CN102764111A - 生物体信息处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物体信息处理装置，该生物体信息处理装置具备：测定部，用于测定受测者的脉搏数；检测部，用于检测所述受测者的身体活动；运算部，使用所述检测部的检测结果运算所述受测者的运动强度；第一推断部，使用由所述运算部运算出的运动强度对推断脉搏数进行推断；以及控制部，进行如下控制：在完成了所述测定部的测定的情况下，显示该测定结果的脉搏数，在不能进行所述测定部的测定情况下，显示所述第一推断部推断出的推断脉搏数。

Description

生物体信息处理装置

技术领域

本发明涉及一种用于推断脉搏数的生物体信息处理装置。

背景技术

在现有技术中，作为用于受测者的运动管理、健康管理的生物体信息处理装置，已知有佩带在受测者身体的一部分上，用于测定受测者的脉搏数的脉搏计。脉搏计是用于检测佩带有装置的受测者的血流量变化而测定受测者的脉搏数的装置。作为脉搏计，已知有利用光的脉搏计、利用超声波的脉搏计、利用红外线的脉搏计等。

为了准确地测定脉搏数，需要精细地检测受测者的血流量变化。作为使该检测的准确性下降的主要原因之一，可以列举出受测者的身体活动。这是因为身体活动导致受测者的血流紊乱。尤其是难以检测握手或者张开手掌这样的微细动作，从而难以确定脉搏数。于是，在专利文献1中，公开了如下所述的技术，即、利用压力传感器或者负荷传感器来检测受测者的微细动作，在考虑了该微细动作的基础之上来测定脉搏数。

另外，作为使脉搏数测定的准确性下降的其他主要原因，可以列举出外部气温的下降。由于外部气温的下降，受测者的血流量降低，从而难以检测脉搏信号自身。于是，在专利文献2中，公开了一种在考虑了外部气温变化的基础之上来测定脉搏数的技术。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004-283228号公报

专利文献2：日本专利特开2009-34366号公报

使脉搏数测定的准确性下降的主要原因是各种各样的。除了上述那样的身体活动或者外部气温以外，脉搏数测定的准确性也会被受测者的体质、着装状态等所左右。在极端情况下，所检测的脉搏信号的强度有时甚至下降至理想状态下的强度的1/20左右。

另外，在受测者平时就佩带脉搏计来生活的情况下，由于脉搏计的佩带位置发生变化，有时会难以测定脉搏数。也就是说，由于受测者做动作，导致脉搏计的佩带位置偏离了理想的佩带位置，会发生难以准确地测定脉搏数的状况。

发明内容

本发明是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于提出一种用于准确地推断脉搏数的新方法。

用于解决上述课题的第一方式是一种生物体信息处理装置，该生物体信息处理装置具备：测定部，用于测定受测者的脉搏数；检测部，用于检测所述受测者的身体活动；运算部，使用所述检测部的检测结果运算所述受测者的运动强度；第一推断部，使用由所述运算部运算出的运动强度对推断脉搏数进行推断；以及控制部，进行如下控制：在完成了所述测定部的测定的情况下，显示该测定结果的脉搏数，在无法进行所述测定部的测定情况下，显示所述第一推断部推断出的推断脉搏数。

根据该第一方式，脉搏数测定部测定受测者的脉搏数，并且，检测部检测受测者的身体活动。然后，运算部使用检测部的检测结果来运算受测者的运动强度。运动强度是受测者的运动的强度，与受测者的脉搏数具有相关性。于是，第一推断部使用运算部运算出的运动强度来对推断脉搏数进行推断。通过使用运动强度，即使在脉搏数的测定困难的情况下，也能够以较高的准确性推断脉搏数。

另外，作为第二方式，可以构成为第一方式的生物体信息处理装置中的所述第一推断部具有第二推断部的生物体信息处理装置，所述第二推断部使用由所述运算部运算出的运动强度来求出暂定脉搏数，以随着时间经过从所述测定部最后测定的脉搏数逐渐接近于所述暂定脉搏数的方式求出所述推断脉搏数。

在受测者进行运动时，脉搏数过渡性地进行变化。于是，如第二方式那样，第一推断部使用运算部运算出的运动强度来求出暂定脉搏数。然后，以随着时间经过从所述测定部最后测定的脉搏数逐渐接近于所述暂定脉搏数的方式求出所述推断脉搏数，从而能够实现与实际脉搏数的时间变化相符的脉搏数的推断。

更具体而言，作为第三方式，可以构成如下所述生物体信息处理装置：根据第二方式所述的生物体信息处理装置中的所述渐近收敛推断部在由所述测定部最后测定的脉搏数低于所述暂定脉搏数的情况下，以随着时间经过而脉搏数作为对数函数进行变化的方式求出所述推断脉搏数。

在运动开始时这样的脉搏数上升的状况下，脉搏数具有比较快速地上升，然后缓缓地稳定下去的趋势。于是，如第三方式那样，在由测定部最后测定的脉搏数低于暂定脉搏数时，第二推断部通过以随着时间经过而脉搏数作为对数函数进行变化的方式求出推断脉搏数，从而能够以追随着实际的脉搏数的时间变化的方式推断脉搏数。

另外，作为第四方式，可以构成如下所述的生物体信息处理装置：即、根据第二或第三方式所述的生物体信息处理装置中的所述第二推断部在由所述测定部最后测定的脉搏数高于所述暂定脉搏数的情况下，以随着时间经过而脉搏数作为Sigmoid形函数进行变化的方式求出所述推断脉搏数。

在运动结束时这样的脉搏数下降的状况下，脉搏数具有开始比较难以下降，在经过一定时间后急速地下降，然后缓缓地收敛的趋势。于是，如第四方式那样，在由测定部最后测定的脉搏数高于暂定脉搏数时，第二推断部通过以随着时间经过而脉搏数作为Sigmoid函数进行变化的方式求出所述推断脉搏数，从而能够以追随着实际的脉搏数的时间变化的方式推断脉搏数。

另外，作为第五方式，可以构成如下所述的生物体信息处理装置：根据第二至第四方式中的任一种方式所述的生物体信息处理装置中的所述第二推断部将所述暂定脉搏数的下限值设定为所述脉搏数测定部测定的最低脉搏数。

根据该第五方式，第二推断部将暂定脉搏数的下限值设定为由测定部测定的最低脉搏数。由此，即使暂定脉搏数低于由测定部测定出的最低脉搏数，也能够以使不低于该最低脉搏数的方式推断脉搏数。另外，收敛的脉搏数具有个人差异，而通过将由测定部测定出的最低脉搏数作为暂定脉搏数的下限值，也能够考虑个人差异。

另外，作为第六方式，可以构成如下这样的生物体信息处理装置：根据第一至第五方式中任一种方式所述的生物体信息处理装置中的所述检测部构成为具有加速度传感器和速度传感器中的至少任一个。

根据该第六方式，身体活动检测部构成为具有加速度传感器和速度传感器中的至少任一个。通过这些传感器，能够以简单的构成作为身体活动而检测出受测者的加速度或者速度。

另外，作为第七方式，可以构成如下这样的生物体信息处理装置：根据第一至第六方式中任一种方式的生物体信息处理装置中的所述检测部构成为至少具有加速度传感器，所述运算部根据所述加速度传感器检测出的加速度算出所述受测者的步调，从而运算所述受测者的运动强度。

根据该第七方式，检测部至少具有加速度传感器而构成。利用加速度传感器，能够以简单的构成作为身体活动而检测出受测者的加速度。然后，通过使用检测出的加速度来算出受测者的步调(pitch)，从而恰当地求出受测者的运动强度。另外，在从脉波信号中除去身体活动成分的目的上，有时设备上具有加速度传感器。这种情况，能够将加速度传感器用于除去身体活动成分和推断运动强度这两个目的。

另外，作为第八方式，可以构成如下所述的生物体信息处理装置：在第一至第七方式中的任一种方式所述的生物体信息处理装置中，还具备判断部，该判断部根据所述运算部运算出的运动强度和所述测定部测定的脉搏数，判断所述受测者是否处于稳定状态，并且，所述第一推断部具有第三推断部，在所述判断部判断为处于所述稳定状态之后无法由所述测定部进行测定且在被判断为处于该稳定状态时的运动强度与所述运算部运算出的运动强度满足规定的相同强度条件的期间，该第三推断部将被判断为处于该稳定状态时的脉搏数作为所述推断脉搏数。

根据该第八方式，通过基于由运算部运算的运动强度和由测定部测定的脉搏数，判断部能够简易且恰当地判断受测者是否处于稳定状态。如果受测者处于稳定状态，则可以认为脉搏数没有发生那么大的变化。因此，在由判断部判断为处于稳定状态之后，不能够由测定部进行测定，并且，在被判断为处于该稳定状态时的运动强度与由运算部运算的运动强度满足规定的相同强度条件的期间，第一推断部将被判断为处于该稳定状态时的脉搏数作为推断脉搏数。由此，能够考虑到受测者的状态，恰当地推断脉搏数。

附图说明

图1是脉搏计的正面图。

图2的(A)是脉搏计的背面图，图2的(B)是脉搏计的使用状态图。

图3是脉波传感器的动作的说明图。

图4表示脉搏计的功能构成的框图。

图5是表示受测者在运动前后的脉搏数以及步调(pitch)的时间变化的曲线图。

图6的(A)是表示运动开始时范例(model)的图，图6的(B)是表示运动结束时范例的图。

图7是表示主处理的流程的流程图。

图8是表示步调稳定度判断处理的流程的流程图。

图9是表示脉搏稳定度判断处理的流程的流程图。

图10是表示脉搏数推断处理的流程的流程图。

具体实施方式

下面，将参照附图来说明本发明的优选实施方式。本实施方式是将本发明的生物体信息处理装置适用于手表式脉搏计的实施方式。当然，能够适用本发明的方式并不是限定于以下说明的实施方式。

1.外观构成

图1是本实施方式中的脉搏计1的正面图。脉搏计1具备腕带2，在外壳3上配置有液晶显示器4，该液晶显示器4用于通过文字或者数字、图标等显示时刻、脉搏计1的动作状态、各种生物体信息(脉搏数、运动强度、卡路里消耗量等)。

另外，在外壳3的周围部分(侧面)上，配置有用于操作脉搏计1的操作按钮5。脉搏计1例如将内置的二次电池作为电源而进行动作。在外壳3的侧面上配置有充电端子6，该充电端子6用于与外部的充电器连接，对内置二次电池进行充电。

图2的(A)是脉搏计1的背面图，示出了从外壳3的背面观察脉搏计1时的外观图。另外，图2的(B)是脉搏计1的使用状态图，示出了佩带在受测者的手腕WR上的状态下的脉搏计1的侧面图。

在外壳3的背面，配置有用于检测受测者的脉波而输出脉波信号的脉波传感器10。脉波传感器10在与外壳3的背面接触的受测者的手腕WR处检测脉波。在本实施方式中，脉波传感器10是光电脉波传感器，具备用于光学检测脉波的机构。

图3是从外壳3的侧面观察脉波传感器10的内部结构时的放大图。脉波传感器10设置在具有在外壳3的背面侧形成的圆形底面的半球状的容纳空间内。而且，在该容纳空间内，内置有LED(Light Emitting Diode：发光二极管)等光源12和光电晶体管等受光元件13等。半球的内面为镜面11，如果将半球的底面侧作为下方，则受光元件13和光源12分别被安装在基板14的上表面和下表面。

如果由光源12向使用者的手腕WR的皮肤SK照射光Le，则该照射光Le在皮下的血管BV上反射并作为反射光Lr返回到半球内。该反射光Lr在半球状的镜面11上再次反射，并从上方射入受光元件13。

由于血液中的血红蛋白的吸光作用，来自于该血管BV的反射光Lr反映血流的变化导致其强度发生变化。脉波传感器10以比脉跳快的周期使光源12在规定的周期内亮灯灭灯。此外，受光元件13以光源12的每次亮灯为契机，通过光电转换输出受光强度所对应的脉波信号。脉波传感器10例如以128Hz的频率使光源12亮灯灭灯。

另外，如图2的(A)所示，脉搏计1内置有用于检测受测者的身体活动的身体活动传感器20。在本实施方式中，身体活动传感器20构成为至少具有加速度传感器。如图1所示，加速度传感器例如是将显示面侧为正的外壳3的防护玻璃面的法线方向作为Z轴、将以指向表的12点的方向为正的上下方向作为Y轴、将指向表的3点的方向为正的左右方向作为X轴的三轴加速度传感器。在佩带有脉搏计1的状态下，X轴与从受测者的肘部朝向手腕的方向一致。身体活动传感器20检测X轴、Y轴和Z轴三轴的加速度，将其结果作为身体活动信号输出。

2.原理

脉搏计1根据由脉波传感器10检测的脉波信号而测定脉搏数。脉波信号为受测者的脉跳成分信号与身体活动噪声成分信号重叠了的信号。于是，脉搏计1根据从身体活动传感器20输出的身体活动信号，从脉波信号中除去身体活动噪声成分信号，提取出脉跳成分信号。并且，根据所提取出的脉跳成分信号来测定脉搏数。

具体而言，例如，将FIR(Finite Impulse Response：限定脉冲应答)滤波器等数字滤波器构成为自适应滤波器，使用该自适应滤波器，执行从脉波信号中除去身体活动噪声成分信号的处理来作为数字信号处理。并且，对所提取的脉跳成分信号进行频率解析而确定脉跳呈现光谱，再根据其频率(或者周期)来测定脉搏数。作为频率解析，可以适用例如快速傅里叶变换FFT(Fast Fourier Transform)。

在本实施方式中，设想在使用了上述方法时难以测定脉搏数的状况，使用基于身体活动传感器20的受测者的身体活动检测结果来运算受测者的运动强度。并且，使用运算出的运动强度来推断受测者的脉搏数。

2-1.使用了运动强度的脉搏数的推断

在本实施方式中，使用加速度传感器，将受测者的加速度作为身体活动来进行检测。另外，基于加速度传感器所检测到的加速度算出受测者的步调(pitch：步频)，从而运算受测者的运动强度。步调的运算可以通过如下所述的方式来进行，即、对从加速度传感器输出的加速度信号进行规定的频率解析(例如FFT)，确定/提取相当于步调的频率成分。关于该运算方法的详细情况，例如在日本专利特开2004-81745号公报中有所揭示。

接着，根据预先设定的步调与脉搏数的对应关系，基于步调来推断脉搏数。在本实施方式中，按照由下式(1)给出的近似式，根据步调推断脉搏数。

数1

HR(p)＝A·p²+B·p+C…(1)

其中，“p”为步调，“HR(p)”为根据步调“p”推断的脉搏数。另外，“A”、“B”、“C”分别为近似式的二次项、一次项、零次项的系数。

如式(1)那样地使用二次函数来规定步调与脉搏数的对应关系是有理由的。运动强度大致划分为生理运动强度和物理运动强度这两种。生理运动强度是将受测者的生理信息作为尺度的运动强度，例如基于摄氧量或者脉搏数的表现即包含在其中。此外，物理运动强度是将受测者的物理信息作为尺度的运动强度，例如基于速度或者时间的表现即包含在其中。在本实施方式中作为运动强度所采用的步调是物理运动强度的一个示例。

在生理运动强度中，作为基于脉搏数的表现，广泛使用了相对脉搏数“％HRR”。相对脉搏数“％HRR”由下式(2)给出：

数2

$\%\mathrm{HRR}=\frac{\mathrm{HR}-{\mathrm{HR}}_{\mathrm{rest}}}{{\mathrm{HR}}_{\max }-{\mathrm{HR}}_{\mathrm{rest}}}...\left(2\right)$

其中，“HR”是受测者的未知的脉搏数。另外，“HR_max”和“HR_rest”分别为受测者的已知的最大脉搏数和安静时脉搏数。

此外，在生理运动强度中，作为基于摄氧量的表现，广泛使用了相对摄氧量“％VO₂R”。相对摄氧量“％VO₂R”由下式(3)给出：

数3

$\%{\mathrm{VO}}_{2}R=\frac{{\mathrm{VO}}_2-{\mathrm{VO}}_{2\mathrm{rest}}}{{\mathrm{VO}}_{2\max }-{\mathrm{VO}}_{2\mathrm{rest}}}...\left(3\right)$

其中，“VO₂”是受测者的未知的摄氧量。另外，“VO_2max”和“VO_2rest”分别为受测者的已知的最大摄氧量和安静时摄氧量。

式(3)中的受测者的摄氧量VO₂”，可以使用受测者的移动速度“v”来推断。具体而言，例如可以按照下式(4)近似地求出摄氧量“VO₂”：

数4

VO₂＝0.1·v+VO_2rest…(4)

其中，式(4)仿照美国运动医学界ACSM(American College of SportsMedicine)所提倡的推断法而进行了公式化。

此外，已知受测者的移动速度“v”与受测者的步调“p”之间具有相关性。例如，已知可以按照下式(5)近似地求出移动速度“v”：

数5

v＝(0.001·p+0.37·h)·p…(5)

其中，“h”是受测者的身高。

根据式(2)～(5)，使受测者的步调“p”与相对摄氧量“％VO₂R”相联系。也就是说，通过运算受测者的步调“p”来作为物理运动强度，从而可以运算相对摄氧量“％VO₂R”来作为生理运动强度。本申请发明者假设了这样地根据物理运动强度所运算的相对摄氧量“％VO₂R”与作为生理运动强度的相对脉搏数“％HRR”一致。也就是说，设定了下式(6)的假设：

数6

％HRR＝％VO₂R…(6)

基于式(2)～(5)可知，相对摄氧量“％VO₂R”可以由步调“p”的2次函数来表示。因此，通过式(6)的假设，相对脉搏数“％HRR”也可以由步调“p”的2次函数表示。根据式(2)，相对脉搏数“％HRR”与脉搏数“HR”具有线性关系，因而脉搏数“HR”也可以如式(1)那样地由步调“p”的2次函数来近似。

式(1)中的系数“A～C”的值可以通过如下方式来确定：例如，对于多个受测者收集步调“p”和脉搏数“HR”作为抽样数据，对这些抽样数据进行2次曲线的拟合。此外，也可以对于各个受测者，分别收集步调“p”和脉搏数“HR”的抽样数据而进行拟合，从而对应于每个受测者来确定系数“A～C”的值。

2-2.过渡状态下的脉搏数的推断

除了像上述那样地根据步调来推断脉搏数，在本实施方式中，还进行过渡状态下的脉搏数的推断。所谓过渡状态，是指从某一状态转换为其它状态的中途阶段的状态。在本实施方式中，假设了佩带有脉搏计1的受测者进行运动的状况，并将(1)运动开始→运动中、(2)运动中→运动结束这两种状态转换考虑为过渡状态。

图5是表示受测者运动前后的脉搏数和步调的时间变化的曲线图，是以实际的测定数据为基础制作的曲线图。在图5中，横轴是时间轴，纵轴是脉搏数和步调。受测者在时刻“t₁”开始运动，在时刻“t₂”结束运动。另外，该曲线图是假设了负荷不很高的运动(例如步行)的曲线图。

(1)运动开始→运动中

当受测者在时刻“t₁”开始运动时，步调急剧地上升。与其同时，脉搏数也比较快速地增加，并以向运动时的最大脉搏数收敛的方式发生变化。该脉搏数的时间变化是对数函数型的时间变化。

(2)运动中→运动结束

当受测者在时刻“t₂”结束运动时，步调急剧地下降。与其同时，脉搏数缓缓地下降。具体而言，即使运动结束，脉搏数也不会立刻下降，在经过一定时间后开始急剧地下降。然后，脉搏数的下降速度再次钝化，最终收敛于比安静时脉搏数稍微高的值。该脉搏数的时间变化是Sigmoid型(S字型)的时间变化。

由此可知，在(1)运动开始→运动中的状态和(2)运动中→运动结束的状态下，脉搏数的时间变化的趋势不同。于是，分别定义(1)假设了运动开始→运动中的状态的脉搏数推断范例(以下称作“运动开始时范例”)和(2)假设了运动中→运动结束的状态的脉搏数推断范例(以下称作“运动结束时范例”)这两种范例，选择对应于状态的范例而推断脉搏数。

图6是脉搏数推断范例的说明图。运动开始时范例由图6的(A)示出，运动结束时范例由图6的(B)示出。在本实施方式中，将脉搏数推断范例定义为从给定的基准时刻“t_c”开始的经过时间“t”的函数。

在本实施方式中，将完成了基于脉波信号进行脉搏数测定的状态下最后测定的时刻设定为基准时刻“t_c”。此外，为方便起见，将基准时刻“t_c”时的脉搏数定义为基准脉搏数“HR(t_c)”。也就是说，基准脉搏数“HR(t_c)”就是在完成了脉搏数测定的状态下最后测定的脉搏数。

另外，将按照式(1)基于步调“p”推断出的脉搏数“HR(p)”设定为目标脉搏数“HR_tar”。目标脉搏数“HR_tar”是根据步调“p”暂定求出的受测者的脉搏数(暂定脉搏数)。并且，以对应于从基准时刻“t_c”开始的经过时间“t”，从基准脉搏数“HR(t_c)”逐渐接近于目标脉搏数“HR_tar”的方式求出推断脉搏数。也就是说，使用运动强度求出暂定脉搏数，以随着时间经过，从最后测定的脉搏数逐渐接近于该暂定脉搏数的方式求出推断脉搏数。

运动开始时范例公式化为随着经过时间“t”的延长，脉搏数呈对数函数地增加，并逐渐接近于目标脉搏数“HR_tar”这样的函数。例如，使用如下式(7)这样公式化的运动开始时范例，求出推断脉搏数“HR_tar(t)”：

数7

${\mathrm{HR}}_{\mathrm{up}}\left(t\right)=\mathrm{HR}\left(t_c\right)+({\mathrm{HR}}_{\mathrm{tar}}-\mathrm{HR}\left(t_c\right))\·\{1-\exp (-\frac{\ln 2}{t_{\mathrm{up}}}t)\}...\left(7\right)$

其中，“t_up”是用于确定脉搏数增加程度(增加率)的时间宽度。

运动结束时范例公式化为随着经过时间“t”的延长，脉搏数呈Sigmoid状地减少，然后逐渐接近于目标脉搏数“HR_tar”这样的函数。例如，使用如下式(8)这样公式化的运动结束时范例，求出推断脉搏数“HR_down(t)”：

数8

${\mathrm{HR}}_{\mathrm{down}}\left(t\right)=\frac{2(\mathrm{HR}\left(t_c\right)-{\mathrm{HR}}_{\mathrm{tar}})}{\exp \left(\frac{\ln 2}{t_{\mathrm{down}}}t\right)+1}+{\mathrm{HR}}_{\mathrm{tar}}...\left(8\right)$

其中，“t_down”是用于确定脉搏数减少程度(减少率)的时间宽度。

选择对应于(1)运动开始→运动中、(2)运动中→运动结束的状态的范例而推断脉搏数。例如，在基准脉搏数“HR(t_c)”比目标脉搏数“HR_tar”低时，可以认为处于脉搏数增加的状态，因此判断为(1)运动开始→运动中，并选择运动开始时范例而推断脉搏数。也就是说，在最后测定的脉搏数比暂定脉搏数低时，以随着时间经过，脉搏数作为对数函数而发生变化的方式求出推断脉搏数。

另一方面，在基准脉搏数“HR(t_c)”比目标脉搏数“HR_tar”高时，可以认为处于脉搏数减少的状态，因此判断为(2)运动中→运动结束，并选择运动结束时范例而推断脉搏数。也就是说，在最后测定的脉搏数比暂定脉搏数高时，以随着时间经过，脉搏数作为Sigmoid函数而发生变化的方式求出推断脉搏数。

另外，在本实施方式中，设定下限脉搏数“HR_min”作为暂定脉搏数的目标脉搏数“HR_tar”的下限值。通常，在运动前后的安静状态下，受测者的脉搏数没有完全下降到安静时脉搏数“HR_rest”的情况较多。也就是说，如图5所示，受测者的脉搏数具有在运动开始前是比安静时脉搏数稍高的值，在运动结束时收敛于比安静时脉搏数稍高的值的趋势。于是，调整为目标脉搏数“HR_tar”不低于下限脉搏数“HR_min”。

在本实施方式中，将下限脉搏数“HR_min”设为根据脉波信号所测定的脉搏数中的最低的脉搏数。于是，在目标脉搏数大于等于下限脉搏数的情况下(HR_tar≥HR_min)，将目标脉搏数设定为其本身(HR_tar＝HR_tar)。另一方面，在目标脉搏数小于下限脉搏数的情况下(HR_tar＜HR_min)，将目标脉搏数作为下限脉搏数(HR_tar＝HR_min)。

3.功能构成

图4是表示脉搏计1的功能构成的一个示例的框图。脉搏计1构成为具有：脉波传感器10、身体活动传感器20、脉波信号放大电路部30、脉波波形整形电路部40、身体活动信号放大电路部50、身体活动波形整形电路部60、A/D(Analog/Digital)转换部70、处理部100、操作部200、显示部300、通报部400、通信部500、时钟部600以及存储部700。

脉波传感器10是用于计测佩带有脉搏计1的受测者的脉波的传感器，例如构成为具有光电脉波传感器。脉波传感器10将由于血流向身体组织流入而产生的容积变化作为脉波信号来进行检测，并输出至脉波信号放大电路部30。

脉波信号放大电路部30是以规定的增益放大从脉波传感器10输入的脉波信号的放大电路。脉波信号放大电路部30将放大后的脉波信号输出至脉波波形整形电路部40以及A/D转换部70。

脉波波形整形电路部40是对由脉波信号放大电路部30放大后的脉波信号进行整形的电路部，构成为具有用于除去高频噪声成分的电路、限幅(clipping)电路等。处理部100根据由脉波波形整形电路部40整形后的脉波波形来判断有无脉波检测。

脉波传感器20是用于捕捉佩带有脉搏计1的受测者的动作的传感器，构成为至少具有加速度传感器。身体活动传感器20相当于用于检测受测者的身体活动的身体活动检测部。

身体活动信号放大电路部50是以规定的增益放大从身体活动传感器20输入的身体活动信号的放大电路。身体活动信号放大电路部50将放大后的身体活动信号输出至身体活动波形整形电路部60和A/D转换部70。

身体活动波形整形电路部60是对由身体活动信号放大电路部50放大后的身体活动信号进行整形的电路部，构成为具有除去高频噪声成分的电路、判断重力加速度成分和其以外的成分的电路、限幅电路等。处理部100根据由身体活动波形整形电路部60整形后的身体活动波形来判断有无身体活动检测。

A/D转换部70对由脉波信号放大电路部30放大后的模拟形式的脉波信号和由身体活动信号放大电路部50放大后的模拟形式的身体活动信号分别以规定的采样时间间隔进行采样以及数值化，并转换为数字信号。然后，将转换后的数字信号输出至处理部100。

处理部100是按照存储部700中存储的***程序等各种程序集中控制脉搏计1的各部分的控制装置以及运算装置，构成为具有CPU(CentralProcessing Unit)等处理器。处理部100按照存储部700中所存储的主程序710进行主处理，进行测定/推断佩带有脉搏计1的受测者的脉搏数并使其在显示部300上显示的控制。

作为主要的功能部，处理部100具有脉搏数测定部110、步调运算部120、稳定度判断部130、稳定状态判断部140、脉搏数推断部150以及显示控制部160。

脉搏数测定部110使用从A/D转换部70输入的身体活动信号(身体活动数据)，从脉波信号(脉波数据)除去身体活动噪声成分，使用提取出的脉跳成分(脉跳数据)来测定脉搏数。

步调运算部120使用从A/D转换部70输入的身体活动信号(身体活动数据)来运算受测者的步调。步调运算部120相当于使用身体活动检测部的检测结果来运算受测者的运动强度的运动强度运算部。

稳定度判断部130根据由步调运算部120运算出的步调和由脉搏数测定部110测定到的脉搏数来判断步调和脉搏的稳定度。此外，稳定状态判断部140根据稳定度判断部130的稳定度判断结果，判断受测者是否处于稳定状态。

脉搏数推断部150按照上述原理来推断脉搏数。脉搏数推断部150相当于使用由步调运算部120运算出的步调对推断脉搏数进行推断的脉搏数推断部。

脉搏数推断部150具有渐近收敛推断部(未图示)，该渐近收敛推断部使用步调求出暂定脉搏数(目标脉搏数)，以随着时间经过而从脉搏数测定部110所最后测定的脉搏数(基准脉搏数)逐渐接近于该暂定脉搏数的方式求出推断脉搏数。此外，脉搏数推断部150具有稳定状态持续推断部(未图示)，在稳定状态判断部140判断为受测者处于稳定状态之后，无法进行脉搏数测定部110的测定，并且，在被判断为处于该稳定状态时的运动强度(步调)与由步调运算部120运算出的运动强度(步调)满足规定的相同强度条件的期间，该稳定状态持续推断部将被判断为处于该稳定状态时的脉搏数作为推断脉搏数。

显示控制部160进行在显示部300上显示脉搏数的测定/推断结果的显示控制。在由脉搏数测定部110完成了测定的情况下，显示控制部160使该测定结果的脉搏数显示在显示部300上。另一方面，在不能由脉搏数测定部110完成测定时，使脉搏数推断部150推断出的推断脉搏数显示在显示部300上。

操作部200是构成为具有按钮开关等的输入装置，将被按下的按钮的信号输出至处理部100。通过该操作部200的操作，可以进行脉搏数的测定指示等各种指示输入。操作部200相当于图1的操作按钮5。

显示部300构成为具有LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)等，是进行基于从处理部100输入的显示信号的各种显示的显示装置。在显示部300上，显示各种生物体信息(脉搏数、运动强度、卡路里消耗量等)。显示部300相当于图1的液晶显示器4。

通报部400构成为具有扬声器和压电振子等，是进行基于从处理部100输入的通报信号的各种通报的通报装置。例如，通过使报警声音从扬声器输出，或者使压电振子振动，从而向受测者进行各种通报。

通信部500是用于按照处理部100的控制、在与个人电脑(PC(Personal Computer))等外部信息处理装置之间接收发送在装置内部利用的信息的通信装置。作为该通信部500的通信方式，可以适用经由符合规定的通信规格的电缆来进行有线连接的形式、经由与称作座充的充电器兼用的中间装置来进行连接的形式、利用近距离无线通信进行无线连接的形式等各种方式。

时钟部600构成为具有由石英晶体振子和振荡电路构成的石英晶体振荡器等，其是对脉搏计1的时刻进行计时的计时装置。时钟部600的计时时刻被随时输出至处理部100。

存储部700由ROM(Read Only Memory)或者快闪ROM、RAM(Random Access Memory)等存储装置构成，存储有脉搏计1的***程序、以及用于实现脉搏数测定/推断功能、运动强度测定功能、卡路里测定功能这样的各种功能的各种程序、数据等。另外，具有暂时存储各种处理的处理中数据、处理结果等的工作区。

4.数据构成

如图4所示，在存储部700中存储有作为主处理(参照图7)而执行的主程序710。作为子程序，主程序包括：作为步调稳定度判断处理(参照图8)而执行的步调稳定度判断程序720、作为脉稳定度判断处理(参照图9)而执行的脉稳定度判断程序730以及作为脉搏数推断处理(参照图10)而执行的脉搏数推断程序750。

此外，在存储部700中，作为数据而存储有：例如测定脉搏数760、步调稳定度765、脉稳定度770、基准脉搏数775、下限脉搏数780、目标脉搏数785以及推断脉搏数790。

5.处理的流程

图7是表示通过由处理部100读出存储部700中所存储的主程序710，而在脉搏计1中执行的主处理的流程的流程图。

首先，处理部100进行初始设定(步骤A1)。具体而言，是将在主处理中使用的各种运算参数(例如步调稳定度765或者脉稳定度770)的值初始化。

接着，处理部100开始取得脉波传感器10以及身体活动传感器20的检测结果(步骤A3)。步调运算部120开始使用身体活动传感器20的检测结果来运算受测者的步调的步调运算处理(步骤A5)。另外，脉搏数测定部110开始使用脉波传感器10的脉波信号的检测结果和身体活动传感器20的检测结果来测定受测者的脉搏数的脉搏数测定处理，并将该测定结果作为测定脉搏数760存储在存储部700中(步骤A7)。

然后，处理部100按照存储部700中所存储的步调稳定度判断程序720进行步调稳定度判断处理(步骤A9)。

图8是表示步调稳定度判断处理的流程的流程图。

首先，稳定度判断部130判断是否已经由步调运算部120运算出了步调(步骤B1)。然后，在判断为已经运算出了步调的情况下(步骤B1：Yes)，判断规定的步调稳定条件是否成立(步骤B3)。步调稳定条件例如能够预先设定为本次运算的步调与上次运算的步调之差的绝对值为小于预定的阈值(或者小于等于阈值)。该步调稳定条件是用于判断运动强度是否满足预定的相同强度条件的条件。

在步骤B3中判断为步调稳定条件不成立的情况下(步骤B3：No)，稳定度判断部130将存储部700的步调稳定度765复位到零(步骤B5)。然后，稳定度判断部130结束步调稳定度判断处理。

在步骤B3中判断为步调稳定条件成立的情况下(步骤B3：Yes)，稳定度判断部130判断步调稳定度765是否小于预先设定的步调稳定度上限值(步骤B7)。步调稳定度上限值是步调稳定度765所能够取得的最大值，能够预先设定为例如“步调稳定度上限值＝5”。

在判断为步调稳定度765小于步调稳定度上限值的情况下(步骤B7：Yes)，稳定度判断部130将存储部700的步调稳定度765增加“1”(步骤B9)。然后，稳定度判断部130结束步调稳定度判断处理。

在步骤B1中判断为未运算出步调的情况下(步骤B1：No)，或者在步骤B7中判断为步调稳定度765为大于等于步调稳定度上限值的情况下(步骤B7：No)，稳定度判断部130直接结束步调稳定度判断处理。

返回至图7的主处理，在进行了步调稳定度判断处理之后，处理部100按照存储部700中所存储的脉稳定度判断程序730进行脉稳定度判断处理(步骤A11)。

图9是表示脉稳定度判断处理的流程的流程图。

稳定度判断部130在判断为由脉搏数测定部110测定了脉搏数的情况下(步骤C1：Yes)，判断规定的脉稳定条件是否成立(步骤C3)。脉稳定条件例如能够预先设定为本次运算的脉搏数与上次运算的脉搏数之差的绝对值小于预定的阈值(或者小于等于阈值)。该脉稳定条件是用于判断脉搏数是否满足规定的近似条件的条件。

在步骤C3中判断为脉稳定条件不成立的情况下(步骤C3：No)，稳定度判断部130将存储部700的脉稳定度770复位到零(步骤C5)。然后，稳定度判断部130结束脉稳定度判断处理。

在步骤C3中判断为脉稳定条件成立的情况下(步骤C3：Yes)，稳定度判断部130判断脉稳定度770是否为小于预先规定的脉稳定度上限值(步骤C7)。脉稳定度上限值是脉稳定度770所能够取得的最大值，能够预先设定为例如“脉稳定度上限值＝5”。

在判断为脉稳定度770小于脉稳定度上限值的情况下(步骤C7：Yes)，稳定度判断部130将存储部700的脉稳定度770增加“1”(步骤C9)。然后，稳定度判断部130结束脉稳定度判断处理。

在步骤C1中判断为未能测定脉搏数的情况下(步骤C1：No)，或者在步骤C7中判断为脉稳定度770大于等于脉稳定度上限值的情况下(步骤C7：No)，稳定度判断部130直接结束脉稳定度判断处理。

返回至图7的主处理，在进行了脉稳定度判断处理之后，稳定状态判断部140进行稳定状态判断处理(步骤A13)。具体而言，是判断预先设定的稳定状态条件是否成立。稳定状态条件例如为“步调稳定度＝步调稳定度上限值、且脉稳定度＝脉稳定度上限值”。也就是说，在存储部700所存储的步调稳定度765和脉稳定度770分别为所能够取得的值的最大值的情况下，则将受测者的状态判断为“稳定状态”。在稳定状态条件未成立的情况下，则将受测者的状态判断为“非稳定状态”。当然，稳定状态条件也可以是“步调稳定度大于等于规定值、且脉稳定度大于等于规定值”这样的其他条件。

接着，处理部100判断脉搏数的不能测定条件是否成立(步骤A15)。不能测定条件就是不能够进行脉搏数测定的条件。处理部100根据从脉波波形整形电路部40输出的脉波波形或者由脉波传感器10检测的脉波信号的信号强度，判断是否不能进行脉搏数的测定。

在判断为不能测定条件不成立的情况下(步骤A15：No)，处理部100将脉搏数测定部110最后测定的脉搏数判断为下限脉搏数，并更新存储部700的下限脉搏数780(步骤A17)。然后，显示控制部160在进行了使最新的测定脉搏数760显示在显示部300上的控制之后(步骤A19)，向步骤A25转移。

另一方面，在判断为不能测定脉搏数条件成立的情况下(步骤A15：Yes)，处理部100按照存储部700中所存储的脉搏数推断程序750进行脉搏数推断处理(步骤A21)。

图10是表示脉搏数推断处理的流程的流程图。

首先，脉搏数推断部150根据步骤A13的判断结果，判断受测者的当前状态(步骤D1)。该步骤D1是判断是否进行过渡状态下的脉搏数推断的步骤。

在判断受测者的状态为稳定状态的情况下，可以认为受测者处于安静状态或者运动中的稳定状态，因而不进行使用了脉搏数推断范例的脉搏数的推断。另一方面，在判断为受测者为非稳定状态时，可以认为受测者处于运动开始时或者运动结束时这样的过渡状态，因而进行使用了脉搏数推断范例的脉搏数的推断。

具体而言，在受测者为稳定状态的情况下(步骤D1：稳定状态)，脉搏数推断部150将上次的脉搏数维持为推断脉搏数790(步骤D17)。这相当于在由稳定状态判断部140判断为稳定状态之后(步骤A13)，不能够进行脉搏数测定部110的测定(步骤A15：Yes)，并且，在被判断为处于该稳定状态时的步调(运动强度)与由步调运算部120运算出的步调满足相同强度条件的期间(步骤B3：Yes)，将被判断为处于该稳定状态时的脉搏数作为推断脉搏数。

另一方面，在受测者为非稳定状态的情况下(步骤D1：非稳定状态)，脉搏数推断部150使用受测者的步调，按照式(1)而求出脉搏数(步骤D3)。然后，将求出的脉搏数设定为目标脉搏数785(步骤D5)。

脉搏数推断部150判断在步骤D5中设定的目标脉搏数785是否低于存储部700的下限脉搏数780(步骤D7)。然后，在判断为低于的情况下(步骤D7：Yes)，脉搏数推断部150用下限脉搏数780更新目标脉搏数785(步骤D9)。另外，在判断为目标脉搏数785大于等于下限脉搏数780的情况下(步骤D7：No)，不做任何处理而向步骤D11转移。

接着，脉搏数推断部150判断基准脉搏数775是否低于目标脉搏数785(步骤D11)。该步骤是判断受测者的脉搏数呈增加和减少哪一种方式变化的步骤。

如果基准脉搏数775低于目标脉搏数785，则可以判断为受测者是开始运动而脉搏数在不断增加的状态。是脉搏数迟于运动强度(步调)的急剧上升而急剧地上升的过渡状态。与其相反，如果基准脉搏数775大于等于目标脉搏数785，则能够判断为受测者是结束运动而脉搏数在不断减少的状态。是脉搏数迟于运动强度(步调)的急剧下降而缓缓地减少的过渡状态。

于是，在基准脉搏数775低于目标脉搏数785的情况下(步骤D11：Yes)，脉搏数推断部150使用式(7)的运动开始时范例来推断脉搏数，并更新存储部700的推断脉搏数790(步骤D13)。然后，脉搏数推断部150结束脉搏数推断处理。

另一方面，在基准脉搏数775大于等于目标脉搏数785的情况下(步骤D11：No)，脉搏数推断部150使用式(8)的运动结束时范例来推断脉搏数，并更新存储部700的推断脉搏数790(步骤D15)。然后，脉搏数推断部150结束脉搏数推断处理。

返回至图7的主处理，在步骤A21中进行了脉搏数推断处理之后，显示控制部160进行使存储部700的推断脉搏数790显示在显示部300上的控制(步骤A23)。

在步骤A19或者A23之后，处理部100判断是否结束处理(步骤A25)。例如，判断是否由受测者通过操作部200进行了脉搏数测定结束的指示操作。

在判断为尚不结束处理的情况下(步骤A25：No)，处理部100返回步骤A9。另外，在判断为要结束处理的情况下(步骤A25：Yes)，处理部100结束主处理。

6.作用效果

在脉搏计1中，脉搏数测定部110使用脉波传感器10的检测结果来测定脉搏数，步调运算部120使用身体活动传感器20的检测结果来运算受测者的步调。另外，脉搏数推断部150使用由步调运算部120运算出的步调对推断脉搏数进行推断。此外，显示控制部160进行如下控制：在完成了由脉搏数测定部110进行的测定的情况下，使脉搏数测定部110测定出的脉搏数显示在显示部300上；在未完成由脉搏数测定部110进行的测定的情况下，使脉搏数推断部150推断的推断脉搏数显示在显示部300上。

步调是用物理尺度表示了受测者的运动强弱的运动强度(物理运动强度)，与受测者的脉搏数具有相关性。因此，通过使用由步调运算部120运算出的步调，即使在脉搏数的测定困难的情况下，也能够以较高的准确性推断脉搏数。

脉搏数推断部150使用步调运算部120运算出的步调求出作为暂定脉搏数的目标脉搏数。然后，以随着时间经过，从由脉搏数测定部110最后测定的脉搏数逐渐接近于该目标脉搏数的方式求出推断脉搏数。

在运动开始时这样的脉搏数上升的状况下，脉搏数具有比较快速地上升，然后缓慢地稳定下去的趋势。于是，在基准脉搏数低于目标脉搏数的情况下，通过以随着时间经过而呈对数函数变化(增加)的方式求出推断脉搏数，从而能够以追随着实际脉搏数的时间变化的方式推断脉搏数。

另一方面，在运动结束时这样的脉搏数下降的状况下，脉搏数具有最初比较难以下降，经过一定时间后急速下降，然后缓慢地收敛的趋势。于是，在基准脉搏数高于目标脉搏数的情况下，通过以随着时间经过而呈Sigmoid式变化(减少)的方式求出推断脉搏数，从而能够以追随着实际脉搏数的时间变化的方式推断脉搏数。

7.变形例

能够适用本发明的实施例不限定于上述的实施例，毋庸讳言，能够在不脱离本发明的精神的范围内适当进行变更。下面，对变形例进行说明。

7-1.生物体信息处理装置

在上述的实施方式中，作为生物体信息处理装置，举例说明了手表式脉搏计，但能够适用本发明的生物体信息处理装置并不限定于此。例如，也能够适用于佩带在指尖上测定脉搏的手指佩带型的脉搏计。另外，脉波信号的检测方法也并不限定于使用了光的检测方法，也可以是使用了超声波的检测方法或者使用了红外线的检测方法。

7-2.身体活动检测部

在上述的实施方式中，说明了作为身体活动检测部的身体活动传感器构成为至少具有加速度传感器的情况，但也可以不是加速度传感器而是构成为具有其他传感器。例如，可以是身体活动传感器构成为具有速度传感器，将受测者的移动速度作为身体活动来进行检测。

在这种情况下，使用由身体活动传感器检测出的移动速度“v”和受测者的身高“h”，例如按照式(5)来运算受测者的步调“p”。然后，如在原理中说明过的那样，使用步调“p”来推断脉搏数。另外，也可以对由身体活动传感器检测出的移动速度“v”进行时间微分而算出受测者的加速度，根据算出的加速度来运算步调“p”，进而推断脉搏数。

此外，也可以是身体活动传感器构成为具有加速度传感器和速度传感器这两者，并用加速度传感器检测出的受测者的加速度和速度传感器检测出的受测者的速度，与上述同样地推断脉搏数。

7-3.下限脉搏数

在上述的实施方式中，说明了将暂定脉搏数(目标脉搏数)的下限值(下限脉搏数)设定为由脉搏数测定部110测定的最低脉搏数的情况。但是，作为下限脉搏数而能够设定的值并非限定于此。

例如，可以将在脉搏数测定开始后的规定时间内(例如2分钟以内)测定的脉搏数中的最低值设定为下限脉搏数。另外，可以将比安静时脉搏数仅高规定比例(例如20％)的值设定为下限脉搏数。

另外，可以设想在受测者开始运动时进行热身的情况。在这种情况下，具有在开始测定时脉搏数就已经升高为大于等于一定值的可能性。因此，如果将下限脉搏数设定为由脉搏数测定部110测定的最低脉搏数，则可能产生采用过于高的脉搏数作为目标脉搏数的状况。为了避免该问题，在测定开始时的最低脉搏数超过了被规定为比安静时脉搏数仅高规定比例(例如30％)的脉搏数的阈值脉搏数时，如果进行将目标脉搏数作为该阈值脉搏数等的调整，则是有效的。

7-4.脉搏数推断范例

在上述实施方式中说明的脉搏数推断范例只不过是一个示例。也就是说，毋庸讳言，可以使用在上述的实施方式中适用于范例的函数以外的函数，来将脉搏数推断范例进行范例化。只要是模拟了图5所示的脉搏数的时间变化的函数即可。

Claims (8)

1.一种生物体信息处理装置，具备：

测定部，用于测定受测者的脉搏数；

检测部，用于检测所述受测者的身体活动；

运算部，使用所述检测部的检测结果运算所述受测者的运动强度；

第一推断部，使用由所述运算部运算出的运动强度来推断出一推断脉搏数；以及

控制部，进行如下控制：在完成了所述测定部的测定的情况下，显示该测定结果的脉搏数，在不能进行所述测定部的测定的情况下，显示所述第一推断部推断出的推断脉搏数。

2.根据权利要求1所述的生物体信息处理装置，其中，所述第一推断部具有第二推断部，所述第二推断部使用由所述运算部运算出的运动强度来求出暂定脉搏数，以随着时间经过而从所述测定部最后测定的脉搏数逐渐接近于所述暂定脉搏数的方式求出所述推断脉搏数。

3.根据权利要求2所述的生物体信息处理装置，其中，所述第二推断部在所述测定部最后测定的脉搏数低于所述暂定脉搏数的情况下，以随着时间经过而脉搏数作为对数函数进行变化的方式求出所述推断脉搏数。

4.根据权利要求2或3所述的生物体信息处理装置，其中，所述第二推断部在由所述测定部最后测定的脉搏数高于所述暂定脉搏数的情况下，以随着时间经过而脉搏数作为S形函数进行变化的方式求出所述推断脉搏数。

5.根据权利要求2或3所述的生物体信息处理装置，其中，所述第二推断部将所述暂定脉搏数的下限值设定为所述脉搏数测定部测定的最低脉搏数。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的生物体信息处理装置，其中，所述检测部被构成为具有加速度传感器和速度传感器中的至少任一个。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的生物体信息处理装置，其中，所述检测部被构成为至少具有加速度传感器，所述运算部根据所述加速度传感器检测出的加速度算出所述受测者的步调，从而运算所述受测者的运动强度。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的生物体信息处理装置，还具备：

判断部，根据所述运算部运算出的运动强度和所述测定部测定的脉搏数，判断所述受测者是否处于稳定状态，

其中，所述第一推断部具有第三推断部，在所述判断部判断为处于所述稳定状态之后无法由所述测定部进行测定、且被判断为处于该稳定状态时的运动强度与所述运算部运算出的运动强度满足规定的相同强度条件的期间，所述第三推断部将被判断为处于该稳定状态时的脉搏数作为所述推断脉搏数。

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