WO2018062294A1 - 電子装置、制御方法及びプログラム - Google Patents

電子装置、制御方法及びプログラム Download PDF

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WO2018062294A1
WO2018062294A1 PCT/JP2017/035003 JP2017035003W WO2018062294A1 WO 2018062294 A1 WO2018062294 A1 WO 2018062294A1 JP 2017035003 W JP2017035003 W JP 2017035003W WO 2018062294 A1 WO2018062294 A1 WO 2018062294A1
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biological information
period
control unit
value
electronic device
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PCT/JP2017/035003
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信太郎 本多
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京セラ株式会社
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    • 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
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    • A61B5/026—Measuring blood flow
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    • A61B5/026—Measuring blood flow
    • A61B5/0285—Measuring or recording phase velocity of blood waves

Definitions

  • the present disclosure relates to an electronic device, a control method, and a program.
  • Patent Document 1 a device for removing noise in data related to biological information acquired from a subject (user) is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the electronic device includes an output unit and a control unit.
  • the output unit outputs a signal based on scattered light from a region to be examined.
  • the control unit generates biological information based on the signal.
  • the control unit determines an amplitude range related to the biological information for each period determined in the biological information, and detects noise in the biological information based on the amplitude range.
  • the control method includes a step of receiving a signal output based on scattered light from a region to be examined, and a step of generating biological information based on the signal.
  • the control method further includes a step of determining a period in the biological information, a step of determining an amplitude range related to the biological information for each of the determined periods, and the biological body based on the determined amplitude range. Detecting information noise.
  • the program causes a computer to execute a step of receiving a signal output based on scattered light from a test site and a step of generating biological information based on the signal.
  • the program further includes a step of determining a period in the biological information, a step of determining an amplitude range related to the biological information for each of the determined periods, and the biological information based on the determined amplitude range Detecting the noise of the.
  • FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure. It is a figure which shows an example of the graph of the blood flow rate produced
  • FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the electronic device 100 includes a biosensor 110, a control unit 120, a storage unit 130, an input unit 140, and a display unit 150.
  • the electronic device 100 measures the biological information of the subject.
  • the electronic device 100 measures biological information based on data of biological information acquired by the biological sensor 110 (hereinafter also simply referred to as “data”). For example, the electronic device 100 acquires data in a state where the biosensor 110 is in contact with a test site such as a finger or a forehead.
  • the biological information measured by the electronic device 100 is information on an arbitrary living body that can be measured using data acquired by the biological sensor 110. In the present embodiment, the biological information is described as information on blood flow, but the biological information is not limited to this.
  • the biosensor 110 acquires biometric data.
  • the biosensor 110 acquires biometric data in a state in which the biosensor 110 is in contact with the test site.
  • the biosensor 110 may include a light emitting unit 111 and a light receiving unit 112.
  • the biosensor 110 irradiates the test site with measurement light and acquires reflected light (scattered light) from the tissue inside the test site.
  • the biological sensor 110 transmits the acquired photoelectric conversion signal of scattered light to the control unit 120.
  • the biosensor 110 functions as an output unit that outputs a signal based on the acquired scattered light.
  • the light emitting unit 111 irradiates the test site with measurement light based on the control of the control unit 120.
  • the light emitting unit 111 irradiates, for example, a laser beam having a wavelength capable of detecting a predetermined component contained in blood as measurement light to the test site.
  • the light emitting unit 111 may be configured by, for example, an LD (Laser Diode: Laser Diode).
  • the light receiving unit 112 receives the scattered light of the measurement light from the test site.
  • the light receiving unit 112 may be configured by, for example, a PD (photodiode: Photo Diode).
  • the photoelectric conversion signal of the scattered light received by the light receiving unit 112 is transmitted to the control unit 120.
  • the control unit 120 includes at least one processor 120 a that controls and manages the entire electronic device 100 including each functional block of the electronic device 100.
  • the control unit 120 includes at least one processor 120a such as a CPU (CentralCPUProcessing Unit) that executes a program that defines a control procedure, and realizes its function.
  • a program is stored in, for example, the storage unit 130 or an external storage medium connected to the electronic device 100.
  • At least one processor 120a is implemented as a single integrated circuit (IC) or as a plurality of communicatively connected integrated circuit ICs and / or discrete circuits. Also good.
  • the at least one processor 120a can be implemented according to various known techniques.
  • the processor 120a includes one or more circuits or units configured to perform one or more data calculation procedures or processes, for example, by executing instructions stored in associated memory.
  • the processor 120a may be firmware (eg, a discrete logic component) configured to perform one or more data computation procedures or processes.
  • processor 120a may include one or more processors, controllers, microprocessors, microcontrollers, application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors, programmable logic devices, field programmable gate arrays, or the like.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • the functions of the control unit 120 described below may be executed by including any combination of these devices or configurations, or other known devices or combinations of configurations.
  • the control unit 120 measures (calculates) the biological information based on the biological information data acquired from the biological sensor 110.
  • the control unit 120 can measure the blood flow as the biological information, but the biological information is not limited to the blood flow.
  • the control unit 120 detects noise in the data when measuring biological information. Details of noise detection by the control unit 120 will be described later.
  • control unit 120 When the control unit 120 detects noise in the data, the control unit 120 corrects the data so as to remove the noise. Details of the data correction method by the control unit 120 will be described later. When the control unit 120 corrects noise in the data, the measurement accuracy of the biological information by the electronic device 100 is improved.
  • the storage unit 130 can be composed of a semiconductor memory or a magnetic memory.
  • the storage unit 130 stores various information, a program for operating the electronic device 100, and the like.
  • the storage unit 130 may also function as a work memory.
  • the storage unit 130 may store data acquired by the biological sensor 110, for example.
  • the input unit 140 receives an operation input from the subject, and includes an operation button (operation key), for example.
  • the input unit 140 may be configured by a touch panel, and an operation key that receives an operation input from the subject may be displayed on a part of the display device to accept a touch operation input by the subject.
  • the subject can cause the electronic device 100 to start measuring biological information, for example, by performing an input operation on the input unit 140.
  • the display unit 150 is a display device such as a liquid crystal display, an organic EL display, or an inorganic EL display. For example, the display unit 150 displays the measurement result of the biological information by the electronic device 100.
  • the control unit 120 detects a beat signal (also referred to as a beat signal) generated by light interference between scattered light from a stationary tissue and scattered light from a moving blood cell.
  • This beat signal represents the intensity as a function of time.
  • the control part 120 makes this beat signal the power spectrum which represented power as a function of frequency.
  • the Doppler shift frequency is proportional to the blood cell velocity.
  • the power corresponds to the amount of blood cells.
  • the control unit 120 obtains the blood flow volume by integrating the power spectrum of the beat signal over the frequency.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a graph of blood flow measured by the control unit 120.
  • the vertical axis represents the blood flow volume
  • the horizontal axis represents time.
  • the blood flow graph has a shape that vibrates up and down in accordance with the pulsation of the subject.
  • the output intensity acquired by the light receiving unit 112 changes. That is, the light receiving unit 112 detects a beat signal due to moving blood cells, but a change (shift) in the positional relationship between the biological sensor 110 and the test site can also be detected as a beat signal.
  • the beat signal generated by the difference between the biological sensor 110 and the test site becomes noise that reduces the measurement accuracy of biological information. This noise is also referred to as body movement noise in this specification.
  • the graph shown in FIG. 2 includes noise locally. By detecting and correcting (removing) noise included in the graph, the measurement accuracy of biological information is improved.
  • biological information such as blood flow may change due to human activity.
  • the blood flow is different between a sitting state and a walking state.
  • blood flow changes before and after ingesting food and drink.
  • the blood flow graph may vary depending on the activity of the human body as described above, the variation caused by the activity of the human body is not noise. Therefore, if it is detected as noise, it may cause a decrease in measurement accuracy.
  • the electronic apparatus 100 is difficult to detect a change in blood flow due to human body activity as noise, and can improve the detection accuracy of body movement noise.
  • details of the noise detection and correction processing performed by the electronic apparatus 100 will be described focusing on the processing content of the control unit 120.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of details of noise detection and correction processing by the electronic apparatus 100.
  • control unit 120 acquires biological information data from the biological sensor 110 (step S101).
  • the control unit 120 generates a blood flow graph as shown in FIG. 2 based on the acquired data (step S102).
  • the blood flow graph is generated, for example, in units of a predetermined length of time.
  • the length of the predetermined time can be, for example, several seconds to several tens of seconds.
  • the control unit 120 determines the unit of length of the predetermined time as the first period (initial period) used in the process in the flow of FIG. 3, and performs the process.
  • control unit 120 determines a predetermined period in the blood flow graph. In determining the predetermined period, the control unit 120 generates a histogram for the predetermined period (step S103). Here, the control unit 120 generates a histogram for the initial period.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating an example of a histogram generated by the control unit 120.
  • FIG. As shown in FIGS. 4A and 4B, the histogram shows the value of the blood flow rate in a predetermined period and the appearance frequency of the value of the blood flow rate.
  • the value of blood flow is the value of blood flow in a predetermined minute time.
  • the appearance frequency is a value represented by the number of appearances of minute time indicating the value of each blood flow.
  • the histogram shows the distribution of the appearance frequency of each blood flow value in a predetermined period.
  • the division condition is a condition capable of determining whether or not a change in the blood flow tendency occurs in a predetermined period.
  • the control unit 120 determines that a change in the blood flow tendency occurs in the predetermined period, and divides the predetermined period.
  • the control unit 120 determines that the blood flow tendency has not changed in the predetermined period, and determines not to divide the predetermined period.
  • the division condition may be determined based on the number of peak values (maximum values) of the histogram, for example. For example, in the histogram, when the peak value is greater than or equal to a predetermined quantity (for example, 15), the control unit 120 can determine that the predetermined period satisfies the division condition.
  • This predetermined quantity is not limited to 15 described above, and may be, for example, 2 or more.
  • the peak value (maximum value) of the histogram refers to the maximum value in the interval in which the histogram increases and then decreases among the histogram values.
  • the histogram is a frequency graph, it does not have a smooth mountain distribution, but the peak value decreases as it approaches the normal distribution, and the histogram division condition is based on the peak value of the histogram. Decided.
  • the division condition may be determined based on the number of mode values in the histogram, for example.
  • the mode value is a blood flow value having the highest appearance frequency. For example, when there are a plurality of mode values, the control unit 120 can determine that the predetermined period satisfies the division condition.
  • the division condition may be determined based on the shape of the histogram, for example. For example, when it is determined that the histogram has normality, the control unit 120 can determine that the predetermined period satisfies the division condition. For example, when the histogram has a distribution in which the appearance frequency increases as it approaches the peak value of the blood flow as shown in FIG. It can be judged that it satisfies. For example, when the histogram does not have a distribution in which the appearance frequency increases as it approaches the peak value of the blood flow as illustrated in FIG. It can be determined that the division condition is not satisfied.
  • the division condition is not limited to the above example.
  • the division condition is an arbitrary condition that allows the control unit 120 to determine whether or not a change in the blood flow tendency has occurred in a predetermined period.
  • the control unit 120 may make a comprehensive determination by combining a plurality of division conditions.
  • the control unit 120 determines that the histogram satisfies the division condition (Yes in step S104), the control unit 120 divides the predetermined period (step S105). For example, the control unit 120 can divide the predetermined period into two at the center of the start time and end time of the predetermined period. In this case, the predetermined period is divided into two periods having the same length of time. The control unit 120 may divide the predetermined period into periods having different time lengths. The control unit 120 may divide the predetermined period into three or more periods.
  • step S105 When the control unit 120 divides the predetermined period in step S105, the control unit 120 proceeds to step S103. And the control part 120 performs step S103 and step S104 about each of the predetermined period produced
  • step S104 When the control unit 120 determines that the histogram in the predetermined period does not satisfy the division condition (No in step S104), the division of the period ends.
  • Each period divided by the control unit 120 in step S103 to step S105 is hereinafter also referred to as “division period”.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of noise detection and correction processing performed by the electronic apparatus 100.
  • the processing of the control unit 120 is divided initial term Z I is the four divided period Z 1 to Z 4.
  • the control unit 120 calculates the center value in each divided period (step S106).
  • the center value is a value indicating the center of vertical vibration in the graph of blood flow during the divided period.
  • the control unit 120 may determine the mode value in the histogram of the divided period as the center value.
  • the calculation method of the center value is not limited to this, and any method that can calculate the center of the vertical vibration of the blood flow graph in the divided period can be used.
  • the center values of the divided periods Z 1 to Z 4 are shown as C 1 to C 4 , respectively.
  • control unit 120 determines whether or not the center values coincide in adjacent periods that are temporally adjacent to each other (step S107).
  • control unit 120 When it is determined that the central values of the adjacent periods match (Yes in step S107), the control unit 120 combines the adjacent periods (that is, a plurality of divided periods) with the same central value into one period (step S108).
  • step S107 When the control unit 120 determines that the center values of the adjacent periods do not match (No in step S107), the control unit 120 proceeds to step S109. By step S107 and step S108, the control unit 120 determines a period for performing the noise detection process. In the example shown in FIG. 5, no period is combined.
  • the control unit 120 calculates an average value of the difference between the center value and the actual value in each period (step S109).
  • the actual value is the value of the blood flow volume at each time.
  • the control unit 120 calculates the difference between the center value and the actual value as an absolute value. That is, the difference between the center value and the actual value indicates a difference (separation) from the center value of the actual value.
  • the control unit 120 determines an amplitude range that is determined not to be noise in each period (step S110). For example, the control unit 120 may determine a range in which the difference from the center value is within the average value as the amplitude range. That is, the amplitude range is determined as a range from a value lower by the average value to a value higher by the average value with reference to the center value.
  • the amplitude ranges determined by the control unit 120 in each of the divided periods Z 1 to Z 4 are shown as M 1 to M 4 , respectively.
  • the control unit 120 determines a range in which the difference from the center value is within a value calculated by multiplying the average value by a predetermined coefficient as an amplitude range, or the like. Thus, the amplitude range may be determined.
  • control unit 120 determines that noise is occurring when the amplitude range determined in step S110 is exceeded. That is, when detecting noise, the control unit 120 determines whether there is an actual value exceeding the determined amplitude range in each period (step S111).
  • the control unit 120 can determine that noise is generated in a time zone exceeding the amplitude range. In this case, the control unit 120 corrects the blood flow graph (step S112). For example, the control unit 120 can perform correction by replacing the actual value exceeding the amplitude range with the maximum value or the minimum value of the amplitude range. For example, when the actual value exceeds (exceeds) the maximum value of the amplitude range, the control unit 120 may replace the actual value exceeding the amplitude range with the maximum value of the amplitude range. For example, when the actual value exceeds (below) the minimum value of the amplitude range, the control unit 120 may replace the actual value exceeding the amplitude range with the minimum value of the amplitude range. The control unit 120 may perform correction by other methods.
  • control unit 120 determines that no body movement noise has occurred and ends this flow. .
  • the electronic apparatus 100 determines an amplitude range related to biological information for each predetermined period determined in the biological information, and detects biological information noise based on the amplitude range.
  • the predetermined period is determined based on a division condition that can determine whether or not a change in the tendency of the biological information has occurred during the predetermined period. Therefore, according to the electronic device 100, it is possible to determine a range of amplitude that takes into account the tendency of changes in biological information and detect noise. Thereby, for example, since the variation of the biological information due to the activity of the human body is not detected as noise, the measurement accuracy of the biological information by the electronic device 100 is improved. In this way, the electronic device 100 can be more useful than conventional devices.
  • the electronic device 100 can correct the biological information by replacing the noise with the maximum value or the minimum value of the amplitude range. In this way, by correcting the noise of the biological information within a range that can be assumed as the biological information, more accurate biological information can be easily provided to the subject. Thereby, the electronic device 100 can improve usefulness compared with the conventional device.

Abstract

電子装置は、被検部位からの散乱光に基づいて信号を出力する出力部と、信号に基づいて生体情報を生成する制御部と、を備え、制御部は、生体情報において定めた期間ごとに、生体情報に関する振幅の範囲を決定し、振幅の範囲に基づいて、生体情報のノイズを検出する。

Description

電子装置、制御方法及びプログラム 関連出願の相互参照
　本出願は、日本国特許出願２０１６－１８８６１４号（２０１６年９月２７日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本開示は、電子装置、制御方法及びプログラムに関する。
　従来、被検者（ユーザ）から取得した生体情報に関するデータにおいて、ノイズを除去する装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特開２００７－０５４４７１号公報 特開２０１３－１５０７７２号公報
　一態様の電子装置は、出力部と、制御部とを備える。前記出力部は、被検部位からの散乱光に基づいて信号を出力する。前記制御部は、前記信号に基づいて生体情報を生成する。前記制御部は、前記生体情報において定められた期間ごとに、前記生体情報に関する振幅の範囲を決定し、前記振幅の範囲に基づいて、前記生体情報のノイズを検出する。
　一態様の制御方法は、被検部位からの散乱光に基づいて出力される信号を受光するステップと、前記信号に基づいて生体情報を生成するステップとを含む。前記制御方法は、さらに、前記生体情報において期間を定めるステップと、前記定められた期間ごとに、前記生体情報に関する振幅の範囲を決定するステップと、前記決定した振幅の範囲に基づいて、前記生体情報のノイズを検出するステップとを含む。
　一態様のプログラムは、コンピュータに、被検部位からの散乱光に基づいて出力される信号を受光するステップと、前記信号に基づいて生体情報を生成するステップとを実行させる。前記プログラムは、さらに、前記生体情報において期間を定めるステップと、前記定められた期間ごとに、前記生体情報に関する振幅の範囲を決定するステップと、前記決定した振幅の範囲に基づいて、前記生体情報のノイズを検出するステップとを実行させる。
本開示の一実施形態に係る電子装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 図１の制御部により生成された血流量のグラフの一例を示す図である。 図１の電子装置によるノイズの検出及び補正処理の詳細の一例を示すフローチャートである。 図１の制御部により生成されるヒストグラムの一例を示す図である。 図１の制御部により生成されるヒストグラムの一例を示す図である。 図１の電子装置によるノイズの検出及び補正処理の一例について説明する図である。
　以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、本開示の一実施形態に係る電子装置１００の概略構成を示す機能ブロック図である。電子装置１００は、生体センサ１１０と、制御部１２０と、記憶部１３０と、入力部１４０と、表示部１５０とを備える。
　電子装置１００は、被検者の生体情報を測定する。電子装置１００は、生体センサ１１０が取得した生体情報のデータ（以下、単に「データ」とも称する）に基づいて、生体情報を測定する。電子装置１００は、例えば、生体センサ１１０が指又は額等の被検部位に接触された状態で、データを取得する。電子装置１００が測定する生体情報は、生体センサ１１０が取得したデータを用いて測定可能な任意の生体に関する情報である。本実施形態では、生体情報が、血流量に関する情報であるとして説明するが、生体情報はこれに限られない。
　生体センサ１１０は、生体情報のデータを取得する。生体センサ１１０は、例えば被検部位に接触された状態で、生体情報のデータを取得する。生体センサ１１０は、発光部１１１と受光部１１２とを備えていてよい。生体センサ１１０は、被検部位に測定光を照射して、被検部位の内部の組織からの反射光（散乱光）を取得する。生体センサ１１０は、取得した散乱光の光電変換信号を、制御部１２０に送信する。生体センサ１１０は、取得した散乱光に基づいて信号を出力する出力部として機能する。
　発光部１１１は、制御部１２０の制御に基づいて測定光を被検部位に照射する。発光部１１１は、例えば、血液中に含まれる所定の成分を検出可能な波長のレーザ光を、測定光として被検部位に照射する。発光部１１１は、例えばＬＤ（レーザダイオード：Laser Diode）により構成されていてよい。
　受光部１１２は、被検部位からの測定光の散乱光を受光する。受光部１１２は、例えば、ＰＤ（フォトダイオード：Photo Diode）により構成されていてよい。受光部１１２が受光した散乱光の光電変換信号は、制御部１２０に送信される。
　制御部１２０は、電子装置１００の各機能ブロックをはじめとして、電子装置１００の全体を制御及び管理する少なくとも１つのプロセッサ１２０ａを含む。制御部１２０は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の少なくとも１つのプロセッサ１２０ａを含んで構成され、その機能を実現する。このようなプログラムは、例えば記憶部１３０、又は電子装置１００に接続された外部の記憶媒体等に格納される。
　種々の実施形態によれば、少なくとも１つのプロセッサ１２０ａは、単一の集積回路（ＩＣ）として、又は複数の通信可能に接続された集積回路ＩＣ及び／又はディスクリート回路（discrete circuits）として実行されてもよい。少なくとも１つのプロセッサ１２０ａは、種々の既知の技術に従って実行されることが可能である。
　一実施形態において、プロセッサ１２０ａは、例えば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって１以上のデータ計算手続又は処理を実行するように構成された１以上の回路又はユニットを含む。他の実施形態において、プロセッサ１２０ａは、1以上のデータ計算手続き又は処理を実行するように構成されたファームウェア（例えば、ディスクリートロジックコンポーネント）であってもよい。
　種々の実施形態によれば、プロセッサ１２０ａは、１以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、又は他の既知のデバイス若しくは構成の組み合わせを含み、以下に説明される制御部１２０としての機能を実行してもよい。
　制御部１２０は、生体センサ１１０から取得した生体情報のデータに基づき、生体情報を測定（算出）する。制御部１２０は、生体情報として血流量を測定できるが、生体情報は、血流量に限られない。制御部１２０は、生体情報の測定に際し、データにおけるノイズを検出する。制御部１２０によるノイズ検出の詳細については、後述する。
　制御部１２０は、データにおけるノイズを検出した場合、当該ノイズを除去するように、データを補正する。制御部１２０によるデータの補正方法の詳細については、後述する。制御部１２０がデータにおけるノイズを補正することにより、電子装置１００による生体情報の測定精度が向上する。
　記憶部１３０は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されることができる。記憶部１３０は、各種情報及び電子装置１００を動作させるためのプログラム等を記憶する。記憶部１３０は、ワークメモリとしても機能してもよい。記憶部１３０は、例えば、生体センサ１１０により取得されたデータを記憶してよい。
　入力部１４０は、被検者からの操作入力を受け付けるものであり、例えば、操作ボタン（操作キー）から構成される。入力部１４０をタッチパネルにより構成し、表示デバイスの一部に被検者からの操作入力を受け付ける操作キーを表示して、被検者によるタッチ操作入力を受け付けてもよい。被検者は、例えば入力部１４０へ入力操作を行うことにより、電子装置１００に、生体情報の測定を開始させることができる。
　表示部１５０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、又は無機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスである。表示部１５０は、例えば、電子装置１００による生体情報の測定結果を表示する。
　次に、制御部１２０による、ドップラーシフトを利用した血流量測定技術について説明する。
　生体の組織内において、動いている血球から散乱された散乱光は、血液中の血球の移動速度に比例したドップラー効果による周波数シフト（ドップラーシフト）を受ける。制御部１２０は、静止した組織からの散乱光と、動いている血球からの散乱光との光の干渉によって生じるうなり信号（ビート信号ともいう）を検出する。このうなり信号は、強度を時間の関数として表したものである。そして、制御部１２０は、このうなり信号を、パワーを周波数の関数として表したパワースペクトルにする。このうなり信号のパワースペクトルでは、ドップラーシフト周波数は血球の速度に比例する。このうなり信号のパワースペクトルでは、パワーは血球の量に対応する。制御部１２０は、うなり信号のパワースペクトルに周波数をかけて積分することにより血流量を求める。
　図２は、制御部１２０により測定された血流量のグラフの一例を示す図である。図２において、縦軸は血流量を示し、横軸は時間を示す。図２に示すように、血流量のグラフは、被検者の拍動に合わせて上下に振動する形状となる。
　ところで、生体情報の測定において、生体情報のデータを取得する生体センサ１１０と被検部位（皮膚）との位置関係が変化した場合、受光部１１２が取得する出力強度が変化する。すなわち、受光部１１２は、動いている血球によるビート信号を検出するが、生体センサ１１０と被検部位との位置関係の変化（ずれ）も、ビート信号として検出されうる。生体センサ１１０と被検部位とのずれによって生じるビート信号は、生体情報の測定精度を低下させるノイズとなる。このノイズを、本明細書において、体動ノイズとも称する。
　体動ノイズは、生体センサ１１０と被検部位との位置関係が変化した場合に生じるため、図２に示すグラフは、局所的にノイズを含む。グラフに含まれるノイズを検出し、補正（除去）することにより、生体情報の測定精度が向上する。
　一方で、血流量等の生体情報は、人体の活動等により変化する場合がある。例えば、座っている状態と、歩いている状態とでは、血流量は異なる。例えば、飲食物を摂取する前後で血流量は変化する。血流量のグラフは、このように人体の活動によっても変動し得るが、人体の活動による変動は、ノイズではないため、ノイズとして検出されると、測定精度の低下の原因となる場合がある。
　本実施形態に係る電子装置１００は、人体の活動による血流量の変動をノイズとして検出しにくく、体動ノイズの検出精度を向上できる。以下、電子装置１００による、ノイズの検出及び補正処理の詳細について、制御部１２０による処理内容を中心に説明する。
　図３は、電子装置１００によるノイズの検出及び補正処理の詳細の一例を示すフローチャートである。
　まず、制御部１２０は、生体センサ１１０から生体情報のデータを取得する（ステップＳ１０１）。
　制御部１２０は、取得したデータに基づいて、例えば図２に示すような、血流量のグラフを生成する（ステップＳ１０２）。血流量のグラフは、例えば所定の時間の長さ単位で生成される。所定の時間の長さは、例えば数秒～数十秒とすることができる。制御部１２０は、当該所定の時間の長さ単位を、図３のフローにおける処理で用いる最初の期間（当初期間）として決定し、処理を行う。
　次に、制御部１２０は、血流量のグラフにおける所定期間を定める。所定期間を定めるにあたり、制御部１２０は、所定期間におけるヒストグラムを生成する（ステップＳ１０３）。ここでは、制御部１２０は、当初期間におけるヒストグラムを生成する。
　図４Ａ及び図４Ｂは、制御部１２０により生成されるヒストグラムの一例を示す図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ヒストグラムは、所定期間における血流量の値と、当該血流量の値の出現頻度とを示す。血流量の値は、所定の微小時間における血流量の値である。出現頻度は、各血流量の値を示す微小時間の出現回数等により表される値である。ヒストグラムは、所定期間における、各血流量の値の出現頻度の分布を示す。
　次に、制御部１２０は、生成したヒストグラムが分割条件を満たすか否かを判断する（ステップＳ１０４）。分割条件は、所定期間において血流量の傾向に変化が発生しているか否かを判定可能な条件である。制御部１２０は、所定期間が分割条件を満たす場合、所定期間において血流の傾向に変化が発生していると判断し、所定期間を分割する。制御部１２０は、所定期間が分割条件を満たさない場合、所定期間において血流の傾向に変化が発生していないと判断し、所定期間を分割しないと決定する。
　分割条件は、例えば、ヒストグラムのピーク値（極大値）の数に基づいて定められてよい。例えば、ヒストグラムにおいて、ピーク値が所定の数量（例えば１５個）以上である場合、制御部１２０は、所定期間が分割条件を満たすと判断できる。この所定の数量は上記の１５に限定されるものではなく、例えば、２以上であればよい。ヒストグラムのピーク値（極大値）とは、ヒストグラムの値のうち、ヒストグラムが増加しその後減少した区間における最大の値をいう。ここで、ヒストグラムは頻度のグラフなのでなめらかな山状の分布にはならないが、正規的な分布に近づくほどにピーク値は少なくなるものと想定して、ヒストグラムの分割条件をヒストグラムのピーク値に基づいて決定した。
　分割条件は、例えば、ヒストグラムの最頻値の数に基づいて定められてもよい。最頻値は、出現頻度が最も高い血流量の値である。例えば、最頻値が複数存在する場合、制御部１２０は、所定期間が分割条件を満たすと判断できる。
　分割条件は、例えば、ヒストグラムの形状に基づいて定められてもよい。例えば、ヒストグラムが正規性を有すると判断される場合、制御部１２０は、所定期間が分割条件を満たすと判断できる。制御部１２０は、例えば、ヒストグラムが、図４Ａに示すように血流量のピーク値に近いほど出現頻度が高くなる分布を有する場合、ヒストグラムが正規性を有すると判断し、所定期間が分割条件を満たすと判断できる。制御部１２０は、例えば、ヒストグラムが、図４Ｂに示すように血流量のピーク値に近いほど出現頻度が高くなる分布となっていない場合、ヒストグラムが正規性を有しないと判断し、所定期間が分割条件を満たさないと判断できる。
　分割条件は、上述した例に限られない。分割条件は、制御部１２０が、所定期間において血流量の傾向に変化が発生しているか否かを判定可能な任意の条件である。制御部１２０は、複数の分割条件を組み合わせて、総合的に判断を行ってもよい。
　制御部１２０は、ヒストグラムが分割条件を満たすと判断した場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、所定期間を分割する（ステップＳ１０５）。制御部１２０は、例えば所定期間を、当該所定期間の開始時刻と終了時刻の中央で２分割できる。この場合、所定期間は、時間の長さが等しい２つの期間に分割される。制御部１２０は、所定期間を、それぞれ時間の長さが異なる期間に分割してもよい。制御部１２０は、所定期間を３つ以上の期間に分割してもよい。
　制御部１２０は、ステップＳ１０５において所定期間を分割すると、ステップＳ１０３に移行する。そして、制御部１２０は、分割した期間を新たな所定期間として、分割により生成された所定期間のそれぞれについて、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４を実行する。つまり、分割された新たな所定期間が、ステップＳ１０３においてヒストグラムを生成する対象となる所定期間となる。
　制御部１２０は、所定期間におけるヒストグラムが分割条件を満たさないと判断した場合（ステップＳ１０４のＮｏ）、期間の分割を終了する。ステップＳ１０３乃至ステップＳ１０５において制御部１２０により分割された各期間を、以下「分割期間」とも称する。
　図５は、電子装置１００によるノイズの検出及び補正処理の一例について説明する図である。図５では、制御部１２０の処理により、当初期間ＺＩが４つの分割期間Ｚ１乃至Ｚ４に分割されている。
　制御部１２０は、期間の分割を終了すると、各分割期間における中心値を算出する（ステップＳ１０６）。中心値は、分割期間における血流量のグラフの上下振動の中心を示す値である。制御部１２０は、例えば分割期間のヒストグラムにおける最頻値を、中心値として決定してよい。ただし、中心値の算出方法は、これに限られず、分割期間における血流量のグラフの上下振動の中心を算出可能な任意の方法を用いることができる。図５に示す例において、各分割期間Ｚ１乃至Ｚ４の中心値は、それぞれＣ１乃至Ｃ４として示されている。
　次に、制御部１２０は、各分割期間において、互いに時間的に隣接する隣接期間において、中心値が一致するか否かを判断する（ステップＳ１０７）。
　制御部１２０は、隣接期間の中心値が一致すると判断した場合（ステップＳ１０７のＹｅｓ）、当該中心値が一致する隣接期間（すなわち複数の分割期間）を１つの期間に結合する（ステップＳ１０８）。
　制御部１２０は、隣接期間の中心値が一致しないと判断した場合（ステップＳ１０７のＮｏ）、ステップＳ１０９に移行する。ステップＳ１０７及びステップＳ１０８により、制御部１２０は、ノイズ検出処理を行うための期間を確定する。図５に示す例では、いずれの期間も結合されていない。
　制御部１２０は、各期間において、中心値と実値との差の平均値を算出する（ステップＳ１０９）。ここで、実値は、各時間における血流量の値である。制御部１２０は、中心値と実値との差を、絶対値として算出する。すなわち、中心値と実値との差は、実値の中心値からの差（隔たり）を示す。
　制御部１２０は、算出した上記平均値に基づいて、各期間においてノイズではないと判断される振幅の範囲を決定する（ステップＳ１１０）。制御部１２０は、例えば、中心値からの差が、上記平均値以内となる範囲を、振幅の範囲と決定してよい。すなわち、振幅の範囲は、中心値を基準に、上記平均値分低い値から上記平均値分高い値までの範囲として決定される。図５において、各分割期間Ｚ１乃至Ｚ４において制御部１２０により決定された振幅の範囲は、それぞれＭ１乃至Ｍ４として示されている。制御部１２０は、例えば、中心値からの差が、上記平均値に所定の係数を乗算して算出される値以内となる範囲を、振幅の範囲と決定する等、上述の方法とは異なる方法により、振幅の範囲を決定してもよい。
　本実施形態において、制御部１２０は、ステップＳ１１０で決定した振幅の範囲を超える場合に、ノイズが発生していると決定する。すなわち、制御部１２０は、ノイズの検出に際し、各期間において、決定した振幅の範囲を超える実値が存在するか否かを判定する（ステップＳ１１１）。
　制御部１２０は、各期間において、決定した振幅の範囲を超える実値が存在すると判断した場合（ステップＳ１１１のＹｅｓ）、当該振幅の範囲を超える時間帯にノイズが発生していると判断できる。この場合、制御部１２０は、血流量のグラフの補正を行う（ステップＳ１１２）。制御部１２０は、例えば、振幅の範囲を超える実値を、当該振幅の範囲の最大値又は最小値に置換することにより、補正を行うことができる。制御部１２０は、例えば、実値が振幅の範囲の最大値を超えた（上回った）場合、振幅の範囲を超える実値を、振幅の範囲の最大値に置換してよい。制御部１２０は、例えば、実値が振幅の範囲の最小値を超えた（下回った）場合、振幅の範囲を超える実値を、振幅の範囲の最小値に置換してよい。制御部１２０は、他の方法によって補正を行ってもよい。
　制御部１２０は、各期間において、決定した振幅の範囲を超える実値が存在しないと判断した場合（ステップＳ１１１のＮｏ）、体動ノイズが発生していないと判断して、このフローを終了する。
　上記実施形態に係る電子装置１００は、生体情報において定めた所定期間ごとに、生体情報に関する振幅の範囲を決定し、振幅の範囲に基づいて、生体情報のノイズを検出する。この所定期間は、所定期間において生体情報の傾向に変化が発生しているか否かを判定可能な分割条件に基づいて定められる。そのため、電子装置１００によれば、生体情報の変化の傾向を加味した振幅の範囲を決定し、ノイズを検出できる。これにより、例えば人体の活動等による生体情報の変動をノイズとして検出しないため、電子装置１００による生体情報の測定精度が向上する。このようにして、電子装置１００は、従来の装置と比較して有用性を向上できる。
　電子装置１００は、ノイズを検出した場合、ノイズを、振幅の範囲の最大値又は最小値に置換することにより、生体情報の補正を行うことができる。このように、生体情報のノイズを、生体情報として想定され得る範囲内に補正することにより、より正確な生体情報を被検者に提供しやすくなる。これにより、電子装置１００は、従来の装置と比較して有用性を向上できる。
　本開示を完全かつ明瞭に開示するために一実施形態に関し説明してきた。しかし、添付の請求項は、上記実施形態に限定されるべきものでなく、本明細書に示した基礎的事項の範囲内で当該技術分野の当業者が創作しうるすべての変形例及び代替可能な構成を具現化するように構成されるべきである。いくつかの実施形態に示した各要件は、自由に組み合わせが可能である。
　１００　電子装置
　１１０　生体センサ
　１１１　発光部
　１１２　受光部
　１２０　制御部
　１２０ａ　プロセッサ
　１３０　記憶部
　１４０　入力部
　１５０　表示部
 
 

Claims (20)

  1. 　被検部位からの散乱光に基づいて信号を出力する出力部と、
    　前記信号に基づいて生体情報を生成する制御部と、
    を備え、
    　前記制御部は、前記生体情報において定められた期間ごとに、前記生体情報に関する振幅の範囲を決定し、前記振幅の範囲に基づいて、前記生体情報のノイズを検出する、
    電子装置。
  2. 　前記制御部は、前記期間ごとに、前記振幅の範囲を超える前記生体情報の値を検出した場合に、前記ノイズを検出する、請求項１に記載の電子装置。
  3. 　前記制御部は、前記生体情報に関するヒストグラムを生成し、前記ヒストグラムが、前記期間において前記生体情報の傾向に変化が発生しているか否かを判定する分割条件を満たす場合、前記期間を分割して新たな期間を定める、請求項１又は請求項２に記載の電子装置。
  4. 　前記分割条件は、前記ヒストグラムにおける最頻値の数及びピークの数の少なくともいずれかに基づく条件である、請求項３に記載の電子装置。
  5. 　前記制御部は、前記期間における最頻値を中心値として決定し、互いに時間的に隣接する複数の期間において、前記中心値が一致する場合、前記複数の期間を結合して新たな期間を定める、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の電子装置。
  6. 　前記制御部は、前記中心値から所定の範囲を前記振幅の範囲と決定する、請求項５に記載の電子装置。
  7. 　前記制御部は、前記期間において、前記中心値と前記生体情報の実値との差の平均値を算出し、前記中心値から前記平均値の範囲を前記振幅の範囲と決定する、請求項６に記載の電子装置。
  8. 　前記制御部は、前記ノイズを検出した場合、前記生体情報の補正を行う、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の電子装置。
  9. 　前記制御部は、前記ノイズを、前記振幅の範囲の最大値又は最小値に置換することにより前記補正を行う、請求項８に記載の電子装置。
  10. 　前記生体情報は血流量に関する情報である、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の電子機器。
  11. 　前記被検部位は指又は額である、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の電子機器。
  12. 　被検部位からの散乱光に基づいて出力される信号を受信するステップと、
    　前記信号に基づいて生体情報を生成するステップと、
    　前記生体情報において期間を定めるステップと、
    　前記定められた期間ごとに、前記生体情報に関する振幅の範囲を決定するステップと、
    　前記決定した振幅の範囲に基づいて、前記生体情報のノイズを検出するステップと、
    を含む制御方法。
  13. 　前記ノイズを検出するステップは、前記期間ごとに、前記振幅の範囲を超える前記生体情報の値を検出した場合に実行される、請求項１２に記載の制御方法。
  14. 　前記生体情報に関するヒストグラムを生成するステップと、
    　前記ヒストグラムが、前記期間において前記生体情報の傾向に変化が発生しているか否かを判定する分割条件を満たすか否かを判定するステップと、
    　前記分割条件を満たすと判定した場合に、前記期間を分割して新たな期間を定めるステップと、
    をさらに含む、請求項１２又は請求項１３に記載の制御方法。
  15. 　前記分割条件は、前記ヒストグラムにおける最頻値の数及びピークの数の少なくともいずれかに基づく条件である、請求項１４に記載の制御方法。
  16. 　前記期間における最頻値を中心値として決定するステップと、
    　互いに時間的に隣接する複数の期間において、前記中心値が一致するか否かを判定するステップと、
    　前記中心値が一致する場合に、前記複数の期間を結合して新たな期間を定めるステップと、
    をさらに含む、請求項１２乃至請求項１５のいずれか一項に記載の制御方法。
  17. 　コンピュータに、
    　被検部位からの散乱光に基づいて出力される信号を受信するステップと、
    　前記信号に基づいて生体情報を生成するステップと、
    　前記生体情報において期間を定めるステップと、
    　前記定められた期間ごとに、前記生体情報に関する振幅の範囲を決定するステップと、
    　前記決定した振幅の範囲に基づいて、前記生体情報のノイズを検出するステップと、
    を実行させるプログラム。
  18. 　前記ノイズを検出するステップは、前記期間ごとに、前記振幅の範囲を超える前記生体情報の値を検出した場合に実行される、請求項１７に記載のプログラム。
  19. 　前記生体情報に関するヒストグラムを生成するステップと、
    　前記ヒストグラムが、前記期間において前記生体情報の傾向に変化が発生しているか否かを判定する分割条件を満たすか否かを判定するステップと、
    　前記分割条件を満たすと判定した場合に、前記期間を分割して新たな期間を定めるステップと、
    をさらに実行させる、請求項１７又は請求項１８に記載のプログラム。
  20. 　前記分割条件は、前記ヒストグラムにおける最頻値の数及びピークの数の少なくともいずれかに基づく条件である、請求項１９に記載のプログラム。
     
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