JP2004337408A - 生体信号測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】CPU102は、心拍相当信号検出部101で検出した信号の発生間隔がデータバッファ110に記憶した心拍相当信号の発生間隔を基準とする第1の所定範囲内にあるとき、心拍相当信号検出部101で検出した信号が正常な心拍相当信号と判別して、データバッファ110に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、心拍等の生体信号を測定する生体信号測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、心拍や脈拍等の心拍に相当する心拍相当信号を検出するための心拍相当信号検出部を有し、前記心拍相当信号検出部を身体に装着することによって心拍相当信号の発生間隔を測定する生体信号測定装置が使用されている。測定した心拍相当信号の発生間隔のデータ、あるいは、前記発生間隔から算出した所定時間当たりの心拍相当信号の拍数等の心拍相当信号のデータは、無線送信される。
【0003】
ところで、前記従来の生体信号測定装置では、心拍相当信号の検出エラーの発生防止やノイズの影響を除去するために、今までに検出した心拍相当信号の平均値に基づいて閾値を決定し、該閾値を満足する信号は正常な心拍相当信号と判別してデータ記憶部に記憶し、一方、前記閾値を満足しない信号は異常な信号と判別して廃棄処理するようにしている。これにより、検出エラーやノイズの影響を排除して、正常な心拍相当信号を測定することが可能になる(例えば、特許文献1〜3参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平11−151230号公報(第4頁〜5頁、図1、図6)
【特許文献2】
特開平11−151231号公報(第4頁〜6頁、図1〜図4、図8)
【特許文献3】
特開平11−314534号公報(第4頁〜6頁、図1〜図6)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の生体信号測定装置においては、使用者が運動した場合等には、急激に変化することがある。この場合、検出される心拍相当信号は、本来正常な心拍相当信号であるにも拘わらず、前記閾値を満足しなくなるため、異常な信号とみなされ、廃棄処分されることになる。
したがって、前記従来の生体信号測定装置では、大幅に変動するような心拍相当信号は測定できないという問題がある。
【0006】
本発明は、心拍相当信号が大きく変動する場合でも、心拍相当信号の測定が可能な生体信号測定装置を提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、心拍に相当する信号である心拍相当信号を検出するための生体信号検出手段と、前記各心拍相当信号の発生間隔を記憶する第1の記憶手段と、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が前記第1の記憶手段に記憶した心拍相当信号の発生間隔を基準とする第1の所定範囲内にあるとき、前記生体信号検出手段で検出した信号が正常な心拍相当信号であると判別して前記第1の記憶手段に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶する生体信号判別手段とを備えて成ることを特徴とする生体信号測定装置が提供される。生体信号判別手段は、生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が第1の記憶手段に記憶した心拍相当信号の発生間隔を基準とする第1の所定範囲内にあるとき、前記生体信号検出手段で検出した信号が正常な心拍相当信号であると判別して前記第1の記憶手段に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶する。
【0008】
ここで、前記第1の記憶手段に記憶した複数の心拍相当信号の発生間隔の平均値を算出する平均値算出手段を有し、前記生体信号信号判別手段は、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が前記平均値算出手段で算出した平均値を基準とする前記第1の所定範囲内にあるとき、前記生体信号検出手段で検出した信号が正常な心拍相当信号であると判別して、前記第1の記憶手段に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶するように構成してもよい。
【0009】
また、第2の記憶手段を有し、前記生体信号判別手段は、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が前記第1の所定範囲内になく且つ前記信号が異常であると前記生体信号判別手段が判別したときに前記異常な信号の発生間隔を前記第2の信号記憶手段に記憶すると共に、前記第2の記憶手段に所定数の異常な信号の発生間隔を連続して記憶したときに、前記第2の記憶手段に記憶した異常な信号を正常な心拍相当信号として、前記第2の記憶手段に記憶した異常な信号の発生間隔を前記第1の記憶手段に記憶するように構成してもよい。
【0010】
また、前記生体信号判別手段は、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が、前記第1の所定範囲内になく、且つ、前記第2の記憶手段に記憶した最新の異常な信号の発生間隔を基準とする第2の所定範囲内にあるときに前記生体信号検出手段で検出した信号を異常であると判別して、前記第2の記憶手段に記憶するように構成してもよい。
また、前記第1の記憶手段に記憶した心拍相当信号のデータを無線送信する通信手段を備えて成るように構成してもよい。
また、前記生体信号検出手段は、身体に装着して使用すると共に該身体の心拍を検出するための電極であるように構成してもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施の形態に係る生体信号測定装置のブロック図で、使用者の身体に装着して使用される。
図1において、生体信号測定装置は、心拍相当信号を検出する生体信号検出手段を構成する心拍相当信号検出部101、制御手段を構成する中央処理装置(CPU)102、記憶手段を構成するメモリ103、通信手段を構成する無線通信部104を備えている。
【0012】
心拍相当信号検出部101は装着された身体の心拍相当信号を検出してCPU102に出力する。前記心拍相当信号は、心拍のみを表す信号(心拍信号)と脈拍のみを表す信号(脈拍信号)の少なくとも一方を意味している。
CPU102は、メモリ103に予め記憶されたプログラムを実行することにより後述する処理を行うもので、生体信号判別手段、平均値算出手段を構成している。尚、図1には、CPU102によって実現される機能を機能ブロックとして示しており、CPU102は、平均値算出手段を構成する平均値算出部105、第1比較手段を構成する第1比較部106、第2比較手段を構成する第2比較部107、エラー計数手段を構成するエラーカウンタ108を構成するように機能する。
【0013】
メモリ103は、心拍相当信号検出部101で検出した心拍相当信号の発生間隔のデータや異常な信号の発生間隔のデータ等のデータを記憶すると共に、CPU102が実行するプログラムが予め記憶されている。図1には、心拍相当信号検出部101で検出した信号の発生間隔が所定の基準範囲内の場合に前記信号(この場合は心拍相当信号)の発生間隔のデータを記憶すると共に、第1のデータ記憶手段を構成するデータバッファ110、ノイズや発生間隔が前記所定範囲外の信号(異常な信号)の発生間隔のデータを記憶すると共に、第2データ記憶手段を構成するエラーバッファ109を示している。
【0014】
104は、データバッファ110に記憶した心拍相当信号のデータを無線送信する通信手段としての無線通信部である。
図2は、CPU102の処理を示すフローチャートで、CPU102がメモリ103に予め記憶したプログラムを実行することによって行われる処理を示している。
【0015】
以下、図1及び図2を用いて本発明の実施の形態に係る生体信号測定装置の動作を説明する。
図2において、CPU102は、心拍相当信号検出部101が検出した信号を心拍相当信号検出部101から受信して検出すると(ステップS201)、該受信した信号をサンプリングし(ステップS202)、所定の閾値を満足する信号のみを取り出すことによってノイズ等の目的外信号を除去し、これによって、心拍相当信号検出部101で検出した信号の発生間隔Tを算出する(ステップS203)。
【0016】
次に、CPU102は、データバッファ110に記憶している現在までの心拍相当信号の発生間隔の平均値T_aveを算出し、今回検出した信号の発生間隔Tが平均値T_aveを基準とする第1の所定範囲(本実施の形態では(1−0.25)T_ave≦T≦(1+0.25)T_aveの範囲)内に入るか否かを判別する(ステップS204)。尚、図1では、前記平均値T_aveの算出処理を行う機能ブロックを平均値算出部105で示している。また、今回検出した信号の発生間隔Tが前記第1の所定範囲内に入るか否かの判別処理を行う機能ブロックを第1比較部106で示している。
【0017】
ステップS204において、CPU102は、前記今回検出した信号の発生間隔Tが前記第1の所定範囲内に入ると判別した場合には、今回検出した信号を正常な心拍相当信号と判別し、該心拍相当信号の発生間隔Tをデータバッファ110に記憶する(ステップS217)。
一方、ステップS204において、CPU102は、前記今回検出した信号の発生間隔Tが前記第1の所定範囲内に入らないと判別した場合、エラーカウンタ108が零か否かを判別する(ステップS205)。
【0018】
ステップS205において、CPU102は、エラーカウンタ108が零である(即ち、エラーバッファ109に発生間隔のデータが記憶されていない)と判別すると、ステップS207に移行する。
一方、ステップS205において、CPU102は、エラーカウンタ108が零ではないと判別すると、今回検出した信号の発生間隔Tがエラーバッファ109に記憶した最新の信号(異常な信号)の発生間隔T_errを基準とする第2の所定範囲(本実施の形態では(1−0.25)T_err≦T≦(1+0.25)T_errの範囲)内に入るか否かを判別する(ステップS206)。尚、図1では、前記異常な信号の発生間隔が前記第2の所定範囲内に入るか否かの判別処理を行う機能ブロックを第2比較部107で示している。
【0019】
ステップS206において、CPU102は、前記今回検出した信号の発生間隔Tが前記第2の所定範囲内に入らないと判別した場合には、エラーバッファ109に記憶していた全データを削除すると共に、今回検出した信号の発生間隔Tをエラーバッファ109に新たに記憶して保存する(ステップS211)。次に、CPU102は、前記今回検出した信号の発生間隔Tを最新の新たなT_errとし(ステップS212)、エラーカウンタ108の計数値を1にした後(ステップS213)、ステップS201に戻る。
【0020】
一方、ステップS206において、CPU102は、前記今回検出した信号の発生間隔Tが前記第2の所定範囲内に入ると判別した場合には、今回検出した信号の発生間隔Tをエラーバッファ109に記憶して保存すると共に(ステップS207)、エラーカウンタ108の計数値に1加算し(ステップS208)、前記今回検出した信号の発生間隔Tを最新の新たなT_errとする(ステップS209)。
【0021】
次に、CPU102は、エラーカウンタ108の計数値が所定値(本実施の形態では4)以上になったか否か、即ち、エラーバッファ109に連続して4個以上の信号の発生間隔が記憶されたか否かを判別する(ステップS210)。
ステップS210において、CPU102は、エラーカウンタ108の計数値が前記所定値以上になっていないと判別すると、ステップ201に戻る。
一方、ステップS210において、CPU102は、エラーカウンタ108の計数値が前記所定値以上になったと判別すると、エラーバッファ109に現在記憶している信号の発生間隔データを正常な心拍相当信号の発生間隔データと判別して、エラーバッファ109の全発生間隔データをデータバッファ110に移して保存する(ステップS214)。
【0022】
即ち、使用者が運動を行う等して心拍相当信号の発生間隔が急激に変動した場合でも、検出した信号の発生間隔が前記第2の所定範囲内にあり、且つ、所定個数連続して発生した場合には、前記信号は正常な心拍相当信号であると判別して処理するため、心拍相当信号の発生間隔が大きく変動した場合でも正常な心拍相当信号の測定が可能になる。また、検出した信号の発生間隔が所定個数連続して発生した場合に、前記信号が正常な心拍相当信号であると判別しているため、瞬間的に発生する異常なノイズ等を正規の心拍相当信号と判断する恐れがなく、心拍相当信号の正確な検出が可能になる。
【0023】
次に、CPU102は、エラーバッファ109の全データを削除し(ステップS215)、エラーカウンタ108の計数値を零にして処理を終了する。
CPU102は、データバッファ110に記憶している心拍相当信号の発生間隔データが所定個数になる毎に、あるいは、所定時間経過毎に、無線通信部104を介して、コンピュータ等のデータ処理装置(図示せず)へ、データバッファ110に記憶している心拍相当信号の発生間隔データを無線送信する。前記データ処理装置では、受信した発生間隔データに基づいて、心拍数の算出処理等を行う。
【0024】
以上述べたように本実施の形態に係る生体信号測定装置は、心拍に相当する信号である心拍相当信号を検出するための心拍相当信号検出部101と、各心拍相当信号の発生間隔を記憶するデータバッファ110と、心拍相当信号検出部101で検出した信号の発生間隔がデータバッファ110に記憶した心拍相当信号の発生間隔を基準とする第1の所定範囲内にあるとき、心拍相当信号検出部101で検出した信号が正常な心拍相当信号と判別して、データバッファ110に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶するCPU102とを備えているので、心拍等の心拍相当信号が大きく変動する場合でも、心拍や脈拍の測定が可能になるという効果を奏する。
【0025】
尚、本実施の形態では、データバッファ110に記憶した心拍相当信号のデータを無線通信部104から送信するように構成したが、CPU102がデータバッファ110に記憶した心拍相当信号のデータから心拍相当信号の拍数を算出し、該拍数を無線通信部104から送信するように構成してもよい。また、心拍に相当する信号として、心拍や脈拍が含まれるものである。
【0026】
【発明の効果】
本発明に係る生体信号測定装置によれば、運動などによって心拍信号等の心拍相当信号が大きく変動する場合でも、心拍や脈拍の良好な測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る生体信号測定装置のブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る生体信号測定装置の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
101・・・生体信号検出手段を構成する心拍相当信号検出部
102・・・生体信号判別手段、平均値算出手段を構成するCPU
103・・・記憶手段を構成するメモリ
104・・・通信手段を構成する無線通信部
105・・・平均値算出手段を構成する平均値算出部
106・・・第1比較手段を構成する第1比較部
107・・・第2比較手段を構成する第2比較部
108・・・エラー計数手段を構成するエラーカウンタ
109・・・第2の記憶手段を構成するエラーバッファ
110・・・第1の記憶手段を構成するデータバッファ
Claims (6)
- 心拍に相当する信号である心拍相当信号を検出するための生体信号検出手段と、
前記各心拍相当信号の発生間隔を記憶する第1の記憶手段と、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が前記第1の記憶手段に記憶した心拍相当信号の発生間隔を基準とする第1の所定範囲内にあるとき、前記生体信号検出手段で検出した信号が正常な心拍相当信号であると判別して前記第1の記憶手段に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶する生体信号判別手段とを備えて成ることを特徴とする生体信号測定装置。 - 前記第1の記憶手段に記憶した複数の心拍相当信号の発生間隔の平均値を算出する平均値算出手段を有し、
前記生体信号信号判別手段は、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が前記平均値算出手段で算出した平均値を基準とする前記第1の所定範囲内にあるとき、前記生体信号検出手段で検出した信号が正常な心拍相当信号であると判別して、前記第1の記憶手段に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶することを特徴とする請求項1記載の生体信号測定装置。 - 第2の記憶手段を有し、
前記生体信号判別手段は、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が前記第1の所定範囲内になく且つ前記信号が異常であると前記生体信号判別手段が判別したときに前記異常な信号の発生間隔を前記第2の信号記憶手段に記憶すると共に、前記第2の記憶手段に所定数の異常な信号の発生間隔を連続して記憶したときに、前記第2の記憶手段に記憶した異常な信号を正常な心拍相当信号として、前記第2の記憶手段に記憶した異常な信号の発生間隔を前記第1の記憶手段に記憶することを特徴とする請求項1又は2記載の生体信号測定装置。 - 前記生体信号判別手段は、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が、前記第1の所定範囲内になく、且つ、前記第2の記憶手段に記憶した最新の異常な信号の発生間隔を基準とする第2の所定範囲内にあるときに前記生体信号検出手段で検出した信号を異常であると判別して、前記第2の記憶手段に記憶することを特徴とする請求項3記載の生体信号測定装置。
- 前記第1の記憶手段に記憶した心拍相当信号のデータを無線送信する通信手段を備えて成ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載の生体信号測定装置。
- 前記生体信号検出手段は、身体に装着して使用すると共に該身体の心拍を検出するための電極であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一に記載の生体信号測定装置。
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