unit 70 sets the proportional coefficient c applied to the acceleration signals Ax and Ay in the x and y directions in the above equation (2) (step). S401). Here, first, in the above formula (2), the time lag d estimated in the above-described time lag / rotation angle estimation processing and the value of the rotation angle θ of the acceleration signal are applied, and the composition when the proportional coefficient c is set to 1 The amplitude of the acceleration signal A (t) is calculated. Then, the amplitude of the resultant acceleration signal A (t) is compared with the amplitude of the pulse wave observation signal selected in step S208, and the amplitude of the resultant acceleration signal A (t) becomes equal to the amplitude of the observation signal. The value of the proportional coefficient c is calculated as the initial value of the proportional coefficient c, and the proportional coefficient c is set to this initial value.

次いで、信号処理部70は、設定した比例係数cと、上述したタイムラグ・回転角度推定処理において推定したタイムラグd、加速度信号の回転角度θの値に基づいて、上記の数式(2)を用いて合成加速度信号A(t)を生成する(ステップS402)。次いで、信号処理部70は、上記ステップS208において選択された脈波の観測信号と、上記ステップS402において生成された合成加速度信号A(t)の差をとり、差分信号を生成する(ステップS403)。   Next, the signal processing unit 70 uses the mathematical expression (2) based on the set proportionality coefficient c, the time lag d estimated in the time lag / rotation angle estimation process described above, and the value of the rotation angle θ of the acceleration signal. A composite acceleration signal A (t) is generated (step S402). Next, the signal processing unit 70 takes the difference between the pulse wave observation signal selected in step S208 and the combined acceleration signal A (t) generated in step S402, and generates a difference signal (step S403). .

次いで、信号処理部70は、生成した差分信号の振幅を算出し(ステップS404)、上述した静止時脈波計測動作において取得した静止時の脈波の観測信号の振幅と、上記差分信号の振幅の差の絶対値が、所定の閾値よりも小さいか否かを判定する(ステップS405)。信号処理部70は、上記絶対値が閾値よりも小さいと判断した場合には、この時の比例係数cの値をメモリ部60の所定の記憶領域に保存(記録)して(ステップS406)、振幅推定処理を終了する。   Next, the signal processing unit 70 calculates the amplitude of the generated differential signal (step S404), and the amplitude of the stationary pulse wave observation signal acquired in the above-described stationary pulse wave measurement operation and the amplitude of the differential signal. It is determined whether or not the absolute value of the difference is smaller than a predetermined threshold value (step S405). When the signal processing unit 70 determines that the absolute value is smaller than the threshold value, the signal processing unit 70 stores (records) the value of the proportional coefficient c at this time in a predetermined storage area of the memory unit 60 (step S406). The amplitude estimation process is terminated.

一方、上記ステップS405において、信号処理部70は、上記絶対値が閾値以上であると判断した場合には、比例係数cの値を別の値に再設定して更新した後(ステップS407)、ステップS402に戻って、上述した一連の処理(ステップS402〜S405)を再度実行する。ここで、再設定される比例係数cの値は、所定の間隔で順次増加又は減少される。   On the other hand, in step S405, when the signal processing unit 70 determines that the absolute value is equal to or greater than the threshold value, the signal processing unit 70 resets the value of the proportional coefficient c to another value and updates it (step S407). Returning to step S402, the above-described series of processing (steps S402 to S405) is executed again. Here, the value of the proportional coefficient c to be reset is sequentially increased or decreased at a predetermined interval.

ここで、差分信号を生成する処理(ステップS403)において生成される差分信号は、例えば図9(c)に実線で示すような信号波形を有している。また、図9(c)において点線は上記参照脈波信号である。ここで、図9(c)は、上述したタイムラグ・回転角度推定処理及び振幅推定処理の一連の処理を実行することにより、上記差分信号として、参照脈波信号の位相と略一致する信号波形が得られた場合を示している。   Here, the differential signal generated in the process of generating the differential signal (step S403) has a signal waveform as indicated by a solid line in FIG. 9C, for example. In FIG. 9C, the dotted line is the reference pulse wave signal. Here, FIG. 9C shows a signal waveform that substantially matches the phase of the reference pulse wave signal as the differential signal by executing a series of processing of the time lag / rotation angle estimation processing and amplitude estimation processing described above. The obtained case is shown.

なお、上述した振幅推定処理においては、静止時の観測信号の振幅を基準として、一連の処理を繰り返すか否かを判定する手法を適用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、脈波信号の振幅よりも体動ノイズの振幅の方が十分に大きいと考えられるような場合には、比例係数cの値を順次更新して差分信号の振幅の最小値を探索し、それに基づいて、一連の処理を繰り返すか否かを判定する手法を適用するものであってもよい。   In the amplitude estimation process described above, a method for determining whether or not to repeat a series of processes based on the amplitude of the observation signal at rest is applied, but the present invention is not limited to this. For example, when it is considered that the amplitude of body motion noise is sufficiently larger than the amplitude of the pulse wave signal, the value of the proportional coefficient c is sequentially updated to search for the minimum value of the amplitude of the difference signal, Based on this, a method for determining whether or not to repeat a series of processes may be applied.

次いで、上述したタイムラグ・回転角度推定処理(ステップS300)及び振幅推定処理(ステップS400)の終了後、図7に示すように、信号処理部70は、生成された差分信号を脈波信号とみなし、極値間隔を計算する(ステップS209)。なお、ステップS209における極値間隔の算出動作は、上述したステップS204と同様に、生成された差分信号に含まれる波形のうち、任意の時間の波形に対して実行されるものであってもよいし、複数の波形について算出された複数の極値間隔を平均化したもの(平均値)や、複数の極値間隔の分布の中から中央値を抽出するものであってもよい。次いで、上記ステップS209において算出された極値間隔に基づいて、1分間の脈拍数が計算されて(ステップS205)、表示部80に表示されることにより、ユーザUSに提供又は通知される(ステップS206)。   Next, after the time lag / rotation angle estimation process (step S300) and the amplitude estimation process (step S400) are completed, the signal processing unit 70 regards the generated differential signal as a pulse wave signal, as shown in FIG. The extreme value interval is calculated (step S209). Note that the extreme value interval calculation operation in step S209 may be performed on a waveform at an arbitrary time among the waveforms included in the generated difference signal, as in step S204 described above. Then, the average value may be extracted from a plurality of extreme value intervals calculated for a plurality of waveforms (average value) or a distribution of a plurality of extreme value intervals. Next, based on the extreme value interval calculated in step S209, the pulse rate for one minute is calculated (step S205) and displayed on the display unit 80, thereby providing or notifying the user US (step). S206).

以上のように、本実施形態においては、光電脈波法によりユーザUSの運動時に取得した脈波の観測信号から、当該運動に起因する体動ノイズ成分を除去して脈拍数を算出する手法において、運動時に取得した3軸方向の加速度信号の振幅が所定の閾値を超えた場合には、脈波の観測信号から体表に沿った特定の方向(x軸及びy軸を含むx−y平面における回転角度θ)の加速度成分を除いた信号(差分信号)を用いて脈拍数を計算する。ここで、本実施形態においては、脈波の観測信号から除く加速度成分を求める際に、脈波の観測信号との時間差(タイムラグd)、振幅の大きさを決める係数(比例係数c)、各方向の加速度の回転角度θの3つのパラメータを推定する手法を適用する。   As described above, in the present embodiment, the pulse rate is calculated by removing the body motion noise component caused by the motion from the pulse wave observation signal acquired during the motion of the user US by the photoelectric pulse wave method. When the amplitude of the acceleration signal in the three-axis direction acquired during exercise exceeds a predetermined threshold value, a specific direction along the body surface from the pulse wave observation signal (the xy plane including the x-axis and the y-axis) The pulse rate is calculated using a signal (difference signal) from which the acceleration component of the rotation angle θ) is removed. Here, in the present embodiment, when obtaining an acceleration component to be removed from the pulse wave observation signal, a time difference (time lag d) from the pulse wave observation signal, a coefficient (proportional coefficient c) for determining the amplitude, A method of estimating three parameters of the rotation angle θ of the direction acceleration is applied.

また、本実施形態においては、計測領域に複数の発光素子及び受光素子が配列された構成を有し、計測領域内の異なる複数の観測部位で脈波を計測する多点観測を行って、運動時に取得した3軸方向の加速度信号の振幅が所定の閾値を超えた場合には、体動ノイズの影響の少ない観測部位における脈波の観測信号を選択し直して脈拍数を計算する。ここで、観測信号の選択は、静止時に各観測部位において取得された観測信号の振幅に基づいて、体動ノイズの影響が最も小さい観測信号を選択する手法を適用する。   In the present embodiment, the measurement region has a configuration in which a plurality of light emitting elements and light receiving elements are arranged, and multipoint observation is performed to measure pulse waves at a plurality of different observation sites in the measurement region. When the amplitude of the acceleration signal in the three-axis direction acquired sometimes exceeds a predetermined threshold value, the pulse wave observation signal at the observation site with less influence of body motion noise is selected again to calculate the pulse rate. Here, for the selection of the observation signal, a method of selecting an observation signal having the smallest influence of body motion noise is applied based on the amplitude of the observation signal acquired at each observation part at rest.

このように、本実施形態においては、運動中の脈波の観測信号から、新たに推定したパラメータに基づいて算出された加速度信号を除くことにより、真(本来)の脈波信号と同位相の信号(差分信号)を取得することができるので、運動時の瞬時脈拍を正確に計測することができる。   As described above, in this embodiment, by removing the acceleration signal calculated based on the newly estimated parameter from the observation signal of the pulse wave during movement, the same phase as that of the true (original) pulse wave signal is obtained. Since a signal (difference signal) can be acquired, an instantaneous pulse during exercise can be accurately measured.

<第2の実施形態>
次に、本発明に係る生体情報検出装置の第2の実施形態について説明する。ここで、第1の実施形態と同等の構成や動作については、上述した図面を適宜参照して説明する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the biological information detection apparatus according to the present invention will be described. Here, configurations and operations equivalent to those of the first embodiment will be described with reference to the above-described drawings as appropriate.

上述した第1の実施形態においては、図2に示したように、生体情報検出装置100の計測領域MSに配置される発光素子及び受光素子のうちの、少なくともいずれか一方が複数個配置された構成を有し、多点観測により取得された複数の脈波の観測信号から、最適な観測信号を選択する場合について説明した。第2の実施形態においては、計測領域MSに発光素子及び受光素子がそれぞれ1個のみ配置された構成を有し、一箇所の観測部位から一の脈波の観測信号のみを取得する手法(一点観測)を有している。   In the first embodiment described above, as shown in FIG. 2, at least one of the light emitting elements and the light receiving elements arranged in the measurement region MS of the biological information detecting apparatus 100 is arranged in plural. A case has been described in which an optimal observation signal is selected from a plurality of pulse wave observation signals obtained by multipoint observation. In the second embodiment, there is a configuration in which only one light emitting element and one light receiving element are disposed in the measurement region MS, and only one pulse wave observation signal is acquired from one observation site (one point). Observation).

図15は、第2の実施形態に係る生体情報検出装置の計測面の構成例を示す概略図である。図15(a)は、発光素子と受光素子の配置例を示す概略図であり、図15(b)は、脈波の観測部位を示す概念図である。   FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a measurement surface of the biological information detection apparatus according to the second embodiment. FIG. 15A is a schematic diagram illustrating an arrangement example of light emitting elements and light receiving elements, and FIG. 15B is a conceptual diagram illustrating an observation site of a pulse wave.

第2の実施形態に係る生体情報検出装置は、上述した第1の実施形態に示した構成(図1参照)において、図15(a)に示すように、機器本体101の計測領域MSに、それぞれ1個の発光素子E1及び受光素子R1が配置された構成を有している。すなわち、本実施形態においては、発光素子と受光素子が1対1の関係で配列されている。そして、図3に示した生体情報検出装置の構成において、発光制御部15により例えば図15(b)に示すように、発光素子E1を所定の発光強度で発光させて、皮膚面SFの観測部位Pm11に光を照射させ、皮膚面SF近傍の血管中の血液により散乱された光を反射光として受光素子R1により受光する。これにより、皮膚面SFの観測部位Pm11における脈波の観測信号が取得される。   The biological information detection apparatus according to the second embodiment has a configuration shown in FIG. 15A in the configuration shown in the first embodiment described above (see FIG. 1). Each has a configuration in which one light emitting element E1 and light receiving element R1 are arranged. That is, in this embodiment, the light emitting elements and the light receiving elements are arranged in a one-to-one relationship. In the configuration of the living body information detection apparatus shown in FIG. 3, the light emission control unit 15 causes the light emitting element E1 to emit light with a predetermined light emission intensity as shown in FIG. Pm11 is irradiated with light, and the light scattered by the blood in the blood vessel near the skin surface SF is received by the light receiving element R1 as reflected light. Thereby, the observation signal of the pulse wave in the observation part Pm11 of the skin surface SF is acquired.

次に、本実施形態に係る生体情報検出方法について説明する。ここで、第1の実施形態と同等の動作や処理については、上述した図面を適宜参照して説明する。
本実施形態に係る生体情報検出方法は、上述した第1の実施形態と同様に、静止時脈波計測動作と、動作時脈波計測動作と、が実行される。
Next, the biological information detection method according to the present embodiment will be described. Here, operations and processes equivalent to those of the first embodiment will be described with reference to the above-described drawings as appropriate.
In the biological information detection method according to the present embodiment, the stationary pulse wave measurement operation and the operational pulse wave measurement operation are executed as in the first embodiment described above.

まず、本実施形態に係る静止時脈波計測動作においては、第1の実施形態で示した図4のフローチャートにおいて、ユーザUSに静止を促した後、発光素子E1を発光させて、その反射光を受光素子R1により受光することにより、静止状態における脈波の観測信号と加速度信号が一定時間取得される(ステップS101)。ここで、本実施形態においては、発光素子と受光素子が1対1の関係で配列された構成を有しているため、このステップS101により一箇所の観測部位Pm11から一の脈波の観測信号のみが取得される(一点観測)。そして、この観測信号の取得時に計測された加速度信号の振幅が所定の閾値以下であって、ユーザUSが静止状態又は安静状態にあると判定された場合(ステップS102)には、ステップS101において取得された脈波の観測信号の振幅の平均値が静止時の観測信号の振幅として、静止時脈波振幅記録部65に保存される(ステップS103)。なお、観測信号の取得時に計測された加速度信号の振幅が所定の閾値よりも大きい場合には、ユーザUSが静止状態又は安静状態にないと判定されて、上述した第1の実施形態と同様に、ステップS104、S105の動作を行った後、再度上述した一連の処理(ステップS101〜S105)が実行される。   First, in the stationary pulse wave measurement operation according to the present embodiment, in the flowchart of FIG. 4 shown in the first embodiment, after prompting the user US to stop, the light emitting element E1 is caused to emit light and the reflected light is emitted. Is received by the light receiving element R1, and a pulse wave observation signal and an acceleration signal in a stationary state are acquired for a predetermined time (step S101). Here, in the present embodiment, since the light emitting elements and the light receiving elements are arranged in a one-to-one relationship, an observation signal of one pulse wave from one observation part Pm11 is obtained in this step S101. Only acquired (single point observation). Then, when it is determined that the amplitude of the acceleration signal measured at the time of acquisition of the observation signal is equal to or less than a predetermined threshold and the user US is in a stationary state or a resting state (step S102), the acquisition is performed in step S101. The average value of the amplitudes of the observed pulse wave signals is stored in the stationary pulse wave amplitude recording unit 65 as the amplitude of the stationary observation signal (step S103). In addition, when the amplitude of the acceleration signal measured at the time of acquisition of the observation signal is larger than a predetermined threshold, it is determined that the user US is not in a stationary state or a resting state, and the same as in the first embodiment described above. After performing the operations of steps S104 and S105, the series of processes (steps S101 to S105) described above are executed again.

図16は、本実施形態に係る生体情報検出方法において実行される動作時脈波計測動作を示すフローチャートである。
本実施形態に係る動作時脈波計測動作においては、第1の実施形態で示した図7のフローチャートにおいて、ステップS203及びS208の観測信号の選択処理が省かれている。すなわち、本実施形態に係る動作時脈波計測動作においては、図16のフローチャートに示すように、ユーザUSの運動状態における脈波の観測信号と加速度信号が一定時間取得される(ステップS211)。このステップS211においても、一点観測により一の脈波の観測信号のみが取得される。そして、この観測信号の取得時に計測された加速度信号の振幅が所定の閾値以下であると判定された場合(ステップS212)には、ステップS211において取得された脈波の観測信号を良好に脈波が計測できている脈波信号であるとみなして、当該観測信号の極値間隔を算出する(ステップS213)。次いで、上記ステップS213において算出された極値間隔に基づいて、1分間の脈拍数を計算し(ステップS214)、表示部80に表示することによりユーザUSに提供又は通知する(ステップS215)。
FIG. 16 is a flowchart showing an operation pulse wave measurement operation executed in the biological information detection method according to the present embodiment.
In the operation pulse wave measurement operation according to the present embodiment, the observation signal selection processing in steps S203 and S208 is omitted in the flowchart of FIG. 7 shown in the first embodiment. That is, in the operation pulse wave measurement operation according to the present embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 16, the pulse wave observation signal and the acceleration signal in the motion state of the user US are acquired for a certain time (step S211). Also in this step S211, only the observation signal of one pulse wave is acquired by one point observation. Then, when it is determined that the amplitude of the acceleration signal measured at the time of acquisition of the observation signal is equal to or smaller than a predetermined threshold (step S212), the pulse wave observation signal acquired in step S211 is favorably converted to a pulse wave. Is measured as a pulse wave signal, and the extreme value interval of the observed signal is calculated (step S213). Next, based on the extreme value interval calculated in step S213, the pulse rate for one minute is calculated (step S214), and displayed or displayed on the display unit 80 to be provided or notified to the user US (step S215).

一方、上記ステップS212において、取得された加速度信号の振幅が閾値よりも大きいと判定された場合には、上述した第1の実施形態と同様に、合成加速度信号A(t)及び脈波の観測信号に、加速度の影響が現れるまでのタイムラグと、観測部位の主要な血流方向と加速度信号の軸方向との角度差に対応する回転角度と、を推定するタイムラグ・回転角度推定処理(ステップS300)、及び、体動ノイズの影響が除去された真の脈波信号に近似する差分信号を生成する振幅推定処理(ステップS400)が実行される。そして、上記ステップS300及びS400の一連の処理により生成された差分信号を脈波信号とみなし、極値間隔を計算する(ステップS217)。次いで、上記ステップS217において算出された極値間隔に基づいて、1分間の脈拍数を計算し(ステップS214)、表示部80に表示することによりユーザUSに提供又は通知する(ステップS215)。そして、引き続き脈拍数の計測を継続する場合には、再度上述した一連の処理(ステップS211〜S217)が実行される。   On the other hand, when it is determined in step S212 that the amplitude of the acquired acceleration signal is larger than the threshold value, the synthesized acceleration signal A (t) and the pulse wave are observed as in the first embodiment described above. Time lag / rotation angle estimation processing for estimating a time lag until the influence of acceleration appears in the signal and a rotation angle corresponding to an angle difference between the main blood flow direction of the observation region and the axial direction of the acceleration signal (step S300) ) And amplitude estimation processing (step S400) for generating a differential signal approximating a true pulse wave signal from which the influence of body motion noise has been removed. Then, the difference signal generated by the series of processes of steps S300 and S400 is regarded as a pulse wave signal, and the extreme value interval is calculated (step S217). Next, based on the extreme value interval calculated in step S217, the pulse rate for 1 minute is calculated (step S214), and displayed or displayed on the display unit 80 to be provided or notified to the user US (step S215). Then, when continuing to measure the pulse rate, the above-described series of processing (steps S211 to S217) is executed again.

このように、本実施形態においても、上述した第1の実施形態と同様に、運動中の脈波の観測信号から、新たに推定した、脈波の観測信号との時間差(タイムラグd)、振幅の大きさを決める係数(比例係数c)、各軸方向の加速度信号の回転角度θの3つのパラメータに基づいて算出された加速度信号を除くことにより、真(本来)の脈波信号と同位相の信号(差分信号)を取得することができ、これに基づいて運動時の瞬時脈拍を比較的正確に計測することができる。ここで、本実施形態においては、計測領域に発光素子及び受光素子がそれぞれ1個配列された構成を有し、一箇所の観測部位で脈波を計測する一点観測を適用しているので、単一の脈波の観測信号に基づいて、簡易な処理で運動時の瞬時脈拍を計測することができる。   As described above, also in the present embodiment, as in the first embodiment described above, the time difference (time lag d) and amplitude from the pulse wave observation signal newly estimated from the pulse wave observation signal during exercise are newly estimated. The same phase as the true (original) pulse wave signal is obtained by removing the acceleration signal calculated based on the three parameters of the coefficient (proportional coefficient c) that determines the magnitude of the axis and the rotation angle θ of the acceleration signal in each axial direction. Signal (difference signal) can be acquired, and based on this, the instantaneous pulse during exercise can be measured relatively accurately. Here, in the present embodiment, one light-emitting element and one light-receiving element are arranged in the measurement region, and single-point observation that measures pulse waves at one observation site is applied. Based on the observation signal of one pulse wave, it is possible to measure an instantaneous pulse during exercise with simple processing.

なお、上述した各実施形態においては、生体情報検出装置100が腕時計型の形状を有し、計測領域MSを備えた機器本体101をユーザUSの手首UShの手の甲側に密着するように装着する場合について説明したが、手の平側に密着するように装着するものであってもよい。ここで、上述した実施形態に示したように、手首の手の甲側に装着した場合には、手の平側に装着した場合に比較して、手首の筋の浮き上がり等による装着状態(計測領域の皮膚面への密着状態)の変化の影響を受けにくく、良好に脈波の観測信号を取得することができる。   In each of the above-described embodiments, the biological information detection device 100 has a wristwatch shape, and the device main body 101 including the measurement region MS is mounted so as to be in close contact with the back side of the user US wrist USh. However, it may be attached so as to be in close contact with the palm side. Here, as shown in the above-described embodiment, when worn on the back side of the wrist, compared to when worn on the palm side, the worn state (skin surface of the measurement region) due to the lifting of the muscles of the wrist, etc. The pulse wave observation signal can be obtained well without being affected by the change in the close contact state.

また、上述した各実施形態においては、生体情報検出装置100が腕時計型の形状を有し、ユーザUSの手首UShに装着する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、計測領域MSに所定のパターンで発光素子及び受光素子が配列された生体情報検出装置が、人体の動作中の脈波を観測できる部位に密着して装着されているものであればよく、例えば上述した手首や上腕等の腕部、指先を除く指部、耳朶、足首等の観測部位に、ベルト等により巻き付けたり、挟み込んだりして装着する形状を有するものであってもよい。   Further, in each of the above-described embodiments, the case where the biological information detection device 100 has a wristwatch shape and is worn on the wrist USh of the user US has been described, but the present invention is not limited to this. . That is, according to the present invention, a biological information detection device in which light emitting elements and light receiving elements are arranged in a predetermined pattern in a measurement region MS is attached in close contact with a part where a pulse wave during operation of a human body can be observed. For example, it may have a shape to be attached by wrapping or sandwiching the observation part such as the wrist part or the upper arm part such as the wrist or the upper arm, the finger part excluding the fingertip, the earlobe, or the ankle, for example. Good.

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It includes the invention described in the claim, and its equivalent range.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.

(付記)
[1]
利用者の観測部位の脈波に基づいて検出される観測信号を出力する検出部と、
前記利用者の動作に伴って計測される、予め設定された複数の軸方向の各々に対応した複数の加速度信号を出力する加速度計測部と、
前記複数の加速度信号を複数のパラメータに基づいて合成し、前記各パラメータの値を互いに異なる複数の値に設定したときの互いに異なる複数の合成加速度信号から、前記利用者の動作に基づいて前記観測信号に含まれている加速度成分に対応する特定の合成加速度信号を推定するパラメータ推定部と、
前記観測信号から前記特定の合成加速度信号を除いた差分信号から前記利用者の脈拍数を計算する脈拍数算出部と、
を有し、 前記パラメータ推定部は、前記複数の合成加速度信号と前記観測信号との相互相関係数の値に基づいて前記特定の合成加速度信号に対応する前記各パラメータの特定の値を推定することにより、前記特定の合成加速度信号を推定することを特徴とする生体情報検出装置である。
(Appendix)
[1]
A detection unit that outputs an observation signal detected based on a pulse wave of a user's observation site;
An acceleration measuring unit that outputs a plurality of acceleration signals corresponding to each of a plurality of preset axial directions that are measured in accordance with the user's operation;
The plurality of acceleration signals are synthesized based on a plurality of parameters, and the observation is performed based on the user's operation from a plurality of different synthesized acceleration signals when the values of the parameters are set to a plurality of different values. A parameter estimator for estimating a specific composite acceleration signal corresponding to the acceleration component included in the signal;
A pulse rate calculation unit that calculates the pulse rate of the user from a difference signal obtained by removing the specific synthesized acceleration signal from the observation signal;
The parameter estimation unit estimates a specific value of each parameter corresponding to the specific synthetic acceleration signal based on a value of a cross-correlation coefficient between the plurality of synthetic acceleration signals and the observation signal. Thus, the biological information detection apparatus is characterized in that the specific synthesized acceleration signal is estimated.

[2]
前記パラメータ推定部は、前記複数の合成加速度信号の各々に対する前記相互相関係数の値を取得し、該相互相関係数の値が極大となるときの前記各パラメータの値を前記特定の値として推定することを特徴とする[1]に記載の生体情報検出装置である。
[2]
The parameter estimation unit obtains a value of the cross-correlation coefficient for each of the plurality of combined acceleration signals, and sets the value of each parameter when the value of the cross-correlation coefficient is a maximum as the specific value. The biological information detecting device according to [1], wherein the biological information detecting device is estimated.

[3]
前記複数のパラメータは、前記利用者の動作発生時点から当該動作の影響が前記観測信号に生じるまでの時間差に対応する第1のパラメータと、前記各加速度信号の前記各軸方向と前記観測部位における主要な血流方向との角度差に対応する第2のパラメータと、を含み、
前記パラメータ推定部は、前記特定の値として、前記第1のパラメータの特定の値と、前記第2のパラメータの特定の値と、を推定することを特徴とする[1]または[2]に記載の生体情報検出装置である。
[3]
The plurality of parameters include a first parameter corresponding to a time difference from the time when the user's motion occurs until an influence of the motion occurs on the observation signal, the axial direction of each acceleration signal, and the observation site. A second parameter corresponding to the angular difference from the main blood flow direction,
[1] or [2], wherein the parameter estimation unit estimates a specific value of the first parameter and a specific value of the second parameter as the specific value. It is a biometric information detection apparatus of description.

[4]
前記利用者が動作していない静止状態において、前記検出部により検出される前記観測信号の振幅の値を静止時振幅として記憶している記憶部を有し、
前記複数のパラメータは、前記合成加速度信号の振幅を設定する比例係数としての第3のパラメータを含み、
前記パラメータ推定部は、前記静止時振幅と、前記観測信号と前記合成加速度信号との差分信号の振幅と、の比較に基づいて、前記特定の値として、前記第3のパラメータの特定の値を推定することを特徴とする[3]に記載の生体情報検出装置である。
[4]
In a stationary state in which the user is not operating, the storage unit stores the amplitude value of the observation signal detected by the detection unit as a stationary amplitude,
The plurality of parameters include a third parameter as a proportional coefficient that sets an amplitude of the combined acceleration signal,
The parameter estimation unit determines a specific value of the third parameter as the specific value based on a comparison between the stationary amplitude and an amplitude of a difference signal between the observation signal and the combined acceleration signal. The biological information detecting device according to [3], wherein the biological information detecting device is estimated.

[5]
前記加速度計測部は、前記利用者の前記観測部位の体表面に沿った、互いに直交する方向のx軸及びy軸と、前記x軸及びy軸に直交する方向のz軸と、の3軸を前記複数の軸方向とし、前記複数の加速度信号として、前記x軸方向の第1加速度信号と、前記y軸方向の第2加速度信号と、前記z軸方向の第3加速度信号と、を取得し、
前記パラメータ推定部は、少なくとも前記第1加速度信号と前記第2加速度信号に対して、前記各パラメータの特定の値を推定することを特徴とする[4]に記載の生体情報検出装置である。
[5]
The acceleration measuring unit has three axes, an x-axis and a y-axis in a direction orthogonal to each other along a body surface of the observation site of the user, and a z-axis in a direction orthogonal to the x-axis and the y-axis. Are the plurality of axial directions, and the first acceleration signal in the x-axis direction, the second acceleration signal in the y-axis direction, and the third acceleration signal in the z-axis direction are acquired as the plurality of acceleration signals. And
The said parameter estimation part is a biological information detection apparatus as described in [4] characterized by estimating the specific value of each said parameter at least with respect to said 1st acceleration signal and said 2nd acceleration signal.

[6]
前記検出部は、前記利用者の前記観測部位に対して光を照射する発光部と、該発光部から照射され前記観測部位で反射された光を受光して、前記観測信号を出力する受光部と、を有し、前記利用者の少なくとも一つの前記観測部位に対して前記観測信号を検出することを特徴とする[1]乃至[5]のいずれかに記載の生体情報検出装置である。
[6]
The detector includes a light emitting unit that emits light to the observation site of the user, and a light receiving unit that receives the light emitted from the light emitting unit and reflected by the observation site, and outputs the observation signal The biological information detection apparatus according to any one of [1] to [5], wherein the observation signal is detected for at least one observation part of the user.

[7]
前記発光部は、光を出射する1乃至複数の発光素子を備え、前記受光部は、光を受光する1乃至複数の受光素子を備え、該発光部及び該受光部は、少なくとも前記発光素子又は前記受光素子のいずれか一方を複数備え、
前記検出部は、前記発光部から照射され前記利用者の互いに異なる複数の観測部位で反射された光を前記受光部で受光して、該複数の観測部位の各々に対応する複数の前記観測信号を出力し、 前記複数の観測信号から、振幅が前記静止時振幅に最も近似する特定の観測信号を選択する観測信号選択部を備え、
前記パラメータ推定部は、前記特定の観測信号に基づいて、前記複数のパラメータの特定の値を推定することを特徴とする[6]に記載の生体情報検出装置である。
[7]
The light emitting unit includes one or more light emitting elements that emit light, the light receiving unit includes one or more light receiving elements that receive light, and the light emitting unit and the light receiving unit include at least the light emitting element or the light emitting element. A plurality of any one of the light receiving elements,
The detection unit receives light reflected from a plurality of different observation sites of the user and is received from the light emitting unit by the light receiving unit, and a plurality of the observation signals corresponding to each of the plurality of observation sites An observation signal selection unit that selects a specific observation signal having an amplitude that most closely approximates the stationary amplitude from the plurality of observation signals,
The said parameter estimation part is a biological information detection apparatus as described in [6] characterized by estimating the specific value of these parameters based on the said specific observation signal.

[8]
前記観測信号選択部は、前記各加速度信号の振幅を所定の閾値と比較し、前記各加速度信号の振幅が前記閾値より大きいときに、前記複数の観測信号から前記特定の観測信号の選択を行うことを特徴とする[7]に記載の生体情報検出装置である。
[8]
The observation signal selection unit compares the amplitude of each acceleration signal with a predetermined threshold, and selects the specific observation signal from the plurality of observation signals when the amplitude of each acceleration signal is greater than the threshold. The biological information detecting device according to [7], which is characterized in that

[9]
前記脈拍数算出部により計算された前記脈拍数を表示する表示部を備えることを特徴とする[1]乃至[8]のいずれかに記載の生体情報検出装置である。
[9]
The biological information detection apparatus according to any one of [1] to [8], further comprising a display unit that displays the pulse rate calculated by the pulse rate calculation unit.

[10]
利用者の観測部位の脈波に基づく観測信号を取得するとともに、当該利用者の動作に伴う、予め設定された複数の軸方向の各々に対応した複数の加速度信号を取得し、
前記複数の加速度信号を複数のパラメータに基づいて合成し、前記各パラメータの値を互いに異なる複数の値に設定したときの互いに異なる複数の合成加速度信号から、前記利用者の動作に基づいて前記観測信号に含まれている加速度成分に対応する特定の合成加速度信号を推定し、
前記観測信号から前記特定の合成加速度信号を除いた差分信号から前記利用者の脈拍数を計算し、
前記特定の合成加速度信号の推定を、前記複数の合成加速度信号と前記観測信号との相互相関係数の値に基づいて前記特定の合成加速度信号に対応する前記各パラメータの特定の値を推定することにより行うことを特徴とする生体情報検出方法である。
[10]
Acquiring an observation signal based on the pulse wave of the user's observation site, and acquiring a plurality of acceleration signals corresponding to each of a plurality of preset axial directions accompanying the operation of the user,
The plurality of acceleration signals are synthesized based on a plurality of parameters, and the observation is performed based on the user's operation from a plurality of different synthesized acceleration signals when the values of the parameters are set to a plurality of different values. Estimate a specific composite acceleration signal corresponding to the acceleration component contained in the signal,
Calculate the pulse rate of the user from the difference signal obtained by removing the specific synthesized acceleration signal from the observation signal,
The specific synthetic acceleration signal is estimated based on a value of a cross-correlation coefficient between the plurality of synthetic acceleration signals and the observation signal, and a specific value of each parameter corresponding to the specific synthetic acceleration signal is estimated. It is the biological information detection method characterized by performing by this.

[11]
前記複数のパラメータは、前記利用者の動作発生時点から当該動作の影響が前記観測信号に生じるまでの時間差に対応する第1のパラメータと、前記各加速度信号の前記各軸方向と前記観測部位における主要な血流方向との角度差に対応する第2のパラメータと、を含み、
前記複数のパラメータの特定の値として、前記第1のパラメータの特定の値と、前記第2のパラメータの特定の値と、を推定することを特徴とする[10]に記載の生体情報検出方法である。
[11]
The plurality of parameters include a first parameter corresponding to a time difference from the time when the user's motion occurs until an influence of the motion occurs on the observation signal, the axial direction of each acceleration signal, and the observation site. A second parameter corresponding to the angular difference from the main blood flow direction,
The biological information detection method according to [10], wherein a specific value of the first parameter and a specific value of the second parameter are estimated as specific values of the plurality of parameters. It is.

[12]
前記複数のパラメータは、前記合成加速度信号の振幅を設定する比例係数としての第3のパラメータを含み、
前記利用者が動作していない静止状態で検出した前記観測信号の振幅の値を静止時振幅として記憶し、
前記複数のパラメータの特定の値として、前記静止時振幅と、前記観測信号と前記合成加速度信号との差分信号の振幅と、の比較に基づいて、前記第3のパラメータの特定の値を推定することを特徴とする[11]に記載の生体情報検出方法である。
[12]
The plurality of parameters include a third parameter as a proportional coefficient that sets an amplitude of the combined acceleration signal,
Storing the value of the amplitude of the observed signal detected in a stationary state where the user is not operating as a stationary amplitude,
As the specific values of the plurality of parameters, the specific value of the third parameter is estimated based on a comparison between the stationary amplitude and the amplitude of the difference signal between the observation signal and the combined acceleration signal. The biological information detection method according to [11], which is characterized in that

[13]
コンピュータに、
利用者の観測部位の脈波に基づく観測信号を取得させるとともに、当該利用者の動作に伴う、予め設定された複数の軸方向の各々に対応した複数の加速度信号を取得させ、
前記複数の加速度信号を複数のパラメータに基づいて合成し、前記各パラメータの値を互いに異なる複数の値に設定したときの互いに異なる複数の合成加速度信号から、前記利用者の動作に基づいて前記観測信号に含まれている加速度成分に対応する特定の合成加速度信号を推定させ、
前記観測信号から前記特定の合成加速度信号を除いた差分信号から前記利用者の脈拍数を計算させ、
前記特定の合成加速度信号の推定を、前記複数の合成加速度信号と前記観測信号との相互相関係数の値に基づいて前記特定の合成加速度信号に対応する前記各パラメータの特定の値を推定することにより行わせることを特徴とする生体情報検出プログラムである。
[13]
On the computer,
Acquiring an observation signal based on the pulse wave of the user's observation site, and acquiring a plurality of acceleration signals corresponding to each of a plurality of preset axial directions accompanying the operation of the user,
The plurality of acceleration signals are synthesized based on a plurality of parameters, and the observation is performed based on the user's operation from a plurality of different synthesized acceleration signals when the values of the parameters are set to a plurality of different values. Let us estimate a specific composite acceleration signal corresponding to the acceleration component contained in the signal,
The pulse rate of the user is calculated from the difference signal obtained by removing the specific synthesized acceleration signal from the observation signal,
The specific synthetic acceleration signal is estimated based on a value of a cross-correlation coefficient between the plurality of synthetic acceleration signals and the observation signal, and a specific value of each parameter corresponding to the specific synthetic acceleration signal is estimated. It is a biological information detection program characterized by being performed by this.

[14]
前記複数のパラメータは、前記利用者の動作発生時点から当該動作の影響が前記観測信号に生じるまでの時間差に対応する第1のパラメータと、前記各加速度信号の前記各軸方向と前記観測部位における主要な血流方向との角度差に対応する第2のパラメータと、を含み、
前記コンピュータに、
前記複数のパラメータの特定の値として、前記第1のパラメータの特定の値と、前記第2のパラメータの特定の値と、を推定させることを特徴とする[13]に記載の生体情報検出プログラムである。
[14]
The plurality of parameters include a first parameter corresponding to a time difference from the time when the user's motion occurs until an influence of the motion occurs on the observation signal, the axial direction of each acceleration signal, and the observation site. A second parameter corresponding to the angular difference from the main blood flow direction,
In the computer,
The biological information detection program according to [13], wherein a specific value of the first parameter and a specific value of the second parameter are estimated as specific values of the plurality of parameters. It is.

[15]
前記複数のパラメータは、前記合成加速度信号の振幅を設定する比例係数としての第3のパラメータを含み、
前記コンピュータに、
前記利用者が動作していない静止状態で検出した前記観測信号の振幅の値を静止時振幅として記憶させ、
前記複数のパラメータの特定の値として、前記静止時振幅と、前記観測信号と前記合成加速度信号との差分信号の振幅と、の比較に基づいて、前記第3のパラメータの特定の値を推定させることを特徴とする[14]に記載の生体情報検出プログラムである。
[15]
The plurality of parameters include a third parameter as a proportional coefficient that sets an amplitude of the combined acceleration signal,
In the computer,
Storing the value of the amplitude of the observed signal detected in a stationary state where the user is not operating as a stationary amplitude,
As a specific value of the plurality of parameters, a specific value of the third parameter is estimated based on a comparison between the stationary amplitude and an amplitude of a difference signal between the observation signal and the synthesized acceleration signal. The biological information detection program according to [14], which is characterized in that

10 発光部(検出部)
15 発光制御部
20 受光部(検出部)
30 加速度計測部
40 信号増幅部
60 メモリ部
65 静止時脈波振幅記録部(記憶部)
70 信号処理部(観測信号選択部、パラメータ推定部、脈拍数算出部)
80 表示部
100 生体情報検出装置
101 機器本体
US ユーザ
USh 手首
SF 皮膚面
MS 計測領域
E1〜E9 発光素子
R1〜R4 受光素子
Pm 観測部位
10 Light emitter (detector)
15 Light emission control unit 20 Light receiving unit (detection unit)
30 Acceleration measurement unit 40 Signal amplification unit 60 Memory unit 65 Stationary pulse wave amplitude recording unit (storage unit)
70 Signal processing unit (observation signal selection unit, parameter estimation unit, pulse rate calculation unit)
80 Display Unit 100 Biological Information Detection Device 101 Device Main Body US User USh Wrist SF Skin Surface MS Measurement Area E1-E9 Light-Emitting Element R1-R4 Light-Receiving Element Pm Observation Site

Claims (18)

利用者の少なくとも1つの観測部位の脈波に基づいて検出される観測信号を出力する検出部と、
前記利用者の動作に伴って計測される、少なくとも一つの軸方向に対応した少なくとも一つの加速度信号を出力する加速度計測部と、
前記加速度信号を少なくとも一つのパラメータに基づいて合成した合成加速度信号と前記観測信号との比較に基づいて、前記観測信号における前記利用者の動作に応じた加速度成分に対応する、前記パラメータの特定の値を推定するパラメータ推定部と、
前記観測信号から前記パラメータの前記特定の値に対応する特定の合成加速度信号を除いた差分信号から、前記利用者の脈拍数を生体情報として算出する脈拍数算出部と、
を備えることを特徴とする生体情報検出装置。
A detection unit that outputs an observation signal detected based on a pulse wave of at least one observation part of the user;
An acceleration measuring unit that outputs at least one acceleration signal corresponding to at least one axial direction, which is measured in accordance with the user's movement;
Based on a comparison between the observed acceleration signal and a synthesized acceleration signal obtained by synthesizing the acceleration signal based on at least one parameter, a specific parameter of the parameter corresponding to an acceleration component corresponding to the user's action in the observation signal A parameter estimator for estimating the value;
A pulse rate calculation unit that calculates the pulse rate of the user as biological information from a difference signal obtained by removing a specific synthesized acceleration signal corresponding to the specific value of the parameter from the observation signal;
A biological information detection device comprising:
前記パラメータ推定部は、前記パラメータの値を互いに異なる複数の値に設定したときの、互いに異なる複数の前記合成加速度信号と前記観測信号との相互相関係数の値に基づいて、前記パラメータの前記特定の値を推定することを特徴とする請求項1に記載の生体情報検出装置。   The parameter estimation unit, based on the values of the cross-correlation coefficients between the plurality of different synthetic acceleration signals and the observed signal when the parameter values are set to a plurality of different values, The biological information detection apparatus according to claim 1, wherein a specific value is estimated. 前記パラメータ推定部は、前記複数の合成加速度信号の各々に対する前記相互相関係数の値を取得し、該相互相関係数の値が極大となるときの前記パラメータの値を前記特定の値として推定することを特徴とする請求項2に記載の生体情報検出装置。   The parameter estimation unit acquires the value of the cross-correlation coefficient for each of the plurality of combined acceleration signals, and estimates the value of the parameter when the value of the cross-correlation coefficient is a maximum as the specific value The biological information detecting apparatus according to claim 2, wherein 前記パラメータは、前記利用者の動作発生時点から当該動作の影響が前記観測信号に生じるまでの時間差に対応する第1のパラメータと、前記各加速度信号の前記各軸方向と前記観測部位における主要な血流方向との角度差に対応する第2のパラメータと、を含み、
前記パラメータ推定部は、前記特定の値として、前記第1のパラメータの特定の値と、前記第2のパラメータの特定の値と、を推定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の生体情報検出装置。
The parameter includes a first parameter corresponding to a time difference from the time when the user's movement occurs until the influence of the movement occurs on the observation signal, and the main axis direction of each acceleration signal and the main part of the observation portion. A second parameter corresponding to the angular difference with the blood flow direction,
The parameter estimation unit estimates a specific value of the first parameter and a specific value of the second parameter as the specific value, respectively. The biological information detection apparatus according to 1.
前記利用者が動作していない静止状態において、前記検出部により検出される前記観測信号の振幅の値を静止時振幅として記憶している記憶部を有し、
前記パラメータは、前記合成加速度信号の振幅を設定する比例係数としての第3のパラメータを含み、
前記パラメータ推定部は、前記静止時振幅と、前記観測信号と前記合成加速度信号との前記差分信号の振幅と、の比較に基づいて、前記特定の値として、前記第3のパラメータの特定の値を推定することを特徴とする請求項4に記載の生体情報検出装置。
In a stationary state in which the user is not operating, the storage unit stores the amplitude value of the observation signal detected by the detection unit as a stationary amplitude,
The parameter includes a third parameter as a proportional coefficient for setting the amplitude of the composite acceleration signal,
The parameter estimation unit is configured to use a specific value of the third parameter as the specific value based on a comparison between the stationary amplitude and the amplitude of the difference signal between the observation signal and the combined acceleration signal. The biological information detecting device according to claim 4, wherein the biological information detecting device is estimated.
前記検出部は、前記利用者の互いに異なる複数の前記観測部位の各々の脈波に基づく、複数の前記観測信号を出力し、
前記生体情報検出装置は、前記複数の観測信号から、振幅が前記静止時振幅に最も近似する特定の観測信号を選択する観測信号選択部を備え、
前記パラメータ推定部は、前記特定の観測信号に基づいて、前記パラメータの前記特定の値を推定することを特徴とする請求項5に記載の生体情報検出装置。
The detection unit outputs a plurality of the observation signals based on pulse waves of a plurality of the observation parts different from each other of the user,
The biological information detection device includes an observation signal selection unit that selects a specific observation signal having an amplitude that most closely approximates the stationary amplitude from the plurality of observation signals,
The biological information detection apparatus according to claim 5, wherein the parameter estimation unit estimates the specific value of the parameter based on the specific observation signal.
前記観測信号選択部は、前記加速度信号の振幅を所定の閾値と比較し、前記加速度信号の振幅が前記閾値より大きいときに、前記複数の観測信号から前記特定の観測信号の選択を行うことを特徴とする請求項6に記載の生体情報検出装置。   The observation signal selecting unit compares the amplitude of the acceleration signal with a predetermined threshold value, and selects the specific observation signal from the plurality of observation signals when the amplitude of the acceleration signal is larger than the threshold value. The living body information detecting device according to claim 6 characterized by things. 前記検出部は、前記利用者の複数の前記観測部位に対して光を照射する発光部と、該発光部から照射され前記観測部位で反射された光を受光して、前記観測信号を出力する受光部と、を有し、
前記発光部は、光を出射する1乃至複数の発光素子を備え、
前記受光部は、光を受光する1乃至複数の受光素子を備え、
該発光部及び該受光部は、少なくとも前記発光素子又は前記受光素子のいずれか一方を複数備えていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の生体情報検出装置。
The detection unit receives a light emitted from the light emitting unit and reflected from the observation part, and outputs the observation signal. A light receiving portion,
The light emitting unit includes one or more light emitting elements that emit light,
The light receiving unit includes one or more light receiving elements for receiving light,
The biological information detection apparatus according to claim 1, wherein the light emitting unit and the light receiving unit include at least one of the light emitting element and the light receiving element.
前記脈拍数算出部により計算された前記脈拍数を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の生体情報検出装置。   The biological information detection apparatus according to claim 1, further comprising a display unit that displays the pulse rate calculated by the pulse rate calculation unit. 利用者の少なくとも1つの観測部位の脈波に基づく観測信号を取得するとともに、当該利用者の動作に伴う、少なくとも一つの軸方向に対応した少なくとも一つの加速度信号を取得し、
前記加速度信号を少なくとも一つのパラメータに基づいて合成した合成加速度信号と前記観測信号との比較に基づいて、前記観測信号における前記利用者の動作に応じた加速度成分に対応する、前記各パラメータの特定の値を推定し、
前記観測信号から前記パラメータの前記特定の値に対応する特定の合成加速度信号を除いた差分信号から、前記利用者の脈拍数を生体情報として計算することを特徴とする生体情報検出方法。
Acquiring an observation signal based on a pulse wave of at least one observation part of the user, and acquiring at least one acceleration signal corresponding to at least one axial direction associated with the user's movement,
Identification of each parameter corresponding to an acceleration component corresponding to the user's action in the observation signal based on a comparison between the observation signal and the synthesized acceleration signal obtained by synthesizing the acceleration signal based on at least one parameter Estimate the value of
A biological information detection method, wherein the pulse rate of the user is calculated as biological information from a difference signal obtained by removing a specific synthetic acceleration signal corresponding to the specific value of the parameter from the observation signal.
前記パラメータの前記特定の値の推定を、前記パラメータの値を互いに異なる複数の値に設定したときの、互いに異なる複数の前記合成加速度信号と前記観測信号との相互相関係数の値に基づいて行うことを特徴とする請求項10に記載の生体情報検出方法。   The estimation of the specific value of the parameter is based on a value of a cross-correlation coefficient between a plurality of different synthesized acceleration signals and the observed signal when the parameter value is set to a plurality of different values. The biological information detection method according to claim 10, wherein the biological information detection method is performed. 前記パラメータの前記特定の値の推定において、前記複数の合成加速度信号の各々に対する前記相互相関係数の値を取得し、該相互相関係数の値が極大となるときの前記パラメータの値を、前記パラメータの前記特定の値として推定することを特徴とする請求項11に記載の生体情報検出方法。   In the estimation of the specific value of the parameter, the value of the cross-correlation coefficient for each of the plurality of combined acceleration signals is obtained, and the value of the parameter when the value of the cross-correlation coefficient is maximized, The biological information detection method according to claim 11, wherein the specific value of the parameter is estimated. 前記パラメータは、前記利用者の動作発生時点から当該動作の影響が前記観測信号に生じるまでの時間差に対応する第1のパラメータと、前記各加速度信号の前記各軸方向と前記観測部位における主要な血流方向との角度差に対応する第2のパラメータと、を含み、
前記パラメータの特定の値として、前記第1のパラメータの特定の値と、前記第2のパラメータの特定の値と、を推定することを特徴とする請求項10乃至12の何れかに記載の生体情報検出方法。
The parameter includes a first parameter corresponding to a time difference from the time when the user's movement occurs until the influence of the movement occurs on the observation signal, and the main axis direction of each acceleration signal and the main part of the observation portion. A second parameter corresponding to the angular difference with the blood flow direction,
The biological value according to any one of claims 10 to 12, wherein the specific value of the first parameter and the specific value of the second parameter are estimated as the specific value of the parameter. Information detection method.
前記パラメータは、前記合成加速度信号の振幅を設定する比例係数としての第3のパラメータを含み、
前記利用者が動作していない静止状態で検出した前記観測信号の振幅の値を静止時振幅として記憶し、
前記複数のパラメータの特定の値として、前記静止時振幅と、前記観測信号と前記合成加速度信号との前記差分信号の振幅と、の比較に基づいて、前記第3のパラメータの特定の値を推定することを特徴とする請求項13に記載の生体情報検出方法。
The parameter includes a third parameter as a proportional coefficient for setting the amplitude of the composite acceleration signal,
Storing the value of the amplitude of the observed signal detected in a stationary state where the user is not operating as a stationary amplitude,
As the specific value of the plurality of parameters, the specific value of the third parameter is estimated based on a comparison between the stationary amplitude and the amplitude of the difference signal between the observed signal and the synthesized acceleration signal The biological information detection method according to claim 13, wherein:
コンピュータに、
利用者の少なくとも一つの観測部位の脈波に基づく観測信号を出力する検出部より前記観測信号を取得させるとともに、当該利用者の動作に伴う、少なくとも一つの軸方向の各々に対応した少なくとも一つの加速度信号を出力する加速度計測部より前記加速度信号を取得させ、
前記加速度信号を少なくとも一つのパラメータに基づいて合成した合成加速度信号と前記観測信号との比較に基づいて、前記観測信号に含まれている、前記利用者の動作に基づく加速度成分に対応する、前記パラメータの特定の値を推定させ、
前記観測信号から前記パラメータの前記特定の値に対応する特定の合成加速度信号を除いた差分信号から、前記利用者の脈拍数を生体情報として計算させることを特徴とする生体情報検出プログラム。
On the computer,
The observation signal is acquired from a detection unit that outputs an observation signal based on a pulse wave of at least one observation region of the user, and at least one corresponding to each of at least one axial direction associated with the operation of the user The acceleration signal is acquired from the acceleration measurement unit that outputs the acceleration signal,
Based on a comparison between the observed acceleration signal and a combined acceleration signal obtained by synthesizing the acceleration signal based on at least one parameter, the acceleration signal corresponding to an acceleration component based on the user's action, Estimate a specific value of a parameter,
A biological information detection program for calculating the pulse rate of the user as biological information from a difference signal obtained by removing a specific synthetic acceleration signal corresponding to the specific value of the parameter from the observation signal.
前記パラメータの前記特定の値の推定を、前記パラメータの値を互いに異なる複数の値に設定したときの、互いに異なる複数の前記合成加速度信号と前記観測信号との相互相関係数の値に基づいて行わせることを特徴とする請求項15に記載の生体情報検出プログラム。   The estimation of the specific value of the parameter is based on a value of a cross-correlation coefficient between a plurality of different synthesized acceleration signals and the observed signal when the parameter value is set to a plurality of different values. The biological information detection program according to claim 15, wherein the biological information detection program is executed. 前記パラメータは、前記利用者の動作発生時点から当該動作の影響が前記観測信号に生じるまでの時間差に対応する第1のパラメータと、前記各加速度信号の前記各軸方向と前記観測部位における主要な血流方向との角度差に対応する第2のパラメータと、を含み、
前記コンピュータに、
前記パラメータの特定の値として、前記第1のパラメータの特定の値と、前記第2のパラメータの特定の値と、を推定させることを特徴とする請求項15又は16に記載の生体情報検出プログラム。
The parameter includes a first parameter corresponding to a time difference from the time when the user's movement occurs until the influence of the movement occurs on the observation signal, and the main axis direction of each acceleration signal and the main part of the observation portion. A second parameter corresponding to the angular difference with the blood flow direction,
In the computer,
The biological information detection program according to claim 15 or 16, wherein the specific value of the first parameter and the specific value of the second parameter are estimated as the specific value of the parameter. .
前記パラメータは、前記合成加速度信号の振幅を設定する比例係数としての第3のパラメータを含み、
前記コンピュータに、
前記利用者が動作していない静止状態で検出した前記観測信号の振幅の値を静止時振幅として記憶させ、
前記パラメータの特定の値として、前記静止時振幅と、前記観測信号と前記合成加速度信号との前記差分信号の振幅と、の比較に基づいて、前記第3のパラメータの特定の値を推定させることを特徴とする請求項17に記載の生体情報検出プログラム。
The parameter includes a third parameter as a proportional coefficient for setting the amplitude of the composite acceleration signal,
In the computer,
Storing the value of the amplitude of the observed signal detected in a stationary state where the user is not operating as a stationary amplitude,
As the specific value of the parameter, the specific value of the third parameter is estimated based on a comparison between the amplitude at rest and the amplitude of the difference signal between the observed signal and the combined acceleration signal. The biological information detection program according to claim 17.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7028235B2 (en) * 2019-11-29 2022-03-02 カシオ計算機株式会社 Electronics, methods and programs

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6384517A (en) * 1986-09-30 1988-04-15 アイシン精機株式会社 Heart rate meter for car
GB9011887D0 (en) * 1990-05-26 1990-07-18 Le Fit Ltd Pulse responsive device
JP2001008908A (en) * 1999-06-28 2001-01-16 Omron Corp Electric sphygmomanometer
JP2003102694A (en) * 2001-09-28 2003-04-08 Kenji Sunakawa Heart rate measuring instrument
JP3726832B2 (en) * 2003-03-19 2005-12-14 セイコーエプソン株式会社 Pulse meter, wristwatch type information device, control program, and recording medium
JP4345459B2 (en) * 2003-12-01 2009-10-14 株式会社デンソー Biological condition detection device
JP5060186B2 (en) * 2007-07-05 2012-10-31 株式会社東芝 Pulse wave processing apparatus and method
KR101188655B1 (en) * 2008-08-08 2012-10-08 (주)유엔씨 Pillow with apparatus for inference of sleeping status

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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