WO2007032226A1

WO2007032226A1 - 心拍計および心拍波形のノイズ除去方法

Info

Publication number: WO2007032226A1
Application number: PCT/JP2006/317523
Authority: WO
Inventors: Hideki Shimizu; Tsuneharu Kasai
Original assignee: Citizen Holdings Co., Ltd.
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2007-03-22
Also published as: US20090112111A1; CN101262815B; US8897864B2; JP4458436B2; JPWO2007032226A1; CN101262815A

Abstract

生体の心拍数を測定する心拍計において、心拍波形から求めた心拍数について心拍数の変化を求める心拍数変化検出部５と、心拍数変化の推移に基づいて心拍数の誤りを検出し、誤り検出の心拍数を訂正する心拍数誤り検出訂正部６とを備え、心拍数誤り検出訂正部６は、心拍数変化の推移に基づいて前記心拍数変化の誤りを心拍数の誤りとして検出する心拍数誤り検出部６Ａと、心拍数誤り検出に基づいて心拍数の誤りを訂正する心拍数誤り訂正部６Ｂとを備え、大きな体動ノイズ等により、心拍の主成分が失われた場合であっても正確な心拍を取得する。

Description

明細書

心拍計および心拍波形のノイズ除去方法

技術分野

[0001] 本発明は、心拍計および心拍波形のノイズ除去方法に関し、特に体動ノイズのノィズ除去に関する。

背景技術

[0002] 生体の心拍を測定する心拍計は従来より種々提案されている。発光素子力身体に光を照射し、その反射光または透過光を受光素子で検出し、受光信号を脈拍信号に変換して脈拍を検出する脈拍検出回路として、例えば、特許文献 1が知られている

[0003] このような心拍計では、雑音に対して脈拍数が安定して表示されることが求められており、脈拍数表示の安定性を高める提案されている（例えば、特許文献 2、特許文献 3、特許文献 4)。

[0004] 特許文献 2は、雑音に起因するパルスが比較的幅のせまいパルスであることに着目し、脈波検出回路と脈波演算手段との間に、脈波検出回路が出力する脈波信号のパルス幅を評価する脈波パルス評価手段を設け、正規の脈波信号と認められる信号のみを脈波演算手段に伝達することによって、脈拍表示の安定性を得ようとするものである。

[0005] また、特許文献 3には、加速度センサとウェーブレット変換を用いて体動を除去するものであり、加速度センサによって、体動を加速度として体動波形を検出し、この体動波形にウェーブレット変換を施して周波数領域毎の体動解析データを生成し、また、生体の検出部位力も検出した脈波波形にウェーブレット変換を施して周波数領域毎の脈波解析データを生成し、脈波解析データから体動解析データを減算して脈拍を検出することが開示されている。

[0006] また、心拍情報を光学的に取り出すフォトプレチスムグラフィー（PPG)において、 PP G信号から高周波成分の雑音をウェーブレット変換を用いて除去する点については、特許文献 4にも示されている。 [0007] 特許文献 1：特公昭 61— 29730号公報

特許文献 2：特公平 4— 79250号公報

特許文献 3：特開平 11― 9564号公報

特許文献 4：特公 2003— 310562号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 心拍計による心拍数の測定は、例えば非運動時や運動時と!、うように様々な測定条件で行われる。このように異なる測定条件下では、心拍センサで検出される心拍波形は、基本波形に限らずこの基本波形に重畳されるノイズ成分についても、その周波数や波高値などの信号特性が異なる。

[0009] 運動中の心拍波形は、主成分を構成する基本波と高調波の他に加えてノイズ成分が重畳されている。このノイズ成分は、心拍センサや伝送系中に侵入する電気的な高周波ノイズである外乱ノイズの他に、心拍センサを装着した被測定者が運動した際に心拍センサの装着位置ずれ等で発生する微動ノイズである体動ノイズを含んでいる。

[0010] さらに、この体動ノイズは、その発生要因及びノイズ誤差の大きさによって大きく 2種類に分けられる。

[0011] 一つは、心拍センサが血管上に載った状態ではある力心拍センサの位置がずれることによって心拍波形レベルに微小ノイズが重畳する場合であり、このときは主に 2 0拍 Z60秒未満程度の心拍誤差となる。他の一つは、心拍センサが血管の上から外れてしまい、心拍波形が全く出力されないか、あるいは外乱光によって異常発振する場合であり、このときは主に 20拍 Z60秒以上の心拍誤差となる。

[0012] 上記した体動ノイズにぉ、て、後者のように、心拍センサが血管の上から外れてしまい、心拍波形が全く出力されないか、あるいは外乱光によって異常発振する場合には、いずれの場合も心拍数は計数されないことになる。

[0013] 図 23は、上記したように、心拍センサが大きく変動することで発生する体動ノイズによる心拍誤差を説明するための図である。

[0014] 図 23 (a)は心拍センサで出力される心拍波形を示し、 al及び a3の期間では心拍波形が全く出力されず、 a2及び a4の期間では異常発振によって出力が飽和している。この al〜a4の期間ではそれぞれ T1〜T4の時間幅において心拍波形から心拍を検出することができない（図 23 (b)中の bl〜b4)。

[0015] 心拍数は、単位時間当たりの心拍数で表されるため、図 23 (c)で示される心拍数においても、各 cl〜c4の期間において心拍数が低下することになる。

[0016] 心拍センサや伝送系中に侵入する電気的な高周波ノイズである外乱ノイズや、心拍センサの装着の位置ずれ等で発生する体動ノイズは、心拍の主成分のノイズ成分が重畳した形態であるため、フィルタ処理等の信号処理によるノイズ除去の手法を適用することができる。

[0017] し力しながら、上記した心拍センサが血管の上力も外れてしまい、心拍波形が遺失したり発振した場合には、心拍の主成分自体が失われているため、上記した特許文献に開示される処理など信号処理によるノイズ除去の手法の適用では対応することができない。

[0018] 上記したように、大きな体動ノイズが発生した場合には、心拍センサの出力である心拍波形を信号処理する手法では正確な心拍を取得することが困難であるという問題がある。

[0019] そこで、本発明は従来の問題を解決し、大きな体動ノイズ等により、心拍の主成分が失われた場合であっても正確な心拍を取得することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0020] 本発明の心拍計は、生体の心拍数を測定する心拍計において、心拍波形から求めた心拍数について心拍数の変化を求める心拍数変化検出部と、心拍数変化の推移に基づいて心拍数の誤りを検出し、誤り検出の心拍数を訂正する心拍数誤り検出訂正部とを備える。

[0021] また、本発明の心拍波形のノイズ除去方法は、心拍波形から求めた心拍数について心拍数の変化を求める心拍数変化検出工程と、心拍数変化の推移に基づいて心拍数の誤りを検出し、検出心拍数の誤りを訂正する心拍数誤り検出訂正工程とを備える。

[0022] 心拍数は、例えば、心拍センサが生体の心拍を検出して出力する心拍波形を信号処理することにより各心拍を抽出し、その心拍を計数し、単位時間（例えば、 lmin)当たりの個数に変換して表して、る。

[0023] ここで、心拍数変化は上記した心拍数が時間的に如何に変化するかを表すものである。心拍数変化は、所定時間で心拍数の増減した変化数で表すことができる。例えば、所定時間の前後で、心拍数が 80拍 Zminから 100拍 Zminに変化した場合には、その心拍数はその差分の 20柏が増カロしたことになり、心拍数変化は「 + 20拍」となる。所定時間は、心拍間隔の時間よりも長い時間であれば任意の時間とすることができ、例えば 30secを単位とすることができる。

[0024] また、心拍数変化は上記した変化数の他に、所定時刻における心拍数の微分値で表すことができる。心拍数は生体の心拍を計数することで得られるものであって本来非連続な数量であり、心拍数自体について微分値は求められないが、心拍数の時間的変化を関数で近似させることによって心拍数の微分値を求めることができる。

[0025] 心拍測定において、大きな体動ノイズ等によって心拍に関する情報が失われている場合には、心拍波形自体力心拍を特定する主成分や心拍位置等を検出することはできない。

[0026] そこで、本発明の心拍計及び心拍波形のノイズ除去方法では、心拍波形から求めた心拍数についてその心拍数の変化を求め、この心拍数変化の推移に基づいて心拍数の誤りを検出し、誤り検出した心拍数を訂正することによって、大きな体動ノイズ等により心拍の主成分が失われた場合であっても正確な心拍の取得を可能とする。

[0027] 本発明では、複数の形態で心拍数変化を検出することができる。

[0028] 心拍数変化検出の第 1の形態では、所定時間毎の心拍数の変化数から心拍数変化を求め、例えば、心拍数のサンプリング値の差分から心拍数変化数を求めることができる。

[0029] 心拍数変化検出の第 2の形態では、所定時刻における心拍数の微分値力心拍数変化を求める。

[0030] 本出願の発明者は、心拍数は被測定者によって個人差が現れるが、その心拍数の変化については被測定者が異なっても共通する変化傾向を示すことを見出した。特に、一定の負荷を被測定者に与えた場合に現れる心拍数変化は、共通して特徴的な変化傾向を示して、ることを見出した。

[0031] 図 1は、一定の負荷が与えられた場合の心拍数 (図 1 (a)に示す)と心拍数変化（図 1 (b)に示す)を示している。ここで、心拍数変化は、心拍数の所定時間毎に変化数で表される。

[0032] 心拍数は、被測定者の個人差によってその大きさが様々であるのに対して、心拍数変化は所定の変化幅内でほぼ共通する変化傾向を示している。例えば、運動を開始すると心拍数変化は一旦増カロした後に減少する傾向を示す。この心拍数変化が増減した後、運動中はほぼ一定の心拍数となる。一方、運動を終了すると、拍数変化は一旦減少した後に増加する傾向を示す。この心拍数変化によって、運動が終了した後、所定時間が経過すると心拍数は運動前の状態に戻る。

[0033] この心拍数変化は、被測定者の個人差に係わらず、所定の変化幅内でほぼ共通する変化傾向となる。

[0034] 本発明は、この心拍数変化に注目し、大きな体動ノイズ等により、心拍波形の検出信号の遺失（図 23 (a)の al,a3)や、心拍波形の検出信号の発振による飽和（図 23 (a )の a2,a4)が発生し、これにより生じる心拍数の誤りを心拍数変化の誤りから検出する。次に、検出した心拍数変化の誤り部分を基準の心拍数変化により訂正し、さらに、訂正した心拍数変化に基づいて心拍数を訂正する。

[0035] 心拍数誤り検出訂正は、心拍数変化の推移に基づいて心拍数変化の誤りを心拍数の誤りとして検出する心拍数誤り検出と、心拍数誤り検出に基づいて心拍数の誤りを訂正する心拍数誤り訂正とを備える。

[0036] 図 2は、心拍数変化に基づいて行う、心拍数変化の誤り検出、心拍数変化の誤り訂正、及び心拍数の誤り訂正を説明するための図である。体動ノイズによって心拍数の一部（図中の A, B, C)に心拍情報の遺失が発生すると（図 2 (a) )、この心拍情報の遺失により心拍数変化に誤りが発生する（図 2 (b) )。この心拍数変化の誤りを検出し訂正する（図 2 (c) )。心拍数変化を訂正することよって、訂正された心拍数変化は、訂正された心拍数に係わる情報を含むことになる。

[0037] そこで、この訂正された心拍数変化（（図 2 (c) )に基づいて、誤りを含む心拍数（図 2 (a) )を訂正して、訂正された心拍数を求める（（図 2 (d) )。 [0038] 本発明において、心拍数誤り検出は、対象とする心拍数の対象心拍数変化の推移と、基準となる基準心拍数変化の推移とを比較し、この両心拍数変化の推移の類似度に基づいて、対象とする心拍数変化の誤りを検出する心拍数変化誤り検出と、心拍数変化の誤りを訂正する心拍数変化誤り訂正とを備える。

[0039] 心拍数変化誤り検出は、所定時間域において対象心拍数変化が有する複数個の心拍数変化値を心拍数変化の推移とし、同所定時間域にぉ、て基準心拍数変化が有する同数の心拍数変化値を基準心拍数変化の推移とし、この両推移において、対応する各心拍数変化値の差分を推移の類似度とし、対象とする心拍数変化の誤りを検出する。

[0040] 上記心拍数変化誤り検出処理は、異なる組み合わせの心拍数変化値力なる複数の基準心拍数変化パターンを用意しておき、複数の基準心拍数変化パターンから推定した基準心拍数変化パターンと対象心拍数変化とを比較することで行うことができる。

[0041] 複数の基準心拍数変化パターンから比較に用いる基準心拍数変化パターンを推定するタイミングは、運動負荷のタイミングに連動して行うことができる。

[0042] また、心拍数変化誤り検出は、差分が設定値を超える対象心拍数変化値の個数に基づいて心拍数変化の誤りを検出する。例えば、心拍数変化パターンを構成する複数の心拍数変化値の内の少なくとも一つが、基準心拍数変化パターンの心拍数変化値の範囲外である場合に、心拍数変化誤りがあるものとする。

[0043] 誤りが検出されたときには、心拍数変化誤り訂正は、心拍数変化誤り検出で検出した対象心拍数変化の心拍数変化値を、基準心拍数変化の心拍数変化値に訂正する。

[0044] さらに、心拍数の誤りの訂正部は、前記した心拍誤り検出で検出訂正した心拍数変化値に基づいて、対応する心拍数を訂正する。

発明の効果

[0045] 本発明によれば、大きな体動ノイズ等により、心拍の主成分が失われた場合であつても正確な心拍を取得すことができる。

図面の簡単な説明 [図 1]一定の負荷が与えられた場合の心拍数と心拍数変化を示す図である。

[図 2]心拍数変化に基づいて行う、心拍数変化の誤り検出、心拍数変化の誤り訂正、及び心拍数の誤り訂正を説明するための図である。

[図 3]本発明の概略構成を説明するための図である。

[図 4]本発明の心拍計の構成を説明するための図である。

[図 5]心拍センサの一構成例を説明するための概略断面図である。

[図 6]本発明の心拍計の別の構成を説明するための図である。

[図 7]心拍センサの別の構成例を説明するための概略断面図である。

[図 8]心拍数変化検出部、及び心拍数誤り検出部の構成例を説明するための図である。

[図 9]心拍数変化パターンの一例を説明するための図である。

[図 10]心拍数誤り検出訂正部の動作例を説明するためのフローチャートである。

[図 11]心拍数誤り検出訂正部の動作例の心拍数数変化の例を説明するための図である。

[図 12]心拍数誤り検出訂正部の動作例を説明するための動作説明図である。

[図 13]心拍数誤り検出部の回路構成の一例である。

[図 14]心拍数誤り検出部の回路構成の一例である。

[図 15]拍数変化パターンを説明するための図である。

[図 16]心拍数誤り検出部の並列接続された回路構成の一例である。

[図 17]心拍数誤り検出部の回路構成の他の例である。

[図 18]心拍数誤り訂正部を構成する一回路構成例である。

[図 19]心拍数誤り訂正部の動作例を説明するためのフローチャートである。

[図 20]心拍数誤り訂正部の動作例を説明するための図である。

[図 21]本発明の心拍数変化の誤り検出の別の態様を説明するための図である。

[図 22]本発明の心拍数変化の誤り検出の別の態様を説明するためのフローチャートである。

[図 23]心拍センサが大きく変動することで発生する体動ノイズによる心拍誤差を説明するための図である。符号の説明

1 心拍計

2 心拍センサ

2a 発光素子部

2b 受光素子部

2c 遮光部

2A 触覚センサ

3 検出回路

4 心拍数検出部

5 心拍数変化検出部

5a 心拍数一時記憶部

5b 差分演算部

5c 心拍数変化記憶部

6 心拍数誤検出訂正部

6A 心拍数誤検出部

6B 心拍数誤訂正部

6a 心拍数変化誤検出部

6b 基準心拍数変化パターン記憶部

6c 基準心拍数変化パターン選択部

6d 心拍数変化訂正部

6e 心拍数記憶部

6f 訂正心拍数演算部

6g 書き換え部

7 心拍数計数部

8 心拍報知部

9 発光回路部

10 信号処理部

21 遅延器 22 加算器

23 比較器

24 加算器

25 比較器

30 生体

31 血管

32 振動波

33 生体組織

34 皮膚

発明を実施するための最良の形態

[0048] 以下、本発明の心拍計、及び心拍波形からノイズ成分を除去して心拍を検出する手順につ、て図を用いて詳細に説明する。

[0049] はじめに、本発明の概略構成について図 3を用いて説明する。図 3において、本発明の心拍計 1は、生体の心拍波形を検出する心拍検出部と、検出した心拍波形を信号処理した心拍を検出する信号処理部とを備える。信号処理部で検出した心拍は心拍数計数部 7で計数し、計数した心拍数は報知部 8が備える心拍数報知部 8A (図示していない）において表示、送信、記録等による報知が行われる。

[0050] なお、前記した心拍検出部は、例えば、心拍センサ 2と、心拍センサ 2の出力から検出信号を取得する検出回路 3とにより構成することができる。心拍センサ 2は、例えば、光学式センサを用いることができ、検出回路 3は光信号等の心拍センサ 2で取得された出力を電気信号に変換し、必要に応じて信号増幅したり、 AZD変換によりデジタル信号に変換することができる。

[0051] 信号処理部は、検出回路 3で検出した心拍波形に基づいて心拍数を検出する心拍数検出部 4と、心拍数検出部 4で検出した心拍数に基づいて心拍数変化を検出する心拍数変化検出部 5と、心拍数変化検出部 5で検出した心拍数変化に基づいて心拍数誤りを検出し、その心拍数誤りを訂正する心拍数誤り検出訂正部 6とを備える。

[0052] この概略構成において、心拍計が運動状態で使用されたときには、心拍センサ 2が測定対象である被測定者の血管力離れる場合がある。このような場合には、検出回路 3の出力である検出信号には、出力が得られない箇所や、外乱光の侵入によって発振し出力が飽和する部分等が発生する。このような出力が得られない箇所や出力の飽和箇所が発生すると、心拍数検出部 4から得られる心拍数に誤りが発生する。

[0053] 心拍数変化検出部 5は、心拍数の時間変動である心拍数変化を検出する。例えば、所定時間の前後で心拍数検出部 4から出力される心拍数の差分を求めることで、心拍数変化を検出する。なお、この心拍数変化は心拍数の微分値に相当し、心拍数の変化を近似する関数が得られる場合には、この関数の所定時刻における微分値によって検出することもできる。

[0054] 心拍数誤り検出訂正部 6は、前記図 2で説明したように、心拍数変化の誤り検出と心拍数変化の誤り訂正とによって心拍数誤り検出を行、（図 2 (a)〜図 2 (c) )、検出した心拍数変化の誤り訂正によって心拍数の誤り訂正を行う（図 2 (c)〜図 2 (d) )。

[0055] 心拍数計数部 7は、心拍数誤り検出訂正部 6で訂正した心拍数に基づいて心拍数を計数する。ここで計数される心拍数は、誤り訂正が行われた心拍数であるため、正確な心拍数をも解くことができる。

[0056] 図 4は、図 3で示した心拍計の構成を説明するための図である。なお、ここでは、心拍センサ 2として光学式センサの例につ!、て示して!/、る。

[0057] 心拍計 1は、生体 30から心拍情報を取得する心拍センサ 2と、心拍センサ 2の出力力検出信号を形成する検出回路 3と、検出回路 3からの検出信号を信号処理して心拍を検出する信号処理部 10と、計数した心拍数を報知する心拍数報知部 8Aを備える。なお、心拍数報知部 8Aは運動報知部 8Bと共に報知部 8を構成している。心拍数報知部 8Aは心拍数を表示装置に表示する他、他の装置に送信したり、あるいは記録装置に記録する。また、運動報知部 8Bは、被験者に対して運動の開始や運動の停止を指示する。これによつて、被験者に対して負荷を所定のタイミングで課することができる。また、運動報知部 8Bからは、運動の開始時点及び運動の終了時点で心拍数誤り検出訂正部 6に時刻情報が送られる。なお、本発明の心拍計では、被験者に課する負荷の種類や大きさは予め設定されているものとする。

[0058] 信号処理部 10は、心拍数を検出する心拍数検出部 4と、検出した心拍数力その変化を検出する心拍数変化検出部 5と、検出した心拍数変化に基づいて心拍数の誤り検出及び誤り訂正を行う心拍数誤り検出訂正部 6と、訂正した心拍数を計数する心拍数計数部 7とを備える。

[0059] 心拍センサ 2は、発光回路 9によって駆動された生体 30に光を照射する発光素子部 2aと、生体 30で散乱あるいは反射、又は透過した光を受光する受光素子部 2bを備える。図 5は心拍センサ 2の一構成例を説明するための概略断面図であり、生体 3 0に対して光を照射し、反射した光を検出する構成例を示している。発光素子部 2aと受光素子部 2bは遮光板 2cを挟んで対向し、照射点（図示していない）に対して対称の位置に設置されている。ここで、遮光板 2cは発光素子部 2aから受光素子部 2bへ直接に入射する光を阻止して、る。

[0060] 発光素子部 2aから生体 30に照射された光は、生体 30内の組織や血管 31内の血液で散乱し、再び生体 30の外に出射される。生体 30から出射する光の強度は、血流に応じて変動する。本発明の心拍計 1は、この光の強度の血流に応じて変動する光強度の変化に基づいて心拍を検出するものである。

[0061] 検出回路 3は、受光素子部 2bから得られる光信号を受光し、電気信号の検出信号に変換する受光回路部 3aと、検出信号を信号増幅する増幅回路部 3bと、デジタル信号に変換する AZD変換部 3cを備える。

[0062] 信号処理部 10は、前記したように、心拍数検出部 4と、心拍数変化検出部 5と、心拍数誤り検出訂正部 6と、心拍数計数部 7とを備え、求めた心拍を心拍数報知部 8に送って計数した心拍数を報知する。

[0063] 心拍数誤り検出訂正部 6は、心拍数の誤りを検出する心拍数誤り検出部 6Aと、心拍数誤り検出部 6Aで検出した心拍数誤りに基づいて心拍数を訂正する心拍数訂正部 6Bとを備える。また、心拍数報知部 8は、心拍数の表示、記録、送信等のいずれ力ある、は任意の組み合わせとすることができる。

[0064] 図 6は、図 3で示した心拍計の別の構成を説明するための図である。この構成例では、心拍センサ 2として触覚センサ 2Aの例につ!、て示して!/、る。

[0065] 心拍計 1は、前記図 4で示したように心拍センサ 2と、検出回路 3と、信号処理部 10 と、報知部 8を備え、心拍センサ 2である触覚センサ 2Aの検出信号は、検出回路 3中の増幅回路部 3bで信号増幅され、 AZD変換部 3cでデジタル信号に変換される。 [0066] この構成例では、心拍センサ 2として触覚センサ 2Aを備える。ここで、この触覚センサ 2Aは、生体力発せられる振動を検出するセンサを総称しており、例えば、生体中の動脈血管の脈波を検出することで、心拍を検出する。

[0067] 図 7は触覚センサ 2Aの一構成例を説明するための概略断面図である。生体内の動脈血管 31は、血管内を流れる血液の変動に応じて、脈拍に同期して振動する。この動脈血管の振動は、生体の組織 33内を振動波となって伝搬する。触覚センサ 2A は、生体の、例えば皮膚表面に接触して取り付けられ、生体の組織 33内を伝搬した振動波を検出する。この振動波の検出は、圧力変化や振動変化として検出される。

[0068] 触覚センサ 2Aは、振動波を検出する態様に応じた各種センサを用いることができる。例えば、触覚センサ 2Aとして圧力センサを用いた場合には、振動波を圧力変化として検出する。また、触覚センサ 2Aとして振動センサを用いた場合には、振動波を振動変化として検出する。振動変化としては、例えば、振幅や周波数等の変化を検出する。

[0069] 触覚センサ 2Aは、生体の組織 33内を伝搬した振動波を、皮膚を介して検出する。

そのため、触覚センサ 2Aは生体の脈拍を検出する測定部位の近傍に設けられる。触覚センサ 2Aは、測定部位の近傍の皮膚 34に接触させることで検出感度を高めることができ、また、触覚センサ 2Aを皮膚 34に押し当てることによって、より検出感度を高めることができる。

[0070] この構成例の触覚センサ 2Aは、血流に応じて変動する振動波を検出し、検出回路 3は検出信号を増幅回路部 3bで信号増幅し、 AZD変換部 3cでデジタル信号に変換する。

[0071] なお、信号処理部 10内の心拍数検出部 4、心拍数変化検出部 5、心拍数誤り検出訂正部 6、および心拍数計数部 7の構成や信号処理、また、心拍数報知部 8の構成や信号処理、及び各部の作用動作は、前記図 4を用いた説明と同様であるため、ここでの説明は省略する。

[0072] なお、心拍センサとして光学センサを用いた場合には、心拍信号を検出する部位を狭い範囲で特定することができ、特定位置での心拍状態を検出することができる。また、心拍センサとして触覚センサを用いた場合には、心拍信号を広範囲から取得することができ、心拍センサの取り付けの位置決めに高、精度を不要とすることができ、また、使用中の位置ずれによる検出不良を緩和することができる。

[0073] 次に、心拍数変化検出部 5の構成例、及び心拍数誤り検出訂正部 6内の心拍数誤り検出部 6Aの構成例について、図 8を用いて説明する。

[0074] はじめに、心拍数変化検出部 5の構成例について説明する。心拍数変化検出部 5 は、心拍数検出部 4で検出した心拍数 Dを入力して記憶する心拍数一時記憶部 5aと、心拍数一時記憶部 5aに記憶されている心拍数 Dに基づいて心拍数変化 Eを算出する差分演算部 5bと、差分演算部 5bで求めた心拍数変化を記憶する心拍数変化記憶部 5cとを備える。

[0075] 心拍数一時記憶部 5aは、入力した心拍数 Dを今回拍数 DOとして記憶すると共に、前回記憶していた今回心拍数 DOを前回心拍数 D1として書き替える。心拍数一時記憶部 5aは、新たに心拍数 Dが入力される毎に、今回心拍数 DOと前回心拍数 D1の書き換えを行い、書き替えられた以前の前回心拍数 D1は破棄される。

[0076] 差分演算部 5bは、今回心拍数 DOと前回心拍数 D1との差分 (E0 = D0— D1)演算によって心拍数変化値 E0を求める。この差分演算は、心拍数が所定時間で変動する変化数を求めるものである。

[0077] 心拍数変化記憶部 5cは、差分演算部 5bで求めた心拍数変化値 Eを、異なる時刻について複数記憶する。ここでは、今回の心拍数変化値 E0と、前回の心拍数変化値 E1と、前々回の心拍数変化値 E2の 3つの心拍数変化値 [E0, El, E2]を記憶する。この心拍数変化値の記憶は、差分演算部 5bで心拍数変化値 Eが演算される毎に更新され、最も古い心拍数変化値 E2は破棄され、新たな心拍数変化値 E2で更新される。

[0078] これによつて、心拍数変化記憶部 5cは、経過時間毎にその時点で、現在とそれより過去の連続する 3つの心拍数変化値 [E0, El, E2]を記憶することになる。

[0079] 本発明では、この連続する複数の心拍数変化値を心拍数変化の変化パターンとして用いることによって、心拍数変化の誤り検出を行う。なお、ここでは、連続する心拍数変化値の個数として 3個の場合を示しているが、 3個に限らず任意の個数とすることがでさる。 [0080] なお、連続する心拍数変化値を 2個とした場合には、心拍数変化誤りを検出することができるパターン数が限定され、検出精度が低下するおそれがある。また、連続する心拍数変化値の個数を増やした場合には、心拍数変化の誤りを検出する検出精度は向上するが、誤り検出に要する演算時間が長時間化する他、最初の時点では誤り検出に要する心拍数変化値の個数が不足するため、最初に心拍数変化を検出するまでの時間が長くかかり、初期段階の心拍数変化誤りを見逃すおそれがある。したがって、連続する心拍数変化値の個数は、上記の点を考慮して設定される。

[0081] なお、上記した心拍数変化検出部 5の構成例では、心拍数変化の検出を、心拍数を取得する毎に行う例を示している力 S、心拍数変化の検出を複数回の心拍数を取得する毎に行うようにしてもよ、。

[0082] 次に、心拍数誤り検出訂正部 6の心拍数誤り検出部 6Aの構成例について説明する。図 8において、心拍数誤り検出部 6Aは、心拍数変化誤り検出部 6aと、基準心拍数変化パターン記憶部 6bと、基準心拍数変化パターン選択部 6cと、心拍数変化誤り訂正部 6dを備える。

[0083] 心拍数変化誤り検出部 6aは、心拍数変化検出部で検出した心拍数変化に誤りがある力否かを検出する。この誤り検出は、対象の心拍波形における心拍数変化の変化パターンと、予め求めてお 1、た基準心拍数変化の変化パターンとを比較する。

[0084] 対象の心拍数変化パターンと基準心拍数変化の変化パターンとがー致した場合には、心拍数変化の誤りは無いと判定され、対象の心拍数変化パターンが基準の心拍数変化パターンと一致しない場合には心拍数変化誤りがあるものと判定する。

[0085] 心拍数変化パターンは心拍数変化の経過時間によって異なるパターンを示す。図 9は、心拍数変化パターンの一例を説明するための図である。心拍数変化パターン a 〜k (図 9 (b) )は、心拍数変化の波形を、所定時間幅 (図中の矢印で示す時間幅)を単位として区切り、この時間幅内で心拍数変化値が変動する状態を心拍数変化バターンとして抽出したものである。なお、ここでは、 3個の連続する心拍数変化値によつて心拍数変化パターンを形成する例を示している。

[0086] 比較を行う心拍数変化パターンは、基準心拍数変化パターンとして、予め定めて記憶しておく。この基準心拍数変化パターンは、心拍数変化パターンと同様に、心拍数変化の経過時間によって異なるパターンを示すため、基準心拍数変化パターン記憶部 6bに複数記憶される。したがって、心拍数変化パターンを基準心拍数変化パターンと比較した場合には、一致しな、基準心拍数変化パターンが複数存在する。

[0087] 対象の心拍数変化パターンと一致しな!、基準の心拍数変化パターンが複数ある場合として、対象とする心拍数変化パターンに誤りがある場合の他に、対象とする心拍数変化パターンに誤りはなぐ単に比較する経過時間が異なることによって、本来比較の対象とすべきものでな、心拍数変化パターンと比較した結果に過ぎな、場合がある。

[0088] 一般に、比較する経過時間が異なる場合には、心拍数変化パターンの各心拍数変化値の多くは相違する。これに対して、比較する経過時間を同じくし、比較すべき心拍数変化パターンである場合には、誤りがなければ心拍数変化パターンの各心拍数変化値は一致し、誤りがある場合には、その誤った箇所の心拍数変化値が相違する

[0089] そこで、心拍数変化誤り検出部 6aでは、対象とする心拍数変化パターンと一致しない基準心拍数変化パターンが複数のある場合には、心拍数変化値が異なる個数の大小に基づいて、誤り検出を行う。例えば、多数の心拍数変化量値が異なる場合には、その基準心拍数変化パターンは比較対象外であると判定し、異なる心拍数変化量値の個数が少ない場合には、その基準心拍数変化パターンは比較対象に適したものであり、対象とする心拍数変化は誤りを含む物であると判定する。この判定のために用いる、心拍数変化量値の個数の設定値は予め設定しておく。

[0090] また、誤り検出された心拍数変化パターンにおいて、一致しない心拍数変化値の位置は心拍数変化が誤っている位置を表しており、これによつて誤りの位置を検出することがでさる。

[0091] 基準心拍数変化パターン記憶部 6bは、あらかじめ複数の被験者に対して一定の負荷を課すと、つた同一の測定条件で心拍数の測定を行、、この複数の測定結果に基づ!/、て、共通する心拍数変化パターンを基準心拍数変化パターンとして記憶している。この基準心拍数変化パターンは、前記図 9で示したように、心拍数変化の経過時間によって異なるパターンを有している。 [0092] 心拍数変化誤り検出部 6aは、心拍数変化記憶部 5cから対象とする心拍数変化の変化値を取り込むと共に、基準心拍数変化パターン記憶部 6bから基準心拍数変化パターンを読み込んで、これらの変化パターンの変化値を比較する。なお、変化値の比較は、対象としている時点よりも前の複数の時点での心拍数変化値を基準心拍数変化パターンと比較することによって、その対象時点での誤り検出を行う。

[0093] 心拍数変化誤り検出部 6aが基準心拍数変化パターン記憶部 6bから基準心拍数変化パターンを読み込むタイミングは、運動報知部 8B力の信号に基づ、て行うことができる。運動報知部 8Bは被験者に対して負荷の開始を報知する構成であり、心拍数変化は、被験者に負荷が課せられた時点力変動を開始する。

[0094] したがって、運動報知部 8Bからの信号を監視することで、心拍数変化の変動開始を知ることができ、非運動時におけるノイズを排除することができる。

[0095] 心拍数変化誤り検出部 6aは、運動開始時には、運動開始に現れる基準心拍数変ィ匕パターンを基準心拍数変化パターン記憶部 6bから読み出し、運動終了時には、運動終了に現れる基準心拍数変化パターンを基準心拍数変化パターン記憶部 6b から読み出す。

[0096] また、この比較動作にぉ、て、対象とする心拍数変化の変化値が取り得る基準心拍数変化パターンが複数存在する場合には、基準心拍数変化パターン記憶部 6bに記憶する複数の基準心拍数変化パターン力適当なパターンを選択することができる。この選択は、心拍数変化パターン選択部 6cによって行うことができ、例えば、心拍数変化の経過時間をパラメータとして、評価対象の心拍数変化がその対象とする時点で取り得るパターンを選択することができる。

[0097] この基準心拍数変化パターンの選択は、心拍数変化の経過時間からは取り得な、心拍数変化パターンを一致パターンとして誤って検出することを防ぐ他に、心拍数変化誤り検出部 6aで行うパターン比較の処理量を低減させる効果がある。

[0098] 心拍数変化誤りや心拍数誤りを訂正するには訂正するための情報を要するが、前記したように、心拍センサが測定部位力外れるといった体動ノイズでは、心拍波形は心拍情報を含んで!/、な!/、ため、心拍波形に基づ!/、て訂正を行うことは困難である。そこで、本発明では、心拍数誤り検出部 6Aにおいて用いた基準心拍数変化バターンが持つ心拍情報を用いることで、遺失している心拍情報を補填する。

[0099] 心拍数変化誤り訂正部 6dは、基準心拍数変化パターンの心拍数変化値の中から遺失している心拍数に対応する心拍数変化値を抽出し、その心拍数変化値を用いて心拍数変化の誤りを訂正する。より詳細には、心拍数変化誤り訂正部 6dは、心拍数変化誤り検出部 6aで検出した対象時点を誤り位置とし、基準心拍数変化パターン記憶部 6bに記憶する基準心拍数変化パターンから、その対象時点に対応する心拍数変化値を読み出し、誤りと認定した心拍数変化値に代えて置き換えることによって心拍数変化の誤りを訂正する。

[0100] さらに、心拍数訂正部 6Bは、心拍数変化誤り検出部 6aで検出した心拍数誤り位置に基づいて心拍位置を求め、また、心拍数変化誤り訂正部 6dで検出した心拍数変化の誤り数に基づ、て心拍数を訂正する。

[0101] 以下、心拍数誤り検出訂正部 6の動作例について、図 10のフローチャート、図 11 の心拍数変化の例、図 12の動作説明図を用いて説明する。

[0102] はじめに、心拍数一時記憶部 5aは心拍数検出部 4から心拍数 Dを入力し、入力した心拍数 Dを今回拍数 DOとして記憶すると共に、前回記憶していた今回心拍数 DO を前回心拍数 D1として書き替える (Sl)。

[0103] 差分演算部 5bは、今回心拍数 DOと前回心拍数 D1との差分 (E0 = D0— D1)演算を行う (S2)。

[0104] 前記演算で求めた心拍数変化値を現時点の心拍数変化値 E0として記憶し、前回の時点で現時点の心拍数変化値であった心拍数変化値 E0を前心拍数変化値 E1として記憶し、さらに、前回の時点で前回の心拍数変化値であった心拍数変化値 E1を前々心拍数変化値 E2として記憶する。これにより、今回の心拍数変化値 E0と、前回の心拍数変化値 E1と、前々回の心拍数変化値 E2の 3つの心拍数変化値 [EO, E1, E2]を記憶する。（S3)。

[0105] 次に、心拍数変化誤り検出訂正に用いる基準心拍変化パターンを推定し、推定した基準心拍数変化パターンを用いて、誤り検出及び誤り訂正を行う。

[0106] 複数の基準心拍数変化パターンから判定に用いる基準心拍数変化パターンを推定するには、 S3の工程で求めた心拍数変化パターンを各基準心拍数変化パターンと比較することによって行う。

例えば、図 11は基準心拍数変化パターンとして、

パタ -ン 1 : [E2, El, E0] = [0, 0, 0]

パタ -ン 2 : [E2, El, E0] = [0, 0, +10]

パタ -ン 3 : [E2, El, E0] = [0, +10, +20]

パタ -ン 4 : [E2, El, E0] = [+10, +20, +10]

パタ -ン 5 : [E2, El, E0] = [0, 0, -5] パタ -ン n: [E2, El, E0] =

とし、 E2, Elにそれぞれ ± 5の判定幅を持たせた場合の心拍数変化誤り検出訂正について示している。

[0108] なお、ここで、 E0は評価の対象時点での心拍数変化数であり、 E1は対象時点より一つ前の時点での心拍数変化数であり、 E2は対象時点より二つ前の時点の心拍数変化数である。

[0109] 基準心拍数変化パターンの推定は、 E1と E2の値を比較することによって行う。例えば、この設定例では、評価対象心拍数変化のパターンが [E2, El, E0] = [0, +8, +5 0]の場合（図 12 (b) )には、パターン 3 ( [E2, El, E0] = [0, +10, +20])の E2の評価基準は E2= ±5であり、 Elの評価基準はEl = +5〜 + 15でぁるため、評価対象心拍数変化の E2 = 0, El =+8の各値はその評価基準内に適合する。これにより、パターン 3を基準心拍数変化パターンとして推定する。

[0110] 図 12 (c)では、基準心拍数変化パターンの候補としてパターン 1, 2も考慮し得るが、パターン 1 ( [E2, El, E0] = [0, 0, 0])の E2の評価基準は E2= ±5であり、 E1の評価基準は E1 = ±5であるため、評価対象心拍数変化の El =+8の値はその評価基準内に適合せず、また、パターン 2 ( [E2, El, E0] = [0, 0, + 10])の E2の評価基準は E 2= ±5であり、 E1の評価基準は El = ±5であるため、評価対象心拍数変化の El =+8 の値はその評価基準内に適合しな、（図 12 (d) )。

[0111] したがって、上記したように、 [E2, E1]の値が評価基準内に適合するパターン 3を基準心拍数変化パターンとして推定する (S4)。 [0112] 次に、基準心拍数変化パターンとして推定したパターン 3の E0の値と評価対象心拍数変化パターンの E0の値とを比較し、一致して、な、場合には（S5)評価対象心拍数変化パターンの E0 = + 50の値を基準心拍数変化パターン 3の E0 = +20の値で置き換えて訂正を行う。この訂正により、心拍数変化のパターン（[E2, El, E0] = [0, +8, +20] )を得ることができる（図 12 (e) ) (S6)。

[0113] なお、 S5の比較工程で、基準心拍数変化パターン 3の E0と評価対象心拍数変化パターンの E0とが一致している場合には、評価対象の心拍数変化値に誤りは無いと判定され、修正する必要はない。心拍数変化が得られる毎に上記した S1〜S6の工程を繰り返す (S7)。

[0114] 次に、上記した心拍数誤り検出部の処理をノヽードウエアで構成する例を図 13〜図 17を用いて説明する。

[0115] 図 13は、心拍数誤り検出部の回路構成の一例である。図 13に示す回路構成例では、遅延回路 21、加算器 22、 24、比較器 23、 25等によって構成することができる。

[0116] 心拍数変化パターンを構成する心拍数 nに応じた個数 (例えば、（n— 1個）の遅延回路 21を従属接続し、入力端及び各遅延回路 21の出力端に n個の加算器 22を接続する。各加算器 22には基準心拍数変化パターンの心拍数変化値 Ε0〜Εη-1を減算するように設定する。各加算器 22の出力は比較器 23に入力されて、判定幅 Aを評価基準として比較が行われる。上記した加算器 22及び比較器 23による処理は、前記したフローチャートの S4,S5に相当する。

[0117] 入力端に接続される加算器の出力を比較する比較器 23-0の出力は、心拍数変化 E0の基準値との差分を表している。また、各遅延器に接続される加算器の出力を比較する比較器 23-l〜23-n-lの出力は、心拍数変化 El〜Enの基準値との差分を表している。

[0118] そこで、各遅延器に接続される加算器の出力を比較する比較器 23-l〜23-n-lの出力を加算器 24で加算し、心拍数変化値が適合した個数の合算値に相当する出力を得ることができる。比較器 25はこの合算値と設定数 m (例えば、（n-1))と比較することで、基準心拍数変化パターンの適合、不適合を判定することができる。

[0119] この回路構成によれば、比較器 25の出力によって基準心拍数変化パターンが適合することを確認することができ、比較器 23-0の出力によって誤り検出を行うことができる。比較器 23-0から出力が得られない場合には、誤りはないものと判定することができる。

[0120] 図 13は、心拍数変化パターンを n個の連続する心拍数変化値で構成する例である力 n= 3の場合について、図 14の回路構成図、及び図 15の心拍数変化パターンを説明する図を用いて説明する。

[0121] 図 14、図 15は何れも基準心拍数変化パターンとして（[E2, El, E0] = [0, +10, +2 0] )を設定した例を示して!/ヽる。

[0122] 図 14 (a)、図 15 (a)は、評価対象心拍数変化パターンとして（[E2, El, E0] = [0, +10, +20])が入力された場合を示している。この例は、評価対象心拍数変化に誤りが無い場合に相当している。図 14 (a)の回路例によれば、比較器 23-0からは" 1"が出力され、「誤り無し」の判定を表している。なお、ここでは、比較器は、評価基準内であるときに" 1"を出力するものとしている。

[0123] また、比較器 23-1, 23-2からもそれぞれ" 1"が出力され、加算器 24から加算された" 2"が出力される。比較器 25は、加算器 24の出力" 2"を設定値" 2"と比較して" 1" を出力する。この出力" 1"は、基準心拍数変化パターンが適合していることを表している。

[0124] 次に、図 14 (b)、図 15 (b)は、評価対象心拍数変化パターンとして（[E2, El, E0]

= [0, +8, +50])が入力された場合を示している。この例は、評価対象心拍数変化に誤りが有る場合に相当している。図 14 (b)の回路例によれば、比較器 23-0からは" 0 "が出力され、「誤り有り」の判定を表している。なお、ここでは、比較器は、評価基準外であるときに" 0"を出力するものとしている。

[0125] また、比較器 23-1, 23-2からもそれぞれ" 1"が出力され、加算器 24から加算された" 2"が出力される。比較器 25は、加算器 24の出力" 2"を設定値" 2"と比較して" 1" を出力する。この出力" 1"は、基準心拍数変化パターンが適合していることを表している。

[0126] 次に、図 14 (c)、図 15 (c)は、評価対象心拍数変化パターンとして（[E2, El, E0]

= [0, 0, -10])が入力された場合を示している。この例は、基準心拍数変化パターンが不適合である場合に相当している。図 14 (c)の回路例によれば、比較器 23-0からは" 0"が出力され、「誤り有り」の判定を表している。

[0127] また、比較器 23-1からは" 0"が出力され、比較器 23-2からは" 1"が出力され、加算器 24から加算された" 1"が出力される。比較器 25は、加算器 24の出力" 1"を設定値

"2"と比較して" 0"を出力する。この出力" 0"は、基準心拍数変化パターンが不適合であることを表している。

[0128] 心拍数変化誤り検出部 6aは、図 16に示すように、上記した構成の回路を基準心拍数変化パターン毎に用意して並列接続し、各パターンの回路に心拍数変化を並列に入力することによって構成することができる。

[0129] また、図 13の回路構成では、基準心拍数変化値 E0〜Enを既存の値として設定する構成を示している力この基準心拍数変化値 E0〜Enは、図 17に示すように、基準心拍数形成変化値を記憶する記憶部 6bから順に設定するようにしてもよヽ。この構成によれば、心拍数変化誤り検出部 6aは、図 16に示したように複数の回路構成を接続することなぐ一つの回路で構成することができる。

[0130] 次に、心拍数誤り訂正部 6Bについて、図 18〜図 20を用いて説明する。

[0131] 図 18は心拍数誤り訂正部を構成する一回路構成例である。図 18において、心拍数誤り訂正部 6Bは、心拍数 Dを記憶する心拍数記憶部 6eと訂正する心拍数を求める訂正心拍数演算部 6fと、求めた訂正心拍数で心拍数記憶部 6eの心拍数を書き換える書き換え部 6gとを備える。

[0132] 次に、図 19のフローチャート及び図 20の訂正心拍数を説明する図を用いて、心拍数誤り訂正部の動作例を説明する。

[0133] 心拍数変化値 Etは、訂正時刻 t時の心拍数 Dtと一つ前の時刻 t-1時の心拍数 Dt-

1との差分で表される（図 20 (a)、図 20 (b) )。

[0134] ここで、心拍数変化誤り訂正部 6dによって心拍数変化が Et力 etに訂正された場合には（図 20 (c) ) (S11)、訂正心拍数演算部 6fは、前記の心拍数変化誤り訂正部 6 dで訂正した心拍数変化値 et (訂正時刻 tにおける訂正心拍数変化値 E)を読み出し(

S12)、心拍数記憶部 6eから同時刻はり一つ前の時刻 t-1における心拍数 Dt-1を読み出す (S13)。 [0135] 訂正心拍数演算部 6fは、読み出した心拍数 Dt-1と心拍数変化値 etとを用いて、 dt = Dt- 1 + et

の演算を行うことによって、訂正された心拍数 dtを算出する（図 20 (d) ) (S14)。

[0136] 書き換え部 6gは、心拍数記憶部 6eの心拍数 Dtを dtに書き換えることによって心拍数の訂正を行う (S 15)。

[0137] 訂正した心拍数は、報知や、他の装置への送信、ある、は記憶等を含み表示処理を行うことができる (S16)。

[0138] 上記した各処理は、ハードウェアにより回路構成に限らず、上記各処理を CPUに指令するプログラムによるソフトウェア処理によっても実行させることができる。

[0139] 上記した心拍数誤り検出部 6A中の心拍数変化誤り検出部 6aでは、連続する心拍数の変化パターン (例えば、 [El, E2])に基づいて心拍数変化の誤り検出を行う例を示したが、心拍数変化による誤り検出はこの変化パターンに限るものではなぐ例えば、対象時刻における心拍数変化値 E0のみによって誤り検出を判定してもよい。

[0140] 図 21, 22は本発明の心拍数変化の誤り検出の別の態様を説明するための図及びフローチャートである。

[0141] 図 21 (b)は、 "P1"及び" P2"において心拍数変化に誤りが発生した場合を示している。なお、図 21 (a)は比較のために心拍数変化に誤りが発生していない場合を示している。

[0142] 運動による心拍数変化は、実験により、上限及び下限の範囲 (例えば、 ± 20)内にほぼ収まることが確認されている。そこで、心拍数変化に上限値 Emax+ (例えば、 + 20)と下限値 Emax- (例えば、—20)を設定しておき、この範囲を越えた場合には誤りが発生したものと判定することで、検出精度は劣るものの簡易的な誤り検出を行うことがでさる。

[0143] さらに、この上限あるいは下限を越えて誤りと判定した場合には、その値を上限値 E max +あるいは下限値 Emax-に設定することで簡易的に訂正することができる。図 21 (c)では、上限値 Emax +を超えた" P1"の値を Emax+に訂正し、下限値 Emax-を超えた" P2"の値を Emax-に訂正する例を示している。

[0144] この心拍数変化誤り訂正の処理は、例えば、図 22に示すフローチャートに従って行うことができる。

[0145] はじめに、心拍数一時記憶部 5aは心拍数検出部 4から心拍数 Dを入力し、入力した心拍数 Dを今回拍数 DOとして記憶すると共に、前回記憶していた今回心拍数 DO を前回心拍数 D1として書き替える (S21)。

[0146] 差分演算部 5bは、今回心拍数 DOと前回心拍数 D1との差分 (E0 = D0— D1)演算を行う (S22)。

[0147] 前記演算で求めた心拍数変化値を現時点の心拍数変化値 E0として記憶する (S23)

[0148] 次に、心拍数変化の上限値 Emax+及び下限値 Emax-を用いて、求めた心拍数変化値 E0の誤り検出を行う (S24)。

[0149] 心拍数変化値 E0が上限値 Emax+と下限値 Emax-で定まる範囲外である場合には、その心拍数変化値 E0は誤りであると判定し、心拍数変化値 E0が上限値 Emax+を超える場合には、心拍数変化値 E0を上限値 Emax+に設定し、また、心拍数変化値 E0が下限値 Emax-を超える場合には、心拍数変化値 E0を下限値 Emax-に設定する

(525) ₀

[0150] なお、 S24の比較工程で、心拍数変化値 E0が上限値 Emax+と下限値 Emax-で定まる範囲内に収まる場合には、評価対象の心拍数変化値に誤りは無いと判定し、修正する必要はない。心拍数変化が得られる毎に上記した S21〜S25の工程を繰り返す

(526)。

[0151] なお、上記した簡易的な誤り検出及び誤り訂正では、運動報知部からの運動開始あるいは運動停止による判定パターンの選択は不要である。

産業上の利用可能性

[0152] 本発明の心拍波形のノイズ除去の手法は、心拍計に適用する他、身体機能測定装置等の心拍を一つのデータとして身体機能を測定する装置に適応することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 生体の心拍数を測定する心拍計において、

心拍波形力求めた心拍数について心拍数の変化を求める心拍数変化検出部と、前記心拍数変化の推移に基づいて前記心拍数の誤り検出及び心拍数の誤り訂正を行う心拍数誤り検出訂正部と、

を備えることを特徴とする心拍計。

[2] 前記心拍数変化検出部は、所定時間毎の心拍数の変化数から心拍数変化を求めることを特徴とする、請求項 1に記載の心拍計。

[3] 前記心拍数変化検出部は、心拍数のサンプリング値の差分力心拍数変化数を求めることを特徴とする、請求項 2に記載の心拍計。

[4] 前記心拍数変化検出部は、所定時刻における心拍数の微分値から心拍数変化を求めることを特徴とする、請求項 1に記載の心拍計。

[5] 前記心拍数変化は一定運動負荷における心拍波形力求めることを特徴とする、請求項 1から 4の何れか一つに記載の心拍計。

[6] 前記心拍数誤り検出訂正部は、

前記心拍数変化の推移に基づいて前記心拍数変化の誤りを心拍数の誤りとして検出する心拍数誤り検出部と、

前記心拍数誤り検出に基づいて心拍数の誤りを訂正する心拍数誤り訂正部と、を備えることを特徴とする、請求項 1に記載の心拍計。

[7] 前記心拍数誤り検出部は、

対象とする心拍数の対象心拍数変化の推移と、基準となる基準心拍数変化の推移とを比較し、当該両心拍数変化の推移の類似度に基づいて対象とする心拍数変化の誤りを検出する心拍数変化誤り検出部と、

心拍数変化の誤りを訂正する心拍数変化誤り訂正部と

を備えることを特徴とする、請求項 1から 5の何れか一つに記載の心拍計。

[8] 前記心拍数変化誤り検出部は、所定時間域において対象心拍数変化が有する複数個の心拍数変化値を心拍数変化の推移とし、

同所定時間域において基準心拍数変化が有する同数の心拍数変化値を基準心拍数変化の推移とし、

前記両推移において、対応する各心拍数変化値の差分を推移の類似度とし、対象とする心拍数変化の誤りを検出することを特徴とする、請求項 7に記載の心拍計。

[9] 異なる組み合わせの心拍数変化値力なる複数の基準心拍数変化パターンを記憶する基準心拍数変化パターン記憶部を備え、

前記心拍数変化誤り検出部は、前記複数の基準心拍数変化パターン力推定した基準心拍数変化パターンと対象心拍数変化とを比較し、

前記両心拍数変化において、対応する各心拍数変化値の差分を推移の類似度とし、対象とする心拍数変化の誤りを検出することを特徴とする、請求項 7に記載の心拍計。

[10] 前記心拍数変化誤り検出部は、運動負荷のタイミングに連動して前記基準心拍数変化パターン記憶部力も基準心拍数変化パターンを読み出すことを特徴とする、請求項 9に記載の心拍計。

[11] 前記心拍数変化誤り検出部は、前記差分が設定値を超える対象心拍数変化値の個数に基づいて前記心拍数変化の誤りを検出することを特徴とする、請求項 8乃至 1

0の何れか一つに記載の心拍計。

[12] 前記心拍数変化誤り訂正部は、

前記心拍数変化誤り検出部が検出した対象心拍数変化の心拍数変化値を、基準心拍数変化の心拍数変化値に訂正することを特徴とする、請求項 7から 11の何れか一つに記載の心拍計。

[13] 前記心拍数誤り訂正部は、前記心拍誤り検出部で検出訂正した心拍数変化値に基づいて、対応する心拍数を訂正することを特徴とする、請求項 7から 12の何れか一つに記載の心拍計。

[14] 心拍波形力求めた心拍数について心拍数の変化を求める心拍数変化検出工程と、

前記心拍数変化の推移に基づいて心拍数の誤り検出及び心拍数の誤り訂正を行う心拍数誤り検出訂正工程とを備えることを特徴とする心拍波形のノイズ除去方法。

[15] 前記心拍数変化検出工程は、所定時間毎の心拍数の変化数を求め、当該変化数を心拍数変化とすることを特徴とする、請求項 14に記載の心拍波形のノイズ除去方法。

[16] 前記心拍数変化検出工程は、心拍数のサンプリング値の差分力心拍数変化数を求めることを特徴とする、請求項 15に記載の心拍波形のノイズ除去方法。

[17] 前記心拍数変化検出工程は、所定時刻毎に心拍数の微分値を求め、当該微分値を心拍数変化とすることを特徴とする、請求項 14に記載の心拍波形のノイズ除去方法。

[18] 前記心拍数波形は、一定運動負荷における心拍波形力も求めることを特徴とする、請求項 14から 17の何れか一つに記載の心拍波形のノイズ除去方法。

[19] 前記心拍数誤り検出訂正工程は、

前記心拍数変化の推移に基づいて前記心拍数変化の誤りを心拍数の誤りとして検出する心拍数誤り検出工程と、

前記心拍数誤り検出に基づいて心拍数の誤りを訂正する心拍数誤り訂正工程と、を備えることを特徴とする、請求項 14に記載の心拍波形のノイズ除去方法。

[20] 前記心拍数誤り検出工程は、

対象とする心拍数の対象心拍数変化の推移と、基準となる基準心拍数変化の推移とを比較し、当該両心拍数変化の推移の類似度に基づいて対象とする心拍数変化の誤りを検出する心拍数変化誤り検出工程と、

心拍数変化の誤りを訂正する心拍数変化誤り訂正工程と

を備えることを特徴とする、請求項 14から 19の何れか一つに記載の心拍波形のノィズ除去方法。

[21] 前記心拍数変化誤り検出工程は、

所定時間域において対象心拍数変化が有する複数個の心拍数変化値を心拍数変化の推移とし、

前記両推移において、対応する各心拍数変化値の差分を推移の類似度とし、対象とする心拍数変化の誤りを検出することを特徴とする、請求項 20に記載の心拍波形のノイズ除去方法。

[22] 前記心拍数変化誤り検出工程は、

基準心拍数変化パターン記憶部が記憶する異なる組み合わせの心拍数変化値からなる複数の基準心拍数変化パターン力基準心拍数変化パターンを推定し、推定した基準心拍数変化パターンと対象心拍数変化とを比較し、

前記両心拍数変化において、対応する各心拍数変化値の差分を推移の類似度とし、対象とする心拍数変化の誤りを検出することを特徴とする、請求項 21に記載の心拍波形のノイズ除去方法。

[23] 前記基準心拍数変化パターンを運動負荷のタイミングと関連づけておき、

複数の基準心拍数変化パターン力運動負荷のタイミングに対応する基準心拍数変化パターンを抽出することを特徴とする、請求項 22に記載の心拍波形のノイズ除去方法。

[24] 前記心拍数変化誤り検出工程は、

前記差分が設定値を超える対象心拍数変化値の個数に基づいて前記心拍数変化の誤りを検出することを特徴とする、請求項 21から 23の何れか一つに記載の心拍波形のノイズ除去方法。

[25] 前記心拍数変化誤り訂正工程は、

前記心拍数変化誤り検出工程で検出した対象心拍数変化の心拍数変化値を、基準心拍数変化の心拍数変化値に訂正することを特徴とする、請求項 20から 24の何れか一つに記載の心拍波形のノイズ除去方法。

[26] 前記心拍数誤り訂正工程は、

前記心拍誤り検出工程で検出した心拍数変化値に基づいて、対応する心拍数を訂正することを特徴とする、請求項 20から 25の何れか一つに記載の心拍波形のノィズ除去方法。