JP5127526B2 - 脈波計測装置及び脈波計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、身体に装着して脈波を計測する脈波計測装置及び脈波計測方法に関する。

手首等身体に装着して被計測者（使用者）の生体情報を計測する装置の一つに、光学的に脈波を計測する脈波計測装置がある。

脈波は心臓の収縮によって生じる血液の圧力変化が末梢の血管に伝わっていくときに発生する波動で、動脈血の流量の変化によって主に引き起こされる。測定部位における血液中のヘモグロビンの量も動脈血の流量と同様に変化するため、ヘモグロビン量を捉えることで脈波が測定可能となる。

脈波の測定手法の一つに光電脈波方式がある。ヘモグロビンによる光の吸収率は、光の波長に依存して変化する。ヘモグロビンが吸収する可視光〜近赤外光の波長帯の光を発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子から照射し、血流の変化に伴う反射光又は透過光の強弱をフォトダイオード等の受光素子で検出することにより脈波を捉えるものである。

光電脈波方式による脈波計測は、使用する波長帯にもよるが、皮膚近くの細動脈の血流変化を捉えるため、それらが数多く存在する指、手掌、耳朶等の部位での計測が適している（例えば、特許文献１参照。）。

日常生活において使用者の負担無く脈波計測を行うものとして、腕時計状に手首に脈波測定装置本体を装着し、該本体から脈波センサの部分だけケーブルで引き出して、指に脈波センサを巻き付けて手掌部で脈波計測を行うとともに、脈波間隔を検出し使用者状況の把握に利用しているものがある（例えば、特許文献２参照。）。この発明では、消費電力をおさえるため脈波のサンプリングを低速で行いつつ、時間分解能を高精度にする工夫がなされている。

しかしながら、従来の方法では、脈波検出の際に使用する閾値を所定区間内の最大値と最小値から算出するために、区間内の脈波データをすべて保持しておく必要があるが、使用者にとって負担のない脈波計測装置を提供するためには、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）を小型省電力型のものにする必要があり、そのようなＭＰＵではＲＡＭの容量に制約がある。つまり、脈波間隔検出のためにＲＡＭを大量に消費してしまうと、他の機能に使用できるメモリ容量が少なくなってしまい、アプリケーション開発の自由度に影響を及ぼす可能性がある。
特開２００３−１６９７８０号公報 特開２００５−２７９１１３号公報

本発明の目的は、脈波間隔検出処理の際に必要なメモリを節約しつつ、高精度な脈波間隔算出を行える脈波計測装置及び脈波計測方法を提供することである。

本願発明の一態様によれば、（イ）脈波データを計測する脈波計測部と、（ロ）脈波データから第１の最大値及び第１の最小値を逐次検出し、それぞれ第１の値保持部に格納する第１の検出部と、（ハ）脈波データから第１の最大値の次に大きい第２の最大値、及び第１の最小値の次に小さい第２の最小値を逐次検出し、それぞれ第２の値保持部に格納する第２の検出部と、（ニ）更新部が第２の値保持部に格納された第２の最大値で第１の値保持部に格納された第１の最大値を更新すること、又は第１の検出部が第１の最大値を検出し第１の値保持部に格納することのいずれかにより第１の値保持部に格納された第１の最大値を更新してから最大値更新時間経過後に、第２の値保持部に格納された第２の最大値で第１の値保持部に格納された第１の最大値を更新し、更新部が第２の値保持部に格納された第２の最小値で第１の値保持部に格納された第１の最小値を更新すること、又は第１の検出部が第１の最小値を検出し第１の値保持部に格納することのいずれかにより第１の値保持部に格納された第１の最小値を更新してから最小値更新時間経過後に、第２の値保持部に格納された第２の最小値で第１の値保持部に格納された第１の最小値を更新する更新部と、（ホ）更新部が第２の値保持部に格納された第２の最大値で第１の値保持部に格納された第１の最大値を更新した後に、第２の最大値を検出した次の脈波データの周期で新たな第２の最大値が格納できるように第２の値保持部を初期化し、更新部が第２の値保持部に格納された第２の最小値で第１の値保持部に格納された第１の最小値を更新した後に、第２の最小値を検出した次の脈波データの周期で新たな第２の最小値が格納できるように第２の値保持部を初期化する初期化部と、（ヘ）連続した２つの周期において、脈波データが第１の最大値及び第１の最小値を用いて決められた閾値を交差するタイミングをそれぞれ検出するタイミング検出部と、（ト）タイミング検出部が検出した前回のタイミングと今回のタイミングとを用いて脈波間隔を算出する脈波間隔算出部とを備える脈波計測装置が提供される。

本願発明の他の態様によれば、（イ）脈波データを計測するステップと、（ロ）脈波データから第１の最大値及び第１の最小値をそれぞれ逐次検出し、それぞれ第１の値保持部に格納するステップと、（ハ）脈波データから第１の最大値の次に大きい第２の最大値、第１の最小値の次に小さい第２の最小値をそれぞれ逐次検出し、それぞれ第１の値保持部に格納するステップと、（ニ）第２の値保持部に格納された第２の最大値で第１の値保持部に格納された第１の最大値を更新すること、又は第１の最大値を検出し第１の値保持部に格納することのいずれかにより第１の値保持部に格納された第１の最大値を更新してから最大値更新時間経過後に、第２の値保持部に格納された第２の最大値で第１の値保持部に格納された第１の最大値を更新するステップと、（ホ）第２の値保持部に格納された第２の最小値で第１の値保持部に格納された第１の最小値を更新すること、又は第１の最小値を検出し第１の値保持部に格納することのいずれかにより第１の値保持部に格納された第１の最小値を更新してから最小値更新時間経過後に、第２の値保持部に格納された第２の最小値で第１の値保持部に格納された第１の最小値を更新するステップと、（ヘ）第１の最大値を更新するステップにより第１の最大値を更新した後に、第２の最大値を検出した次の脈波データの周期で新たな第２の最大値が格納できるように第２の値保持部に格納を初期化するステップと、（ト）第１の最小値を更新するステップにより第１の最小値を更新した後に、第２の最小値を検出した次の脈波データの周期で新たな第２の最小値が格納できるように第２の値保持部を初期化するステップと、（チ）連続した２つの周期において、脈波データが第１の最大値及び第１の最小値を用いて決められた閾値を交差するタイミングをそれぞれ検出するステップと、（リ）検出した前回のタイミングと今回のタイミングとを用いて脈波間隔を算出するステップとを含む脈波計測方法が提供される。

本発明によれば、脈波間隔検出処理の際に必要なメモリを節約しつつ、高精度な脈波間隔算出を行える脈波計測装置及び脈波計測方法を提供できる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

又、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

（脈波計測装置）
本発明の実施の形態に係る脈波計測装置１００は、図１に示すように、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１及び記憶装置２を備える。ＣＰＵ１は、脈波計測部１０１、第１の検出部１０２、第２の検出部１０３、時間計測部１０４、閾値算出部１０５、タイミング検出部１０６、脈波間隔算出部１０７、更新部１０８、初期化部１０９、及び通信部１１０をハードウェア資源であるモジュール（論理回路）として論理的に備えている。又、ＣＰＵ１には必要に応じて入力装置や出力装置等が接続されていても良い。

脈波計測装置１００は、図２に示すように腕時計状に装着して手首で脈波を計測するもの、図３に示すように腕時計状に装着して指に脈波計測部１０１をはめて指腹部で脈波を計測するもの、図４に示すように耳掛け状に装着して耳朶に脈波計測部１０１をはめて脈波を計測するもの等、その形状は脈波計測に適したものであれば限定されない。図３及び図４にそれぞれ示すように脈波計測部１０１が脈波計測装置１００の外部にある場合のブロック図を図５に示す。脈波計測部１０１がケーブル１１１及びコネクタ１１２を介して脈波計測装置１００と接続されている。

脈波計測部１０１は、サンプリング周期（例えば５０ミリ秒）毎に脈波を計測する。脈波計測部１０１は、測定部位に対してヘモグロビンが吸収する可視光から近赤外光までの範囲の波長帯の光を照射する発光素子１１３と、発光素子１１３が照射している波長帯に対して良好な感度を有する受光素子１１４を備える。

脈波計測部１０１が脈波計測装置１００に内蔵されている例を図６に、脈波計測部１０１が脈波計測装置１００の外部にある例を図７に示す。図６、図７はともに発光素子１１３の照射する光の反射光を受光する構成例であるが、透過光を受光する構成としても良い。血流変化によりヘモグロビンによる光の吸収量が変化するため、反射（透過）光の強度が変化し、その変化を受光素子１１４で検知することで脈波を捉える。脈波は受光素子１１４の出力信号を増幅、フィルタした後に計測することが望ましい。

第１の検出部１０２は、脈波計測部１０１が計測した脈波データから第１の最大値を検出する。「第１の最大値」は、現在から過去の所定時間（例えば１．５秒）において脈波データのうち最大の値を指す。第１の検出部１０２は、脈波計測部１０１が計測した脈波データの現在の値と、記憶装置２の第１の値保持部１１６に保持されている第１の最大値の値とを比較し、現在の値が第１の最大値の値よりも大きいときに現在の値を第１の最大値として逐次検出する。第１の値保持部１１６に保持されている第１の最大値の初期値としては、例えば脈波が取り得る値で最小の値（例えば１０ビットＡ／Ｄコンバータでサンプリングしている場合は０）が設定され、第１の最大値の値は逐次更新される。

更に、第１の検出部１０２は、脈波計測部１０１が計測した脈波データから第１の最小値を検出する。「第１の最小値」は、現在から過去の所定時間（例えば１．５秒）において脈波データのうち最小の値を指す。第１の検出部１０２は、脈波計測部１０１が計測した脈波データの現在の値と記憶装置２の第１の値保持部１１６に保持されている第１の最小値とを比較し、現在の値が第１の最小値よりも小さいときに現在の値を第１の最小値として逐次検出する。第１の値保持部１１６に保持されている第１の最小値の初期値としては、例えば脈波が取り得る値で最大の値（例えば１０ビットＡ／Ｄコンバータでサンプリングしている場合は１０２３）が設定され、第１の最小値は逐次更新される。

図８及び図９に脈波データの一例を示す。脈波データは実線で示されているが、実際にはサンプリング周期（例えば５０ミリ秒）毎にサンプリングされている。図８において、例えば時刻ｔ１１において検出した脈波データの値ｙ１１を第１の最大値とする。又、図９において、例えば時刻ｔ２１において検出した脈波データの値ｙ２１を第１の最小値とする。

第２の検出部１０３は、脈波計測部１０１が計測した脈波データから第２の最大値を検出する。「第２の最大値」は、現在から過去の所定時間（例えば１．５秒）において第１の最大値の次に最大の値を指す。第２の検出部１０３は、脈波計測部１０１が計測した脈波データの現在の値と、記憶装置２の第２の値保持部１１７に保持されている第２の最大値とを比較し、現在の値が第１の最大値よりも小さく第２の最大値よりも大きいときに現在の値を第２の最大値として逐次検出する。第２の値保持部１１７に保持されている第２の最大値の初期値としては、例えば脈波が取り得る値で最小の値（例えば１０ビットＡ／Ｄコンバータでサンプリングしている場合は０）が設定されており、第２の最大値は逐次更新される。

第２の検出部１０３は、図８に示すように、第１の最大値ｙ１１を第１の検出部１０２が検出又は更新部１０８が更新した時刻ｔ１１から最大値検出開始時間Ｔ１２経過後に、第２の最大値の検出を開始する。最大値検出開始時間Ｔ１２は、想定する脈波の半周期程度に設定するのが良い。最大値検出開始時間Ｔ１２が経過するまで第２の最大値の検出を開始しないので、ノイズの影響等による誤検出をなくすことができる。図８において、例えば時刻ｔ１２において検出した脈波データの値ｙ１２を第２の最大値とする。

更に、第２の検出部１０３は、脈波計測部１０１が計測した脈波データから第２の最小値を検出する。「第２の最小値」は、現在から過去の所定時間（例えば１．５秒）において第１の最小値の次に最小の値を指す。第２の検出部１０３は、脈波計測部１０１が計測した脈波データの現在の値と、記憶装置２の第２の値保持部１１７に保持されている第２の最小値とを比較し、現在の値が第１の最小値よりも大きく第２の最小値よりも小さいときに現在の値を第２の最小値として逐次検出する。第２の値保持部１１７に保持されている第２の最小値の初期値としては、例えば脈波が取り得る値で最大の値（例えば１０ビットＡ／Ｄコンバータでサンプリングしている場合は１０２３）が設定され、第２の最小値は逐次更新される。

第２の検出部１０３は、図９に示すように、第１の最小値ｙ２１を第１の検出部１０２が検出又は更新部１０８が更新した時刻ｔ２１から最小値検出開始時間Ｔ２２経過後に、第２の最小値の検出を開始する。最小値検出開始時間Ｔ２２は、想定する脈波の半周期程度に設定するのが良い。最小値検出開始時間Ｔ２２が経過するまで第２の最小値の検出を開始しないので、ノイズの影響等による誤検出をなくすことができる。図９において、例えば時刻ｔ２２において検出した脈波データの値ｙ２２を第２の最小値とする。

更新部１０８は、図８に示すように、第１の値保持部１１６に保持されている第１の最大値ｙ１１を更新してから第１の検出部１０２が新たな第１の最大値を検出せずに最大値更新時間Ｔ１１（例えば１．５秒）が経過した場合に、第２の値保持部１１７に保持されている第２の最大値ｙ１２を第１の値保持部１１６に保持されている第１の最大値ｙ１１に代入することにより第１の最大値ｙ１１を更新する。最大値更新時間Ｔ１１は、第１の値保持部１１６に保持されている第１の最大値ｙ１１の寿命を定めるものであり、想定する脈波の一周期が確実に入る範囲とするのが良い。

更に、更新部１０８は、図９に示すように、第１の値保持部１１６に保持されている第１の最小値ｙ２１を更新してから第１の検出部１０２が新たな第１の最小値を検出せずに最小値更新時間Ｔ２１（例えば１．５秒）が経過した場合に、第２の値保持部１１７に保持されている第２の最小値ｙ２２を第１の値保持部１１６に保持されている第１の最小値ｙ２１に代入することにより第１の最小値ｙ２１を更新する。最小値更新時間Ｔ２１は、第１の値保持部１１６に保持されている第１の最小値ｙ２１の寿命を定めるものであり、想定する脈波の一周期が確実に入る範囲とするのが良い。

初期化部１０９は、更新部１０８が第２の最大値ｙ１２を第１の最大値ｙ１１に代入して更新した後に、第２の検出部１０３が第２の最大値ｙ１２を検出した次の脈波データの周期で新たな第２の最大値を検出するように、第２の値保持部１１７に保持されている第２の最大値ｙ１２を初期化する。初期化の値は、脈波計測部１０１が計測する脈波が取り得る値で最小の値（例えば１０ビットＡ／Ｄコンバータでサンプリングしている場合は０）とすると良い。

又、初期化部１０９は、図８に示すように、第２の値保持部１１７に保持されている第２の最大値ｙ１２を更新してから最大値初期化時間Ｔ１３（例えば１．５秒）が経過した場合にも、第２の値保持部１１７に保持されている第２の最大値ｙ１２を初期化する。最大値初期化時間Ｔ１３は、第２の値保持部１１７に保持されている第２の最大値ｙ１２の寿命を定めるものであり、最大値更新時間Ｔ１１の経過よりも遅い時刻に経過するように設定すれば良い。

更に、初期化部１０９は、更新部１０８が第２の最小値ｙ２２を第１の最小値ｙ２１に代入して更新した後に、第２の検出部１０３が第２の最小値ｙ２２を検出した次の脈波データの周期で新たな第２の最小値を検出するように、第２の値保持部１１７に保持されている第２の最小値ｙ２２を初期化する。初期化の値は、脈波計測部１０１が計測する脈波が取り得る値で最大の値（例えば１０ビットＡ／Ｄコンバータでサンプリングしている場合は１０２３）とすると良い。

又、初期化部１０９は、図９に示すように、第２の値保持部１１７に保持されている第２の最小値ｙ２２を更新してから最小値初期化時間Ｔ２３（例えば１．５秒）を経過した後にも、第２の値保持部１１７に保持されている第２の最小値ｙ２２を初期化する。最小値初期化時間Ｔ２３は、第２の値保持部１１７に保持されている第２の最小値ｙ２２の寿命を定めるものであり、最小値更新時間Ｔ２１の経過よりも遅い時刻に経過すれば良い。

閾値算出部１０５は、図１０に示すように、第１の値保持部１１６が保持している第１の最大値ｙ１１と第２の値保持部１１７が保持している第１の最小値ｙ２１とを用いて脈波データの閾値ｙ０を算出する。図１０において、閾値ｙ０は、第１の最大値ｙ１１側に閾値ｙ０を設定しているが、脈波計測部１０１が計測する脈波の波形（アンプ、フィルタの影響も受ける）の特徴によって、第１の最大値ｙ１１と第１の最小値ｙ２１の中点や、中点よりも第１の最大値ｙ１１側、又は第１の最小値ｙ２１側に偏った値等に設定してよい。図１０に示すように上に大きく波形が観測できる場合は第１の最大値ｙ１１側とする方が良い。

図１０において、サンプリング時刻ｔ１では脈波データの値ｙ１が閾値ｙ０を超えていないが、次のサンプリング時刻ｔ２では脈波データの値ｙ２が閾値ｙ０を超えている。タイミング検出部１０６は、脈波データの値が閾値ｙ０を交差するタイミングを各周期毎に逐次検出する。ただし、実際には閾値ｙ０を超える直前のサンプリング時刻ｔ１と閾値ｙ０を超えた直後のサンプリング時刻ｔ２との間で閾値ｙ０と交差しているため、実際の閾値ｙ０と交差した際の脈波データの値と時刻をそれぞれｙ０とｔとした場合に、式（１）でタイミングｔを算出する。

ｔ＝ｔ１＋（ｔ２−ｔ１）×（ｙ０―ｙ１）／（ｙ２−ｙ１） …（１）

従って、タイミング検出部１０６が逐次検出した前回のタイミングをｔ０、今回のタイミングをｔとすると、脈波間隔算出部１０７は、脈波間隔Ｔを式（２）で算出する。

Ｔ＝ｔ−ｔ０ …（２）

通信部１１０は、外部情報端末へ脈波間隔Ｔ等のデータを送信する。通信部１１０としては、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信機能を有しているものが使用可能である。

記憶装置２は、設定時間記憶部１１５、第１の値保持部１１６及び第２の値保持部１１７を備える。設定時間記憶部１１５は、最大値更新時間Ｔ１１、最大値検出開始時間Ｔ１２、最大値初期化時間Ｔ１３、最小値更新時間Ｔ２１、最小値検出開始時間Ｔ２２、最小値初期化時間Ｔ２３を予め記憶している。第１の値保持部１１６は、第１の検出部１０２が検出又は更新部１０８が更新した第１の最大値及び第１の最小値を保持する。第２の値保持部１１７は、第２の検出部１０３が検出又は更新部１０８が更新した第２の最大値及び第２の最小値を保持する。

記憶装置２としては、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクや磁気テープ等が採用可能である。半導体メモリとしては、例えば、ＲＯＭ及びＲＡＭが採用可能である。ＲＯＭは、ＣＰＵ１において実行されるプログラムを格納することが可能である（プログラムの詳細は後述する。）。ＲＡＭは、ＣＰＵ１におけるプログラム実行処理中に利用されるデータ等を一時的に格納したり、作業領域として利用される一時的なデータメモリ等として機能させることが可能である。

（脈波計測方法）
次に、本発明の実施の形態に係る脈波計測方法を図１１のフローチャートを参照しながら説明する。

（イ）ステップＳ１００において脈波計測装置１００は計測を開始すると、まず、予め設定したサンプリング周期（例えば５０ミリ秒）がくるのを待ち、ステップＳ１０１においてサンプリング周期がきたら、ステップＳ１０３において脈波計測部１０１が脈波を計測する。

（ロ）ステップＳ１０３において、第１及び第２の最大値検出処理を行う。第１及び第２の最大値検出処理の詳細を図１２のフローチャートに示す。ステップＳ１１０において、第１及び第２の最大値検出処理では、まず、第１の検出部１０２が、脈波計測部１０１が計測した脈波データの現在の値が第１の値保持部１１６に保持されている第１の最大値ｙ１１より大きいかどうかを比較する。現在の値が第１の最大値ｙ１１より大きい場合は、ステップＳ１１１において現在の値を第１の値保持部１１６に保持されていた第１の最大値ｙ１１に代入することにより第１の最大値ｙ１１を更新し、第１及び第２の最小値検出処理へと移る。

（ハ）ステップＳ１１０において現在の値が第１の値保持部１１６に保持されている第１の最大値ｙ１１より大きくない場合は、ステップＳ１１２において第１の最大値ｙ１１を更新してから最大値更新時間Ｔ１１（例えば１．５秒）が経過したかどうかを時間計測部１０４が計測した時間をもとに判断する。最大値更新時間Ｔ１１を経過している場合は、ステップＳ１１３において更新部１０８が、第２の値保持部１１７に保持されている第２の最大値ｙ１２を第１の値保持部１１６に保持されている第１の最大値ｙ１１に代入して第１の最大値ｙ１１を更新する。その後、ステップＳ１１８において初期化部１０９が第２の値保持部１１７に保持されている第２の最大値ｙ１２を初期化する。第２の最大値ｙ１２を一旦初期化するので、第２の検出部１０３が次の脈波データの周期において新たな第２の最大値を検出することができる。

（ニ）ステップＳ１１２において最大値更新時間Ｔ１１を経過していない場合は、ステップＳ１１４において第１の最大値ｙ１１を更新してから最大値検出開始時間Ｔ１２（例えば０．５秒）が経過したかどうかを時間計測部１０４が計測した時間をもとに判断する。最大値検出開始時間Ｔ１２が経過している場合にステップＳ１１５において第２の検出部１０３は現在の値が第２の最大値ｙ１２より大きいかどうかを比較する。現在の値が第２の最大値ｙ１２より大きい場合は、ステップＳ１１６において第２の値保持部１１７に保持されている第２の最大値ｙ１２に現在の値を代入することにより第２の最大値ｙ１２を更新し、第１及び第２の最小値検出処理へ移る。

（ホ）ステップＳ１１５において現在の値が第２の最大値ｙ１２より大きくない場合は、ステップＳ１１７において第２の最大値ｙ１２を更新してから最大値初期化時間Ｔ１３（例えば１．５秒）が経過したかどうかを時間計測部１０４が計測した時間をもとに判断する。最大値初期化時間Ｔ１３を経過している場合は、ステップＳ１１８において初期化部１０９が第２の値保持部１１７に保持されている第２の最大値ｙ１２を初期化する。第２の最大値ｙ１２を一旦初期化するので、第２の検出部１０３が次の脈波データの周期において新たな第２の最大値を検出することができる。

（ヘ）次に、ステップＳ１０４において第１及び第２の最小値検出処理を行う。第１及び第２の最小値検出処理の詳細を図１３のフローチャートに示す。ステップＳ１２０において、第１及び第２の最小値検出処理では、まず、第１の検出部１０２が、脈波計測部１０１が計測した脈波データが第１の最小値ｙ２１より小さいかどうかを比較する。現在の値が第１の最小値ｙ２１より小さい場合は、ステップＳ１２１において第２の値保持部１１７に保持されている第１の最小値ｙ２１に現在の値を代入することにより第１の最小値ｙ２１を更新し、脈波間隔検出処理へと移る。ステップＳ１２０において現在の値が第１の最小値ｙ２１より小さくない場合は、ステップＳ１２２に進む。

（ト）ステップＳ１２２において第１の最小値ｙ２１を更新してから最小値更新時間Ｔ２１（例えば１．５秒）が経過したかどうかを時間計測部１０４が計測した時間をもとに判断する。最小値更新時間Ｔ２１を経過している場合は、ステップＳ１１３において更新部１０８が第２の最小値ｙ２２を第１の最小値ｙ２１に代入し、第１の最小値ｙ２１を更新する。その後、ステップＳ１１８において初期化部１０９が第２の値保持部１１７に保持されている第２の最小値ｙ２２を初期化する。第２の最小値ｙ２２を一旦初期化するので、第２の検出部１０３が次の脈波データの周期において新たな第２の最小値を検出して、第２の値保持部１１７に格納することができる。ステップＳ１２２において最小値更新時間Ｔ２１を経過していない場合は、ステップＳ１１４に進む。

（チ）ステップＳ１１４において第１の最小値ｙ２１を更新してから最小値検出開始時間Ｔ２２（例えば０．５秒）が経過したかどうかを時間計測部１０４が計測した時間をもとに判断する。最小値検出開始時間Ｔ２２が経過している場合にステップＳ１１５において第２の検出部１０３は現在の値が第２の最小値ｙ２２より小さいかどうかを比較する。現在の値が第２の最小値ｙ２２より小さい場合は、ステップＳ１１６において第２の最小値ｙ２２に現在の値を代入することにより第２の最小値ｙ２２を更新し、第１及び第２の最小値検出処理へ移る。現在の値が第２の最小値ｙ２２より小さくない場合は、ステップＳ１１７に進む。

（リ）ステップＳ１１７において第２の最小値ｙ２２を更新してから最小値初期化時間Ｔ２３（例えば１．５秒）が経過したかどうかを時間計測部１０４が計測した時間をもとに判断する。最小値初期化時間Ｔ２３を経過している場合は、ステップＳ１１８において初期化部１０９が第２の値保持部１１７に保持されている第２の最小値ｙ２２を初期化する。第２の最小値ｙ２２を一旦初期化するので、第２の検出部１０３が次の脈波データの周期において新たな第２の最小値を検出して、第２の値保持部１１７に格納することができる。

（ヌ）ステップＳ１０５において、脈波間隔検出処理を行う。まず、閾値算出部１０５が、第１の値保持部１１６に現在保持されている第１の最大値ｙ１１と第１の最小値ｙ２１とを用いて閾値ｙ０を設定する。タイミング検出部１０６が、連続した２つの周期において、式（１）を用いて計測した脈波データが閾値ｙ０を交差するタイミングｔを逐次検出する。脈波間隔算出部１０７が、タイミング検出部１０６が検出した前回のタイミングｔ０とタイミングｔとを用いて、式（２）により脈波間隔Ｔを算出する。

（ワ）ステップＳ１０６において、タイミング検出部１０６がタイミングｔを検出し、脈波間隔算出部１０７が脈波間隔Ｔを算出したか判断する。タイミング検出部１０６がタイミングｔを検出し、脈波間隔算出部１０７が脈波間隔Ｔを算出した場合は、ステップＳ１０７において通信部１１０が外部情報端末へ脈波間隔Ｔ等のデータを送信する。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る脈波計測装置１００及び脈波計測方法によれば、所定区間の第１の最大値ｙ１１及び第１の最小値ｙ２１を用いて求められる閾値ｙ０を基準に脈波間隔Ｔを算出する場合において、第１の最大値ｙ１１、第１の最小値ｙ２１を得るために所定区間（例えば１．５秒）内のサンプリング周期（例えば５０ミリ秒）毎の脈波データをすべて保持するのではなく、第１の最大値ｙ１１、第１の最小値ｙ２１、第２の最大値ｙ１２及び第２の最小値ｙ２２を逐次更新していくことにより、第１の最大値ｙ１１、第１の最小値ｙ２１、第２の最大値ｙ１２及び第２の最小値ｙ２２の４つのデータを保持することで、従来手法と同等の精度で脈波間隔Ｔを検出可能となる。よって、サンプリング周波数、メモリ容量に制約のあるＭＰＵでも精度の高い脈波間隔計測が可能となる。

（プログラム）
又、図１１に示した一連の手順、即ち：脈波データを計測するステップ；脈波データから第１の最大値ｙ１１及び第１の最小値ｙ２１をそれぞれ周期的に逐次検出するステップ；脈波データから第１の最大値ｙ１１の次に大きい第２の最大値ｙ１２、第１の最小値ｙ２１の次に小さい第２の最小値ｙ２２をそれぞれ周期的に逐次検出するステップ；第１の最大値ｙ１１を更新してから最大値更新時間Ｔ１１経過後に、第２の最大値ｙ１２を第１の値保持部１１６に保持されている第１の最大値ｙ１１に代入して第１の最大値ｙ１１を更新するステップ；第１の最小値ｙ２１を更新してから最小値更新時間Ｔ２１経過後に、第２の最小値ｙ２２を第２の値保持部１１７に保持されている第１の最小値ｙ２１に代入して第１の最小値ｙ２１を更新するステップ；第１の最大値ｙ１１を更新した後に、第２の最大値ｙ１２を検出した次の脈波データの周期で新たな第２の最小値を検出するように第２の値保持部１１７に保持されている第２の最大値ｙ１２を初期化するステップ；第１の最小値ｙ２１を更新した後に、第２の最小値ｙ２２を検出した次の脈波データの周期で新たな第２の最小値ｙ２２を検出するように第２の値保持部１１７に保持されている第２の最小値ｙ２２を初期化するステップ；第１の値保持部１１６に保持されている第１の最大値ｙ１１及び第１の最小値ｙ２１を用いて閾値ｙ０を算出するステップ；連続した２つの周期において、脈波データが閾値ｙ０を交差するタイミングｔ，ｔ０を検出するステップ；タイミングｔ，ｔ０から脈波間隔Ｔを算出するステップ；等は、図１１と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１に示した脈波計測装置１００を制御して実行出来る。

このプログラムは、本発明の脈波計測装置１００を構成するコンピュータシステムの記憶装置２に記憶させればよい。又、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体を脈波計測装置１００の記憶装置２に読み込ませることにより、本発明の実施の形態の一連の手順を実行することができる。

ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、例えばコンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ等のプログラムを記録することができるような媒体等を意味する。具体的には、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＭＯディスク等が「コンピュータ読取り可能な記録媒体」に含まれる。例えば、脈波計測装置１００の本体は、フレキシブルディスク装置（フレキシブルディスクドライブ）及び光ディスク装置（光ディスクドライブ）を内蔵若しくは外部接続するように構成できる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、最大値更新時間Ｔ１１、最小値更新時間Ｔ２１、最大値初期化時間Ｔ１３及び最小値初期化時間Ｔ２３は予め設定しておいても良く、前回の脈波間隔Ｔに基づいて脈波間隔Ｔの１．５倍とする等、動的に変更しても良い。

又、最大値検出開始時間Ｔ１２及び最小値検出開始時間Ｔ２２は予め設定しておいても良く、脈波間隔Ｔ等のデータに基づいて動的に変更してもよい。

又、脈波間隔Ｔの検出時にその都度外部情報端末へデータを送信することとしたが、送信せずにフラッシュメモリ等を搭載した脈波計測装置１００であればそこに記録しても良いし、液晶ディスプレイ等の表示部を搭載した脈波計測装置１００であればそこに表示しても良い。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る脈波計測装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る脈波計測装置の第１の実装例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る脈波計測装置の第２の実装例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る脈波計測装置の第３の実装例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る脈波計測装置の他の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る脈波計測装置の脈波計測部が外部にある一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る脈波計測装置の脈波計測部が外部にある他の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る脈波計測方法の第１及び第２の最大値検出処理の一例を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態に係る脈波計測方法の第１及び第２の最小値検出処理の一例を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態に係る脈波計測方法の脈波間隔の算出処理を説明するためのグラフである。 本発明の実施の形態に係る脈波計測方法の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る脈波計測方法の第１及び第２の最大値検出処理の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る脈波計測方法の第１及び第２の最小値検出処理の一例を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…中央演算処理装置（ＣＰＵ）
２…記憶装置
１００…脈波計測装置
１０１…脈波計測部
１０２…第１の検出部
１０３…第２の検出部
１０４…時間計測部
１０５…閾値算出部
１０６…タイミング検出部
１０７…脈波間隔算出部
１０８…更新部
１０９…初期化部
１１０…通信部
１１１…ケーブル
１１２…コネクタ
１１３…発光素子
１１４…受光素子
１１５…設定時間記憶部
１１６…第１の値保持部
１１７…第２の値保持部

Claims (7)

1. 脈波データを計測する脈波計測部と、
   前記脈波データから第１の最大値及び第１の最小値を逐次検出し、それぞれ第１の値保持部に格納する第１の検出部と、
   前記脈波データから前記第１の最大値の次に大きい第２の最大値、及び前記第１の最小値の次に小さい第２の最小値を逐次検出し、それぞれ第２の値保持部に格納する第２の検出部と、
   更新部が前記第２の値保持部に格納された前記第２の最大値で前記第１の値保持部に格納された前記第１の最大値を更新すること、又は前記第１の検出部が前記第１の最大値を検出し前記第１の値保持部に格納することのいずれかにより前記第１の値保持部に格納された前記第１の最大値を更新してから最大値更新時間経過後に、前記第２の値保持部に格納された前記第２の最大値で前記第１の値保持部に格納された前記第１の最大値を更新し、前記更新部が前記第２の値保持部に格納された前記第２の最小値で前記第１の値保持部に格納された前記第１の最小値を更新すること、又は前記第１の検出部が前記第１の最小値を検出し前記第１の値保持部に格納することのいずれかにより前記第１の値保持部に格納された前記第１の最小値を更新してから最小値更新時間経過後に、前記第２の値保持部に格納された前記第２の最小値で前記第１の値保持部に格納された前記第１の最小値を更新する前記更新部と、
   前記更新部が前記第２の値保持部に格納された前記第２の最大値で前記第１の値保持部に格納された前記第１の最大値を更新した後に、前記第２の最大値を検出した次の前記脈波データの周期で新たな第２の最大値が格納できるように前記第２の値保持部を初期化し、前記更新部が前記第２の値保持部に格納された前記第２の最小値で前記第１の値保持部に格納された前記第１の最小値を更新した後に、前記第２の最小値を検出した次の前記脈波データの周期で新たな第２の最小値が格納できるように前記第２の値保持部を初期化する初期化部と、
   連続した２つの周期において、前記脈波データが前記第１の最大値及び前記第１の最小値を用いて決められた閾値を交差するタイミングをそれぞれ検出するタイミング検出部と、
   前記タイミング検出部が検出した前回のタイミングと今回のタイミングとを用いて脈波間隔を算出する脈波間隔算出部
   とを備えることを特徴とする脈波計測装置。
2. 前記第１の検出部が、
   前記脈波データの現在の値が前記第１の最大値よりも大きいときに前記現在の値を前記第１の最大値として逐次検出し、
   前記現在の値が前記第１の最小値よりも小さいときに前記現在の値を前記第１の最小値として逐次検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の脈波計測装置。
3. 前記第２の検出部が、
   前記現在の値が前記第１の最大値よりも小さく前記第２の最大値よりも大きいときに前記現在の値を新たな第２の最大値として逐次検出し、
   前記現在の値が前記第１の最小値よりも大きく前記第２の最小値よりも小さいときに前記現在の値を新たな第２の最小値として逐次検出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の脈波計測装置。
4. 前記第２の検出部が、
   前記更新部が前記第２の値保持部に格納された前記第２の最大値で前記第１の値保持部に格納された前記第１の最大値を更新すること、又は前記第１の検出部が前記第１の最大値を検出し前記第１の値保持部に格納することのいずれかにより前記第１の値保持部に格納された前記第１の最大値を更新してから最大値検出開始時間経過後に、前記第２の最大値の検出を開始し、
   前記更新部が前記第２の値保持部に格納された前記第２の最小値で前記第１の値保持部に格納された前記第１の最小値を更新すること、又は前記第１の検出部が前記第１の最小値を検出し前記第１の値保持部に格納することのいずれかにより前記第１の値保持部に格納された前記第１の最小値を更新してから最小値検出開始時間経過後に、前記第２の最小値の検出を開始する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脈波計測装置。
5. 前記初期化部が、
   前記第２の最大値を更新してから最大値初期化時間経過後に前記第２の最大値を初期化し、
   前記第２の最小値を更新してから最小値初期化時間経過後に前記第２の最小値を初期化する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の脈波計測装置。
6. 前記脈波間隔を外部端末に送信する通信部を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の脈波計測装置。
7. 脈波データを計測するステップと、
   前記脈波データから第１の最大値及び第１の最小値をそれぞれ逐次検出し、それぞれ第１の値保持部に格納するステップと、
   前記脈波データから前記第１の最大値の次に大きい第２の最大値、前記第１の最小値の次に小さい第２の最小値をそれぞれ逐次検出し、それぞれ第２の値保持部に格納するステップと、
   前記第２の値保持部に格納された前記第２の最大値で前記第１の値保持部に格納された前記第１の最大値を更新すること、又は前記第１の最大値を検出し前記第１の値保持部に格納することのいずれかにより前記第１の値保持部に格納された前記第１の最大値を更新してから最大値更新時間経過後に、前記第２の値保持部に格納された前記第２の最大値で前記第１の値保持部に格納された前記第１の最大値を更新するステップと、
   前記第２の値保持部に格納された前記第２の最小値で前記第１の値保持部に格納された前記第１の最小値を更新すること、又は前記第１の最小値を検出し前記第１の値保持部に格納することのいずれかにより前記第１の値保持部に格納された前記第１の最小値を更新してから最小値更新時間経過後に、前記第２の値保持部に格納された前記第２の最小値で前記第１の値保持部に格納された前記第１の最小値を更新するステップと、
   前記第１の最大値を更新するステップにより前記第１の最大値を更新した後に、前記第２の最大値を検出した次の前記脈波データの周期で新たな第２の最大値が格納できるように前記第２の値保持部に格納を初期化するステップと、
   前記第１の最小値を更新するステップにより前記第１の最小値を更新した後に、前記第２の最小値を検出した次の前記脈波データの周期で新たな第２の最小値が格納できるように前記第２の値保持部を初期化するステップと、
   連続した２つの周期において、前記脈波データが前記第１の最大値及び前記第１の最小値を用いて決められた閾値を交差するタイミングをそれぞれ検出するステップと、
   前記検出した前回のタイミングと今回のタイミングとを用いて脈波間隔を算出するステップ
   とを含むことを特徴とする脈波計測方法。

Images