JP2016123473A - 脈波測定装置、および脈波測定装置の駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】脈波センサを備えて脈波計測を可能としながら、省電力化をはかることができる脈波測定装置、および脈波測定装置の駆動制御方法を提供する。【解決手段】脈波測定装置１０は、被計測者の生体に向けて光を照射する発光部１７と生体から反射した反射光を受光し、その強度に応じた電圧を出力する受光部１８とにより形成され、被計測者の脈波を測定する脈波センサ１９と、被計測者の体動に応じた体動信号を出力するモーションセンサ１５と、各部を制御する制御部１１と、を備え、制御部１１は、体動信号の強度に応じて被計測者が体動状態にあるか非体動状態にあるかを判定し、判定された非体動状態又は体動状態に応じて、脈波センサ１９による脈波測定の実行を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、脈波測定装置、および脈波測定装置の駆動制御方法に関する。

個人が健康を手軽に管理するツールとして、例えば、腕時計に脈波センサを搭載し、日常的に脈波測定を可能とすることが期待されている。しかしながら、脈波センサが消費する電力が大きければバッテリ寿命が短くなり、頻繁な電池交換、充電が必要になって不便である。したがって、このような脈波センサを備えた装置では、脈波計測を可能としながらも極力省電力化することが求められる。

従来、脈波センサから出力される脈波信号に含まれる人体の体動に起因するノイズ成分をフィルタリングによって除去する技術が知られている。例えば、特許文献１に、効果的にノイズ対策を行うために、体動があるときと無いときとで脈波信号に適用するフィルタ処理を変更する技術が開示されている。

特開２０１２−１７９２０９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、脈波センサは常時動作していて脈波測定は常時行われており、脈波信号に含まれる体動成分を除去するために周波数解析を行う等比較的計算量の多いフィルタ処理も常時行っている。したがって、これらにより消費電力が増加するという課題があった。

本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、脈波センサを備えて脈波計測を可能としながら、省電力化をはかることができる脈波測定装置、および脈波測定装置の駆動制御方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために本発明は、脈波測定装置であって、被計測者の脈波を測定する脈波センサと、 前記被計測者の体動に対応した体動信号を出力する体動信号出力部と、前記脈波センサ及び前記体動信号出力部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記体動信号の振幅が第１設定値より大きい状態が第１の時間以上継続しているときに前記被計測者は体動状態にあると判定し、前記体動信号の振幅が前記第１設定値以下の状態が第２の時間以上継続しているときに前記被計測者は非体動状態にあると判定し、前記被計測者が前記体動状態にあると判定し、且つ、前記体動信号の振幅が、前記第１設定値より大きい第２設定値以上であるとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を停止させ、前記被計測者が前記非体動状態にあると判定したとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わせることを特徴とする。

また、本発明の脈波測定装置は、被計測者の脈波を測定する脈波センサと、前記被計測者の体動に対応した体動信号を出力する体動信号出力部と、前記脈波センサ及び前記体動信号出力部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記体動信号の振幅が第１設定値より大きい状態が第１の時間以上継続しているときに前記被計測者は体動状態にあると判定し、前記被計測者が前記体動状態にあると判定したとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わないように制御することを特徴とする。

また、本発明の脈波測定装置の駆動制御方法は、被計測者の脈波を測定する脈波センサを備える脈波測定装置の駆動制御方法であって、前記脈波測定装置は、前記被計測者の体動に対応した体動信号を出力する体動信号出力部を備え、前記体動信号の振幅が第１設定値より大きい状態が第１の時間以上継続しているときに、前記被計測者は体動状態にあると判定し、前記体動信号の振幅が前記第１設定値以下の状態が第２の時間以上継続しているときに、前記被計測者は非体動状態にあると判定し、前記被計測者が前記体動状態にあると判定し、且つ、前記体動信号の振幅が、前記第１設定値より大きい第２設定値以上であるとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を停止させ、前記被計測者が前記非体動状態にあると判定したとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わせることを特徴とする。

本発明によれば、被計測者の動作状態に応じて脈波センサによる脈波測定の実行の有無を制御することにより、脈波センサを備えて脈波計測を可能としながら、省電力化を図ることができる脈波測定装置、および脈波測定装置の駆動制御方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る脈波測定装置の構成を示すブロック図である。 実施例１の制御部の処理動作を示すフローチャートである。 図２の非体動状態判定処理の詳細を示すフローチャートである。 図２の体動除去可能判定処理の詳細を示すフローチャートである。 実施例１の動作状態を示すタイミング図である。 健康管理サーバに接続した場合のシステム構成、および概略動作を示すシステム概念図である。 図６の管理サーバの処理動作を示すフローチャートである。 実施例２の制御部の処理動作を示すフローチャートである。 実施例２の動作状態を示すタイミング図である。 実施例３の制御部の処理動作を示すフローチャートである。 実施例３の動作タイミング図である。 フィルタにより体動成分の除去を行う処理のイメージ図である。

本発明の実施の形態（以下、単に本実施形態という）について図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

（実施形態の構成）
図１は、本実施形態に係る脈波測定装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る脈波測定装置１０は、光電脈波波形から脈波を測定するものであり、制御中枢となる制御部１１と、電力供給源となるソーラパネル１２およびバッテリ１３と、制御部１１により生成されるデータを表示する表示部１４と、体動検出部であるモーションセンサ１５と、光量コントロール１６と、発光部であるＬＥＤ（発光部：Light Emitted Diode）１７と、受光部であるＰＤ（Photo Detector）１８とを含み構成される。ここで、ＬＥＤ１７とＰＤ１８とは人体の拍動に応じた脈波を測定する光電式の脈波センサ１９を構成している。

制御部１１には、例えば、アナログ信号を所定のサンプリング周波数によるタイミングで取り込んでデジタル信号に変換する変換部であるＡＤＣ１１０（Analog Digital Convertor）内蔵のマイコン（ＣＰＵ）が実装されている。制御部１１は、図示省略したメモリに記録されたプログラムにしたがい、外部接続される各ブロック１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８を制御する他に、拍数計算に必要なデータ処理を行なう。

ソーラパネル１２は、太陽光で発電を行うパネルであり、電力供給源となるバッテリ１３に接続することで制御部１１による制御の下でバッテリ１３の充電を行う。表示部１４は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display Device）を実装し、制御部１１により生成される脈拍数等のデータを表示する。

モーションセンサ１５は、生体の体動に対応した加速度の変化を検出して、加速度信号（体動信号）を出力する、例えは３軸加速度センサである。光量コントロール１６は、ＬＥＤ１７に流れる電流を制御してＬＥＤ１７の輝度制御を行う。脈波センサ１９を構成するＬＥＤ１７は、人体（皮膚）に向けて光を照射する。そして、その反射光はＰＤ１８により受光され、ＰＤ１８により光電変化された電圧による脈波信号がＡＤＣ１１０を介してデジタル値に変換され、制御部１１に取り込まれる。

ＬＥＤ１７から人体の皮膚に照射された光は、皮膚表面や皮膚内部に到達し、その一部は反射し、一部は吸収される。体内の血管内ではヘモグロビンによる光の吸収がある。このヘモグロビンの量は血流の量に依存することから、制御部１１は、ＰＤ１８を介してＬＥＤ反射光の変化を計測すれば人体の脈波の観測が可能である。

図１２に、体動成分の除去イメージが示されている。図１２に示すように、人が運動中（例えば歩行中）、その脈波信号波形には運動に由来する体動成分が重畳されている。体動成分が重畳された脈波信号波形から脈拍成分を抽出するためには、体動成分を除去するための体動除去フィルタ処理が必要である。この体動除去フィルタ処理は、モーションセンサ１５から出力される加速度信号（体動信号）波形と脈波信号波形の周波数解析を行い、脈波信号から加速度信号波形に基づく体動成分を除去する演算処理によって行われるため、比較的大きい電力消費を伴う。

制御部１１は、省電力化のため、モーションセンサ１５により検出される体動の強度に応じて被計測者が身体を動かしている体動状態にあるか、殆ど身体を動かしていない非体動状態にあるかを判定し、更に、体動状態にあるときの体動の強度に応じて、脈波測定の実行、及び脈波信号への体動除去フィルタ処理の実行を制御する。

制御部１１は、被計測者が非体動状態であると判定された場合、脈波センサを動作させて脈測定を行い、かつ、体動除去フィルタ処理を行わないように制御する（実施例１）。また、制御部１１は、被計測者が体動状態であると判定された場合であって、体動の強度が所定値を上回っているときは、脈波測定を行わないように制御する。また、被計測者が体動状態であると判定された場合であって、体動の強度が所定値以下であり、体動信号に所定の周期性があるとき、すなわち、体動信号の周波数範囲の所定時間内の変動量が許容値より少ないときは、脈波測定を行い、かつ、体動除去フィルタ処理を行うように制御する。

制御部１１は、更に、判定された体動状態又は非体動状態に応じて、ＡＤＣ１１０におけるサンプリング周波数を変えるように制御してもよい（実施例２）。このとき、制御部１１は、被計測者が非体動状態であると判定された場合は、サンプリング周波数を周波数が比較的低い低サンプリング周波数に設定し、かつ、体動除去フィルタ処理を行わないように制御する。一方、被計測者が体動状態であると判定された場合であって、体動の強度が所定値以下であり、体動信号に所定の周期性があるときは、サンプリング周波数を周波数が比較的高い高サンプリング周波数に設定し、かつ、体動除去フィルタ処理を行うように制御する。

制御部１１は、更に、判定された体動状態又は非体動状態に応じて、各部の動作をインターバル測定モード及び連続測定モードのいずれか変えるように制御してもよい（実施例３）。このとき、制御部１１は、被計測者が非体動状態であると判定された場合は、各部の動作をインターバル測定モードに設定し、かつ、体動除去フィルタ処理を行わないように制御する。一方、被計測者が体動状態であると判定された場合であって、体動の強度が所定値以下であり、体動信号に所定の周期性があるときは、各部の動作を連続測定モードに設定し、かつ、体動除去フィルタ処理を行うように制御する。

（実施形態の動作）
以下、本実施形態に係る脈波測定装置１０の動作について、実施例毎、詳細に説明する。

＜実施例１＞
まず、実施例１の動作につき、図２、図３、図４、図５を参照して説明を行う。図２のフローチャートにおいて、制御部１１は、最初に被計測者が非体動状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。この非体動状態であるか否かの判定処理の詳細は図３に示されている。

図３によれば、制御部１１は、まず、モーションセンサ１５から出力される加速度信号（体動信号）を取り込み（ステップＳ１１１）、その加速度信号に基づき、体動の有無を判定する（ステップＳ１１２）。この体動の有無は、加速度信号の振幅と判定閾値である第１設定値とを比較することにより判定される。ここで、加速度信号の振幅が第１設定値未満である判定されると（ステップＳ１１２“ＮＯ”）、制御部１１は、更に、その状態が一定時間継続するか否かを判定する（ステップＳ１１３）。ここで、一定時間継続すると判定された場合（ステップＳ１１３“ＹＥＳ”）、制御部１１は、被計測者は非体動状態にあると判定する（ステップＳ１１４）。また、その状態が一定時間継続しない場合は（ステップＳ１１３“ＮＯ”）、ステップＳ１１２の振幅判定処理に戻る。

一方ステップＳ１１２の体動有無判定処理で、振幅が第１設定値以上である判定されると（ステップＳ１１２“ＹＥＳ”）、制御部１１は、更に、その状態が一定時間継続するか否かを判定する（ステップＳ１１５）。ここで、その状態が一定時間継続すると判定された場合（ステップＳ１１５“ＹＥＳ”）、制御部１１は、被計測者は体動状態にあると判定する（ステップＳ１１６）。その状態が一定時間継続しない場合（ステップＳ１１５“ＮＯ”）は、ステップＳ１１２の振幅判定処理に戻る。

説明を図２に戻す。ステップＳ１１の非体動状態判定処理で被計測者が非体動状態にあると判定されると（ステップＳ１１“ＹＥＳ”）、制御部１１は、非体動時には脈波に体動成分が殆ど重畳されないことから、体動成分を除去するフィルタ処理は必要ないと判断して、比較的計算量の少ないＢＰＦ（Band Pass Filter）処理を施す（ステップＳ１２）。なお、このＢＰＦ処理を施すことなくフィルタ処理自体を省略してもよい。

一方、被計測者が安静状態でなく、体動状態にあると判定されると（ステップＳ１１“ＮＯ”）、制御部１１は、動作モードがローパワーモードに設定されているか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここで、ローパワーモードとは、バッテリ寿命を優先して省電力モードとして動作するモードであり、例えば手動により事前に設定されている。ここで、ローパワーモードに設定されてないと（ステップＳ１３“ＮＯ”）、制御部１１は、更に、体動除去が可能か否かを判定する（ステップＳ１４）。体動除去が可能か否かを判定する処理の詳細は、図４に示されている。

図４によれば、制御部１１は、まず、モーションセンサ１５から出力される加速度信号（体動信号）を取り込み（ステップＳ１４１）、その加速度信号に基づき、体動の有無を判定する（ステップＳ１４２）。この体動の有無は、加速度信号の振幅と判定閾値である第２設定値とを比較することにより判定される。この第２設定値は第１設定値より大きい値に設定される。ここで、加速度信号の振幅が第２設定値未満である判定されると（ステップＳ１４２“ＹＥＳ”）、制御部１１は、更に、加速度信号に所定の周期性があるか否かを判定する（ステップＳ１４３）。この周期性有無の判定においては、具体的には、例えば、加速度信号の周波数範囲を求め、この周波数範囲の所定時間内の変動量が許容値より大きいか否かを判定し、この周波数範囲の変動量が許容値より小さいときに、周期性があると判定する。この周期性有無の判定において、加速度信号の周波数範囲の変動量が許容値より大きく、加速度信号が時間的に比較的ランダムに変動している場合、脈波信号からこの加速度信号に応じた体動成分を除去するための演算処理の演算量が増加して、それに要する電力消費が増大するとともに、脈波信号から体動成分を良好に除去することが難しくなる。このため、下記のように、周期性が無い場合には、脈波測定を行わないようにする。

次いで、周期性ありと判定された場合（ステップＳ１４３“ＹＥＳ”）、制御部１１は、体動成分を除去可能と判定する（ステップＳ１４４）。一方、周期性が無いと判定された場合（ステップＳ１４３“ＮＯ”）、あるいはステップＳ１４２の振幅値比較判定処理で振幅が第２設定値以上であると判定された場合（ステップＳ１４２“ＮＯ”）、制御部１１は、体動成分の除去が不可能であると判定する（ステップＳ１４５）。

説明を図２に戻す。ステップＳ１４の体動除去の可否判定処理で体動除去が可能であると判定されると（ステップＳ１４“ＹＥＳ”）、制御部１１は、脈波信号への体動除去フィル処理を施す（ステップＳ１５）。すなわち、制御部１１は、体動成分が重畳された脈波波形から脈拍成分を抽出するために体動成分を除去する体動除去フィルタ処理を施す。この体動除去フィルタ処理は、モーションセンサ１５から出力される加速度信号波形と脈波信号波形の周波数解析を行い、脈波信号から体動成分を除去する演算処理によってなされる。図１２を用いて先に説明した通りである。

なお、ステップＳ１３のローパワーモード判定処理において、ローパワーモードが設定されているか（ステップＳ１３“ＹＥＳ”）、ステップＳ１４の体動除去の可否判定処理で体動除去が不可能であると判定されると（ステップＳ１４“ＮＯ”）、制御部１１は、ＬＥＤ１７をＯＦＦ（光の照射を停止）して脈波センサ１９の動作を停止させて、脈波測定を停止する（ステップＳ１６）。このとき、更に、ＰＤ１８の動作を停止させるようにしてもよい。

図５は、実施例１による動作状態を示すタイミング図である。図５では、（ａ）にモーションセンサ１５から出力される加速度信号を示し、（ｂ）に、制御部１１により選択された脈波フィルタ処理の種類を示す。実施例１によれば、制御部１１は、体動の有無判定をモーションセンサ１５から得られるデータによって行い、体動が設定値以上ある場合に体動除去フィルタ処理を選択し、体動が設定値未満の場合にＢＰＦ処理を選択することで、必要最小の計算量で脈波の計測が可能になる。したがって、体動なしの場合に、比較的電力消費が大きい周波数解析を必要としないＢＰＦ処理を適用するため、省電力化が可能になる。なお、フィルタ処理の種類を選択する以外に、フィルタ処理のパラメータの設定変更によっても同様の効果を得ることができ、また、ＢＰＦに代わるフィルタ処理やフィルタ処理無しでスルーすることも考えられる。

なお、ローパワーモードは、非体動状態の時にのみ脈波測定を行ない、体動状態の時は、脈波測定を行わないようにして、省電力を優先して動作するモードである。このローパワーモードと、ローパワーモードでないノーマルモードの切替えは、目的に応じてユーザが手動で切り替えるようにしてもよく、あるいは、制御部１１、もしくは、例えば、図６に示すように、クラウド上の健康管理サーバ３０が自動的に切り替えるようにしてもよい。

図６は、上記した脈波測定装置１０とクラウド上の健康管理サーバ３０とを用いて個人の健康管理を行うシステムのシステム構成、および概略動作を示している。図６に示すように、ユーザ（被計測者）は、腕時計型のセンサ端末１０ａに実装された脈波測定装置１０を自身の腕に装着し、スマートホン等の携帯端末２０，およびネットワーク経由で健康管理サーバ３０に接続する。

健康管理サーバ３０は、本体部３１と、データ分析部３２と、センサ端末モード管理部３３と、データベース３４とを含む。ユーザは、携帯端末２０に表示されるメニュー画面を選択操作することにより健康管理サーバ３０に、脈波を含むバイタルデータの分析を、定期、不定期に要求する。このため、センサ端末１０ａは、計測されたバイタルデータを、都度、送信する。

本体部３１は、ユーザの要求にしたがい測定スケジュールを作成し、当該スケジュールに基づき、「詳細測定」、「長期測定」からなる測定モードの決定を行なう。このとき、脈波測定装置１０の動作モードであるローパワーモード／ノーマルモードの設定が行われる。ここで設定された動作モードは、センサ端末モード管理部３３による管理の下、ネットワーク経由でセンサ端末１０ａに通知される。センサ端末１０ａは、通知されたモードにしたがいバイタルデータの収集を行う。

収集されたバイタルデータは健康管理サーバ３０のデータベース３４に蓄積される。健康管理サーバ３０は、データ分析部３２が、その測定モードにしたがい、データベース３４に蓄積された個人データ、および所定期間分のバイタルデータを分析し、結果をネットワーク経由で要求のあった携帯端末２０へ送信する。

図７に、健康管理サーバ３０の処理手順がフローチャートで示されている。図６によれば、健康管理サーバ３０は、本体部３１による制御の下、データ分析部３２が、受信した個人データ、バイタルデータを分析し、管理スケジュールを作成する（ステップＳ２１）。ここで、本体部３１は、作成された管理スケジュールから、詳細測定モードと長期測定モードの別を判定し（ステップＳ２２）、長期測定モードの場合（ステップＳ２２“長期”）、ローパワーモードに変更し（ステップＳ２３）、詳細測定モードの場合（ステップＳ２２“詳細”）は、ノーマルモードに変更する処理を実行する（ステップＳ２４）。

このとき、センサ端末モード管理部３３は、ネットワークおよび携帯端末２０経由でセンサ端末１０ａに変更設定されたモードを送信し、そのモードでバイタルデータの計測を行うことを指示する。

実施例１の脈波測定装置１０によれば、被計測者の体動に応じて、脈拍数計算に必要な体動除去フィルタ処理の実行を変更することにより、フィルタ処理計算による消費電力の増加を最小限に抑えることができ、省電力化に寄与することができる。また、被計測者は、腕時計型のセンサ端末１０ａに実装された脈波測定装置１０を自身の腕に装着し、スマートホン等の携帯端末２０，およびネットワーク経由で健康管理サーバ３０に接続するだけで、バイタルデータに基づく分析結果を得ることができるため、健康管理のための負担が軽減される。

＜実施例２＞
脈波センサ１９において、ＬＥＤ１７から照射された光の反射光をＰＤ１８で受光し、その電圧出力波形を制御部１１に内蔵されたＡＤＣ１１０でデジタル値に変換する場合のサンプリング周波数は、波形に含まれる最高周波数の２倍の周波数より高くする必要がある。脈波信号には脈拍に由来する比較的低い周波数成分と、体動に由来する比較的高い周波数成分が含まれている。このため、体動があるときのサンプリング周波数の設定においては、体動を考慮した高い周波数（第１の周波数）に設定する必要がある。脈波信号には、脈拍に由来する波形成分と体動に由来する波形成分が含まれ、体動成分のスペクトラムは、人の体の動きの速さに依存するため、比較的高い周波数成分までを含む。そのため、従来、この体動成分を考慮して、サンプリング周波数は比較的高い周波数に設定されていた。ここで、ＡＤＣ１１０の消費電力は、サンプリング周波数ｆｓによって変化し、サンプリング周波数ｆｓが大きくなれば消費電力も大きくなる。そこで、以下に説明する実施例２では、非体動状態のときはＡＤＣ１１０のサンプリング周波数を比較的低い周波数（第２の周波数）に設定することにより、ＡＤＣ１１０の消費電力を抑制することを可能とする構成とした。

実施例２の動作につき、図８のフローチャート、および図９のタイミング図を参照して説明を行う。図８のフローチャートにおいて、制御部１１は、最初に被計測者が非体動状態にあるか否かを判定する（ステップＳ３１）。この非体動状態であるか否かの判定処理の詳細は実施例１で説明した内容（図４）と同様であるため、重複を回避する意味で説明を省略する。

続いて制御部１１は、被計測者が非体動状態にあると判定されると（ステップＳ３１“ＹＥＳ”）、非体動時には体動が殆ど無く、脈波信号は脈拍による波形成分のみとなることから、ＡＤＣ１１０に入力される脈波信号は脈拍による波形成分のみを有している。このため、このときのＡＤＣ１１０のサンプリング周波数を、脈拍だけを考慮した比較的低い周波数（低サンプリング周波数）に設定する（ステップＳ３２）。続いて、制御部１１は、非体動時には脈波に体動成分が殆ど重畳されないことから、体動成分を除去するための体動除去フィルタ処理は必要ないと判断して、比較的計算量の少ないＢＰＦ処理を施す（ステップＳ３７）。なお、このＢＰＦ処理を施すことなくフィルタ処理自体を省略してもよい。

一方、被計測者が安静状態でなく、体動状態にあると判定されると（ステップＳ３１“ＮＯ”）、制御部１１は、動作モードがローパワーモードに設定されているか否かを判定する（ステップＳ３３）。ここで、ローパワーモードとは、実施例１の場合と同じく、バッテリ寿命を優先して省電力モードとして動作するモードであり、手動又は自動で事前に設定される。ここで、ローパワーモードに設定されてないと（ステップＳ３３“ＮＯ”）、制御部１１は、更に、体動除去が可能か否かを判定する（ステップＳ３４）。体動除去が可能か否かを判定する処理は、実施例１で説明した内容（図５）と同様であるため、重複を回避する意味で説明を省略する。

体動除去の可否判定処理で体動除去が可能であると判定されると（ステップＳ３４“ＹＥＳ”）、制御部１１は、ＡＤＣ１１０のサンプリング周波数を、体動成分を考慮した、比較的高い周波数（高サンプリング周波数）に設定する（ステップＳ３５）。そして、脈波波形への体動除去フィル処理を施す（ステップＳ３８）。すなわち、制御部１１は、体動成分が重畳された脈波波形から脈拍成分を抽出するために体動成分を除去する体動除去フィルタ処理を施す。

なお、ステップＳ３３のローパワーモード判定処理でローパワーモードが設定されているか（ステップＳ３３“ＹＥＳ”）、ステップＳ３４の体動除去の可否判定処理で体動除去が不可能であると判定されると（ステップＳ３４“ＮＯ”）、制御部１１は、ＬＥＤ１７をＯＦＦ（光の照射を停止）して脈波センサ１９の動作を停止させて、脈波測定を停止する。このとき、更に、ＰＤ１８の動作を停止させるようにしてもよい。

図９は、実施例２による動作状態を示すタイミング図である。図９では、（ａ）にモーションセンサ１５から出力される加速度信号（体動データ）を示し、（ｂ）に、制御部１１により選択されたサンプリング周波数ｆｓを示す。実施例２によれば、制御部１１は、被計測者が非安静状態にある場合には比較的高いサンプリング周波数を設定し、非体動状態にある場合は、低いサンプリング周波数を設定するため、非体動状態にあるときにＡＤＣ１１０での消費電力を低減することが出来る。

なお、非体動時と非安静時のサンプリング周波数の切り替えは、モーションセンサ１５によって体動を検知し、加速度信号の大きさや波形の特徴等から、非体動状態か非体動状態かを判定することが出来る。例えば、加速度信号が設定値より大きいとき、一定期間は体動状態（運動中）と判定してもよい。また、例えば、加速度が一定期間以上設定値を下回った場合には、非体動状態と判定しても良い。なお、非体動状態の場合、脈波には体動成分が無く、脈波を観測できる最低限の低いサンプリング周波数に切り替えても良い。特に、脈拍数のみを観測する目的であれば、必要なサンプリング周波数はより低くすることが出来る。一方、非体動状態の場合、体動ノイズを除去するため体動ノイズの高帯域までサンプリングする必要があり、必要なサンプリング周波数は高くしなければならない。したがって、比較的高いサンプリング周波数を設定する。このため、体動から非体動状態と体動状態を判定し、必要なサンプリング周波数を切り替えることにより、ＡＤＣ１１０の消費電力を最小限に抑制することが出来る。なお、体動除去フィルタ処理はサンプリング周波数を調整して取得した脈波データに対して適用される。

実施例２によれば、モーションセンサ１５を用いて体動を検出し、制御部１１がその体動に応じてサンプリング周波数を変更設定することで、被計測者が非体動状態にある場合にサンプリング周波数を低く設定するため、ＡＤＣ１１０の消費電力を小さく出来、その結果、バッテリ１３の延命化が可能になる。なお、実施例２において、制御部１１（マイコン）は、ＡＤＣ１１０を内蔵するものとして説明したが、ＡＤＣ１００を外付けするタイプのマイコンに適用しても同様の効果が得られる。

＜実施例３＞
運動中の脈拍数は、運動の開始時には急速に高くなり、また、運動停止時には、急速に小さくなる。このことから、運動中に継続して脈拍数を監視するためには、脈波測定装置１０を常時動作させている必要があり、バッテリ１３は急激に消耗してしまう。一方、継続して運動を行っていない非体動状態では、脈拍数の時間的な変化は小さい。そこで、以下に説明する実施例３は、非体動状態では脈波計測を間欠的に行うインターバル測定モードに設定して省電力化をはかることを可能とする構成とした。

実施例３の動作につき、図１０のフローチャート、および図１１のタイミング図を参照して説明を行う。図１０のフローチャートにおいて、制御部１１は、最初に被計測者が非体動状態にあるか否かを判定する（ステップＳ４１）。非体動状態の有無判定処理の詳細は実施例１と同様、モーションセンサ１５からの体動波形データ出力に基づいて行う。すなわち、脈拍数が平常時の値であり、さらにモーションセンサ１５による加速度信号から得られた体動量が設定値未満となる状態が一定時間以上続いた場合、制御部１１は、非体動状態であると判定して連続測定モードからインターバル測定モードに変更設定する（ステップＳ４２）。このインターバル測定モードにおいて、脈波測定装置１０は規定の時間間隔で測定動作と休止とを繰り返す。

被計測者が非体動状態にある場合、脈拍数の時間的変化は緩やかであるため、脈波測定を頻繁に行う必要はなく、ある程度時間間隔を置いて、インターバルで脈波測定をしても十分変化を捉えることが可能である。このため、制御部１１は、被計測者が非体動状態にあると判定されると、脈波計測を間欠で行うインターバル測定モードに設定する。続いて、制御部１１は、非体動時には脈波に体動成分が重畳されないことから体動成分を除去する体動除去フィルタ処理は必要ないと判断して比較的計算量の少ないＢＰＦ処理を施す（ステップＳ４７）。なお、ＢＰＦ処理を施すことなくフィルタ処理自体を省略してもよい。

一方、被計測者が体動状態にあると判定されると（ステップＳ４１“ＮＯ”）、制御部１１は、動作モードがローパワーモードにあるか設定されているか否かを判定する（ステップＳ４３）。ここで、ローパワーモードとは、実施例１の場合と同じく、バッテリ寿命を優先して省電力モードとして動作するモードであり、手動又は自動で事前に設定される。ここで、ローパワーモードに設定されてないと（ステップＳ４３“ＮＯ”）、制御部１１は、更に、体動除去が可能か否かを判定する（ステップＳ４４）。体動除去が可能か否かを判定する処理は、実施例１で説明した内容（図４）と同様でるため、重複を回避する意味で説明を省略する。

体動除去の可否判定処理で体動除去が可能であると判定されると（ステップＳ４４“ＹＥＳ”）、制御部１１は、体動成分を考慮して、連続測定モードに設定する（ステップＳ４５）。そして、脈波波形への体動除去フィル処理を施す（ステップＳ４８）。すなわち、制御部１１は、体動成分が重畳された脈波波形から脈拍成分を抽出するために体動成分を除去する体動除去フィルタ処理を施す。

なお、ステップＳ４３のローパワーモード判定処理でノーマルモードが設定されているか（ステップＳ４３“ＮＯ”）、ステップＳ４４の体動除去の可否判定処理で体動除去が不可能であると判定されると（ステップＳ４４“ＹＥＳ”）、制御部１１は、ＬＥＤ１７をＯＦＦ（光の照射を停止）して脈波センサ１９の動作を停止させて、脈波測定を停止する。このとき、更に、ＰＤ１８の動作を停止させるようにしてもよい。

図１１に実施例３の動作タイミングを示す。図１１では、（ａ）にモーションセンサ１５から出力される加速度信号（体動データ）を、（ｂ）に、制御部１１により選択された測定モードを示す。実施例３によれば、制御部１１は、被計測者が非安静状態にある場合には連続測定モードに設定し、非体動状態にある場合は、インターバル測定モードに設定するため、非体動状態にある場合だけ消費電力を抑制することが出来る。なお、インターバル測定モード中に所定量の体動が検出され、あるいは、所定量の脈拍数が検出された場合、インターバル測定モードは解除され、連続測定モードへ移行する。

実施形態３によれば、モーションセンサ１５の出力データから被計測者が非体動状態にあるか体動状態にあるかを判定し、制御部１１が、非体動状態にある場合に、脈波測定装置１０をインターバル測定モードにより間欠動作させ、非安静状態にある場合に脈波測定装置１０を連続測定モードで連続動作させることにより、非体動状態において省電力化がはかれ、バッテリ１３の消耗が少なくなる。なお、脈拍の大まかな変動を知るのが目的であり、脈波を連続して測定し続ける必要がない場合、継続的な非体動状態においては脈波測定装置１０を間欠動作させても良い。このことにより、平均消費電力量を大幅に減らすことが出来る。一方、体動状態の場合で、且つローパワーモードではなく、且つ体動除去可能な場合は、連続測定モードに切り替える。また、体動状態の場合で、ローパワーモードの場合、あるいは体動除去不可能な場合には、脈波測定を停止してもよい。

なお、実施例１で説明したフィルタ処理の切り替えによる省電力化、実施例２で説明したサンプリング周波数の切り替えによる省電力化、実施例３で説明したインターバル測定モードへの切り替えによる省電力化を組み合わせることにより、それぞれを個々に実施する場合に比べて省電力効果が一層高まる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。

〔付記〕
［請求項１］
被計測者の脈波を測定する脈波センサと、
前記被計測者の体動に対応した体動信号を出力する体動信号出力部と、
前記脈波センサ及び前記体動信号出力部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記体動信号の振幅が第１設定値より大きい状態が第１の時間以上継続しているときに前記被計測者は体動状態にあると判定し、
前記体動信号の振幅が前記第１設定値以下の状態が第２の時間以上継続しているときに前記被計測者は非体動状態にあると判定し、
前記被計測者が前記体動状態にあると判定し、且つ、前記体動信号の振幅が、前記第１設定値より大きい第２設定値以上であるとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を停止させ、
前記被計測者が前記非体動状態にあると判定したとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わせることを特徴とする脈波測定装置。
［請求項２］
前記制御部は、前記被計測者が前記体動状態にあると判定し、前記体動信号の振幅が前記第２設定値より小さく、且つ、前記体動信号が規定された周期性を有していないとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を停止させることを特徴とする請求項１に記載の脈波測定装置。
［請求項３］
前記脈波センサは、前記脈波を測定して脈波信号を出力し、
前記制御部は、
前記被計測者が前記体動状態にあると判定し、前記体動信号の振幅が前記第２設定値より小さく、且つ、前記体動信号が前記周期性を有しているとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わせ、前記脈波信号に対して、前記脈波信号における前記被計測者の体動による体動成分を除去するための体動除去フィルタ処理を施すように制御し、
前記被計測者が前記非体動状態にあると判定したとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わせ、前記脈波信号に対して前記体動除去フィルタ処理を施さないように制御することを特徴とする請求項２に記載の脈波測定装置。
［請求項４］
前記脈波センサは、前記脈波を測定して脈波信号を出力し、
前記制御部は、前記脈波信号を設定されたサンプリング周波数によるタイミングで取り込んでデジタル信号に変換する変換部を有し、
前記制御部は、
前記被計測者が前記体動状態にあると判定したとき、前記サンプリング周波数を第１の周波数に設定し、
前記被計測者が前記非体動状態にあると判定したとき、前記サンプリング周波数を、前記第１の周波数より低い周波数の、第２の周波数に設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の脈波測定装置。
［請求項５］
前記制御部は、
前記被計測者が前記体動状態にあると判定したとき、少なくとも前記脈波センサを、前記脈波の測定を連続して行わせる連続測定モードに設定し、
前記被計測者が前記非体動状態にあると判定したとき、少なくとも前記脈波センサを、前記脈波の測定を間欠的に行わせるインターバル測定モードに設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の脈波測定装置。
［請求項６］
被計測者の脈波を測定する脈波センサと、
前記被計測者の体動に対応した体動信号を出力する体動信号出力部と、
前記脈波センサ及び前記体動信号出力部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記体動信号の振幅が第１設定値より大きい状態が第１の時間以上継続しているときに前記被計測者は体動状態にあると判定し、
前記被計測者が前記体動状態にあると判定したとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わないように制御することを特徴とする脈波測定装置。
［請求項７］
被計測者の脈波を測定する脈波センサを備える脈波測定装置の駆動制御方法であって、
前記脈波測定装置は、前記被計測者の体動に対応した体動信号を出力する体動信号出力部を備え、
前記体動信号の振幅が第１設定値より大きい状態が第１の時間以上継続しているときに、前記被計測者は体動状態にあると判定し、
前記体動信号の振幅が前記第１設定値以下の状態が第２の時間以上継続しているときに、前記被計測者は非体動状態にあると判定し、
前記被計測者が前記体動状態にあると判定し、且つ、前記体動信号の振幅が、前記第１設定値より大きい第２設定値以上であるとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を停止させ、
前記被計測者が前記非体動状態にあると判定したとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わせることを特徴とする脈波測定装置の駆動制御方法。

１０…脈波測定装置、１１…制御部、１２…ソーラパネル、１３…バッテリ、１４…表示部、１５…モーションセンサ（体動検出部）、１６…光量コントロール、１７…ＬＥＤ（発光部）、１８…ＰＤ（受光部）、１０ａ…センサ端末、２０…携帯端末、３０…健康管理サーバ、３１…本体部、３２…データ分析部、３３…センサ端末モード管理部、３４…データベース

Claims (7)

1. 被計測者の脈波を測定する脈波センサと、
   前記被計測者の体動に対応した体動信号を出力する体動信号出力部と、
   前記脈波センサ及び前記体動信号出力部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記体動信号の振幅が第１設定値より大きい状態が第１の時間以上継続しているときに前記被計測者は体動状態にあると判定し、
   前記体動信号の振幅が前記第１設定値以下の状態が第２の時間以上継続しているときに前記被計測者は非体動状態にあると判定し、
   前記被計測者が前記体動状態にあると判定し、且つ、前記体動信号の振幅が、前記第１設定値より大きい第２設定値以上であるとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を停止させ、
   前記被計測者が前記非体動状態にあると判定したとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わせることを特徴とする脈波測定装置。
2. 前記制御部は、前記被計測者が前記体動状態にあると判定し、前記体動信号の振幅が前記第２設定値より小さく、且つ、前記体動信号が規定された周期性を有していないとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を停止させることを特徴とする請求項１に記載の脈波測定装置。
3. 前記脈波センサは、前記脈波を測定して脈波信号を出力し、
   前記制御部は、
   前記被計測者が前記体動状態にあると判定し、前記体動信号の振幅が前記第２設定値より小さく、且つ、前記体動信号が前記周期性を有しているとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わせ、前記脈波信号に対して、前記脈波信号における前記被計測者の体動による体動成分を除去するための体動除去フィルタ処理を施すように制御し、
   前記被計測者が前記非体動状態にあると判定したとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わせ、前記脈波信号に対して前記体動除去フィルタ処理を施さないように制御することを特徴とする請求項２に記載の脈波測定装置。
4. 前記脈波センサは、前記脈波を測定して脈波信号を出力し、
   前記制御部は、前記脈波信号を設定されたサンプリング周波数によるタイミングで取り込んでデジタル信号に変換する変換部を有し、
   前記制御部は、
   前記被計測者が前記体動状態にあると判定したとき、前記サンプリング周波数を第１の周波数に設定し、
   前記被計測者が前記非体動状態にあると判定したとき、前記サンプリング周波数を、前記第１の周波数より低い周波数の、第２の周波数に設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の脈波測定装置。
5. 前記制御部は、
   前記被計測者が前記体動状態にあると判定したとき、少なくとも前記脈波センサを、前記脈波の測定を連続して行わせる連続測定モードに設定し、
   前記被計測者が前記非体動状態にあると判定したとき、少なくとも前記脈波センサを、前記脈波の測定を間欠的に行わせるインターバル測定モードに設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の脈波測定装置。
6. 被計測者の脈波を測定する脈波センサと、
   前記被計測者の体動に対応した体動信号を出力する体動信号出力部と、
   前記脈波センサ及び前記体動信号出力部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記体動信号の振幅が第１設定値より大きい状態が第１の時間以上継続しているときに前記被計測者は体動状態にあると判定し、
   前記被計測者が前記体動状態にあると判定したとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わないように制御することを特徴とする脈波測定装置。
7. 被計測者の脈波を測定する脈波センサを備える脈波測定装置の駆動制御方法であって、
   前記脈波測定装置は、前記被計測者の体動に対応した体動信号を出力する体動信号出力部を備え、
   前記体動信号の振幅が第１設定値より大きい状態が第１の時間以上継続しているときに、前記被計測者は体動状態にあると判定し、
   前記体動信号の振幅が前記第１設定値以下の状態が第２の時間以上継続しているときに、前記被計測者は非体動状態にあると判定し、
   前記被計測者が前記体動状態にあると判定し、且つ、前記体動信号の振幅が、前記第１設定値より大きい第２設定値以上であるとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を停止させ、
   前記被計測者が前記非体動状態にあると判定したとき、前記脈波センサによる前記脈波の測定を行わせることを特徴とする脈波測定装置の駆動制御方法。

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