JP5333427B2 - 心拍数検出装置、心拍数検出方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、より精度の高い心拍数を検出することが可能な、新規かつ改良された心拍数検出装置、心拍数検出方法、およびプログラムを提供することにある。
1.概要
2.構成
3.動作例
4.効果の例
まず初めに、本発明の一実施形態に係る心拍数検出装置の概要について図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る心拍検出装置の概要について説明するための説明図である。
ここで、図2および図3を参照しながら、本実施形態に係る心拍数検出装置100の機能構成の一例について説明する。図2は、本実施形態に係る心拍数検出装置の構成を示すブロック図である。図3は、本実施形態に係る心拍数検出装置の心拍数抽出部106の詳細な構成を示すブロック図である。
次に、図4〜図14を参照しながら、本実施形態に係る心拍数検出装置100の動作について説明する。図4は、本実施形態に係る心拍数検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。図5は、ドップラーセンサ出力信号の一例を示すグラフである。図6は、図5のドップラーセンサ出力信号から高周波数成分を抽出した信号の一例を示すグラフである。図7は、5Hzにおけるウェーブレット係数の時間変化を示すグラフである。図8は、10Hzにおけるウェーブレット係数の時間変化を示すグラフである。図9は、15Hzにおけるウェーブレット係数の時間変化を示すグラフである。図10は、20Hzにおけるウェーブレット係数の時間変化を示すグラフである。図11は、図7のウェーブレット係数の自己相関関数を示すグラフである。図12は、図8のウェーブレット係数の自己相関関数を示すグラフである。図13は、図9のウェーブレット係数の自己相関関数を示すグラフである。図14は、図10のウェーブレット係数の自己相関関数を示すグラフである。
評価関数=(第一ピークの振幅の大きさ)÷(第二ピークの振幅の大きさ)
以上説明してきたように、本実施形態に係る心拍数検出装置100によれば、取得したドップラーセンサ出力信号から雑音成分をフィルタリングにより取り除き、さらに複数の擬似周波数における成分信号に分解する。そして複数の成分信号の中から、心拍による身体の動きの速度変化による周波数成分を含み、最も周期性が高い成分信号が選択される。心拍数検出装置100は、選択された成分信号の自己相関関数のピーク値に基づいて心拍間隔を抽出する。そして心拍数検出装置100は、この心拍間隔から単位時間当たりの心拍数を検出することができる。
101 ドップラーセンサ
102 増幅器
103 アナログフィルタ
104 A/D変換器
105 デジタルフィルタ
106 心拍数抽出部
107 心拍数表示部
Claims (6)
- 被験者に対して放射した電磁波又は超音波である放射波の周波数と、前記放射波が前記被験者により反射した反射波の周波数との差分の周波数を有するドップラーセンサ出力信号を取得するデータ取得部と、
前記ドップラーセンサ出力信号を複数の周波数における成分信号に分解し、複数の前記成分信号についてそれぞれ信号強度の時間変動を解析する時間周波数解析部と、
複数の前記成分信号についてそれぞれ信号強度の自己相関を解析する自己相関解析部と、
前記複数の成分信号の中から自己相関関数に基づいて周期性の最も高い成分信号を選択し、選択された成分信号の前記自己相関の解析結果に基づいて前記被験者の心拍数を検出する心拍数検出部と、
を備え、
前記心拍数検出部は、自己相関関数のピークのうち最も振幅の大きい第一ピークの値と2番目に振幅の大きい第二ピークの値との比に基づいて、周期性が最も高い成分信号を選択する、心拍数検出装置。 - 前記ドップラーセンサ出力信号から、心拍に起因した前記被験者の身体の動きの速度変化に応じた周波数成分を含む信号を抽出するフィルタ部、
をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の心拍数検出装置。 - 前記ドップラーセンサ出力信号から、心拍に起因した前記被験者の身体の動きの位置変化に応じた周波数成分を含む信号を除去するフィルタ部、
をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の心拍数検出装置。 - 前記心拍数検出部は、前記第一ピークの時間を心拍間隔として前記心拍数を検出する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の心拍数検出装置。
- 被験者に対して電磁波又は超音波である放射波を放射するステップと、
前記放射波が前記被験者により反射した反射波を検出するステップと、
前記放射波の周波数と前記反射波の周波数との差分の周波数を有するドップラーセンサ出力信号を取得するステップと、
前記ドップラーセンサ出力信号を複数の周波数における成分信号に分解するステップと、
複数の前記成分信号についてそれぞれ信号強度の時間変動を解析するステップと、
複数の前記成分信号についてそれぞれ前記信号強度の自己相関を解析するステップと、
複数の前記成分信号の中から自己相関関数のピークのうち最も振幅の大きい第一ピークの値と2番目に振幅の大きい第二ピークの値との比に基づいて、周期性が最も高い成分信号を選択するステップと、
前記選択された成分信号の前記自己相関の解析結果に基づいて、前記被験者の心拍数を検出するステップと、
を含む、心拍数検出方法。 - コンピュータを、
被験者に対して放射した電磁波又は超音波である放射波の周波数と、前記放射波が前記被験者により反射した反射波の周波数との差分の周波数を有するドップラーセンサ出力信号を取得するデータ取得部と、
前記ドップラーセンサ出力信号を複数の周波数における成分信号に分解し、複数の前記成分信号についてそれぞれ信号強度の時間変動を解析する時間周波数解析部と、
複数の前記成分信号についてそれぞれ信号強度の自己相関を解析する自己相関解析部と、
前記複数の成分信号の中から最も自己相関関数の周期性が高い成分信号を選択し、選択された成分信号の前記自己相関の解析結果に基づいて前記被験者の心拍数を検出する心拍数検出部と、
を備え、
前記心拍数検出部は、自己相関関数のピークのうち最も振幅の大きい第一ピークの値と2番目に振幅の大きい第二ピークの値との比に基づいて、周期性が最も高い成分信号を選択する、心拍数検出装置として機能させるためのプログラム。
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