JP6279098B2 - 光電式脈拍信号測定方法及び測定機器 - Google Patents
光電式脈拍信号測定方法及び測定機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6279098B2 JP6279098B2 JP2016559332A JP2016559332A JP6279098B2 JP 6279098 B2 JP6279098 B2 JP 6279098B2 JP 2016559332 A JP2016559332 A JP 2016559332A JP 2016559332 A JP2016559332 A JP 2016559332A JP 6279098 B2 JP6279098 B2 JP 6279098B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical signal
- sub
- light
- photoelectric
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 60
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 392
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 310
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 262
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 123
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 claims description 93
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 78
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 41
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 37
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 32
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 28
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 22
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 20
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 15
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 24
- 230000008859 change Effects 0.000 description 16
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 15
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 10
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000009532 heart rate measurement Methods 0.000 description 3
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 206010044565 Tremor Diseases 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000008321 arterial blood flow Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 206010033675 panniculitis Diseases 0.000 description 1
- 210000004304 subcutaneous tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
- A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7235—Details of waveform analysis
- A61B5/725—Details of waveform analysis using specific filters therefor, e.g. Kalman or adaptive filters
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
- A61B5/02438—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate with portable devices, e.g. worn by the patient
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
- A61B5/6803—Head-worn items, e.g. helmets, masks, headphones or goggles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
- A61B5/681—Wristwatch-type devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
- A61B5/6814—Head
- A61B5/6815—Ear
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
- A61B5/7207—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
- A61B5/7207—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
- A61B5/721—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts using a separate sensor to detect motion or using motion information derived from signals other than the physiological signal to be measured
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
- A61B5/7282—Event detection, e.g. detecting unique waveforms indicative of a medical condition
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/683—Means for maintaining contact with the body
- A61B5/6831—Straps, bands or harnesses
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Description
該光電式脈拍信号測定装置は、光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る一つのメイン光信号を取得するとともに、環境光信号を収集した少なくとも一つのサブ光信号を取得するための光信号取得手段と、該少なくとも一つのサブ光信号に基づいて、メイン光信号における環境光干渉を適応フィルタリングで除去して、適応型フィルタリング結果を取得するための適応フィルタリング手段と、適応型フィルタリング結果から脈拍信号を抽出するための脈拍信号抽出手段とを含み、
使用者が測定機器を装着して脈拍信号を測定するとき、メイン受光器及び前記光電発光器を皮膚の所定の位置に配置して、メイン受光器と光電発光器との間に少なくとも1本の動脈が通過するようにし、各サブ受光器を外部環境に向けて設け、各サブ受光器と光電発光器との距離を距離閾値よりも大きくすることで、光電発光器からの光の反射光が各サブ受光器に入射しないようにし、
或いは、該光電式脈拍信号測定装置は、光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る一つのメイン光信号を取得するとともに、同一の光電発光器から出射され、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る少なくとも一つのサブ光信号を取得するための光信号取得手段と、該少なくとも一つのサブ光信号に基づいて、メイン光信号における運動干渉を適応フィルタリングで除去して、適応型フィルタリング結果を取得するための適応フィルタリング手段と、適応型フィルタリング結果から脈拍信号を抽出するための脈拍信号抽出手段とを含み、
使用者が該測定機器を装着して脈拍信号を測定するとき、メイン受光器及び光電発光器を皮膚の所定の位置に配置して、メイン受光器と光電発光器との間に少なくとも1本の動脈が通過するようにし、各サブ受光器と光電発光器との間に動脈の通過がないようにする。
今回の適応フィルタリング周期におけるフィルタリング結果と各サブ光信号との相関関数に基づいて、各サブ光信号の伝送経路フィルタ係数の更新量を計算することと、更新量を各サブ光信号の伝送経路フィルタ係数にそれぞれ重畳して、各サブ光信号の伝送経路フィルタに対する更新を行い、次の適応フィルタリング周期における各サブ光信号の伝送経路フィルタを得ることと、を含んでもよい。
更新後の伝送経路フィルタがフィルタの制限条件を満たすかどうかを判断して、満たす場合は、更新後の伝送経路フィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号の伝送経路フィルタとし、満たさない場合は、更新後の伝送経路フィルタに対して正規化処理を行い、正規化された伝送経路フィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号の伝送経路フィルタとすることと、
算出された1つのサブ光信号の伝送経路フィルタ係数の更新量が更新閾値よりも小さくなると、該サブ受光器が正確に環境光を追跡できていると確認することと、を含んでもよい。
メイン光信号及び各サブ光信号における直流成分と高周波成分をフィルタリングで除去することと、直流成分と高周波成分がフィルタリングで除去されたメイン光信号及び各サブ光信号に対して、それぞれ、脈拍信号に関する周波数エネルギー等化を行うことと、を含む。
となる。
そのうち、yPはメイン受光器よりに受信された脈拍信号の光強度信号であり、yJはメイン受光器により受信された環境光干渉成分であり、xJkはサブ受光器により受信された環境光干渉成分であり、yはメイン受光器の信号であり、xkはサブ受光器kの信号である。
hkは、環境光干渉Jがサブ受光器kからメイン受光器まで伝送されてきたエネルギーの変化を表わし、hkに基づいて伝送経路フィルタを設計する。即ち、各サブ光信号とメイン光信号における環境光の光強度の変化傾向に基づいて、各サブ光信号の伝送経路フィルタを得る。hkの次数Lは、伝送経路とサンプリング間隔によって定まる。例えば、5次、10次が選ばれる可能性がある。すると、以下の関係式がある。
サブ受光器がM個あるという場合に展開すると、
となる。
前処理器の役割は、光電受光器信号における直流成分及び高周波成分を除去するとともに、信号に対して適切な周波数成分調整を行い、具体的には、メイン光信号及び各サブ光信号に対して、それぞれ、脈拍信号に関わる周波数エネルギー等化を行うことである。前処理器の役割は、バンドパスフィルタと1つの等化器とのカスコード接続に相当する。
適応フィルタは、メイン受光器信号における、環境光干渉と類似する信号成分を除去するために用いられ、伝送経路フィルタとフィルタコントローラに分けられる。
前処理され伝送経路フィルタに通した各サブ受光器の信号を、前処理されたメイン受光器信号からそれぞれ減算して、1回の適応フィルタリング周期における適応フィルタリング出力信号zを得る。具体的には、
第k個のサブ受光器について、その伝送経路フィルタはhkとなり、nをデジタル信号のサンプリング番号とすると、出力zは次のように示される。
となる。従って、本実施例は、伝送経路フィルタ係数の平方和が1よりも小さいということをフィルタの制限条件とし、求められた伝送経路フィルタに対してフィルタ制限を施すと、フィルタの係数平方和が1よりも大きくなる場合、フィルタに対して正規化処理を行う必要があり、正規化処理の公式は以下に示すようになる。
各サブ受光器の伝送経路フィルタの更新を完了すると、次の適応フィルタリング周期に入る。
各サブ光信号とメイン光信号における環境光の光強度の変化傾向によって、各サブ光信号の伝送経路フィルタを得て、1回の適応フィルタリング周期において、各サブ光信号の対応する伝送経路フィルタを通過した出力信号を計算して、メイン光信号から各サブ光信号の出力信号を減算して、今回の適応フィルタリング周期において出力したフィルタリング結果を得るための伝送経路フィルタ831と、
今回の適応フィルタリング周期におけるフィルタリング結果と各サブ光信号との相関関数に基づいて、各サブ光信号の伝送経路フィルタ係数の更新量を計算して、更新量を各サブ光信号の伝送経路フィルタ係数にそれぞれ重畳して、各サブ光信号の伝送経路フィルタに対する更新を行い、次の適応フィルタリング周期における各サブ光信号の伝送経路フィルタを得るためのフィルタコントローラ832と、
更新後の伝送経路フィルタがフィルタの制限条件を満たすかどうかを判断して、満たす場合は、更新後の伝送経路フィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号の伝送経路フィルタとし、満たさない場合は、更新後の伝送経路フィルタに対して正規化処理を行い、正規化された伝送経路フィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号の伝送経路フィルタとするための正規化モジュール833と、を含む。
各サブ光信号における反射光とメイン光信号における反射光との光強度関係によって、各サブ光信号のフィッティングフィルタを得ることと、1回の適応フィルタリング周期において、各サブ光信号の対応するフィッティングフィルタを通過した出力信号を計算することと、メイン光信号から各サブ光信号の出力信号を減算して、今回の適応フィルタリング周期において出力したフィルタリング結果を得ることと、を含む。
今回の適応フィルタリング周期におけるフィルタリング結果と各サブ光信号との相関関数に基づいて、各サブ光信号のフィッティングフィルタ係数の更新量を計算することと、更新量を各サブ光信号のフィッティングフィルタ係数にそれぞれ重畳して、各サブ光信号のフィッティングフィルタに対する更新を行い、次の適応フィルタリング周期における各サブ光信号のフィッティングフィルタを得ることと、を含んでもよい。
更新後のフィッティングフィルタがフィルタの制限条件を満たすかどうかを判断して、満たす場合は、更新後のフィッティングフィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号のフィッティングフィルタとし、満たさない場合は、更新後のフィッティングフィルタに対して正規化処理を行い、正規化されたフィッティングフィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号のフィッティングフィルタとすることと、
算出された1つのサブ光信号のフィッティングフィルタ係数の更新量が更新閾値よりも小さくなると、該サブ受光器が使用者の運動に対して比較的正確に追跡できていると確認することと、を含んでもよい。
メイン光信号及び各サブ光信号に対して、それぞれ対数演算処理を行うことと、対数演算処理後のメイン光信号及び各サブ光信号における直流成分と高周波成分をそれぞれフィルタリングで除去することと、を含む。
である。サブ受光器に対応する前処理器の出力
は、それぞれ、各サブ受光器の適応フィルタに入力される。サブ受光器からの信号
の適応フィルタリングされた結果を用いて、前処理されたメイン受光器信号
における運動干渉を解消する。適応フィルタリングされた出力信号zにおいて、運動干渉の大部分が解消され、フィルタリング後に出力される信号は、主に脈拍信号となる。
ここで、Iは光電発光器の光源強度であり、εは皮膚及び皮下組織の光線に対する反射係数であり、d0は光伝送通路の長さであり、yはメイン受光器の信号である。皮下動脈の光エネルギーに対する吸収と反射はいずれも脈拍に伴って変化し、即ち反射率εは脈拍に伴って変化するため、反射光の光強度も脈拍に伴って変化する。
となる。
光伝送通路の長さが変化すると、伝送経路関数は、以下のように示される。
メイン受光機の信号yは、脈拍信号yPと伝送経路関数yAとの相乗であり、以下のように示され、
ここで、
である。
光電脈拍測定器と皮膚との間の距離が一定である場合、光伝送通路の長さは定数d0となり、相対運動がないときに、伝送経路関数yAは定数となる。
ここで、Iは光電発光器の光源強度であり、ε0は皮下に動脈のない皮膚の表面の光線に対する反射率であり、dkは光電発光器からサブ受光器までの光線の伝送経路の長さであり、相対運動がない場合、光電発光器からサブ受光器kまでの伝送経路の長さはdk0であり、xkは定数であり、xk0とする。
となる。
ここで、dk0は単位伝送距離あたりの光強度の伝送減衰因子であり、定数と近似しており、dkは光伝送経路の長さの変化量であり、サンプリング時間nの変数である。
が得られ、ここで、
である。
y及びxkの式から推定できるように、もしy及びxkに対して対数を求めると、
となる。
xk0が定数であるため、その対数関数値ln xk0は、前処理の直流カット演算により除去することができる。また、ΔdとΔdkの関係によると、
となる。
及び
はいずれも既知であり、ε0は固定値であり、もし-εΔdとΔdkとの関係を推定できれば、
から-εΔdを除去すると、ln yPが得られ、さらに指数演算を行って、脈拍信号yPを得ることができる。
ΔdとΔdkとは線形関係があり、
である。
即ち、
であり、
ここで、
である。
を環境に応じて適応に変化させるように、適応フィルタリングの方式を採用して
を推定する。フィルタの次数は、サンプリングの周波数に関わっており、サンプリングの周波数が上昇すると、次数も上昇する。一般的に、サンプリングの周波数が100Hzである場合、次数として、5次を取ってもよく、サンプリングの周波数が倍増して200Hzに変わると、次数も倍増して、10次を取る。
前処理器の役割は、光電受光器信号に対して対数演算及び直流カット演算を行うことである。
対数演算は、光強度信号に対して自然対数を求めることであり、対数器を用いて処理することが可能である。
直流カット演算は、光強度信号における直流成分と高周波成分をフィルタリングで除去することであり、直流カットフィルタを用いて処理することが可能である。
前処理器は、対数器と直流カットフィルタとのカスコード接続の組み合わせと見なされても良い。対数器は、光強度信号に対して自然対数を求めるものである。該直流カットフィルタは、1つのバンドパスフィルタであり、ロアーカットオフ周波数が、一般的に、健康成年者の心拍数よりもはるかに低く、例えば0.1Hzを取り得る一方、アッパーカットオフ周波数は、一般的に、健康成年者の心拍数よりもはるかに高く、例えば5Hzを取り得る。
適応フィルタは、メイン受光器信号における運動干渉と類似する信号成分を除去するために用いられ、フィッティングフィルタとフィルタコントローラに分けられる。
フィッティングフィルタは、反射光のサブ受光器への光信号と、反射光のメイン受光器への光信号とのフィッティング関係
を推定するために用いられ、即ち、各サブ光信号のフィッティングフィルタは、各サブ光信号と主路信号における反射光の光強度変化傾向に基づいて得られるものである。フィッティングフィルタは、各サブ光信号とメイン光信号とにおける反射光の光強度関係に基づいて、反射光の各サブ受光器への光信号と反射光のメイン受光器への光信号とのフィッティングフィルタを得る。
を得る。
と各サブ受光器からの信号
との相関関数を計算するために用いられ、即ち、今回の適応フィルタリング周期におけるフィルタリング結果と各サブ光信号(各サブ光信号の前処理された信号
)との相関関数に基づいて、各サブ光信号のフィッティングフィルタ係数の更新量を計算する。これにより、信号
にはどの程度の割合の運動干渉があるのかを確定でき、これを元に、各サブ受光器のフィッティングフィルタ係数の更新量を調整する。或いは、上記相関関数は、今回の適応フィルタリング周期におけるフィルタリング結果と各サブ光信号のフィッティングフィルタを通過した信号との相関関数であっても良い。
前処理されフィッティングフィルタに通した各サブ受光器の信号を、前処理されたメイン受光器信号からそれぞれ減算して、1回の適応フィルタリング周期における適応フィルタリング出力信号
を得る。具体的には、
第k個のサブ受光器について、その
フィルタはhkとなり、nをデジタル信号のサンプリング番号とすると、出力
は次のように示される。
は適応フィルタリング結果である。
に対して指数演算を行うと、信号zが復元される。
信号zから脈拍信号を抽出して、脈拍信号分析のために次段に転送することが可能となる。
となる。従って、本実施例は、フィッティングフィルタ係数の平方和が1よりも小さいことをフィルタの制限条件とし、求められたフィッティングフィルタに対してフィルタ制限を施すと、フィルタの係数平方和が1よりも大きくなる場合、フィルタに対して正規化処理を行う必要があり、正規化処理の公式は以下に示すようになる。
この方法で順次に各サブ受光器のフィッティングフィルタを更新して、各サブ受光器のフィッティングフィルタの更新を完了してから、次の適応フィルタリング周期に入る。
各サブ光信号における反射光とメイン光信号における反射光との光強度関係によって、各サブ光信号のフィッティングフィルタを得て、1回の適応フィルタリング周期において、各サブ光信号の対応するフィッティングフィルタを通過した出力信号を計算して、メイン光信号から各サブ光信号の出力信号を減算して、今回の適応フィルタリング周期において出力したフィルタリング結果を得るためのフィッティングフィルタ631と、
今回の適応フィルタリング周期におけるフィルタリング結果と各サブ光信号との相関関数に基づいて、各サブ光信号のフィッティングフィルタ係数の更新量を計算し、更新量を各サブ光信号のフィッティングフィルタ係数にそれぞれ重畳して、各サブ光信号のフィッティングフィルタに対する更新を行い、次の適応フィルタリング周期における各サブ光信号のフィッティングフィルタを得るためのフィルタコントローラ632と、
更新後のフィッティングフィルタがフィルタの制限条件を満たすかどうかを判断して、満たす場合は、更新後のフィッティングフィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号のフィッティングフィルタとし、満たさない場合は、更新後のフィッティングフィルタに対して正規化処理を行い、正規化されたフィッティングフィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号のフィッティングフィルタとするための正規化モジュール633と、を含む。
Claims (15)
- 光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る一つのメイン光信号を取得するとともに、環境光信号を収集した少なくとも一つのサブ光信号を取得するステップと、
前記少なくとも一つのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における環境光干渉を適応フィルタリングで除去して、適応フィルタリング結果を取得するステップと、
適応フィルタリング結果から脈拍信号を抽出するステップと
を含む光電式脈拍信号測定方法において、
光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る一つのメイン光信号を取得し、環境光信号を収集した少なくとも一つのサブ光信号を取得する前記のステップは、
ウェアラブル測定機器に1つの光電発光器と2つ以上の光電受光器とを設けて、そのうち、1つの光電受光器をメイン受光器とし、残りの光電受光器をサブ受光器とすることと、
使用者が前記ウェアラブル測定機器を装着して脈拍信号を測定するとき、メイン受光器及び前記光電発光器を皮膚の所定の位置に配置し、前記メイン受光器と前記光電発光器との間に少なくとも1本の動脈が通過するようにするとともに、各サブ受光器を外部環境に向けて設け、前記各サブ受光器と前記光電発光器との距離を距離閾値よりも大きくすることで、前記光電発光器からの光の反射光が各サブ受光器に入射しないようにすることと、
光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る光信号を前記メイン受光器によって受光するとともに、環境光信号を各サブ受光器によって受信することと
を含み、
前記少なくとも一つのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における環境光干渉を適応フィルタリングで除去する前に、さらに、
メイン光信号及び各サブ光信号における直流成分と高周波成分をフィルタリングで除去することと、
直流成分と高周波成分がフィルタリングで除去されたメイン光信号及び各サブ光信号に対して、それぞれ、脈拍信号に関する周波数エネルギー等化を行うことと
を含むことを特徴とする光電式脈拍信号測定方法。 - 前記少なくとも一つのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における環境光干渉を適応フィルタリングで除去する前記のステップは、
各サブ光信号における環境光とメイン光信号における環境光との光強度関係によって、各サブ光信号の伝送経路フィルタを得ることと、
1回の適応フィルタリング周期において、各サブ光信号の対応する伝送経路フィルタを通過した出力信号を計算することと、
メイン光信号から各サブ光信号の出力信号を減算して、今回の適応フィルタリング周期において出力したフィルタリング結果を得ることと、
今回の適応フィルタリング周期におけるフィルタリング結果と各サブ光信号との相関関数に基づいて、各サブ光信号の伝送経路フィルタ係数の更新量を計算することと、
前記更新量を各サブ光信号の伝送経路フィルタ係数にそれぞれ重畳して、各サブ光信号の伝送経路フィルタに対する更新を行い、次の適応フィルタリング周期における各サブ光信号の伝送経路フィルタを得ることとを含み、
並びに、各サブ光信号の伝送経路フィルタに対する更新を行った後、該方法は、さらに、
更新後の伝送経路フィルタがフィルタの制限条件を満たすかどうかを判断して、満たす場合は、更新後の伝送経路フィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号の伝送経路フィルタとし、満たさない場合は、更新後の伝送経路フィルタに対して正規化処理を行い、正規化された伝送経路フィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号の伝送経路フィルタとすることを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - ウェアラブル測定機器には、3つ以上の光電受光器が設けられ、そのうち、1つの光電受光器がメイン受光器とされ、残りの光電受光器がサブ受光器とされ、前記サブ受光器には、前記光電発光器との間に動脈の通過がないサブ受光器も含まれ、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻るサブ光信号が該サブ受光器によって受信され、
前記方法は、さらに、
同一の光電発光器から出射され、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る少なくとも一つのサブ光信号を取得することと、
取得された全てのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における環境光干渉及び運動干渉を適応フィルタリングで除去して、適応フィルタリング結果を取得することと
を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記の、取得された全てのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における環境光干渉及び運動干渉を適応フィルタリングで除去して、適応フィルタリング結果を取得することは、
環境光信号を収集したサブ光信号に対して、第1前処理を行い、直流成分と高周波成分をフィルタリングで除去することと、
第1前処理後の該サブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における環境光干渉を適応フィルタリングして、第1段の適応フィルタリング出力信号を取得することと、
皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻るサブ光信号及び第1段の適応フィルタリング出力信号に対して、それぞれ、第2前処理を行い、直流成分と高周波成分をフィルタリングで除去することと、
第2前処理後の該サブ光信号に基づいて、第2前処理後の第1段の適応フィルタリング出力信号における運動干渉を適応フィルタリングで除去して、第2段の適応フィルタリング出力信号を取得し、適応フィルタリング結果とすることと
を含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - 光電式脈拍信号測定装置を含む測定機器であって、
前記光電式脈拍信号測定装置は、
光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る一つのメイン光信号を取得する光電受光器であるメイン受光器と、環境光信号を収集した少なくとも一つのサブ光信号を取得するための光電受光器であるサブ受光器とを含む光信号取得手段と、
前記少なくとも一つのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における環境光干渉を適応フィルタリングで除去して、適応型フィルタリング結果を取得するための適応フィルタリング手段と、
適応型フィルタリング結果から脈拍信号を抽出するための脈拍信号抽出手段とを含み、
或いは、前記光電式脈拍信号測定装置は、
光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る一つのメイン光信号を取得する光電受光器であるメイン受光器と、同一の光電発光器から出射され、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る少なくとも一つのサブ光信号を取得するための光電受光器であるサブ受光器とを含む光信号取得手段と、
前記少なくとも一つのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における運動干渉を適応フィルタリングで除去して、適応型フィルタリング結果を取得するための適応フィルタリング手段と、
適応型フィルタリング結果から脈拍信号を抽出するための脈拍信号抽出手段と
を含み、
前記測定機器は、人体の腕と合致する環状機器であって、前記光信号取得手段が環境光信号を収集した少なくとも一つのサブ光信号を取得するために用いられる際、前記光電発光器及びメイン受光器は、環状機器の腕部皮膚と貼り合わせる内側に位置し、前記各サブ受光器は、環状機器の腕部皮膚と貼り合わせない外側に位置するようになり、前記光信号取得手段が同一の光電発光器から出射され、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る少なくとも一つのサブ光信号を取得するために用いられる際、前記光電発光器、各光電受光器は、いずれも、環状機器の腕部皮膚と貼り合わせる内側に位置するようになり、
前記光電式脈拍信号測定装置は、前処理手段をさらに含み、
前記光信号取得手段が環境光信号を収集した少なくとも一つのサブ光信号を取得するために用いられる際、前記前処理手段は、メイン光信号及び各サブ光信号における直流成分と高周波成分をフィルタリングで除去するとともに、直流成分と高周波成分がフィルタリングで除去されたメイン光信号及び各サブ光信号に対して、それぞれ、脈拍信号に関わる周波数エネルギー等化を行うために用いられることを特徴とする測定機器。 - 使用者が前記測定機器を装着して脈拍信号を測定するとき、
前記光信号取得手段が環境光信号を収集した少なくとも一つのサブ光信号を取得するために用いられる際、メイン受光器及び前記光電発光器を皮膚の所定の位置に配置し、前記メイン受光器と前記光電発光器との間に少なくとも1本の動脈が通過するようにし、各サブ受光器を外部環境に向けて設け、前記各サブ受光器と前記光電発光器との距離を距離閾値よりも大きくすることで、光電発光器からの光の反射光が各サブ受光器に入射しないようにしていることを特徴とする請求項5に記載の測定機器。 - 前記光信号取得手段が環境光信号を収集した少なくとも一つのサブ光信号を取得するために用いられる際、前記適応フィルタリング手段は、
各サブ光信号における環境光とメイン光信号における環境光との光強度関係によって、各サブ光信号の伝送経路フィルタを得て、1回の適応フィルタリング周期において、各サブ光信号の対応する伝送経路フィルタを通過した出力信号を計算して、前記メイン光信号から各サブ光信号の前記出力信号を減算して、今回の適応フィルタリング周期において出力したフィルタリング結果を得るための伝送経路フィルタと、
今回の適応フィルタリング周期におけるフィルタリング結果と各サブ光信号との相関関数に基づいて、各サブ光信号の伝送経路フィルタ係数の更新量を計算し、前記更新量を各サブ光信号の伝送経路フィルタ係数にそれぞれ重畳して、各サブ光信号の伝送経路フィルタに対する更新を行い、次の適応フィルタリング周期における各サブ光信号の伝送経路フィルタを得るためのフィルタコントローラと、
更新後の伝送経路フィルタがフィルタの制限条件を満たすかどうかを判断して、満たす場合は、更新後の伝送経路フィルタを次の適応フィルタリング周期における対応するサブ光信号の伝送経路フィルタとし、満たさない場合は、更新後の伝送経路フィルタに対して正規化処理を行い、正規化された伝送経路フィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号の伝送経路フィルタとするための正規化モジュールとを含み、
前記光信号取得手段が同一の光電発光器から出射され、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る少なくとも一つのサブ光信号を取得するために用いられる際、前記適応フィルタリング手段は、
各サブ光信号における反射光の光強度とメイン光信号における反射光との光強度関係によって、各サブ光信号のフィッティングフィルタを得て、1回の適応フィルタリング周期において、各サブ光信号の対応するフィッティングフィルタを通過した出力信号を計算して、メイン光信号から各サブ光信号の出力信号を減算して、今回の適応フィルタリング周期において出力したフィルタリング結果を得るためのフィッティングフィルタと、
今回の適応フィルタリング周期におけるフィルタリング結果と各サブ光信号との相関関数に基づいて、各サブ光信号のフィッティングフィルタ係数の更新量を計算し、前記更新量を各サブ光信号のフィッティングフィルタ係数にそれぞれ重畳して、各サブ光信号のフィッティングフィルタに対する更新を行い、次の適応フィルタリング周期における各サブ光信号のフィッティングフィルタを得るためのフィルタコントローラと、
更新後のフィッティングフィルタがフィルタの制限条件を満たすかどうかを判断して、満たす場合は、該更新後のフィッティングフィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号のフィッティングフィルタとし、満たさない場合は、該更新後のフィッティングフィルタに対して正規化処理を行い、正規化されたフィッティングフィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号のフィッティングフィルタとするための正規化モジュールと
を含むことを特徴とする請求項5に記載の測定機器。 - 光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る一つのメイン光信号を取得するとともに、同一の光電発光器から出射され、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る少なくとも一つのサブ光信号を取得するステップと、
前記少なくとも一つのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における運動干渉を適応フィルタリングで除去して、適応フィルタリング結果を取得するステップと、
前記適応フィルタリング結果から脈拍信号を抽出するステップと
を含み、
前記少なくとも一つのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における運動干渉を適応フィルタリングで除去する前に、さらに、
前記メイン光信号及び各サブ光信号に対して、それぞれ、対数演算処理を行うことと、
対数演算処理後のメイン光信号及び各サブ光信号における直流成分と高周波成分をそれぞれフィルタリングで除去することと、を含み、
前述の、適応フィルタリング結果から脈拍信号を抽出するステップは、
適応フィルタリング結果に対して、指数演算処理を行うことと、
指数演算処理後の結果から脈拍信号を抽出することと
を含むことを特徴とする光電式脈拍信号測定方法。 - 光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る一つのメイン光信号を取得するとともに、同一の光電発光器から出射され、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る少なくとも一つのサブ光信号を取得する前記のステップは、
ウェアラブル測定機器に1つの光電発光器と2つ以上の光電受光器とを設けて、そのうち、1つの光電受光器をメイン受光器とし、残りの光電受光器をサブ受光器とすることと、
使用者が前記測定機器を装着して脈拍信号を測定するとき、メイン受光器及び前記光電発光器を皮膚の所定の位置に配置し、前記メイン受光器と前記光電発光器の間に少なくとも1本の動脈が通過するようにし、各サブ受光器と前記光電発光器との間に動脈の通過がないようにすることと、
光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る光信号を前記メイン受光器によって受信し、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る光信号を前記各サブ受光器によって受信することと
を含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 前記の、前記少なくとも一つのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における運動干渉を適応フィルタリングで除去することは、
各サブ光信号における反射光とメイン光信号における反射光との光強度関係によって、各サブ光信号のフィッティングフィルタを得ることと、
1回の適応フィルタリング周期において、各サブ光信号の対応するフィッティングフィルタを通過した出力信号を計算することと、
メイン光信号から各サブ光信号の出力信号を減算して、今回の適応フィルタリング周期において出力したフィルタリング結果を得ることと、
今回の適応フィルタリング周期におけるフィルタリング結果と各サブ光信号との相関関数に基づいて、各サブ光信号のフィッティングフィルタ係数の更新量を計算することと、
前記更新量を各サブ光信号のフィッティングフィルタ係数にそれぞれ重畳して、各サブ光信号のフィッティングフィルタに対する更新を行い、次の適応フィルタリング周期にお
ける各サブ光信号のフィッティングフィルタを得ることとを含み、
並びに、各サブ光信号のフィッティングフィルタに対する更新を行った後、前記方法は、さらに、
更新後のフィッティングフィルタがフィルタの制限条件を満たすかどうかを判断して、満たす場合は、更新後のフィッティングフィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号のフィッティングフィルタとし、満たさない場合は、更新後のフィッティングフィルタに対して正規化処理を行い、正規化されたフィッティングフィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号のフィッティングフィルタとすることを含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 前記ウェアラブル測定機器には、3つ以上の光電受光器が設けられ、そのうち、1つの光電受光器がメイン受光器とされ、残りの光電受光器がサブ受光器とされ、使用者が前記ウェアラブル測定機器を装着して脈拍信号を測定するとき、メイン受光器及び前記光電発光器を皮膚の所定の位置に配置し、前記メイン受光器と前記光電発光器との間に少なくとも1本の動脈が通過するようにするとともに、各サブ受光器を外部環境に向けて設け、前記各サブ受光器と前記光電発光器との距離を距離閾値よりも大きくすることで、前記光電発光器からの光の反射光が各サブ受光器に入射しないようにし、
光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る光信号を前記メイン受光器によって受光するとともに、環境光信号を各サブ受光器によって受信し、
取得された全てのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における環境光干渉及び運動干渉を適応フィルタリングで除去して、適応フィルタリング結果を取得することを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 前記の、取得された全てのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における環境光干渉及び運動干渉を適応フィルタリングで除去して、適応フィルタリング結果を取得することは、
環境光信号を収集したサブ光信号に対して、第1前処理を行い、直流成分と高周波成分をフィルタリングで除去することと、
第1前処理後の該サブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における環境光干渉を適応フィルタリングして、第1段の適応フィルタリング出力信号を取得することと、
皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻るサブ光信号及び第1段の適応フィルタリング出力信号に対して、それぞれ、第2前処理を行い、直流成分と高周波成分をフィルタリングで除去することと、
第2前処理後の該サブ光信号に基づいて、第2前処理後の第1段の適応フィルタリング出力信号における運動干渉を適応フィルタリングで除去して、第2段の適応フィルタリング出力信号を取得し、適応フィルタリング結果とすることと
を含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 光電式脈拍信号測定装置を含む測定機器であって、
前記光電式脈拍信号測定装置は、
光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る一つのメイン光信号を取得する光電受光器であるメイン受光器と、環境光信号を収集した少なくとも一つのサブ光信号を取得するための光電受光器であるサブ受光器とを含む光信号取得手段と、
前記少なくとも一つのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における環境光干渉を適応フィルタリングで除去して、適応型フィルタリング結果を取得するための適応フィルタリング手段と、
適応型フィルタリング結果から脈拍信号を抽出するための脈拍信号抽出手段とを含み、
或いは、前記光電式脈拍信号測定装置は、
光電発光器から出射され、皮下に動脈がある皮膚の表面から反射して戻る一つのメイン光信号を取得する光電受光器であるメイン受光器と、同一の光電発光器から出射され、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る少なくとも一つのサブ光信号を取得するための光電受光器であるサブ受光器とを含む光信号取得手段と、
前記少なくとも一つのサブ光信号に基づいて、前記メイン光信号における運動干渉を適応フィルタリングで除去して、適応型フィルタリング結果を取得するための適応フィルタリング手段と、
適応型フィルタリング結果から脈拍信号を抽出するための脈拍信号抽出手段と
を含み、
前記測定機器は、イヤホンであって、前記光信号取得手段が環境光信号を収集した少なくとも一つのサブ光信号を取得するために用いられる際、前記光電発光器及びメイン受光器は、耳栓の耳皮膚と貼り合わせる箇所に位置し、前記各サブ受光器は、耳栓の耳皮膚と貼り合わせない箇所に位置するようになり、前記光信号取得手段が同一の光電発光器から出射され、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る少なくとも一つのサブ光信号を取得するために用いられる際、前記光電発光器及び各光電受光器は、いずれも、耳栓の耳皮膚と貼り合わせる箇所に位置するようになり、前記光電式脈拍信号測定装置は、前処理手段をさらに含み、前記光信号取得手段が同一の光電発光器から出射され、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る少なくとも一つのサブ光信号を取得するために用いられる際、前記前処理手段は、メイン光信号及び各サブ光信号に対して、それぞれ対数演算処理を行うとともに、対数演算処理後のメイン光信号及び各サブ光信号における直流成分と高周波成分をそれぞれフィルタリングで除去するために用いられることを特徴とする測定機器。 - 使用者が前記測定機器を装着して脈拍信号を測定するとき、
前記光信号取得手段が同一の光電発光器から出射され、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る少なくとも一つのサブ光信号を取得するために用いられる際、メイン受光器及び前記光電発光器を皮膚の所定の位置に配置し、前記メイン受光器と前記光電発光器との間に少なくとも1本の動脈が通過するようにし、各サブ受光器と前記光電発光器との間に動脈の通過がないようにしていることを特徴とする請求項13に記載の測定機器。 - 前記光信号取得手段が環境光信号を収集した少なくとも一つのサブ光信号を取得するために用いられる際、前記適応フィルタリング手段は、
各サブ光信号における環境光とメイン光信号における環境光との光強度関係によって、各サブ光信号の伝送経路フィルタを得て、1回の適応フィルタリング周期において、各サブ光信号の対応する伝送経路フィルタを通過した出力信号を計算して、前記メイン光信号から各サブ光信号の前記出力信号を減算して、今回の適応フィルタリング周期において出力したフィルタリング結果を得るための伝送経路フィルタと、
今回の適応フィルタリング周期におけるフィルタリング結果と各サブ光信号との相関関数に基づいて、各サブ光信号の伝送経路フィルタ係数の更新量を計算し、前記更新量を各サブ光信号の伝送経路フィルタ係数にそれぞれ重畳して、各サブ光信号の伝送経路フィルタに対する更新を行い、次の適応フィルタリング周期における各サブ光信号の伝送経路フィルタを得るためのフィルタコントローラと、
更新後の伝送経路フィルタがフィルタの制限条件を満たすかどうかを判断して、満たす場合は、更新後の伝送経路フィルタを次の適応フィルタリング周期における対応するサブ光信号の伝送経路フィルタとし、満たさない場合は、更新後の伝送経路フィルタに対して正規化処理を行い、正規化された伝送経路フィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号の伝送経路フィルタとするための正規化モジュールとを含み、
前記光信号取得手段が同一の光電発光器から出射され、皮下に動脈がない皮膚の表面から反射して戻る少なくとも一つのサブ光信号を取得するために用いられる際、前記適応フィルタリング手段は、
各サブ光信号における反射光の光強度とメイン光信号における反射光との光強度関係によって、各サブ光信号のフィッティングフィルタを得て、1回の適応フィルタリング周期において、各サブ光信号の対応するフィッティングフィルタを通過した出力信号を計算して、メイン光信号から各サブ光信号の出力信号を減算して、今回の適応フィルタリング周期において出力したフィルタリング結果を得るためのフィッティングフィルタと、
今回の適応フィルタリング周期におけるフィルタリング結果と各サブ光信号との相関関数に基づいて、各サブ光信号のフィッティングフィルタ係数の更新量を計算し、前記更新量を各サブ光信号のフィッティングフィルタ係数にそれぞれ重畳して、各サブ光信号のフィッティングフィルタに対する更新を行い、次の適応フィルタリング周期における各サブ光信号のフィッティングフィルタを得るためのフィルタコントローラと、
更新後のフィッティングフィルタがフィルタの制限条件を満たすかどうかを判断して、満たす場合は、該更新後のフィッティングフィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号のフィッティングフィルタとし、満たさない場合は、該更新後のフィッティングフィルタに対して正規化処理を行い、正規化されたフィッティングフィルタを次の適応フィルタリング周期における該サブ光信号のフィッティングフィルタとするための正規化モジュールと
を含むことを特徴とする請求項13に記載の測定機器。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410852910.2A CN104706336B (zh) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | 一种光电式脉搏信号测量方法、装置及测量设备 |
CN201410851383.3 | 2014-12-31 | ||
CN201410851383.3A CN104586370B (zh) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | 一种光电式脉搏信号测量方法、装置及测量设备 |
CN201410852910.2 | 2014-12-31 | ||
PCT/CN2015/085949 WO2016107171A1 (zh) | 2014-12-31 | 2015-08-03 | 一种光电式脉搏信号测量方法及测量设备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017522054A JP2017522054A (ja) | 2017-08-10 |
JP6279098B2 true JP6279098B2 (ja) | 2018-02-14 |
Family
ID=56284118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016559332A Active JP6279098B2 (ja) | 2014-12-31 | 2015-08-03 | 光電式脈拍信号測定方法及び測定機器 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9949695B2 (ja) |
EP (1) | EP3106086B1 (ja) |
JP (1) | JP6279098B2 (ja) |
DK (1) | DK3106086T3 (ja) |
WO (1) | WO2016107171A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3220627A4 (en) * | 2014-11-10 | 2018-04-25 | Nikon Corporation | Light detection device, image-capturing device, and image-capturing element |
US20160331249A1 (en) * | 2015-05-15 | 2016-11-17 | Cheng Uei Precision Industry Co., Ltd. | Vital sign measurement system and vital sign measurement method thereof |
JP6642302B2 (ja) | 2016-06-24 | 2020-02-05 | オムロンヘルスケア株式会社 | 生体情報測定支援装置、生体情報測定装置、生体情報測定支援方法、及び、生体情報測定支援プログラム |
CN106333657B (zh) | 2016-10-09 | 2017-12-08 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种光电传感器及其控制方法、脉搏检测仪 |
CN109009050B (zh) * | 2018-06-21 | 2023-06-06 | 浙江大学 | 一种基于光学方法的抗运动干扰反射式脉率信号检测装置 |
CN109044296A (zh) * | 2018-09-03 | 2018-12-21 | 深圳市尼欧科技有限公司 | 一种智能生理疲劳度检测的驾驶疲劳提醒手环 |
WO2021216644A1 (en) * | 2020-04-21 | 2021-10-28 | Tactual Labs Co. | Feature determination for orienting a sensor apparatus |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4258719A (en) | 1978-12-04 | 1981-03-31 | Hughes Aircraft Company | Heart rate measurement system |
JPS5772626A (en) * | 1980-10-27 | 1982-05-07 | Ricoh Watch | Brain wave sensor |
US4781195A (en) | 1987-12-02 | 1988-11-01 | The Boc Group, Inc. | Blood monitoring apparatus and methods with amplifier input dark current correction |
US5368224A (en) | 1992-10-23 | 1994-11-29 | Nellcor Incorporated | Method for reducing ambient noise effects in electronic monitoring instruments |
US5807267A (en) * | 1994-06-01 | 1998-09-15 | Advanced Body Metrics Corporation | Heart pulse monitor |
DE19537646C2 (de) | 1995-10-10 | 1998-09-17 | Hewlett Packard Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen verfälschter Meßwerte in der Pulsoximetrie zur Messung der Sauerstoffsättigung |
JPH09299342A (ja) * | 1996-03-12 | 1997-11-25 | Ikyo Kk | 脈拍センサと脈拍計測装置 |
EP0941694B1 (en) * | 1997-09-05 | 2007-08-22 | Seiko Epson Corporation | Method for configuring a reflected light sensor |
JP4345459B2 (ja) * | 2003-12-01 | 2009-10-14 | 株式会社デンソー | 生体状態検出装置 |
US7190985B2 (en) | 2004-02-25 | 2007-03-13 | Nellcor Puritan Bennett Inc. | Oximeter ambient light cancellation |
DE102006022056A1 (de) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Spektralanalyse zur zuverlässigeren Bestimmung von Vitalparametern |
ATE493064T1 (de) | 2007-02-28 | 2011-01-15 | Medtronic Inc | Implantierbares gewebeperfusions-messsystem |
WO2009061367A2 (en) | 2007-11-05 | 2009-05-14 | Biosensor, Inc. | Optical sensor for determining the concentration of an analyte |
JP5559776B2 (ja) * | 2008-06-16 | 2014-07-23 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 干渉を回避するための”in‐situ”変調方式を用いる患者のバイタルパラメータのモニタリング |
US8700111B2 (en) * | 2009-02-25 | 2014-04-15 | Valencell, Inc. | Light-guiding devices and monitoring devices incorporating same |
EP2292141B1 (fr) * | 2009-09-03 | 2015-06-17 | The Swatch Group Research and Development Ltd | Procédé et dispositif de mesure du pouls au moyen d'ondes lumineuses à deux longueurs d'onde |
US9039627B2 (en) * | 2010-07-28 | 2015-05-26 | Impact Sports Technologies, Inc. | Monitoring device with an accelerometer, method and system |
JP5627116B2 (ja) * | 2010-09-21 | 2014-11-19 | 日本電信電話株式会社 | 生体情報検出装置 |
CN102247124B (zh) | 2011-04-13 | 2013-01-23 | 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 | 一种监护仪自适应环境的方法 |
CN102512178B (zh) * | 2011-12-23 | 2014-04-09 | 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 | 一种血氧测量装置 |
WO2013148753A1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-03 | Wayne State University | Sensor and method for continuous health monitoring |
US9044149B2 (en) | 2012-06-22 | 2015-06-02 | Fitbit, Inc. | Heart rate data collection |
CN105852841B (zh) | 2013-06-03 | 2019-06-18 | 飞比特公司 | 心率数据收集 |
CN104161505A (zh) * | 2014-08-13 | 2014-11-26 | 北京邮电大学 | 一种适用于可穿戴式心率监测设备的运动和噪声干扰消除方法 |
CN104586370B (zh) * | 2014-12-31 | 2018-01-30 | 歌尔股份有限公司 | 一种光电式脉搏信号测量方法、装置及测量设备 |
CN104706336B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-06-27 | 歌尔股份有限公司 | 一种光电式脉搏信号测量方法、装置及测量设备 |
-
2015
- 2015-08-03 DK DK15874860.8T patent/DK3106086T3/da active
- 2015-08-03 EP EP15874860.8A patent/EP3106086B1/en active Active
- 2015-08-03 US US15/126,873 patent/US9949695B2/en active Active
- 2015-08-03 JP JP2016559332A patent/JP6279098B2/ja active Active
- 2015-08-03 WO PCT/CN2015/085949 patent/WO2016107171A1/zh active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3106086B1 (en) | 2019-10-09 |
EP3106086A4 (en) | 2017-07-26 |
US20170112448A1 (en) | 2017-04-27 |
WO2016107171A1 (zh) | 2016-07-07 |
DK3106086T3 (da) | 2020-01-06 |
JP2017522054A (ja) | 2017-08-10 |
EP3106086A1 (en) | 2016-12-21 |
US9949695B2 (en) | 2018-04-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6279098B2 (ja) | 光電式脈拍信号測定方法及び測定機器 | |
US10874310B2 (en) | Methods and apparatus for physiological measurement using color band photoplethysmographic sensor | |
CN107949321B (zh) | 时域干扰去除和改进的心率测量跟踪机理 | |
CN104706336B (zh) | 一种光电式脉搏信号测量方法、装置及测量设备 | |
US20210153756A1 (en) | Reliable acquisition of photoplethysmographic data | |
CN104586370B (zh) | 一种光电式脉搏信号测量方法、装置及测量设备 | |
KR102268196B1 (ko) | 생리 측정들 내 아티팩트들을 제거하는 장치 및 방법 | |
KR102463076B1 (ko) | 산소 포화도 측정장치 및 그의 산소 포화도 측정방법 | |
Patterson et al. | Ratiometric artifact reduction in low power reflective photoplethysmography | |
Arunkumar et al. | Heart rate estimation from photoplethysmography signal for wearable health monitoring devices | |
US20200367764A1 (en) | Monitoring device for monitoring a physiological parameter and methods thereof | |
CN107205640B (zh) | 用于去除生理测量结果中的伪像的设备和方法 | |
JP6933220B2 (ja) | 生体情報処理装置、生体情報処理方法及び情報処理装置 | |
US20210100463A1 (en) | Motion detection and cancellation using ambient light | |
JP6069813B1 (ja) | バイタルサイン監視における非線形性効果を補償する監視デバイス及び方法 | |
CN110292372B (zh) | 检测装置 | |
Santos et al. | Accelerometer-assisted PPG measurement during physical exercise using the LAVIMO sensor system | |
Pal et al. | Improved heart rate detection using smart phone | |
CN106419887A (zh) | 一种心率检测方法及系统 | |
US11304616B2 (en) | Heart rate detection system and wearable device using the same | |
US20190274547A1 (en) | System and method of noncontact vital signs monitoring through light sensing | |
WO2021046700A1 (zh) | 心率检测方法、装置、芯片、电子装置及存储介质 | |
US20190159690A1 (en) | Cardiovascular Monitoring Using Multiple Sensors | |
US10251570B2 (en) | Wearable electronic device and method for detecting heart rate | |
US10751003B2 (en) | Reducing motion-related artifacts in optical measurements for vital signs monitoring |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20170608 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170613 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20170913 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171106 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171226 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180116 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6279098 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |