JP2009112596A - Biological information detecting apparatus - Google Patents
Biological information detecting apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009112596A JP2009112596A JP2007290261A JP2007290261A JP2009112596A JP 2009112596 A JP2009112596 A JP 2009112596A JP 2007290261 A JP2007290261 A JP 2007290261A JP 2007290261 A JP2007290261 A JP 2007290261A JP 2009112596 A JP2009112596 A JP 2009112596A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- heartbeat
- timing
- biological information
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
本発明は、呼吸、心拍、体動等の生体振動を検出する生体情報検出装置に関する。 The present invention relates to a biological information detection apparatus that detects biological vibrations such as respiration, heartbeat, and body motion.
従来、この種の生体情報検出装置として、生体としての人体の心拍に基づく微小な振動信号を振動センサにより検知して、生体の心拍情報を検出するものが提案されている。これは、心臓の拍出活動により人体がその共振振動数(約4〜7Hz)で微小振動し、心拍に同期したこの微小振動を振動センサで検知して心拍数等を演算、表示するもので、生体に電極等を装着せず、無拘束で検出できるという長所がある。但し、心拍に同期した振動信号が微小なため、外部からの振動ノイズがあると心拍に同期した振動信号が影響を受け、心拍が検出できないという課題があった。 2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of biological information detection apparatus, a device that detects a minute vibration signal based on a heartbeat of a human body as a living body with a vibration sensor to detect heartbeat information of the living body has been proposed. This means that the human body vibrates at a resonance frequency (about 4 to 7 Hz) due to the heart's pumping activity, and the minute vibration synchronized with the heartbeat is detected by a vibration sensor to calculate and display the heart rate and the like. There is an advantage that detection can be performed without any electrode attached to the living body. However, since the vibration signal synchronized with the heartbeat is minute, there is a problem that the heartbeat cannot be detected because the vibration signal synchronized with the heartbeat is affected if there is external vibration noise.
この課題を解決するために、別にもう1つ振動センサを設け、2つの振動センサの出力信号の差分に基づいて心拍信号を検知するものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In order to solve this problem, another vibration sensor has been proposed in which a heartbeat signal is detected based on the difference between the output signals of the two vibration sensors (see, for example, Patent Document 1).
また、2つの振動センサの出力信号それぞれのパワースペクトルの差を周波数毎に演算し、予め設定した心拍の基本周波数領域でパワースペクトルの差が最大となる周波数を心拍情報として求めることが開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、従来の生体情報検出装置では、呼吸、心拍、体動等の微小な生体振動(生体情報)は、人体が動くと人体の動きの振動により埋もれてしまう問題がある。 However, in the conventional biological information detection apparatus, there is a problem that minute biological vibrations (biological information) such as respiration, heartbeat, and body movement are buried by vibrations of the movement of the human body.
また、生体振動には個人差があり、振動センサと人体の設置状態によっても影響を受け、振動センサからの振動波形も一定ではない。外部からの振動ノイズを除去するだけでは正確な検出が困難である。検出精度を上げるため、長期間のデータから算出する方法も考えられるが、検出遅れや、生体振動の一拍毎の間隔(周期)を検出できない問題がある。 Moreover, there are individual differences in biological vibrations, which are influenced by the installation state of the vibration sensor and the human body, and the vibration waveform from the vibration sensor is not constant. Accurate detection is difficult only by removing external vibration noise. In order to improve the detection accuracy, a method of calculating from long-term data is also conceivable, but there are problems in that it is impossible to detect a detection delay or an interval (cycle) for each beat of biological vibration.
また、パワースペクトルの差から生体情報を求める方法では、同様に生体振動の一拍毎の間隔(周期)を検出できない問題がある。 Further, in the method of obtaining biological information from the difference in power spectrum, there is a problem that the interval (cycle) for each beat of the biological vibration cannot be detected.
また、2つの振動センサによりノイズ成分を減算する方法では、振動センサに高い精度が求められる。振動センサの精度が低いと人体の動き以外のノイズの影響を受けて心拍等を検出する精度が低下する問題がある。 In addition, in the method of subtracting the noise component using two vibration sensors, high accuracy is required for the vibration sensor. If the accuracy of the vibration sensor is low, there is a problem in that the accuracy of detecting a heartbeat or the like decreases due to the influence of noise other than the movement of the human body.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、外部からの振動ノイズがあっても、呼吸、心拍、体動といった微小な生体振動(生体情報)の一拍毎の間隔(周期)を検出できる生体情報検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. Even if there is vibration noise from the outside, the interval (cycle) of each minute vibration (biological information) such as breathing, heartbeat, and body movement is determined. It is an object of the present invention to provide a biological information detection device capable of detection.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、生体から発する振動を検知し前記振動に応じた信号を出力する少なくとも2つ以上の検知手段と、前記検知手段からの信号を受けて所定の振動波形に変換するフィルタ処理手段と、前記フィルタ処理手段からの信号を受けて特徴点と前記特徴点の発生タイミングとを抽出する特徴点抽出手段と、夫々の前記検知手段から抽出した同じ発生タイミングの前記特徴点から評価得点を演算し、前記評価得点と閾値とから生体から発する振動タイミングを求める振動タイミング抽出手段と、から構成される。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、前記閾値は変更可能に構成される。
The invention according to
また、請求項3に記載の発明は前記閾値は、前記評価得点の変化に応じて自動で更新されるように構成される。 According to a third aspect of the present invention, the threshold value is configured to be automatically updated according to a change in the evaluation score.
また、請求項4に記載の発明は、前記検知手段は生体の荷重を受けて呼吸、心拍、体動の生体振動を検出可能な圧力センサにより構成される。 According to a fourth aspect of the present invention, the detecting means is constituted by a pressure sensor capable of detecting a biological vibration of breathing, heartbeat, and body movement under the load of the living body.
請求項1に記載の発明では、少なくとも2つ以上の検知手段により呼吸、心拍、体動といった微小な生体振動を検知する。生体振動は全ての検知手段で検知され、また振動ノイズも夫々の検知手段で異なる振動要素として重畳される。しかし呼吸、心拍、体動の生体振動は全ての検知手段で同じタイミングであるため、振動タイミング抽出手段で夫々の検知手段から抽出した同じタイミングの特徴点の評価得点の差異を見ることで、振動タイミングを精度良く抽出できる。また生体振動の特性は検知手段の設置位置により異なるが、共通情報である呼吸、心拍、体動の発生タイミングを見ることで、振動特性の違いによる振動タイミングの誤検出を防止できる。また、長期間のデータの算出を行うことなく、振動タイミングから一拍毎の間隔(周期)を検出できる。 According to the first aspect of the present invention, minute biological vibrations such as respiration, heartbeat, and body movement are detected by at least two detection means. The biological vibration is detected by all the detection means, and the vibration noise is superimposed as a different vibration element by each detection means. However, since the biological vibrations of breathing, heartbeat, and body movement are the same timing for all the detection means, the vibration timing extraction means can detect vibration by looking at the difference in the evaluation score of feature points at the same timing extracted from each detection means. Timing can be extracted accurately. In addition, although the characteristics of the biological vibration vary depending on the installation position of the detection means, it is possible to prevent erroneous detection of the vibration timing due to the difference in vibration characteristics by looking at the generation timing of breathing, heartbeat, and body motion, which are common information. In addition, the interval (cycle) for each beat can be detected from the vibration timing without calculating long-term data.
また、請求項2に記載の発明では、評価得点の閾値は変更可能に構成されるため、個人差(例えば老人と若者)又は検知手段の設置位置の違いによる異った生体振動でも、閾値を変更することで正確な振動タイミングの検出が可能になる。
Further, in the invention according to
また、請求項3に記載の発明では、閾値は評価得点の変化に応じて自動で更新される。生体振動を検出途中で生体の状態が変化しても、自動で閾値を更新するため、正確な振動タイミングを検出できる。また、個人差のある生体振動を検出する場合でも、閾値は自動で更新されるため、個々に閾値を設定する手間が不要であり、使い勝手が向上する。
In the invention described in
また、請求項4に記載の発明では、検知手段は生体の荷重を受けて呼吸、心拍、体動の振動を検出可能な圧力センサにより構成されるため、高い精度の振動センサを用いることなく心拍、呼吸、体動の振動タイミングの検出が可能になる。また、圧力センサは荷重を受ける場所であれば位置は特に限定されず、また生体に接触させる必要がないので、あらかじめベッドやイスに設置することが可能で、圧力センサの取付が容易である。 In the invention according to claim 4, since the detecting means is constituted by a pressure sensor capable of detecting a vibration of breathing, heartbeat, and body movement under the load of a living body, the heartbeat is detected without using a highly accurate vibration sensor. It is possible to detect the vibration timing of breathing and body movement. In addition, the position of the pressure sensor is not particularly limited as long as it is a place to receive a load, and it is not necessary to make contact with a living body.
以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の生体情報検出装置1の構成を示す説明図である。検出対象である人2(生体)がベッド3に非拘束の状態で横になっている状態である。生体情報検出装置1は、人2の心拍(生体情報)を検知する1ch〜6chの6つの圧力センサ10(検知手段)と、圧力センサ10からの信号11を受けて所定の振動波形に変換するフィルタ処理部20(フィルタ処理手段)と、フィルタ処理部20からの信号21を受けて特徴点36(図3)を抽出する特徴点抽出部30(特徴点抽出手段)と、特徴点抽出部30の信号31から振動タイミング41(図4)を求める振動タイミング抽出部40(振動タイミング抽出手段)とから構成される。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of the biological
図2は、圧力センサ10で検知した人2の心拍振動の波形12である。心拍振動は微小な振動であるため、人2の動きや外部からの振動ノイズが重畳される。また、圧力センサ10の夫々の設置位置によりch1〜ch6の波形12の振幅は異なる。
FIG. 2 is a
図3は、圧力センサ10で検知した人2の心拍振動の波形12から特徴点36を抽出するまでの流れを示す説明図である。圧力センサ10で検知した人2の心拍振動の波形12は、信号11としてフィルタ処理部20に送られる。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a flow until the
フィルタ処理部20はバンドパスフィルタ22(BPF)と整流フィルタ23とローパスフィルタ24(LPF)から構成される。心拍振動の波形12はバンドパスフィルタ22で波形25に変換され、ローパスフィルタ24で包落線26となる。包絡線26の信号21は、特徴点抽出部30に送られる。
The
特徴点抽出部30は、ピーク検知32と波高値検知33とAND素子34とから構成され、包絡線26を「1」、「0」のデジタル信号の波形35に変換する。波形35から特徴点36(「1」)と特徴点36の発生タイミング37を抽出する。
The feature
図4は、振動タイミング抽出部40における振動タイミング41を求める方法を示す説明図である。ch1〜ch6の夫々の圧力センサ10からの心拍振動は、図3で説明したようにデジタル信号の波形35に変換されて、特徴点36と特徴点36の発生タイミング37を抽出する。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a method for obtaining the
評価得点は、同じ発生タイミング37にある特徴点36の合計数から演算される。発生タイミングAでは、ch1〜ch4とch6に特徴点36が検出されており、評価得点は「5」である。発生タイミングBでは、ch1とch4に特徴点36が検出されており、評価得点は「2」となる。同様に発生タイミングCでは評価得点は「5」となる。
The evaluation score is calculated from the total number of
最大評価得点は圧力センサ10の数により決まる。本実施例では6個の圧力センサ10を用いるため、最大評価得点は「6」となる。
The maximum evaluation score is determined by the number of
閾値は少なくとも1つの特徴点36が検出される「1」から最大は最大評価得点と同じ「6」の間となる。閾値は任意に設定することが可能であるが、本実施例では最大評価得点から「2」を引いた「4」に設定した。尚、閾値は、評価得点の変化に応じて自動で更新されるようにしてもよい。例えば心拍は30〜100回/分が通常であるが、閾値が高いと(例えば本実施例では「6」)心拍回数を少なく検出する。心拍回数が通常の範囲内に入るように自動で閾値を更新することで、心拍の正検出が可能になる。
The threshold value is between “1” at which at least one
発生タイミングAは、評価得点は「5」で閾値「4」より大きいため正検出である。発生タイミングBは、評価得点は「2」で閾値「4」より小さいため誤検出である。発生タイミングCは、評価得点は「5」で閾値「4」より大きいため正検出である。正検出である発生タイミングAとタイミングCから、振動タイミング41を求めその間隔から一拍毎の周期が求まる。
The occurrence timing A is positive detection because the evaluation score is “5” and is larger than the threshold value “4”. The generation timing B is false detection because the evaluation score is “2” and is smaller than the threshold value “4”. The generation timing C is positive detection because the evaluation score is “5” and is larger than the threshold value “4”. The
本発明の生体情報検出装置1は、6個の圧力センサ10により心拍振動を検知する。心拍振動は全ての圧力センサ10で検知され、また振動ノイズも夫々の圧力センサ10で異なる振動要素として重畳される。しかし心拍振動は全ての圧力センサ10で同じタイミングであるため、振動タイミング抽出部40で夫々の圧力センサ10から抽出した同じ発生タイミング37の特徴点36から評価得点を演算して、振動タイミング41を抽出できる。
The biological
また心拍振動の特性は圧力センサ10の設置位置により異なるが、共通情報である心拍振動のタイミングを見ることで、振動特性の違いによる振動タイミング41の誤検出を防止できる。また、長期間のデータの算出を行うことなく、心拍振動の一拍毎の間隔(周期)を検出できる。
Although the characteristics of heartbeat vibration vary depending on the installation position of the
また、評価得点の閾値は変更可能なため、個人差(例えば老人と若者)又は圧力センサ10の設置位置の違いにより異なった心拍振動でも、閾値を変更することで正検出が可能になる。
Moreover, since the threshold value of the evaluation score can be changed, it is possible to detect positively by changing the threshold value even for heartbeat vibrations that differ depending on individual differences (for example, an elderly person and a young person) or a difference in installation position of the
また、閾値を評価得点の変化に応じて自動で更新する場合、心拍振動を検出途中で人2の生体状態が変化しても、自動で閾値を更新するため、正検出が可能になる。また、個人差のある心拍振動を検出する場合でも、閾値は自動で更新されるため、個々に閾値を設定する必要がなく、使い勝手が向上する。
Further, when the threshold value is automatically updated according to the change in the evaluation score, even if the biological state of the
また、圧力センサ10の設置位置は人2の荷重を受ける場所であればよく、人体に接触させる必要がないので、あらかじめベッド3に設置することで、圧力センサ10の取付が容易になる。
Moreover, the installation position of the
本実施例では「同じ発生タイミング」に100msの幅を持たせてch1〜ch6の特徴点36から評価得点を演算したが、100msに限定されるものではなく、任意に変更可能である。100msの間に複数の特徴点36が検出された場合には、最初に検出された特徴点36を正検出とするが、最後に検出された特徴点36を正検出としてもよい。
In this embodiment, the evaluation score is calculated from the feature points 36 of ch1 to ch6 with a width of 100 ms for the “same occurrence timing”, but is not limited to 100 ms and can be arbitrarily changed. When a plurality of feature points 36 are detected within 100 ms, the first detected
また、本実施例では振動検知手段として圧力センサ10を用いて心拍振動を検知したが、圧力センサ10に限定されるものではなく、呼吸、心拍、体動等の生体振動を検知可能なセンサ(例えば加速度センサ等)であってもよい。
Further, in the present embodiment, the heart rate vibration is detected using the
1 生体情報検出装置
2 人(生体)
10 圧力センサ(検知手段)
20 フィルタ処理部(フィルタ処理手段)
30 特徴点抽出部(特徴点抽出手段)
36 特徴点
37 発生タイミング
40 振動タイミング抽出部(振動タイミング抽出手段)
41 振動タイミング
1 Biological
10 Pressure sensor (detection means)
20 Filter processing unit (filter processing means)
30 feature point extraction unit (feature point extraction means)
36 feature points 37
41 Vibration timing
Claims (4)
前記検知手段からの信号を受けて所定の振動波形に変換するフィルタ処理手段と、
前記フィルタ処理手段からの信号を受けて特徴点と前記特徴点の発生タイミングとを抽出する特徴点抽出手段と、
夫々の前記検知手段から抽出した同じ発生タイミングの前記特徴点から評価得点を演算し、前記評価得点と閾値とから生体から発する振動タイミングを求める振動タイミング抽出手段と、を備えた生体情報検出装置。 At least two detection means for detecting vibrations emitted from a living body and outputting a signal corresponding to the vibrations;
Filter processing means for receiving a signal from the detection means and converting the signal into a predetermined vibration waveform;
A feature point extracting unit that receives a signal from the filter processing unit and extracts a feature point and a generation timing of the feature point;
A biological information detection apparatus comprising: a vibration timing extraction unit that calculates an evaluation score from the feature points of the same occurrence timing extracted from each of the detection units and obtains a vibration timing generated from the living body from the evaluation score and a threshold value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007290261A JP5012436B2 (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Biological information detection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007290261A JP5012436B2 (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Biological information detection device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009112596A true JP2009112596A (en) | 2009-05-28 |
JP5012436B2 JP5012436B2 (en) | 2012-08-29 |
Family
ID=40780416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007290261A Expired - Fee Related JP5012436B2 (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Biological information detection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5012436B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011200509A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Aisin Seiki Co Ltd | Biological information detection device |
CN102591303A (en) * | 2012-03-06 | 2012-07-18 | 上海理工大学 | Knocking induction type-based bedridden home barrier-free control system |
JP2014216786A (en) * | 2013-04-24 | 2014-11-17 | 株式会社チノー | Sensing system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63311936A (en) * | 1987-06-15 | 1988-12-20 | Koorin Denshi Kk | Bio-signal detection apparatus and method |
JPH06154179A (en) * | 1992-11-25 | 1994-06-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Organism information processor |
JP4743534B2 (en) * | 2006-09-28 | 2011-08-10 | アイシン精機株式会社 | Heart rate detector |
-
2007
- 2007-11-08 JP JP2007290261A patent/JP5012436B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63311936A (en) * | 1987-06-15 | 1988-12-20 | Koorin Denshi Kk | Bio-signal detection apparatus and method |
JPH06154179A (en) * | 1992-11-25 | 1994-06-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Organism information processor |
JP4743534B2 (en) * | 2006-09-28 | 2011-08-10 | アイシン精機株式会社 | Heart rate detector |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011200509A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Aisin Seiki Co Ltd | Biological information detection device |
EP2554108A1 (en) * | 2010-03-26 | 2013-02-06 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Organism information detection device |
EP2554108A4 (en) * | 2010-03-26 | 2015-04-08 | Aisin Seiki | Organism information detection device |
CN102591303A (en) * | 2012-03-06 | 2012-07-18 | 上海理工大学 | Knocking induction type-based bedridden home barrier-free control system |
JP2014216786A (en) * | 2013-04-24 | 2014-11-17 | 株式会社チノー | Sensing system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5012436B2 (en) | 2012-08-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4855721B2 (en) | Blood pressure measurement device | |
US10413233B2 (en) | Monitoring of sleep phenomena | |
US9510759B2 (en) | Pulse wave propagation time measurement device | |
JP5516428B2 (en) | Pulsation period calculation device and biological sensor provided with the same | |
JP4743534B2 (en) | Heart rate detector | |
CN106132287B (en) | Heart rate monitor system | |
WO2011118280A1 (en) | Organism information detection device | |
WO2007032226A1 (en) | Heart rate meter and method for removing noise of heart beat waveform | |
JP5760876B2 (en) | Atrial fibrillation determination device, atrial fibrillation determination method and program | |
KR20120113530A (en) | Method and apparatus for detecting peak from biological signal | |
JP2001198094A (en) | Pulse rate detector | |
KR101276973B1 (en) | Pulse frequency measurement method and apparatus | |
JP5041155B2 (en) | Blood pressure measurement device | |
JP5012436B2 (en) | Biological information detection device | |
CN110292372B (en) | Detection device | |
JPWO2019049667A1 (en) | Heart rate detector, heart rate detection method and program | |
JP2009297234A (en) | Pulse measuring apparatus, pulse measuring program and pulse measuring method | |
JP2014132934A (en) | Measuring apparatus and measuring method | |
JP5998516B2 (en) | Pulsation detection device, electronic device and program | |
JP5800776B2 (en) | Biological motion information detection device | |
JP4224935B2 (en) | Sleep state determination method | |
JP6389391B2 (en) | Respiratory disorder determination device, respiratory disorder determination method and program | |
JP2013183845A (en) | Pulsation detector, electronic device and program | |
JP2017104326A (en) | Pulse wave propagation time change estimation method, pulse wave propagation time change estimation device, and program | |
JP6098673B2 (en) | Atrial fibrillation determination device, operation method and program for atrial fibrillation determination device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101020 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120424 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120508 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120521 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150615 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5012436 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150615 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |