JP6372573B2

JP6372573B2 - 脈拍数計測装置

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Publication number: JP6372573B2
Application number: JP2016553079A
Authority: JP
Inventors: 哲聡奥田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2035-10-02
Also published as: WO2016056479A1; JPWO2016056479A1

Description

本発明は、脈波数を計測する脈拍数計測装置に関する。

従来から、脈波信号をセンサにより検出して、所定のゲインで増幅した後、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行い、その周波数成分を解析して、脈拍数を計測する脈拍計が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、特許文献１には、脈波信号を光学的に検出する脈波検出用センサユニットと、脈波信号をデジタル変換して脈波データを得るＡＤ変換器と、脈波データに周波数分析としての高速フーリエ変換（ＦＦＴ処理）を行なう周波数解析部と、周波数解析部の出力信号から脈波成分を抽出する（より具体的には、周波数解析部から出力される線スペクトル群から対象スペクトルを特定する）脈波成分抽出部と、抽出された脈波成分から脈拍数を演算する（対象スペクトルの周波数に基づいて脈拍数を算出する）脈拍数演算部とを備えた脈拍計が開示されている。

特開平０９−１２８３７４号公報

ところで、一般的に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した周波数データ（スペクトル）で高い分解能を得るためには、サンプリングするデータ数を多くする必要がある。すなわち、サンプリング時間を十分に長く取って多くのデータを取得しなければ検出精度を向上させることができない。そのため、脈拍数の検出精度を上げようとすると応答性が悪化するという問題があった。そこで、脈拍数の検出精度を落とすことなく、脈拍数検出に要する時間を短縮することのできる技術が望まれていた。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、応答性が良く、かつ高精度に脈拍数を計測することが可能な脈拍数計測装置を提供することを目的とする。

本発明に係る脈拍数計測装置は、生体の脈波信号を取得する脈波信号取得手段と、脈波信号取得手段により取得された脈波信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを生成する複数のフーリエ変換部を有するフーリエ変換手段と、複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、該周波数スペクトルの強度に基づいて、脈拍数候補を求める脈拍数候補取得手段と、脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補の中から、脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数を選択する選択手段とを備え、フーリエ変換手段を構成する複数のフーリエ変換部が、フーリエ変換に用いられるサンプリングデータ数が互いに異なることを特徴とする。

本発明に係る脈拍数計測装置によれば、複数のフーリエ変換部それぞれにより生成された各周波数スペクトル毎に脈拍数候補が求められ、その脈拍数候補の中から、脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数が選択される。ここで、フーリエ変換手段を構成する複数のフーリエ変換部は、フーリエ変換に用いられるサンプリングデータ数が互いに異なっている（すなわち、応答性及び精度が互いに異なっている）。そのため、脈波信号の状態に応じて、例えば、比較的高い応答性が求められるときには、サンプリングデータ数がより少ない（すなわち、比較的高応答な）フーリエ変換部の変換結果から求められた脈拍数候補を用いて、応答性よく脈拍数を計測することができる。一方、比較的高い精度が求められるときには、サンプリングデータ数がより多い（すなわち、比較的高精度な）フーリエ変換部の変換結果から求められた脈拍数候補を用いて、高精度に脈拍数を計測することができる。その結果、応答性が良く、かつ高精度に脈拍数を計測することが可能となる。

本発明に係る脈拍数計測装置では、脈拍数候補取得手段が、複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、周波数スペクトルの最大のピークの周波数から脈拍数候補を求めることが好ましい。

この場合、複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、周波数スペクトルの最大のピークから脈拍数候補が取得される。そのため、比較的簡易に確からしい脈拍数候補を取得することが可能となる。

本発明に係る脈拍数計測装置では、脈拍数候補取得手段が、複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、周波数スペクトルの強度が大きいピークから順に複数のピークを抽出するとともに、抽出した複数のピークの周波数に対してピークの順位に応じた重み付けを付与する処理を、所定回数繰り返して行い、重み付けの合計値が最も大きい周波数に対応した脈拍数を脈拍数候補とすることが好ましい。

この場合、複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、周波数スペクトルの複数のピークの中から、ピークの順位及び過去のピークの履歴を考慮して、脈拍数候補が取得される。そのため、ノイズに強く、より正確な脈拍数候補を取得することが可能となる。

本発明に係る脈拍数計測装置では、上記フーリエ変換手段が、第１フーリエ変換部と、第１フーリエ変換部よりもサンプリングデータ数が多い第２フーリエ変換部とを有し、上記脈拍数候補取得手段が、第１フーリエ変換部により生成された周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第１脈拍数候補取得手段と、第２フーリエ変換部により生成された周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第２脈拍数候補取得手段とを有することが好ましい。

この場合、第１フーリエ変換部と、該第１フーリエ変換部よりもサンプリングデータ数が多い（すなわち、第１フーリエ変換部よりも高精度な）第２フーリエ変換部とを有している。そのため、第１フーリエ変換部の変換結果から求められた脈拍数候補を選択することにより、（第２フーリエ変換部の変換結果を用いる場合よりも）応答性よく脈拍数を計測することができる。一方、第２フーリエ変換部の変換結果から求められた脈拍数候補を選択することにより、（第１フーリエ変換部の変換結果を用いる場合よりも）精度よく脈拍数を計測することができる。よって、両者を適切に選択することにより、応答性及び精度を高い次元で両立することが可能となる。

本発明に係る脈拍数計測装置では、第１脈拍数候補取得手段が、第１フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルの最大のピークの周波数から脈拍数候補を求め、第２脈拍数候補取得手段が、第２フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルの最大のピークの周波数から脈拍数候補を求めることが好ましい。

この場合、第１フーリエ変換部及び第２フーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、周波数スペクトルの最大のピークから脈拍数候補が取得される。そのため、比較的簡易に脈拍数候補を取得することが可能となる。

本発明に係る脈拍数計測装置では、第１脈拍数候補取得手段が、第１フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルから、強度が大きいピークから順に複数のピークを抽出するとともに、抽出した複数のピークの周波数に対してピークの順位に応じた重み付けを付与する処理を、所定回数繰り返して行い、重み付けの合計値が最も大きい周波数に対応した脈拍数を脈拍数候補とし、第２脈拍数候補取得手段が、第２フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルから、強度が大きいピークから順に複数のピークを抽出するとともに、抽出した複数のピークの周波数に対してピークの順位に応じた重み付けを付与する処理を、所定回数繰り返して行い、重み付けの合計値が最も大きい周波数に対応した脈拍数を脈拍数候補とすることが好ましい。

この場合、第１フーリエ変換部及び第２フーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、周波数スペクトルの複数のピークの中から、ピークの順位及び過去のピークの履歴を考慮して、脈拍数候補が取得される。そのため、ノイズに強く、より正確な脈拍数候補を取得することが可能となる。

本発明に係る脈拍数計測装置では、上記選択手段が、脈波信号のベースラインが上昇して所定のしきい値を超えた場合には、第１脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補を脈拍数として選択することが好ましい。

このようにすれば、脈波信号のベースラインが上昇して所定のしきい値を超えた場合、例えば、脈波信号が取得され始めた計測開始時やリセット時（再計測開始時）に、第１脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補（すなわち、第１フーリエ変換部の変換結果から求められた脈拍数候補）を脈拍数として選択することにより、応答性よく脈拍数を計測することができる。よって、ユーザに対して素早く計測結果を提示することが可能となる。

また、本発明に係る脈拍数計測装置では、上記選択手段が、第２フーリエ変換部により生成された周波数スペクトルが得られた場合には、第２脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補を脈拍数として選択することが好ましい。

このようにすれば、第２フーリエ変換部により生成された周波数スペクトルが得られた場合、第２脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補（すなわち、第２フーリエ変換部の変換結果から求められた脈拍数候補）を脈拍数として選択することにより、精度よく脈拍数を計測することができる。よって、ユーザに対して高精度な計測結果を提示することが可能となる。

本発明に係る脈拍数計測装置は、複数のフーリエ変換部それぞれにより生成された各周波数のスペクトル強度の平均値を算出する平均値取得手段をさらに備え、選択手段が、平均値取得手段により算出された各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超えた場合に、当該しきい値を超えた周波数スペクトルから求められた脈拍数候補を脈拍数として選択しないことが好ましい。

この場合、各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超える場合、すなわち、脈波信号に体動ノイズが乗っている可能性が高いと判断される場合に、その脈波信号から取得された脈拍数候補を選択することなく除くことができる。よって、より高精度に脈拍数を計測することが可能となる。

なお、本発明に係る脈拍数計測装置では、上記脈波信号取得手段として、発光素子と受光素子とを有し、光電脈波信号を検出する光電脈波センサが好適に用いられる。

本発明によれば、応答性が良く、かつ高精度に脈拍数を計測することが可能となる。

第１実施形態に係る脈拍数計測装置の構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る脈拍数計測装置による脈拍数計測処理の処理手順を示すフローチャートである。第２実施形態に係る脈拍数計測装置の構成を示すブロック図である。第２実施形態に係る脈拍数計測装置による脈拍数計測処理の処理手順を示すフローチャートである。上段は、周波数ごとのスペクトル強度の経時変化の一例を示す図であり、下段は、体動ノイズがある場合及び体動ノイズがない場合それぞれの周波数スペクトルの一例を示す図である。第３実施形態に係る脈拍数計測装置の構成を示すブロック図である。第３実施形態に係る脈拍数計測装置による脈拍数計測処理の処理手順を示すフローチャートである。脈拍波形の一例を示す図である。複数のピークの順位付けを説明するための図である。ピーク順位の時間変化、及び合計点の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
まず、図１を用いて、第１実施形態に係る脈拍数計測装置１の構成について説明する。図１は、脈拍数計測装置１の構成を示すブロック図である。

脈拍数計測装置１は、検出した光電脈波信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数スペクトルを取得し、その周波数スペクトルの最大値から脈拍数を取得するものである。特に、脈拍数計測装置１は、サンプリングデータ数（すなわち応答性及び精度）が異なる複数（本実施形態では２つ）の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部を備えることにより、応答性が良く、かつ高精度に脈拍数を計測する機能を有している。そのために、脈拍数計測装置１は、ユーザの光電脈波信号を検出する光電脈波センサ１０、及び、検出した光電脈波信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の処理を行い、脈拍数を取得する信号処理ユニット２０を備えている。以下、各構成要素について詳細に説明する。

光電脈波センサ１０は、血中ヘモグロビンの吸光特性を利用して、光電脈波信号を光学的に検出するセンサである。すなわち、光電脈波センサ１０は、請求の範囲に記載の脈波信号取得手段として機能する。光電脈波センサ１０は、発光素子１１、受光素子１２、増幅部１３、及び駆動部１４を有して構成されている。

発光素子１１は、駆動部１４により生成されて出力されるパルス状の駆動信号に応じて発光する。発光素子１１としては、例えば、ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ（ＶｅｒｔｉｃａｌＣａｖｉｔｙＳｕｒｆａｃｅＥｍｉｔｔｉｎｇＬＡＳＥＲ）、又は共振器型ＬＥＤ等を用いることができる。

受光素子１２は、発光素子１１から照射され、例えば指先などの人体を透過し、又は人体に反射して入射される光の強さに応じた検出信号を出力する。受光素子１２としては、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ等が好適に用いられる。なお、本実施形態では、受光素子１２として、フォトダイオードを用いた。受光素子１２は、増幅部１３に接続されており、受光素子１２で得られた検出信号（光電脈波信号）は増幅部１３に出力される。

増幅部１３は、例えばオペアンプ等を用いた増幅器により構成され、受光素子１２で検出された光電脈波信号を増幅する。光電脈波センサ１０は信号処理ユニット２０に接続されており、検出された光電脈波信号は、該信号処理ユニット２０に出力される。なお、光電脈波信号を取得する部位、すなわち光電脈波センサ１０を当てる部位としては、例えば、ユーザの手首から指先までの間が好ましい。ただし、測定箇所は手首から指先までの間に限るものではなく、動脈の脈波を測定できる部位であれば、耳、頸部、足首、大腿部など如何なる部位でもよい。

信号処理ユニット２０は、光電脈波センサ１０により検出された光電脈波信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数スペクトルを取得し、その周波数スペクトルの最大値から脈拍数を取得する。特に、信号処理ユニット２０は、サンプリングデータ数（すなわち応答性及び精度）が異なる２つの高速フーリエ変換部（第１高速フーリエ変換部２２１及び第２高速フーリエ変換部２２２）を備えることにより、応答性が良く、かつ高精度に脈拍数を計測する機能を有している。

そのため、信号処理ユニット２０は、Ａ／Ｄ変換部２１、高速フーリエ変換部２２（第１高速フーリエ変換部２２１・第２高速フーリエ変換部２２２）、脈拍数候補取得部２４（第１脈拍数候補取得部２４１・第２脈拍数候補取得部２４２）、及び選択部２７を機能的に有している。

信号処理ユニット２０は、演算処理を行うＣＰＵ、該ＣＰＵに各処理を実行させるためのプログラムやデータを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを一時的に記憶するＲＡＭ、及びデータがバックアップされているバックアップＲＡＭ等により構成されている。信号処理ユニット２０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムが、ＣＰＵによって実行されることにより、Ａ／Ｄ変換部２１、高速フーリエ変換部２２（第１高速フーリエ変換部２２１・第２高速フーリエ変換部２２２）、脈拍数候補取得部２４（第１脈拍数候補取得部２４１・第２脈拍数候補取得部２４２）、及び選択部２７の機能が実現される。なお、ＣＰＵに代えて、例えばＡＳＩＣや、ＦＰＧＡ、ＤＳＰなどを用いてもよい。

Ａ／Ｄ変換部２１は、Ａ／Ｄコンバータにより構成され、光電脈波センサ１０により検出された光電脈波信号（アナログ信号）をデジタルデータに変換する。なお、本実施形態では、例えば３０Ｈｚの周期でＡ／Ｄ変換を行う構成とした。デジタル変換された光電脈波信号は、高速フーリエ変換部２２（第１高速フーリエ変換部２２１・第２高速フーリエ変換部２２２）及び選択部２７に出力される。なお、前処理として、ローパスフィルタやバンドパスフィルタ等を用いて光電脈波信号からノイズを除去する構成としてもよい。

高速フーリエ変換部２２は、デジタル変換された光電脈波信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数スペクトルを生成する。すなわち、高速フーリエ変換部２２は、請求の範囲に記載のフーリエ変換手段として機能する。高速フーリエ変換部２２は、複数（本実施形態では２つ）の高速フーリエ変換部（ＦＦＴ部）、すなわち、第１高速フーリエ変換部２２１及び第２高速フーリエ変換部２２２を有している。

ここで、第１高速フーリエ変換部２２１と第２高速フーリエ変換部２２２とは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）に用いられるサンプリングデータ数が互いに異なる。より具体的には、第１高速フーリエ変換部２２１は、第２高速フーリエ変換部２２２よりもサンプリングデータ数が少ない（例えば１２８点）（すなわち、第２高速フーリエ変換部２２２よりも高応答・低精度）。逆に、第２高速フーリエ変換部２２２は、第１高速フーリエ変換部２２１よりもサンプリングデータ数が多い（例えば５１２点）（すなわち、第１高速フーリエ変換部２２１よりも低応答・高精度）。

なお、ここで、３０Ｈｚサンプリングの場合、１２８点のサンプリングデータが揃うには１２８／３０≒４秒の計測時間を要し、５１２点のサンプリングデータが揃うには５１２／３０≒１７秒の計測時間を必要とする。また、３０Ｈｚサンプリングの場合、第１高速フーリエ変換部２２１（１２８点ＦＦＴ）の分解能は、脈拍数１４刻みとなり、第２高速フーリエ変換部２２２（５１２点ＦＦＴ）の分解能は、脈拍数３．５刻みとなる。高速フーリエ変換部２２（第１高速フーリエ変換部２２１及び第２高速フーリエ変換部２２２）による変換結果（周波数スペクトル）は、脈拍数候補取得部２４に出力される。

脈拍数候補取得部２４は、高速フーリエ変換部２２を構成する２つの高速フーリエ変換部、すなわち、第１高速フーリエ変換部２２１、第２高速フーリエ変換部２２２それぞれにより生成された各周波数スペクトル毎に、該周波数スペクトルの強度に基づいて、脈拍数候補を求める。すなわち、脈拍数候補取得部２４は、請求の範囲に記載の脈拍数候補取得手段として機能する。

より詳細には、脈拍数候補取得部２４は、第１高速フーリエ変換部２２１により生成された周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第１脈拍数候補取得部２４１と、第２高速フーリエ変換部２２２により生成された周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第２脈拍数候補取得部２４２とを有している。

第１脈拍数候補取得部２４１は、第１高速フーリエ変換部２２１により生成された周波数スペクトルに対し、脈拍数４０から２００（周波数０．６７Ｈｚから３．３３Ｈｚ）の周波数内における最大スペクトルを抽出し、その最大スペクトルの周波数を、１分あたりに換算することによって脈拍数候補を求める。なお、ここで、脈拍数外の周波数については検出対象外であるため、センサ出力に対して高精度なフィルタを必要としない。

同様に、第２脈拍数候補取得部２４２は、第２高速フーリエ変換部２２２により生成された周波数スペクトルに対し、脈拍数４０から２００（周波数０．６７Ｈｚから３．３３Ｈｚ）の周波数内における最大スペクトルを抽出し、その最大スペクトルの周波数を、１分あたりに換算することによって脈拍数候補を求める。なお、取得された脈拍数候補に対して、メディアン（中央値）や平均化の処理を行ってもよい。脈拍数候補取得部２４（第１脈拍数候補取得部２４１及び第２脈拍数候補取得部２４２）により求められた脈拍数候補は、選択部２７に出力される。

選択部２７は、脈拍数候補取得部２４（第１脈拍数取候補得部２４１及び第２脈拍数候補取得部２４２）により求められた脈拍数候補の中から、脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数を選択する。すなわち、選択部２７は、請求の範囲に記載の選択手段として機能する。

より具体的には、選択部２７は、例えば、計測開始時やリセット時（再計測開始時）などに、ユーザが光電脈波センサ１０に接触することにより、脈波信号のベースラインが上昇して所定のしきい値を超えた場合には、第１脈拍数候補取得部２４１により求められた脈拍数候補を脈拍数として選択する。ここで、上述したように、３０Ｈｚサンプリングの場合、１２８点のデータが揃うには１２８／３０≒４秒の計測時間を要し、５１２点のデータが揃うには５１２／３０≒１７秒の計測時間を必要とするため、計測開始当初やリセット時には計測時間の短い第１高速フーリエ変換部２２１（１２８点ＦＦＴ）の結果を用いる。これにより、応答性が改善され、ユーザに計測結果を素早く提示することができる。

一方、選択部２７は、第２高速フーリエ変換部２２２により生成された周波数スペクトルが得られた場合には、第２脈拍数候補取得部２４２により求められた脈拍数候補を脈拍数として選択する。ここで、上述したように、３０Ｈｚサンプリングの場合、第１高速フーリエ変換部２２１（１２８点ＦＦＴ）の分解能は、脈拍数１４刻みとなり、第２高速フーリエ変換部２２２（５１２点ＦＦＴ）の分解能は、脈拍数３．５刻みとなるため、第２高速フーリエ変換部２２２（５１２点ＦＦＴ）の変換結果が得られた場合には、分解能が高い５１２点ＦＦＴの脈拍数候補を用いる。これにより、計測値の精度が向上する。

次に、図２を参照しつつ、脈拍数計測装置１の動作について説明する。図２は、脈拍数計測装置１による脈拍数計測処理の処理手順を示すフローチャートである。この脈拍数計測処理は、主として信号処理ユニット２０により、所定のタイミング（例えばサンプリング周波数３０Ｈｚ）で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１００では、デジタル変換された光電脈波信号に対して移動平均を取る処理が行われる。この処理により、例えば６Ｈｚ以下の信号のみを選択的に通過させる。そして、処理後のデータがサンプリングされる。続くステップＳ１０２では、５１２点のサンプリングデータが揃ったか否かについての判断が行われる。ここで、５１２点のサンプリングデータが揃った場合には、ステップＳ１０４に処理が移行する。一方、５１２点のサンプリングデータが揃っていないときには、ステップＳ１１２に処理が移行する。

ステップＳ１０４では、第２高速フーリエ変換部２２２による高速フーリエ変換が行われ、周波数スペクトルが取得される。続くステップＳ１０６では、ステップＳ１０４で取得された周波数スペクトル中の最大スペクトルが抽出される。続いて、ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で抽出された最大スペクトルの周波数から脈拍数候補が求められる。そして、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０８で求められた脈拍数候補に対して、メディアン及び平均化の各フィルタリング処理が行われる。その後、ステップＳ１２２に処理が移行する。

一方、ステップＳ１１２では、１２８点のサンプリングデータが揃ったか否かについての判断が行われる。ここで、１２８点のサンプリングデータが揃った場合には、ステップＳ１１４に処理が移行する。一方、１２８点のサンプリングデータが揃っていないときには、本処理から一旦抜ける。

ステップＳ１１４では、第１高速フーリエ変換部２２１による高速フーリエ変換が行われ、周波数スペクトルが取得される。続くステップＳ１１６では、ステップＳ１１４で取得された周波数スペクトル中の最大スペクトルが抽出される。続いて、ステップＳ１１８では、ステップＳ１１６で抽出された最大スペクトルの周波数から脈拍数候補が求められる。そして、ステップＳ１２０では、ステップＳ１１８で求められた脈拍数候補に対して、メディアン及び平均化の各フィルタリング処理が行われる。その後、ステップＳ１２２に処理が移行する。

ステップＳ１２２では、求められた脈拍数候補の中から、脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数が選択される。例えば、上述したように、計測開始時やリセット時（再計測開始時）などに、ユーザが光電脈波センサ１０に接触することにより、脈波信号のベースラインが上昇して所定のしきい値を超えた場合には、第１高速フーリエ変換部２２１の変換結果（周波数スペクトル）から求められた脈拍数候補が脈拍数として選択される。一方、第２高速フーリエ変換部２２２により生成された周波数スペクトルが得られた場合には、該周波数スペクトルから求められた脈拍数候補が脈拍数として選択される。その後、本処理から一旦抜ける。

本実施形態によれば、２つの第１高速フーリエ変換部２２１，第２高速フーリエ変換部２２２それぞれにより生成された各周波数スペクトル毎に脈拍数候補が求められ、その脈拍数候補の中から、光電脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数が選択される。ここで、第１高速フーリエ変換部２２１は、第２高速フーリエ変換部２２２よりもサンプリングデータ数が少なく（すなわち、第２高速フーリエ変換部２２２と比較して高応答・低精度）、第２高速フーリエ変換部２２２は、第１高速フーリエ変換部２２１よりもサンプリングデータ数が多い（すなわち、第１高速フーリエ変換部２２１と比較して低応答・高精度）。そのため、光電脈波信号の状態に応じて、例えば、比較的高い応答性が求められるときには、サンプリングデータ数がより少ない第１高速フーリエ変換部２２１の変換結果から求められた脈拍数候補を選択することにより、（第２高速フーリエ変換部２２２の変換結果を用いる場合よりも）応答性よく脈拍数を計測することができる。一方、比較的高い精度が求められるときには、サンプリングデータ数がより多い第２高速フーリエ変換部２２２の変換結果から求められた脈拍数候補を選択することにより、（第１高速フーリエ変換部２２１の変換結果を用いる場合よりも）精度よく脈拍数を計測することができる。その結果、応答性が良く、かつ高精度に脈拍数を計測することが可能となる。

特に、本実施形態によれば、光電脈波信号のベースラインが上昇して所定のしきい値を超えた場合、例えば、光電脈波信号が取得され始めた計測開始時やリセット時（再計測開始時）に、第１脈拍数候補取得部２４１により求められた脈拍数候補（すなわち、第１高速フーリエ変換部２２１の変換結果から求められた脈拍数候補）を脈拍数として選択することにより、応答性よく脈拍数を計測することができる。よって、ユーザに対して素早く計測結果を提示することが可能となる。

また、本実施形態によれば、第２高速フーリエ変換部２２２により生成された周波数スペクトルが得られた場合、第２脈拍数候補取得部２４２により求められた脈拍数候補（すなわち、第２高速フーリエ変換部２２２の変換結果から求められた脈拍数候補）を脈拍数として選択することにより、精度よく脈拍数を計測することができる。よって、ユーザに対して高精度な計測結果を提示することが可能となる。

（第２実施形態）
ところで、光電脈波波形には、体動等に由来するノイズが含まれることが多い。特に、光電脈波センサ１０を用いる場合、生体との接触状態の変化により体動ノイズがのるおそれがある。そのため、体動ノイズ除去機能を付加した構成とすることが好ましい。

そこで、次に、図３を用いて、第２実施形態に係る脈拍数計測装置２の構成について説明する。ここでは、上述した第１実施形態に係る脈拍数計測装置１と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図３は、第２実施形態に係る脈拍数計測装置２の構成を示すブロック図である。なお、図３において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。

脈拍数計測装置２は、信号処理ユニット２０Ｂが、フィルタ部２３、及び、平均値取得部２６をさらに備えている点で上述した脈拍数計測装置１と異なっている。また、信号処理ユニット２０Ｂが、選択部２７に代えて選択部２７Ｂを備えている点で上述した脈拍数計測装置１と異なっている。その他の構成は、上述した脈拍数計測装置１と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

フィルタ部２３は、第１フィルタ部２３１、及び第２フィルタ部２３２を有して構成されている。第１フィルタ部２３１、及び第２フィルタ部２３２それぞれは、例えばメディアン（中央値）フィルタを有している。第１フィルタ部２３１は、第１高速フーリエ変換部２２１により生成された周波数スペクトルに対してメディアンフィルタ処理を行う。同様に、第２フィルタ部２３２は、第２高速フーリエ変換部２２２により生成された周波数スペクトルに対してメディアンフィルタ処理を行う。なお、フィルタ部２３（第１フィルタ部２３１及び第２フィルタ部２３２）によりメディアンフィルタ処理が施された周波数スペクトルは、脈拍数候補取得部２４及び平均値取得部２６に出力される。

平均値取得部２６は、第１高速フーリエ変換部２２１及び第２高速フーリエ変換部２２２それぞれにより生成され、メディアンフィルタ処理が施された各周波数（例えば０．６７Ｈｚから３．３３Ｈｚ）のスペクトル強度の平均値（周波数スペクトル強度平均値）を算出する。すなわち、平均値取得部２６は、請求の範囲に記載の平均値取得手段として機能する。

より詳細には、平均値取得部２６は、第１平均値取得部２６１、及び第２平均値取得部２６２を有している。第１平均値取得部２６１は、第１高速フーリエ変換部２２１により生成され、メディアンフィルタ処理が施された各周波数のスペクトル強度の平均値を算出する。同様に、第２平均値取得部２６２は、第２高速フーリエ変換部２２２により生成された各周波数のスペクトル強度の平均値を算出する。平均値取得部２６（第１平均値取得部２６１及び第２平均値取得部２６２）により算出された各周波数のスペクトル強度の平均値は選択部２７Ｂに出力される。

選択部２７Ｂは、脈拍数候補取得部２４（第１脈拍数取候補得部２４１及び第２脈拍数候補取得部２４２）により求められた脈拍数候補の中から、光電脈波信号の状態、及び、各周波数（例えば０．６７Ｈｚから３．３３Ｈｚ）のスペクトル強度の平均値に応じて、脈拍数を選択する。その際に、選択部２７Ｂは、平均値取得部２６（第１平均値取得部２６１・第２平均値取得部２６２）により算出された各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超えた場合に、当該しきい値を超えた周波数スペクトルから求められた脈拍数候補を脈拍数として選択しない。すなわち、選択部２７Ｂは、請求の範囲に記載の選択手段として機能する。

より具体的には、原則的に、選択部２７Ｂは、例えば、計測開始時やリセット時（再計測開始時）などに、ユーザが光電脈波センサ１０に接触することにより、光電脈波信号のベースラインが上昇して所定のしきい値を超えた場合には、第１脈拍数候補取得部２４１により求められた脈拍数候補を脈拍数として選択する。ただし、その場合において、選択部２７Ｂは、第１平均値取得部２６１により算出された各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超えた場合（すなわち、体動ノイズが混入したと判定した場合）には、第１脈拍数候補取得部２４１により求められた脈拍数候補を脈拍数として選択しない。すなわち、体動ノイズが混入したと判定された場合には、そのデータを採用することなく廃棄する。

また、原則的に、選択部２７Ｂは、第２高速フーリエ変換部２２２により生成された周波数スペクトルが得られた場合には、第２脈拍数候補取得部２４２により求められた脈拍数候補を脈拍数として選択する。ただし、その場合において、選択部２７Ｂは、第２平均値取得部２６２により算出された各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超えた場合（すなわち、体動ノイズが混入したと判定した場合）には、第２脈拍数候補取得部２４２により求められた脈拍数候補を脈拍数として選択しない。すなわち、体動ノイズが混入したと判定された場合には、そのデータを採用することなく廃棄する。なお、その他の構成は、上述した脈拍数計測装置１と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

次に、図４を参照しつつ、脈拍数計測装置２の動作について説明する。図４は、脈拍数計測装置２による脈拍数計測処理の処理手順を示すフローチャートである。この脈拍数計測処理は、主として信号処理ユニット２０Ｂにより、所定のタイミング（例えばサンプリング周波数３０Ｈｚ）で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ２００では、デジタル変換された光電脈波信号に対して移動平均を取る処理が行われる。この処理により、例えば６Ｈｚ以下の信号のみを選択的に通過させる。そして、処理後のデータがサンプリングされる。続くステップＳ２０２では、５１２点のサンプリングデータが揃ったか否かについての判断が行われる。ここで、５１２点のサンプリングデータが揃った場合には、ステップＳ２０４に処理が移行する。一方、５１２点のサンプリングデータが揃っていないときには、ステップＳ２１２に処理が移行する。

ステップＳ２０４では、第２高速フーリエ変換部２２２による高速フーリエ変換が行われ、周波数スペクトルが取得される。続くステップＳ２０６では、ステップＳ２０４で取得された周波数スペクトル中の最大スペクトルが抽出される。続いて、ステップＳ２０８では、ステップＳ２０６で抽出された最大スペクトルの周波数から脈拍数候補が求められる。そして、ステップＳ２１０では、ステップＳ２０８で求められた脈拍数候補に対して、メディアン及び平均化の各フィルタリング処理が行われる。

続いて、ステップＳ２１１では、第２高速フーリエ変換部２２２により生成された各周波数（例えば０．６７Ｈｚから３．３３Ｈｚ）のスペクトル強度の平均値が算出される。その後、ステップＳ２２２に処理が移行する。

一方、ステップ２１２では、１２８点のサンプリングデータが揃ったか否かについての判断が行われる。ここで、１２８点のサンプリングデータが揃った場合には、ステップＳ２１４に処理が移行する。一方、１２８点のサンプリングデータが揃っていないときには、本処理から一旦抜ける。

ステップＳ２１４では、第１高速フーリエ変換部２２１による高速フーリエ変換が行われ、周波数スペクトルが取得される。続くステップＳ２１６では、ステップＳ２１４で取得された周波数スペクトル中の最大スペクトルが抽出される。続いて、ステップＳ２１８では、ステップＳ２１６で抽出された最大スペクトルの周波数から脈拍数候補が求められる。そして、ステップＳ２２０では、ステップＳ２１８で求められた脈拍数候補に対して、メディアン及び平均化の各フィルタリング処理が行われる。

続いて、ステップＳ２２１では、第１高速フーリエ変換部２２１により生成された各周波数（例えば０．６７Ｈｚから３．３３Ｈｚ）のスペクトル強度の平均値が算出される。その後、ステップＳ２２２に処理が移行する。

次に、ステップＳ２２２では、求められた脈拍数候補の中から、光電脈波信号の状態、及び各周波数スペクトルの平均値に応じて、脈拍数が選択される。ここで、例えば、上述したように、原則的に、計測開始時やリセット時（再計測開始時）などに、ユーザが光電脈波センサ１０に接触することにより、光電脈波信号のベースラインが上昇して所定のしきい値を超えた場合には、第１高速フーリエ変換部２２１の変換結果から求められた脈拍数候補が脈拍数として選択される。ただし、その場合において、各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超えた場合（すなわち、体動ノイズが混入したと判定された場合）には、当該脈拍数候補は脈拍数として選択されない。一方、第２高速フーリエ変換部２２２により生成された周波数スペクトルが得られた場合には、該第２高速フーリエ変換部２２２の変換結果から求められた脈拍数候補が脈拍数として選択される。ただし、その場合において、各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超えた場合には、当該脈拍数候補は脈拍数として選択されない。その後、本処理から一旦抜ける。

ここで、各周波数ごとのスペクトル強度の経時変化の一例を図５の上段に示す。また、体動ノイズがある場合及び体動ノイズがない場合それぞれの第２高速フーリエ変換部２２２により取得された周波数スペクトルの一例を下段に示す。図５の上段のグラフの横軸は時刻（ｓｅｃ）であり、縦軸は各周波数ごとのスペクトル強度である。併せて、図５の上段のグラフでは、各周波数（例えば０．６７Ｈｚから３．３３Ｈｚ）のスペクトル強度の平均値（周波数スペクトル強度平均値）と所定のしきい値を示した。図５の上段のグラフに示されるように、時刻ｔ２〜ｔ４及び時刻ｔ５〜ｔ６の間では、各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超えており、体動が乗っている状態であると判断される。

一方、図５の下段のグラフの横軸は脈拍数（ｂｐｍ）であり、縦軸はスペクトル強度である。図５の下段のグラフでは、体動ノイズが乗っていない光電脈波信号から生成された周波数スペクトル（図５上段のグラフ中の時刻ｔ１のときの周波数スペクトル）を実線で、体動ノイズが乗っている光電脈波信号から生成された周波数スペクトル（図５上段のグラフ中の時刻ｔ３のときの周波数スペクトル）を破線でそれぞれ示した。体動ノイズが乗っていない場合には、実線で示されるように、脈拍数ｆ１の位置に最大スペクトルが明瞭に表れている。一方、体動ノイズが入ると、破線で示されるように、ベースが上がってピークが様々なところに出てくるため、脈拍成分を正確に判別することが困難になる。そのため、このような場合には、その脈拍数候補を選択することなく廃棄する。

本実施形態によれば、各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超える場合、すなわち、光電脈波信号に体動ノイズが乗っている可能性が高いと判断される場合に、その光電脈波信号から取得された脈拍数候補を選択することなく除くことができる。よって、より高精度に脈拍数を計測することが可能となる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、周波数スペクトルの最大ピークから脈拍数候補を取得したが、ノイズタフネスをより向上させるためには、最大ピークを含む複数のピークの中から脈拍数候補を取得する構成とすることが好ましい。

そこで、次に、図６を用いて、第３実施形態に係る脈拍数計測装置３の構成について説明する。ここでは、上述した第１実施形態に係る脈拍数計測装置１と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図６は、第３実施形態に係る脈拍数計測装置３の構成を示すブロック図である。なお、図６において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。

脈拍数計測装置３は、信号処理ユニット２０Ｃが、脈拍数候補取得部２４に代えて脈拍数候補取得部２４Ｃを備えている点で上述した脈拍数計測装置１と異なっている。ここで、脈拍数候補取得部２４Ｃは、第１脈拍数候補取得部２４１に代えて第１脈拍数候補取得部２４１Ｃを備え、第２脈拍数候補取得部２４２に代えて第２脈拍数候補取得部２４２Ｃを備えている点で脈拍数候補取得部２４と異なっている。その他の構成は、上述した脈拍数計測装置１と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

第１脈拍数候補取得部２４１Ｃは、第１高速フーリエ変換部２２１により生成される周波数スペクトルから、強度が大きいピークから順に複数のピークを抽出するとともに、抽出した複数のピークの周波数に対してピークの順位に応じた重み付けを付与する処理を、所定回数繰り返して行い、重み付けの合計値が最も大きい周波数に対応した脈拍数を脈拍数候補とする。

同様に、第２脈拍数候補取得部２４２Ｃは、第２高速フーリエ変換部２２２により生成される周波数スペクトルから、強度が大きいピークから順に複数のピークを抽出するとともに、抽出した複数のピークの周波数に対してピークの順位に応じた重み付けを付与する処理を、所定回数繰り返して行い、重み付けの合計値が最も大きい周波数に対応した脈拍数を脈拍数候補とする。

より詳細には、例えば、図８に示される脈拍波形に対して、例えば、２（ｓ）から１９（ｓ）の間で取得されたデータに対してＦＦＴ処理が施され、図９の上段に示される周波数スペクトルが取得された場合に、第１脈拍数候補取得部２４１Ｃ（第２脈拍数候補取得部２４２Ｃ）は、まず、スペクトル強度の大きいピークから順に、例えば３つのピークを抽出する。なお、ここで、図８は、脈拍波形の一例を示すグラフであり、グラフの縦軸は振幅（Ａ／Ｄ値）であり、横軸は時間（ｓ）である。また、図９は、複数のピークの順位付けを説明するための図であり、上段のグラフの縦軸はスペクトル強度（Ａ／Ｄ値）であり、横軸は脈拍数（ｂｐｍ）である。

この例では、図９の下段に示されるように、全部で１４個のピークの中から、上位３つのピークの周波数（ｆ）に対応した脈拍数（１／ｆ×６０）が抽出される。なお、図９の下段の例では、最大ピーク（スペクトル順位０）に対応した脈拍数は８４（ｂｐｍ）であり、２番目のピーク（スペクトル順位１）に対応した脈拍数は１６８（ｂｐｍ）であり、３番目のピーク（スペクトル順位２）に対応した脈拍数は１０５（ｂｐｍ）である。

次に、第１脈拍数候補取得部２４１Ｃ（第２脈拍数候補取得部２４２Ｃ）は、抽出した３つのピークに対応した脈拍数に対して重み付けを行う。より具体的には、第１脈拍数候補取得部２４１Ｃ（第２脈拍数候補取得部２４２Ｃ）は、例えば、最大のピーク（スペクトル順位０）に対しては４点、２番目に大きいピーク（スペクトル順位１）に対しては２点、３番目に大きいピーク（スペクトル順位２）に対しては１点の重み付けを与える。

以上の処理を、例えば、１．５秒間隔で繰り返して実行し、各時刻での脈拍数（周波数）毎のピーク順位（スペクトル順位０，１，２）及び、各脈拍数の重み付けの合計値（合計点）を求めた結果を図１０の表に示す。ここで、図１０は、ピーク順位の時間変化、及び合計値の一例を示す表である。なお、表中の「４９」はピークではない脈拍数（周波数）を示す。

その結果、図１０に示した例（３秒から１３．５秒の間（すなわち過去１０秒間）の合計値）では、９１（ｂｐｍ）が２０点、４２（ｂｐｍ）が１６点、８７．５（ｂｐｍ）が９点、８４及び９４．５（ｂｐｍ）が３点、４９及び１６８（ｂｐｍ）が１点、それ以外の脈拍数（周波数）は全て０点となった。よって、この場合、第１脈拍数候補取得部２４１Ｃ（第２脈拍数候補取得部２４２Ｃ）は、合計値が最も大きい９１（ｂｐｍ）を脈拍数候補とする。なお、第２脈拍数候補取得部２４２Ｃにおける処理も、第１脈拍数候補取得部２４１Ｃにおける処理と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

上述した第１実施形態と同様に、脈拍数候補取得部２４Ｃ（第１脈拍数候補取得部２４１Ｃ及び第２脈拍数候補取得部２４２Ｃ）により求められた脈拍数候補は、選択部２７に出力される。

選択部２７は、脈拍数候補取得部２４Ｃ（第１脈拍数取候補得部２４１Ｃ及び第２脈拍数候補取得部２４２Ｃ）により求められた脈拍数候補の中から、脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数を選択する。なお、その他の構成は、上述した脈拍数計測装置１と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

次に、図７を参照しつつ、脈拍数計測装置３の動作について説明する。図７は、脈拍数計測装置３による脈拍数計測処理の処理手順を示すフローチャートである。この脈拍数計測処理は、主として信号処理ユニット２０Ｃにより、所定のタイミングで繰り返し実行される。

まず、ステップＳ３００では、デジタル変換された光電脈波信号に対して移動平均を取る処理が行われる。この処理により、例えば６Ｈｚ以下の信号のみを選択的に通過させる。そして、処理後のデータがサンプリングされる。続くステップＳ３０２では、５１２点のサンプリングデータが揃ったか否かについての判断が行われる。ここで、５１２点のサンプリングデータが揃った場合には、ステップＳ３０４に処理が移行する。一方、５１２点のサンプリングデータが揃っていないときには、ステップＳ３１２に処理が移行する。

ステップＳ３０４では、第２高速フーリエ変換部２２２による高速フーリエ変換が行われ、周波数スペクトルが取得される。続くステップＳ３０６では、ステップＳ３０４で取得された周波数スペクトルから複数のピーク（本実施形態では上位３つのピーク）が抽出される。

続いて、ステップＳ３０８では、例えば過去１０秒間のピークの履歴を考慮して、複数のピークの周波数から脈拍数候補が求められる。なお、複数のピークの中から脈拍数候補を取得する方法については、上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。そして、ステップＳ３１０では、ステップＳ３０８で求められた脈拍数候補に対して、メディアン及び平均化の各フィルタリング処理が行われる。その後、ステップＳ３２２に処理が移行する。

一方、ステップＳ３１２では、１２８点のサンプリングデータが揃ったか否かについての判断が行われる。ここで、１２８点のサンプリングデータが揃った場合には、ステップＳ３１４に処理が移行する。一方、１２８点のサンプリングデータが揃っていないときには、本処理から一旦抜ける。

ステップＳ３１４では、第１高速フーリエ変換部２２１による高速フーリエ変換が行われ、周波数スペクトルが取得される。続くステップＳ３１６では、ステップＳ３１４で取得された周波数スペクトルから複数のピーク（本実施形態では上位３つのピーク）が抽出される。

続いて、ステップＳ３１８では、例えば過去１０秒間のピークの履歴を考慮して、複数のピークの周波数から脈拍数候補が求められる。なお、複数のピークの中から脈拍数候補を取得する方法については、上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。そして、ステップＳ３２０では、ステップＳ３１８で求められた脈拍数候補に対して、メディアン及び平均化の各フィルタリング処理が行われる。その後、ステップＳ３２２に処理が移行する。

ステップＳ３２２では、求められた脈拍数候補の中から、脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数が選択される。例えば、上述したように、計測開始時やリセット時（再計測開始時）などに、ユーザが光電脈波センサ１０に接触することにより、脈波信号のベースラインが上昇して所定のしきい値を超えた場合には、第１高速フーリエ変換部２２１の変換結果（周波数スペクトル）から求められた脈拍数候補が脈拍数として選択される。一方、第２高速フーリエ変換部２２２により生成された周波数スペクトルが得られた場合には、該周波数スペクトルから求められた脈拍数候補が脈拍数として選択される。その後、本処理から一旦抜ける。

本実施形態によれば、第１フーリエ変換部２２１及び第２フーリエ変換部２２２それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、周波数スペクトルの複数のピークの中から、ピークの順位及び過去のピークの履歴を考慮して、脈拍数候補が取得される。そのため、ノイズに強く、より正確な脈拍数候補を取得することが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、サンプリングデータ数（すなわち応答性と精度）が異なる２つの高速フーリエ変換部２２１，２２２を用いたが、サンプリングデータ数（応答性と精度）が互いに異なる３つ以上の高速フーリエ変換部を備える構成としてもよい。

また、上記実施形態では、ユーザの脈波信号を検出するために光電脈波センサを用いたが、光電脈波センサに代えて、例えば圧電トランスデューサなどを用いてもよい。

上記第３実施形態では、周波数スペクトルに含まれる上位３つのピークを抽出したが、抽出するピークの数は３つに限られることなく、求められる要件等に応じて任意に設定することができる。また、各ピークの順位に応じて付与される重み付けも上記実施形態（４点、２点、１点）に限られることなく任意に設定することができる。

また、上記第３実施形態では、第１脈拍数候補取得部２４１Ｃでも第２脈拍数候補取得部２４２Ｃでも、複数のピークから脈拍数候補を取得したが、第１脈拍数候補取得部２４１Ｃでは、最大のピークから脈拍数候補を取得し、第２脈拍数候補取得部２４２Ｃでは、複数のピークから脈拍数候補を取得する構成としてもよい。

さらに、上記第３実施形態の構成に対して、第２実施形態の構成（フィルタ部２３（第１フィルタ部２３１、第２フィルタ部２３２）、平均値取得部（第１平均値取得部２６１，第２平均値取得部２６２）、及び選択部２７Ｂ）を適用（付加）してもよい。

１，２，３脈拍数計測装置
１０光電脈波センサ
２０，２０Ｂ，２０Ｃ信号処理ユニット
２１Ａ／Ｄ変換部
２２高速フーリエ変換部
２２１第１高速フーリエ変換部
２２２第２高速フーリエ変換部
２３フィルタ部
２３１第１フィルタ部
２３２第２フィルタ部
２４，２４Ｃ脈拍数候補取得部
２４１，２４１Ｃ第１脈拍数候補取得部
２４２，２４２Ｃ第２脈拍数候補取得部
２５脈拍数取得部
２６平均値取得部
２６１第１平均値取得部
２６２第２平均値取得部
２７，２７Ｂ選択部

Claims

生体の脈波信号を取得する脈波信号取得手段と、
前記脈波信号取得手段により取得された脈波信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを生成する複数のフーリエ変換部を有するフーリエ変換手段と、
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、該周波数スペクトルの強度に基づいて、脈拍数候補を求める脈拍数候補取得手段と、
前記脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補の中から、前記脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数を選択する選択手段と、を備え、
前記フーリエ変換手段を構成する複数のフーリエ変換部は、フーリエ変換に用いられるサンプリングデータ数が互いに異なり、
前記脈拍数候補取得手段は、前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、周波数スペクトルの強度が大きいピークから順に複数のピークを抽出するとともに、抽出した複数のピークの周波数に対してピークの順位に応じた重み付けを付与する処理を、所定回数繰り返して行い、重み付けの合計値が最も大きい周波数に対応した脈拍数を脈拍数候補とすることを特徴とする脈拍数計測装置。
前記脈拍数候補取得手段は、前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、周波数スペクトルの最大のピークの周波数から脈拍数候補を求めることを特徴とする請求項１に記載の脈拍数計測装置。
生体の脈波信号を取得する脈波信号取得手段と、
前記脈波信号取得手段により取得された脈波信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを生成する複数のフーリエ変換部を有するフーリエ変換手段と、
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、該周波数スペクトルの強度に基づいて、脈拍数候補を求める脈拍数候補取得手段と、
前記脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補の中から、前記脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数を選択する選択手段と、を備え、
前記フーリエ変換手段は、
第１フーリエ変換部と、
前記第１フーリエ変換部よりもサンプリングデータ数が多い第２フーリエ変換部と、を有し、
前記脈拍数候補取得手段は、
前記第１フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第１脈拍数候補取得手段と、
前記第２フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第２脈拍数候補取得手段と、を有し、
前記第１脈拍数候補取得手段は、前記第１フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルから、強度が大きいピークから順に複数のピークを抽出するとともに、抽出した複数のピークの周波数に対してピークの順位に応じた重み付けを付与する処理を、所定回数繰り返して行い、重み付けの合計値が最も大きい周波数に対応した脈拍数を脈拍数候補とし、
前記第２脈拍数候補取得手段は、前記第２フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルから、強度が大きいピークから順に複数のピークを抽出するとともに、抽出した複数のピークの周波数に対してピークの順位に応じた重み付けを付与する処理を、所定回数繰り返して行い、重み付けの合計値が最も大きい周波数に対応した脈拍数を脈拍数候補とすることを特徴とする脈拍数計測装置。
前記第１脈拍数候補取得手段は、前記第１フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルの最大のピークの周波数から脈拍数候補を求め、
前記第２脈拍数候補取得手段は、前記第２フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルの最大のピークの周波数から脈拍数候補を求めることを特徴とする請求項３に記載の脈拍数計測装置。
生体の脈波信号を取得する脈波信号取得手段と、
前記脈波信号取得手段により取得された脈波信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを生成する複数のフーリエ変換部を有するフーリエ変換手段と、
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、該周波数スペクトルの強度に基づいて、脈拍数候補を求める脈拍数候補取得手段と、
前記脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補の中から、前記脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数を選択する選択手段と、を備え、
前記フーリエ変換手段は、
第１フーリエ変換部と、
前記第１フーリエ変換部よりもサンプリングデータ数が多い第２フーリエ変換部と、を有し、
前記脈拍数候補取得手段は、
前記第１フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第１脈拍数候補取得手段と、
前記第２フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第２脈拍数候補取得手段と、を有し、
前記選択手段は、前記脈波信号のベースラインが上昇して所定のしきい値を超えた場合には、前記第１脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補を脈拍数として選択することを特徴とする脈拍数計測装置。
生体の脈波信号を取得する脈波信号取得手段と、
前記脈波信号取得手段により取得された脈波信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを生成する複数のフーリエ変換部を有するフーリエ変換手段と、
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、該周波数スペクトルの強度に基づいて、脈拍数候補を求める脈拍数候補取得手段と、
前記脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補の中から、前記脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数を選択する選択手段と、を備え、
前記フーリエ変換手段は、
第１フーリエ変換部と、
前記第１フーリエ変換部よりもサンプリングデータ数が多い第２フーリエ変換部と、を有し、
前記脈拍数候補取得手段は、
前記第１フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第１脈拍数候補取得手段と、
前記第２フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第２脈拍数候補取得手段と、を有し、
前記第１脈拍数候補取得手段は、前記第１フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルの最大のピークの周波数から脈拍数候補を求め、
前記第２脈拍数候補取得手段は、前記第２フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルの最大のピークの周波数から脈拍数候補を求め、
前記選択手段は、前記脈波信号のベースラインが上昇して所定のしきい値を超えた場合には、前記第１脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補を脈拍数として選択することを特徴とする脈拍数計測装置。
前記選択手段は、前記脈波信号のベースラインが上昇して所定のしきい値を超えた場合には、前記第１脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補を脈拍数として選択することを特徴とする請求項３又は４に記載の脈拍数計測装置。
前記選択手段は、前記第２フーリエ変換部により生成された周波数スペクトルが得られた場合には、前記第２脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補を脈拍数として選択することを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の脈拍数計測装置。
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成された各周波数のスペクトル強度の平均値を算出する平均値取得手段をさらに備え、
前記選択手段は、前記平均値取得手段により算出された各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超えた場合に、当該しきい値を超えた周波数スペクトルから求められた脈拍数候補を脈拍数として選択しないことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の脈拍数計測装置。
生体の脈波信号を取得する脈波信号取得手段と、
前記脈波信号取得手段により取得された脈波信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを生成する複数のフーリエ変換部を有するフーリエ変換手段と、
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、該周波数スペクトルの強度に基づいて、脈拍数候補を求める脈拍数候補取得手段と、
前記脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補の中から、前記脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数を選択する選択手段と、
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成された各周波数のスペクトル強度の平均値を算出する平均値取得手段と、を備え、
前記フーリエ変換手段を構成する複数のフーリエ変換部は、フーリエ変換に用いられるサンプリングデータ数が互いに異なり、
前記選択手段は、前記平均値取得手段により算出された各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超えた場合に、当該しきい値を超えた周波数スペクトルから求められた脈拍数候補を脈拍数として選択しないことを特徴とする脈拍数計測装置。
生体の脈波信号を取得する脈波信号取得手段と、
前記脈波信号取得手段により取得された脈波信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを生成する複数のフーリエ変換部を有するフーリエ変換手段と、
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、該周波数スペクトルの強度に基づいて、脈拍数候補を求める脈拍数候補取得手段と、
前記脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補の中から、前記脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数を選択する選択手段と、
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成された各周波数のスペクトル強度の平均値を算出する平均値取得手段と、を備え、
前記フーリエ変換手段は、
第１フーリエ変換部と、
前記第１フーリエ変換部よりもサンプリングデータ数が多い第２フーリエ変換部と、を有し、
前記脈拍数候補取得手段は、
前記第１フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第１脈拍数候補取得手段と、
前記第２フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第２脈拍数候補取得手段と、を有し、
前記選択手段は、前記平均値取得手段により算出された各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超えた場合に、当該しきい値を超えた周波数スペクトルから求められた脈拍数候補を脈拍数として選択しないことを特徴とする脈拍数計測装置。
生体の脈波信号を取得する脈波信号取得手段と、
前記脈波信号取得手段により取得された脈波信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを生成する複数のフーリエ変換部を有するフーリエ変換手段と、
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、該周波数スペクトルの強度に基づいて、脈拍数候補を求める脈拍数候補取得手段と、
前記脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補の中から、前記脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数を選択する選択手段と、
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成された各周波数のスペクトル強度の平均値を算出する平均値取得手段と、を備え、
前記フーリエ変換手段を構成する複数のフーリエ変換部は、フーリエ変換に用いられるサンプリングデータ数が互いに異なり、
前記脈拍数候補取得手段は、前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、周波数スペクトルの最大のピークの周波数から脈拍数候補を求め、
前記選択手段は、前記平均値取得手段により算出された各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超えた場合に、当該しきい値を超えた周波数スペクトルから求められた脈拍数候補を脈拍数として選択しないことを特徴とする脈拍数計測装置。
生体の脈波信号を取得する脈波信号取得手段と、
前記脈波信号取得手段により取得された脈波信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを生成する複数のフーリエ変換部を有するフーリエ変換手段と、
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成される各周波数スペクトル毎に、該周波数スペクトルの強度に基づいて、脈拍数候補を求める脈拍数候補取得手段と、
前記脈拍数候補取得手段により求められた脈拍数候補の中から、前記脈波信号の状態に応じて、１つの脈拍数を選択する選択手段と、
前記複数のフーリエ変換部それぞれにより生成された各周波数のスペクトル強度の平均値を算出する平均値取得手段と、を備え、
前記フーリエ変換手段は、
第１フーリエ変換部と、
前記第１フーリエ変換部よりもサンプリングデータ数が多い第２フーリエ変換部と、を有し、
前記脈拍数候補取得手段は、
前記第１フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第１脈拍数候補取得手段と、
前記第２フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルに基づいて脈拍数候補を求める第２脈拍数候補取得手段と、を有し、
前記第１脈拍数候補取得手段は、前記第１フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルの最大のピークの周波数から脈拍数候補を求め、
前記第２脈拍数候補取得手段は、前記第２フーリエ変換部により生成される周波数スペクトルの最大のピークの周波数から脈拍数候補を求め、
前記選択手段は、前記平均値取得手段により算出された各周波数のスペクトル強度の平均値が所定のしきい値を超えた場合に、当該しきい値を超えた周波数スペクトルから求められた脈拍数候補を脈拍数として選択しないことを特徴とする脈拍数計測装置。
前記脈波信号取得手段は、発光素子と受光素子とを有し、光電脈波信号を検出する光電脈波センサであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の脈拍数計測装置。