JP7400574B2 - 生体情報取得装置、生体情報取得方法及びプログラム - Google Patents
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Description
図1は、生体情報取得装置の例を示す図である。例えば、生体情報取得装置の例である端末装置100は、カメラ等の撮像装置100H1を有する。そして、端末装置100は、撮像装置100H1によって、生体情報を取得する対象となる生体1を撮像する。次に、撮像装置100H1が撮像した画像に基づいて、端末装置100は、生体1の脈波等を示す生体信号を取得する。
図2は、ハードウェアの構成例を示す図である。例えば、端末装置100は、撮像装置100H1と、CPU(Central Processing Unit、以下「CPU100H2」という。)と、記憶装置100H3と、入力装置100H4とを有する。さらに、端末装置100は、出力装置100H5と、I/F(interface、以下「I/F100H6」という。)とを有する。これらのハードウェアは、バス100H7によって接続される。
図3は、撮像例を示す図である。例えば、端末装置100は、生体1の部位のうち、図示する領域11が中心となるように撮像して生体信号を取得するのが望ましい。具体的には、領域11は、生体1の鼻及び頬を含む領域である。
図4は、機能構成例を示す図である。例えば、端末装置100は、生体信号取得部100F1、心拍間隔取得部100F2、第1判断部100F3、及び、加工部100F4を備える機能構成である。また、端末装置100は、第2判断部100F5、周波数分析部100F6、及び、指標計算部100F7を更に備える機能構成が望ましい。以下、図示する機能構成を例に説明する。
図5は、全体処理例を示す図である。
生体信号取得部100F1は、生体信号を取得する。例えば、生体信号の例である脈波を示す信号(以下「脈波信号」という。)は、以下のように取得される。
生体信号取得部100F1は、生体を撮像する。例えば、生体信号取得部100F1は、生体を撮像し、生体を示す画像データを生成する。例えば、生体信号取得部100F1は、30fps(フレーム毎秒)程度で撮像を行い、動画データを生成する。なお、画像は、静止画でもよい。具体的には、生体信号取得部100F1は、図3に示すように撮像する。
生体信号取得部100F1は、顔における特徴点座標を算出する。具体的には、まず、生体信号取得部100F1は、撮像された画像から、目、口及び鼻等の特徴点の座標を検出する。なお、各部位の検出は、例えば、公知の顔認証技術等によって実現できる。
生体信号取得部100F1は、脈波信号の抽出に用いる画素の領域を設定する。すなわち、生体信号取得部100F1は、領域11から脈波信号が抽出できるように、設定を行う。具体的には、生体信号取得部100F1は、ステップS21による算出結果に基づいて、生体の鼻及び頬を含む領域を設定する。
生体信号取得部100F1は、領域内の画素値を平均化する。具体的には、生体信号取得部100F1は、ステップS22で設定される領域から生成される画像が有するR、G及びB等の画素値を平均化して、それぞれの平均値を計算する。
生体信号取得部100F1は、脈波信号を生成する。例えば、生体信号取得部100F1は、ステップS23で計算される平均値に基づいて、下記(1)式を計算して、脈波信号の値(下記(1)式におけるp0(n)である。)を生成する。
p0(n)=ar×r(n)+ag×g(n)+ab×b(n) (1)
上記(1)式では、「n」は、フレーム番号を示す値である。また、「r(n)」は、「n」フレーム目の画像が示すRの画素値である。同様に、「g(n)」は、「n」フレーム目の画像が示すGの画素値である。さらに、「b(n)」は、「n」フレーム目の画像が示すBの画素値である。
図7は、生体信号の例を示す図である。例えば、生体信号は、図示するような脈波信号である。なお、図では、横軸は、計測した時間を示す。一方で、縦軸は、脈波信号の信号強度を示す。
心拍間隔取得部100F2は、心拍間隔を取得する。
I(Tm)=Tm-Tm-1 (2)
上記(2)式におけるピーク時間「Tm」は、例えば、脈拍信号の極大値又は脈波信号を2回微分して算出した加速度脈波の極大値となる時間である。なお、心拍間隔「I(Tm)」は、脈拍信号の極小値となる時間の間隔で計算されてもよい。また、心拍間隔は、脈波信号を補正した信号に基づいて計算されてもよい。
第1判断部100F3は、間隔パラメータが第1所定値より長いか否かを判断する。以下、間隔パラメータが長い、すなわち、異常な間隔であるか否かを判断するのに用いる閾値を「第1所定値」という。なお、間隔パラメータは、図10等で説明する。
生体1が「異常な呼吸」を行うと、心拍間隔に影響が出る。
第2判断部100F5は、時間データを生成する。
第2判断部100F5は、時間データの値が第2所定値より大きいか否かを判断する。例えば、第2判断部100F5は、以下のように判断する。
加工部100F4は、データを加工する。以下、ステップS6による加工で生成されるデータを「加工後データ」という。例えば、加工は、以下のような処理である。
図13は、加工の第1例を示す図である。例えば、加工部100F4は、以下のように異常間隔を含むデータを除外するように加工する。
図14は、加工の第2例を示す図である。例えば、加工部100F4は、以下のように異常間隔を含むデータを補間するように加工する。
端末装置は、正常なデータと判断する。すなわち、端末装置は、後段で行われる指標を計算する処理等に、正常なデータを採用する。
指標計算部100F7は、データに基づいて指標を計算する。例えば、指標計算部100F7は、「LF/HF」等の指標を計算する。なお、指標の計算には、取得したデータの全体が用いられてもよいし、ある程度の区間に区切って、区間ごとに指標が計算されてもよい。また、データを区間に区切る場合には、区間と次の区間では、指標の計算に用いられるデータが、一部重複してもよい。
上記の異常なデータの検出には、脈波信号を周波数分析した分析結果が用いられてもよい。例えば、周波数分析部100F6は、まず、脈波信号を一定区間ごとに分割する。
第2実施形態は、第1実施形態と比較すると、生体信号を取得するハードウェアが異なる。以下、異なる点を中心に説明し、重複する説明を省略する。
第3実施形態は、第1実施形態と比較すると、生体信号を取得するハードウェアが異なる。以下、異なる点を中心に説明し、重複する説明を省略する。
なお、上記に示す処理とは別に、生体情報取得装置は、信号に含まれるノイズを低減させるフィルタリング処理、又は、信号を増幅させる処理等を行ってもよい。また、これらの処理を行う上で、生体情報取得装置は、信号を周波数分析するFFT(高速フーリエ変換)又はS/N比の計算等を行ってもよい。
11 領域
100 端末装置
100F1 生体信号取得部
100F2 心拍間隔取得部
100F3 第1判断部
100F4 加工部
100F5 第2判断部
100F6 周波数分析部
100F7 指標計算部
301 電極
302 電位計
401 心拍センサ
D1 異常データ
D2 加工対象データ
D3 補間データ
CY1 第1周期
CY2 第2周期
Claims (15)
- 生体信号を取得する生体信号取得部と、
前記生体信号が示す心拍間隔又は脈拍間隔を取得する間隔取得部と、
前記心拍間隔又は脈拍間隔の略周期的な構造の1サイクルの長さである間隔パラメータが第1所定値より長い異常間隔であるか否かを判断する第1判断部と、
前記異常間隔があると判断されると、前記生体信号を示す又は前記生体信号に基づいて生成されるデータを加工する加工部と
を備える生体情報取得装置。 - 複数の前記心拍間隔又は脈拍間隔を含む区間から求めた複数の前記略周期的な構造の1サイクルに基づいて計算される、前記1サイクルの長さの平均、分散、標準偏差、前記標準偏差の倍数、前記平均と前記標準偏差の組み合わせ、又は、前記平均と前記標準偏差の倍数の組み合わせが第2所定値より大きいか否かに基づいて前記異常間隔があるか否かを判断する第2判断部を更に備える
請求項1に記載の生体情報取得装置。 - 前記第2所定値は、正常な状態での、複数の前記心拍間隔又は脈拍間隔の略周期的な構造の1サイクルに基づいて計算される、複数の前記心拍間隔又は脈拍間隔の略周期的な構造の1サイクルの長さの平均、分散、標準偏差、前記標準偏差の倍数、前記平均と前記標準偏差の組み合わせ、又は、前記平均と前記標準偏差の倍数の組み合わせである
請求項2に記載の生体情報取得装置。 - 前記第1判断部及び前記第2判断部の両方で前記異常間隔があると判断されると、前記異常間隔があると判断する
請求項2又は3に記載の生体情報取得装置。 - 脈波信号に含まれる所定周波数帯域の強度が第3所定値以下であるか否かに基づいて前記異常間隔があるか否かを判断する周波数分析部を更に備える
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 前記加工部は、前記異常間隔を含むデータを除外する
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 前記加工部は、前記異常間隔を含むデータを補間する
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 前記第1所定値は、10秒乃至2.9秒である
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 前記第1所定値は、8.3秒乃至3.3秒である
請求項8に記載の生体情報取得装置。 - 前記第1所定値は、6.7秒である
請求項9に記載の生体情報取得装置。 - 前記生体信号取得部は、生体を撮像した静止画又は動画である画像に基づいて前記生体信号を取得する
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 前記加工部が生成する加工後データに基づいて、指標が計算される
請求項1乃至11のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 前記指標には、少なくとも、LF、又は、HFのいずれか一方が含まれる
請求項12に記載の生体情報取得装置。 - 生体情報取得装置が行う生体情報取得方法であって、
生体情報取得装置が、生体信号を取得する生体信号取得手順と、
生体情報取得装置が、前記生体信号が示す心拍間隔又は脈拍間隔の時間における間隔を取得する間隔取得手順と、
生体情報取得装置が、前記心拍間隔又は脈拍間隔の略周期的な構造の1サイクルの長さである間隔パラメータが第1所定値より長い異常間隔であるか否かを判断する第1判断手順と、
生体情報取得装置が、前記異常間隔があると判断されると、前記生体信号を示す又は前記生体信号に基づいて生成されるデータを加工する加工手順と
を含む生体情報取得方法。 - 請求項14に記載の生体情報取得方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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