JP5998563B2 - Pulsation detection device, electronic device and program - Google Patents
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本発明は、拍動検出装置、電子機器及びプログラム等に関する。 The present invention relates to a pulsation detection device, an electronic device, a program, and the like.
従来、脈拍計等の拍動検出装置を含む電子機器が広く用いられている。拍動検出装置とは、人体の心拍に由来する拍動を検出するための装置であって、例えば、腕、手のひら、手指などに装着される脈波センサーからの信号に基づいて、心拍に由来する信号を検出する装置である。 Conventionally, electronic devices including a pulsation detecting device such as a pulse meter have been widely used. The pulsation detection device is a device for detecting pulsation derived from the heartbeat of the human body, for example, based on a signal from a pulse wave sensor attached to an arm, palm, finger, etc. It is an apparatus for detecting a signal to be detected.
脈波センサーとしては例えば光電センサーが用いられる。この場合には、生体に対して照射された光の反射光又は透過光を当該光電センサーで検出する手法等が考えられる。血管内の血流量に応じて、照射された光の生体での吸収量、反射量が異なるため、光電センサーで検出したセンサー情報（脈波センサー信号）は血流量等に対応した信号となり、当該信号を解析することで拍動に関する情報を取得することができる。 For example, a photoelectric sensor is used as the pulse wave sensor. In this case, a method of detecting reflected light or transmitted light of the light irradiated on the living body with the photoelectric sensor can be considered. Depending on the blood flow in the blood vessel, the amount of light absorbed and reflected by the living body differs, so the sensor information (pulse wave sensor signal) detected by the photoelectric sensor is a signal corresponding to the blood flow, etc. By analyzing the signal, it is possible to obtain information on the beat.
しかし、脈波センサー信号には種々のノイズが混入する恐れがある。例えば、反射光以外にも太陽光や室内照明等の外光が進入することも考えられるし、人体の体動の影響により発生するノイズ（体動ノイズ成分）も混入しうる。そのため、拍動信号の検出を行う場合には、脈波センサー信号（脈波検出信号）をそのまま用いるのではなく、拍動信号の検出処理前に脈波センサー信号に含まれる体動ノイズ成分等を低減するノイズ低減処理が行われる場合も多い。例えば、特許文献１や特許文献２には、このような体動ノイズ除去を行う手法が開示されている。
However, various noises may be mixed in the pulse wave sensor signal. For example, outside light such as sunlight or indoor lighting may enter in addition to reflected light, and noise (body movement noise component) generated by the influence of body movement of the human body may be mixed. Therefore, when detecting a pulsation signal, the pulse wave sensor signal (pulse wave detection signal) is not used as it is, but body motion noise components included in the pulse wave sensor signal before the pulsation signal detection process, etc. In many cases, noise reduction processing is performed to reduce noise. For example, Patent Literature 1 and
上述したように、拍動検出装置において、脈波センサーから取得される脈波センサー信号（或いはそれから取得される脈波検出信号）には種々のノイズが混入することが想定される。よって、脈波センサー信号に含まれる体動ノイズ成分等を低減するノイズ低減処理を行わないとすれば、検出される拍動情報にもノイズの影響が及ぶため、当該拍動情報の値は装着者の実際の拍動を正確に表していない可能性がある。この場合に、拍動情報を単純に出力したのでは、当該拍動情報に基づくユーザーの判断を誤らせかねない。 As described above, in the pulsation detecting device, it is assumed that various noises are mixed in the pulse wave sensor signal acquired from the pulse wave sensor (or the pulse wave detection signal acquired therefrom). Therefore, if noise reduction processing that reduces body movement noise components included in the pulse wave sensor signal is not performed, the detected pulsation information will be affected by noise, so the value of the pulsation information is attached May not accurately represent the person's actual beat. In this case, if the pulsation information is simply output, the user's judgment based on the pulsation information may be mistaken.
また、体動ノイズ除去を行う場合には、圧力センサーや加速度センサー等から取得される信号から体動検出信号を求め、これを体動ノイズ成分として扱うが、この際に求めた体動検出信号にもノイズが混入する場合がある。例えば、特許文献２に示されるような圧力センサー（気圧センサー）を用いて、体動検出信号を求める場合には、階段昇降時やドア開閉時の気圧変化や、腕振り時の風圧変化などの外部環境の変化により、体動検出信号（圧力検出信号）にノイズ成分が含まれることがある。このようなノイズを含んだ体動検出信号を用いて、脈波検出信号から体動ノイズ成分を除去した場合には、検出される拍動情報もノイズの影響を受けてしまう。そのため、体動ノイズ成分を除去しない場合と同様に、当該拍動情報の値も装着者の実際の拍動を正確に表していない可能性がある。
In addition, when removing body motion noise, a body motion detection signal is obtained from a signal obtained from a pressure sensor, an acceleration sensor, etc., and this is treated as a body motion noise component. In some cases, noise may be mixed. For example, when a body motion detection signal is obtained using a pressure sensor (atmospheric pressure sensor) as shown in
本発明の幾つかの態様によれば、体動検出信号にノイズ成分が含まれている場合でも、適正な体動ノイズ低減処理を行うことができる拍動検出装置、電子機器及びプログラム等を提供することができる。 According to some aspects of the present invention, it is possible to provide a pulsation detection device, an electronic device, a program, and the like that can perform appropriate body motion noise reduction processing even when a noise component is included in the body motion detection signal. can do.
本発明の一態様は、脈波センサーを有する脈波検出部からの脈波検出信号に含まれる体動ノイズ成分を低減する体動ノイズ低減処理を行う体動ノイズ低減部と、気圧又は水圧を検出する圧力センサーを有する体動検出部からの体動検出信号に対して信号処理を行う体動信号処理部と、を含み、前記体動信号処理部は、前記体動検出部からの前記体動検出信号に対して、外部環境の変化による圧力変化成分を低減する前記信号処理を行い、前記体動ノイズ低減部は、前記脈波検出信号と、前記圧力変化成分を低減する前記信号処理後の前記体動検出信号とに基づいて、前記体動ノイズ低減処理を行う拍動検出装置に関係する。 One aspect of the present invention includes a body motion noise reduction unit that performs body motion noise reduction processing that reduces body motion noise components included in a pulse wave detection signal from a pulse wave detection unit having a pulse wave sensor, and a pressure or water pressure. A body motion signal processing unit that performs signal processing on a body motion detection signal from a body motion detection unit having a pressure sensor to detect the body motion signal processing unit, the body motion signal processing unit from the body motion detection unit The motion detection signal is subjected to the signal processing for reducing a pressure change component due to a change in an external environment, and the body motion noise reduction unit is configured to reduce the pulse wave detection signal and the signal change component for reducing the pressure change component. The pulsation detecting device performs the body movement noise reduction processing based on the body movement detection signal.
本発明の一態様では、拍動検出装置は、まず体動検出信号に含まれるノイズ成分を低減させ、その後にノイズ低減処理後の体動検出信号を用いて、脈波検出信号について体動ノイズ低減処理を行う。 In one aspect of the present invention, the pulsation detection device first reduces the noise component included in the body motion detection signal, and then uses the body motion detection signal after the noise reduction processing to detect the body motion noise for the pulse wave detection signal. Perform reduction processing.
これにより、体動検出信号にノイズ成分が含まれている場合でも、適正な体動ノイズ低減処理を行うことが可能となる。 Thereby, even when a noise component is included in the body motion detection signal, an appropriate body motion noise reduction process can be performed.
また、本発明の一態様では、前記体動信号処理部は、前記体動検出信号の基本周波数成分以外のノイズ成分を低減する前記信号処理を行うフィルターを有してもよい。 In the aspect of the invention, the body motion signal processing unit may include a filter that performs the signal processing to reduce noise components other than the fundamental frequency component of the body motion detection signal.
これにより、体動検出信号に含まれる非周期的な信号をノイズ成分として低減すること等が可能になる。 This makes it possible to reduce non-periodic signals included in the body motion detection signal as noise components.
また、本発明の一態様では、前記体動信号処理部は、前記体動検出信号の前記基本周波数成分及び前記基本周波数成分の高調波成分以外のノイズ成分を低減する前記信号処理を行う前記フィルターとして、適応線スペクトル強調器を有してもよい。 In the aspect of the invention, the body motion signal processing unit may perform the signal processing to reduce noise components other than the fundamental frequency component and harmonic components of the fundamental frequency component of the body motion detection signal. As an example, an adaptive line spectrum enhancer may be included.
これにより、例えば体動検出信号に含まれるノイズ成分であり、ドア開閉時の圧力変化等に起因するノイズ成分を低減すること等が可能になる。 Thereby, for example, it is possible to reduce a noise component that is a noise component included in the body motion detection signal and is caused by a pressure change or the like when the door is opened or closed.
また、本発明の一態様では、前記体動信号処理部は、前記体動検出信号についてのハイパスフィルター処理を前記信号処理として行うハイパスフィルターを有してもよい。 In the aspect of the invention, the body motion signal processing unit may include a high-pass filter that performs high-pass filter processing on the body motion detection signal as the signal processing.
これにより、例えば体動検出信号に含まれるノイズ成分であり、階段昇降時の圧力変化等に起因する所与のカットオフ周波数よりも小さいノイズ成分を低減すること等が可能になる。 Thereby, for example, it is possible to reduce a noise component that is a noise component included in the body motion detection signal and is smaller than a given cutoff frequency due to a pressure change or the like when moving up and down the stairs.
また、本発明の一態様では、前記体動検出部は、モーションセンサーを有し、前記体動信号処理部は、前記体動検出部からのモーション検出信号に基づいて、風圧又は水流圧による圧力変化成分を低減する前記信号処理を行ってもよい。 In the aspect of the invention, the body motion detection unit may include a motion sensor, and the body motion signal processing unit may be a pressure based on a wind pressure or a water flow pressure based on a motion detection signal from the body motion detection unit. The signal processing for reducing the change component may be performed.
これにより、体動検出信号に含まれるノイズ成分であり、風圧又は水流圧（流圧）に起因するノイズ成分を低減すること等が可能になる。 Thereby, it is possible to reduce a noise component that is a noise component included in the body motion detection signal and is caused by wind pressure or water flow pressure (flow pressure).
また、本発明の一態様では、前記体動検出部は、モーションセンサーとして加速度センサーを有し、前記体動信号処理部は、前記体動検出部からの前記モーション検出信号である加速度検出信号に基づいて、被検体の速度を演算し、演算した前記速度から空気抵抗又は水流抵抗を演算し、前記空気抵抗又は前記水流抵抗による圧力変化成分を低減する前記信号処理を行ってもよい。 In the aspect of the invention, the body motion detection unit includes an acceleration sensor as a motion sensor, and the body motion signal processing unit outputs an acceleration detection signal that is the motion detection signal from the body motion detection unit. Based on the calculated speed, an air resistance or a water flow resistance may be calculated based on the calculated speed, and the signal processing for reducing the pressure change component due to the air resistance or the water flow resistance may be performed.
これにより、例えば体動検出信号に含まれるノイズ成分であり、腕振り時の風圧による圧力変化等に起因するノイズ成分を低減すること等が可能になる。 Thereby, for example, it is possible to reduce a noise component that is a noise component included in the body motion detection signal and is caused by a pressure change caused by wind pressure when swinging the arm.
また、本発明の一態様では、前記体動検出部は、前記圧力センサーと加速度センサーとを有し、前記体動信号処理部は、ハイパスフィルターと適応線スペクトル強調器とを有し、前記体動信号処理部は、前記信号処理として、前記ハイパスフィルターにより、前記体動検出部からの圧力検出信号についてハイパスフィルター処理を行い、前記適応線スペクトル強調器により、前記ハイパスフィルター処理後の前記圧力検出信号について基本周波数成分及び前記基本周波数成分の高調波成分以外のノイズ成分を低減する処理を行い、前記体動検出部からの前記加速度検出信号に基づいて被検体の速度を演算し、演算した前記速度から空気抵抗又は水流抵抗を演算し、前記空気抵抗又は前記水流抵抗による圧力変化成分を低減する処理を行ってもよい。 In one aspect of the present invention, the body motion detection unit includes the pressure sensor and an acceleration sensor, and the body motion signal processing unit includes a high-pass filter and an adaptive line spectrum enhancer. The motion signal processing unit performs high-pass filter processing on the pressure detection signal from the body motion detection unit by the high-pass filter as the signal processing, and the pressure detection after the high-pass filter processing by the adaptive line spectrum enhancer The signal is processed to reduce a fundamental frequency component and a noise component other than the harmonic component of the fundamental frequency component, and the velocity of the subject is calculated based on the acceleration detection signal from the body motion detection unit, and the calculated Even if the air resistance or the water flow resistance is calculated from the velocity and the pressure change component due to the air resistance or the water flow resistance is reduced, There.
これにより、例えば体動検出信号に含まれるノイズ成分であり、階段昇降時の圧力変化等に起因するノイズ成分と、ドア開閉時の圧力変化等に起因するノイズ成分と、腕振り時の風圧による圧力変化等に起因するノイズ成分と、を低減すること等が可能になる。 As a result, for example, noise components included in the body motion detection signal, noise components due to pressure changes when moving up and down stairs, noise components due to pressure changes when opening and closing the doors, and wind pressure when swinging the arm It is possible to reduce noise components caused by pressure changes and the like.
また、本発明の一態様では、前記体動ノイズ低減処理後の前記脈波検出信号に基づいて、拍動情報を演算する拍動情報演算部を含んでもよい。 Moreover, in 1 aspect of this invention, you may include the pulsation information calculating part which calculates pulsation information based on the said pulse wave detection signal after the said body motion noise reduction process.
これにより、例えば、脈波検出信号よりもユーザーが直感的に理解しやすい脈拍数等の拍動情報をユーザーに提示すること等が可能になる。 Thereby, for example, it becomes possible to present pulsation information such as the pulse rate that is easier for the user to understand intuitively than the pulse wave detection signal to the user.
また、本発明の他の態様では、脈波センサーを有する脈波検出部からの脈波検出信号に含まれる体動ノイズ成分を低減する体動ノイズ低減処理を行う体動ノイズ低減部と、気圧又は水圧を検出する圧力センサーを有する体動検出部からの体動検出信号に対して信号処理を行う体動信号処理部と、を含み、前記体動信号処理部は、前記体動検出部からの前記体動検出信号に対して、体動成分以外の圧力ノイズ成分を低減する前記信号処理を行い、前記体動ノイズ低減部は、前記脈波検出信号と前記信号処理後の前記体動検出信号とに基づいて、前記体動ノイズ低減処理を行う拍動検出装置に関係する。 In another aspect of the present invention, a body motion noise reduction unit that performs body motion noise reduction processing that reduces body motion noise components included in a pulse wave detection signal from a pulse wave detection unit having a pulse wave sensor, and an atmospheric pressure Or a body motion signal processing unit that performs signal processing on a body motion detection signal from a body motion detection unit that has a pressure sensor that detects water pressure, and the body motion signal processing unit is connected to the body motion detection unit. The body motion detection signal is subjected to the signal processing for reducing pressure noise components other than the body motion component, and the body motion noise reduction unit detects the body motion detection after the pulse wave detection signal and the signal processing. The present invention relates to a pulsation detection device that performs the body movement noise reduction processing based on a signal.
また、本発明の他の態様では、前記拍動検出装置と、前記脈波検出部と、前記体動検出部と、を含む電子機器に関係する。 Another aspect of the invention relates to an electronic device including the pulsation detecting device, the pulse wave detecting unit, and the body motion detecting unit.
また、本発明の他の態様では、上記各部としてコンピューターを機能させるプログラムに関係する。 Another aspect of the present invention relates to a program that causes a computer to function as each of the above-described units.
以下、本実施形態について説明する。まず、拍動検出装置及び拍動検出装置を含む電子機器（狭義には脈拍計）の基本的な構成例を説明し、次に、本実施形態の手法の概要とシステム構成例について説明する。そして、本実施形態で行う処理について詳細にフローチャート等を用いて説明する。 Hereinafter, this embodiment will be described. First, a basic configuration example of a pulsation detection device and an electronic device (pulse meter in a narrow sense) including the pulsation detection device will be described, and then an outline of the technique and a system configuration example of this embodiment will be described. The processing performed in this embodiment will be described in detail using a flowchart and the like.
なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。 In addition, this embodiment demonstrated below does not unduly limit the content of this invention described in the claim. In addition, all the configurations described in the present embodiment are not necessarily essential configuration requirements of the present invention.
１．拍動検出装置を含む電子機器の基本構成例
まず、図１を用いて拍動検出装置及び拍動検出装置を含む電子機器（狭義には脈拍計）の基本的な構成例を説明する。なお、図１は拍動検出装置及び電子機器の一例を示すものであり、本実施形態の拍動検出装置等に含まれる構成が簡略化或いは省略されている場合もあるし、本実施形態の拍動検出装置等では必須の構成でないものが含まれている場合もある。
1. First, an example of a basic configuration of an electronic device including a pulsation detecting device will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 shows an example of a pulsation detection device and an electronic device, and the configuration included in the pulsation detection device and the like of this embodiment may be simplified or omitted. In some cases, the pulsation detection device or the like includes an indispensable component.
図１に示すように、本実施形態の電子機器の一例である脈拍計は、脈波検出部１０と、体動検出部２０と、拍動検出装置１００と、表示部７０とを含む。ただし、電子機器は図１の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略・変更したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
As shown in FIG. 1, the pulsometer that is an example of the electronic apparatus of the present embodiment includes a pulse
脈波検出部１０は、脈波センサー１１から得られるセンサー情報（脈波センサー信号）に基づいて脈波検出信号を出力する。脈波検出部１０は、例えば脈波センサー１１と、フィルター処理部１５と、Ａ／Ｄ変換部１６を含むことができる。ただし、脈波検出部１０は図１の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素（例えば信号を増幅する増幅部等）を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
The pulse
脈波センサー１１は、脈波センサー信号を検出するためのセンサーであり、例えば光電センサー等が考えられる。なお、脈波センサー１１として光電センサーを用いる場合には、太陽光等の外光の信号成分をカットするように構成されているセンサーを用いてもよい。これは例えば、フォトダイオードを複数設け、それらの信号を用いてフィードバック処理等で差分情報を求める構成等により実現できる。
The
なお、脈波センサー１１は光電センサーに限定されず、超音波を用いたセンサーであってもよい。この場合、脈波センサー１１は２つの圧電素子を有し、一方の圧電素子を励振させて生体内に超音波を送信するとともに、当該超音波が生体の血流によって反射されたものを他方の圧電素子により受信する。送信した超音波と受信した超音波には、血流のドップラー効果によって周波数変化が生じるため、この場合にも血流量に対応する信号を取得することができ、拍動情報の推定が可能である。また、脈波センサー１１として他のセンサーを用いてもよい。
The
フィルター処理部１５は、脈波センサー１１からの脈波センサー信号に対してハイパスフィルター処理を行う。なお、ハイパスフィルターのカットオフ周波数は典型的な脈拍数から求められてもよい。例えば、通常の人の脈拍数は、毎分３０回を下回るケースは非常に少ない。つまり、心拍に由来する信号の周波数は０．５Ｈｚ以下になることは稀であるから、この範囲の周波数帯の情報をカットしたとしても、取得したい信号に対する悪影響は小さいはずである。よって、カットオフ周波数としては０．５Ｈｚ程度を設定してもよい。また、状況によっては１Ｈｚ等の異なるカットオフ周波数を設定してもよい。さらに言えば、人の脈拍数には典型的な上限値を想定することも可能であるから、フィルター処理部１５ではハイパスフィルター処理ではなくバンドパスフィルター処理を行ってもよい。高周波側のカットオフ周波数もある程度自由に設定可能であるが、例えば４Ｈｚ等の値を用いればよい。
The
Ａ／Ｄ変換部１６では、Ａ／Ｄ変換処理を行い、デジタル信号を出力する。なお、上述のフィルター処理部１５での処理は、Ａ／Ｄ変換処理の前に行われるアナログフィルター処理であってもよいし、Ａ／Ｄ変換処理の後に行われるデジタルフィルター処理であってもよい。
The A /
体動検出部２０は、種々のセンサーのセンサー情報（体動センサー信号）に基づいて体動に応じた信号（体動検出信号）を出力する。体動検出部２０は、例えばモーションセンサー２１と、圧力センサー２２と、Ａ／Ｄ変換部２６を含むことができる。ただし、体動検出部２０はその他のセンサー（例えばジャイロセンサー）や、信号を増幅する増幅部等を含んでもよい。また、複数種類のセンサーを設ける必要はなく、１種類のセンサーを含む構成であってもよい。
The body
モーションセンサー２１は、例えば加速度センサー等である。加速度センサーは、例えば外力によって抵抗値が増減する素子等で構成され、三軸の加速度情報を検知する。
The
圧力センサー２２は、例えば気圧センサーや接触圧センサー等である。
The
気圧センサーは、大気の圧力を測定するセンサーであり、例えば水晶振動子を利用した水晶振動子型気圧センサーであっても良いし、静電容量の変化を利用した静電容量型気圧センサー等であってもよい。静電容量型気圧センサーは、シリコン等でできたチャンバーがコンデンサーを形成しているものであり、静電容量の変化により、電極間の距離の変化を求め、電極間の距離を変化させた気圧を推定する。一方、水晶振動子型気圧センサーは、水晶振動子（発振器）の発振周波数が圧力によって変化する現象を利用して、気圧を推定する。 The atmospheric pressure sensor is a sensor that measures atmospheric pressure. For example, the atmospheric pressure sensor may be a quartz oscillator type atmospheric pressure sensor using a crystal oscillator, or a capacitance type atmospheric pressure sensor using a change in capacitance. There may be. Capacitance type barometric pressure sensor is a chamber made of silicon or the like that forms a capacitor. By changing the capacitance, the change in the distance between the electrodes is obtained, and the pressure that changes the distance between the electrodes. Is estimated. On the other hand, the quartz oscillator type barometric sensor estimates the atmospheric pressure by using a phenomenon in which the oscillation frequency of the quartz oscillator (oscillator) varies with pressure.
接触圧センサーは、被検体と直接接触して、接触圧を測定するものであってもよく、カフ構造などにより間接的に接触圧を測定するものであってもよい。すなわち、接触圧センサーは、圧電素子を用いたものであってもよいし、前述した気圧センサーを接触圧センサーとして用いてもよい。ただし、気圧センサーと接触圧センサーは、これらに限定されず、他の原理を利用したものであっても良い。 The contact pressure sensor may be one that directly contacts the subject and measures the contact pressure, or may indirectly measure the contact pressure using a cuff structure or the like. That is, the contact pressure sensor may be one using a piezoelectric element, or the above-described atmospheric pressure sensor may be used as the contact pressure sensor. However, the atmospheric pressure sensor and the contact pressure sensor are not limited to these, and may use other principles.
拍動検出装置１００は、信号処理部１１０と、拍動情報演算部１２０を含む。ただし、拍動検出装置１００は図１の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
The
信号処理部１１０は、脈波検出部からの出力信号（脈波検出信号）や、体動検出部からの出力信号（体動検出信号）に対して信号処理を行う。信号処理部１１０は、脈波信号処理部１１１と、体動信号処理部１１３と、体動ノイズ低減部１１５を含むことができる。
The
脈波信号処理部１１１は、脈波検出部１０からの信号に対して、種々の信号処理を行う。なお、図１のＤ１で示した脈波検出部１０からの出力としては、脈波センサー信号に基づく種々の信号が考えられる。例えば、後述する拍動情報の演算はＤＣ成分カット後の脈波センサー信号（脈波検出信号）に基づいて行われることが多いため、Ｄ１にはハイパスフィルター処理後の脈波センサー信号が含まれることが想定される。ただし、フィルター処理が行われていない信号が出力されてもよいし、場合によってはローパスフィルター処理後の脈波センサー信号が出力されてもよい。Ｄ１に複数の信号（例えばハイパスフィルター処理前の脈波センサー信号と、処理後の脈波センサー信号の両方）が含まれる場合には、脈波信号処理部１１１での処理は、Ｄ１に含まれる信号の全部に対して行われてもよいし、一部に対して行われてもよい。処理内容も種々考えられ、例えば脈波検出信号に対するイコライザー処理であってもよいし、他の処理であってもよい。
The pulse wave
体動信号処理部１１３は、体動検出部２０からの体動検出信号に対して、種々の信号処理を行う。Ｄ１と同様に、Ｄ２で示した体動検出部２０からの出力としても種々の信号が考えられる。例えば、図１の例ではモーションセンサー２１と、圧力センサー２２を含んでいるため、Ｄ２の体動検出信号はモーション検出信号と圧力検出信号とを含むことになる。また、体動検出用センサーは、ジャイロセンサー等、他のセンサーを用いることも可能であるから、Ｄ２にはセンサーの種類に対応する種類の出力信号が含まれることになる。体動信号処理部１１３での処理は、Ｄ２に含まれる信号の全部に対して行われてもよいし、一部に対して行われてもよい。例えば、Ｄ２に含まれる信号の比較処理を行って、体動ノイズ低減部１１５でのノイズ低減処理で用いられる信号を決定する処理を行ってもよい。
The body motion
なお、脈波信号処理部１１１での処理において、脈波検出部からの信号にあわせて体動検出信号も用いるものとしてもよい。同様に、体動信号処理部１１３での処理において、体動検出信号にあわせて脈波検出部１０からの信号も用いるものとしてもよい。また、脈波検出部１０からの出力信号に対して、脈波信号処理部１１１において所与の処理が行われた後の信号を、体動信号処理部１１３での処理に用いてもよいし、その逆であってもよい。
In the processing in the pulse wave
拍動検出装置１００において、脈波センサーから取得される脈波センサー信号（或いはそれから取得される脈波検出信号）には種々のノイズが混入することが想定される。よって、脈波センサー信号に含まれる体動ノイズ成分等を低減するノイズ低減処理を行わないとすれば、検出される拍動情報にもノイズの影響が及ぶため、当該拍動情報の値は装着者の実際の拍動を正確に表していない可能性がある。この場合に、拍動情報を単純に出力したのでは、当該拍動情報に基づくユーザーの判断を誤らせかねない。
In the
そこで、体動ノイズ低減部１１５は、体動検出信号を用いて、脈波検出信号から体動に起因したノイズ（体動ノイズ成分）を低減する処理を行う。適応フィルターを用いたノイズ低減処理の具体例を図２に示す。脈波センサー１１から取得された脈波センサー信号には、心拍に起因する成分の他に、体動に起因する成分等も含まれている。それは、拍動情報の演算に用いられる脈波検出信号（ＤＣ成分カット後の脈波センサー信号）でも同様である。このうち拍動情報の演算に有用であるのは心拍に起因する成分であって、体動等に起因する成分は演算の妨げとなる。よって、体動センサーを用いて体動に起因する信号（体動検出信号）を取得し、脈波検出信号から体動検出信号と相関のある信号成分（推定体動ノイズ成分と呼ぶ）を除去することで、脈波検出信号に含まれる体動ノイズ成分を低減する。ただし、脈波検出信号中の体動ノイズ成分と、体動センサーからの体動検出信号は、ともに同一の体動に起因する信号であったとしてもその信号レベルまで同一であるとは限らない。よって、体動検出信号に対して適応的にフィルター係数が決定されるフィルター処理を行うことで推定体動ノイズ成分を算出し、脈波検出信号と算出した推定体動ノイズ成分のみからなる信号との差分をとるものとする。例えば図２では、ｈ・ｋ（ｎ）により表される信号が、推定体動ノイズ成分のみからなる信号に相当する。
Therefore, the body motion
以上の処理を周波数スペクトルで説明したものが図３（Ａ）〜図３（Ｃ）である。図３（Ａ）等は、上部に信号の時間変化波形を示し、下部にその周波数スペクトルを示したものである。図３（Ａ）は体動ノイズ低減前の脈波検出信号を表したものであり、Ａ１及びＡ２に示したように、スペクトルにおいて値の大きい周波数が２つ現れている。これらＡ１及びＡ２のことを基本周波数と呼ぶ。この基本周波数のうち一方が心拍に起因するものであり、他方が体動に起因するものである。なお、Ａ１よりも高い周波数にも値が大きいものがあるが、Ａ１、Ａ２の整数倍に相当する高調波成分であるため、ここでは考慮しない。以下、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）においても高調波成分が見られるが、同様にここでは考慮しないものとする。 FIGS. 3A to 3C illustrate the above processing in terms of a frequency spectrum. FIG. 3A and the like show the time-varying waveform of the signal at the top and the frequency spectrum at the bottom. FIG. 3A shows a pulse wave detection signal before body motion noise reduction, and as shown in A1 and A2, two frequencies having large values appear in the spectrum. These A1 and A2 are called fundamental frequencies. One of the fundamental frequencies is due to heartbeat, and the other is due to body movement. Note that although there are some frequencies that are larger than A1, the harmonic components corresponding to integer multiples of A1 and A2 are not considered here. Hereinafter, harmonic components are also seen in FIGS. 3B and 3C, but are not considered here as well.
それに対して、図３（Ｂ）は体動検出信号を表したものであり、体動検出信号の要因となった体動が１種類であれば、Ｂ１に示したように値が大きい周波数が１つ現れる。ここで、Ｂ１の周波数は図３（Ａ）のＡ２に対応している。このような場合に、図２に示したような手法で脈波検出信号と体動検出信号の差分をとることで、図３（Ｃ）の信号が得られる。図から明らかなように、心拍及び体動に起因する２つのピークＡ１，Ａ２を持つ脈波検出信号から、体動に起因するピークＢ１を持つ体動検出信号を引くことで、脈波検出信号中の体動ノイズ成分（Ａ２に対応）が除かれ、結果として心拍に起因するピークＣ１（周波数はＡ１に対応）が残ることになる。 On the other hand, FIG. 3B shows a body motion detection signal. If there is only one type of body motion that has caused the body motion detection signal, a frequency having a large value as shown in B1 is obtained. One appears. Here, the frequency of B1 corresponds to A2 in FIG. In such a case, the signal shown in FIG. 3C is obtained by taking the difference between the pulse wave detection signal and the body motion detection signal by the method shown in FIG. As is apparent from the figure, the pulse wave detection signal is obtained by subtracting the body motion detection signal having the peak B1 caused by the body motion from the pulse wave detection signal having the two peaks A1 and A2 caused by the heartbeat and the body motion. The body motion noise component (corresponding to A2) is removed, and as a result, the peak C1 (frequency corresponds to A1) due to the heartbeat remains.
なお、脈波検出信号に含まれる体動ノイズ成分と、体動検出信号とが対応していること、及びノイズ低減処理に悪影響を及ぼす信号成分が体動検出信号に含まれていないこと等が保証される状況では、体動ノイズ低減部１１５において周波数解析を行う必要はないため、図３（Ａ）、図３（Ｂ）の下部に示された周波数スペクトルは考慮せずともよい。ただし、体動検出信号の取得に用いられるセンサーの種類等によっては、上記の条件が満たされないケースも起こりえる。その場合には、例えば体動信号処理部１１３において、上記条件を満たすように体動検出信号を加工してもよいし、上記条件を満たさない体動検出信号を体動ノイズ低減部１１５等への出力から除外してもよい。なお、上記条件を満たすか否かの判定を行う手法としては種々考えられるが、例えば周波数解析により得られる、図３（Ａ）、図３（Ｂ）の下部に示したような周波数スペクトルを利用してもよい。
It should be noted that the body motion noise component included in the pulse wave detection signal corresponds to the body motion detection signal, and that the signal component that adversely affects the noise reduction processing is not included in the body motion detection signal. In the guaranteed situation, it is not necessary to perform frequency analysis in the body motion
拍動情報演算部１２０は、入力信号に基づいて拍動情報を演算する。拍動情報とは、例えば脈拍数の値でもよい。例えば、拍動情報演算部１２０は、体動ノイズ低減部１１５でのノイズ低減処理後の脈波検出信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transform）等の周波数解析を行ってスペクトルを求め、求めたスペクトルにおいて代表的な周波数を心拍の周波数とする処理を行ってもよい。その場合、求めた周波数を６０倍した値が一般的に用いられる脈拍数（心拍数）となる。
The pulsation
なお、拍動情報は脈拍数には限定されず、例えば脈拍数を表す他の情報（心拍の周波数や周期等）であってもよい。また、拍動の状態を表す情報であってもよく、例えば血流量そのもの（或いはその変動）を表す値を拍動情報としてもよい。ただし、血流量と脈波センサー信号の信号値との関係にはユーザー毎に個人差があるため、血流量等を拍動情報とする場合には当該個人差に対応するための補正処理を行うことが望ましい。 The pulsation information is not limited to the pulse rate, and may be, for example, other information indicating the pulse rate (heartbeat frequency, period, etc.). Moreover, the information which represents the state of pulsation may be sufficient, for example, the value showing blood flow itself (or its fluctuation | variation) is good also as pulsation information. However, since the relationship between the blood flow rate and the signal value of the pulse wave sensor signal has individual differences for each user, when the blood flow rate or the like is used as pulsation information, correction processing is performed to deal with the individual differences. It is desirable.
また、拍動検出装置１００に入力された脈波検出信号の時間変化波形上で、所与の値（上ピーク、下ピーク、或いは所与の閾値以上の値等）が現れるタイミングを検出し、そのタイミングの間隔に相当する時間から、心拍の周期を求めて拍動情報を演算してもよい。或いは、脈波検出信号の波形を矩形波に変形し、当該矩形波の立ち上がり等を用いることでも拍動情報を演算できる。この場合、周波数解析を行わなくてもよいため、計算量や消費電力の面で優位である。ただし、この手法では周波数軸への変換はせずに信号値をそのまま用いているため、ある程度波形が整っている必要があることから、ノイズが多い状況等では周波数解析を行うことが望ましい。
In addition, on the time-change waveform of the pulse wave detection signal input to the
表示部７０（広義には出力部）は、演算した拍動情報等の提示に用いられる各種の表示画面を表示するためのものであり、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどにより実現できる。 The display unit 70 (output unit in a broad sense) is for displaying various display screens used for presenting the calculated pulsation information, and can be realized by, for example, a liquid crystal display or an organic EL display.
上述した電子機器が脈拍計である場合の具体例を図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示す。図４（Ａ）は、腕時計型の脈拍計の例である。脈波センサー１１及び体動検出部２０、表示部７０を含むベース部４００は、保持機構３００（例えばバンド等）によって、被検体（ユーザー）の左手首２００に装着されている。図４（Ｂ）は、指装着型の例である。被検体の指先に挿入するためのリング状のガイド３０２の底部に、脈波センサー１１が設けられており、ガイド３０２の上面に体動検出部２０が設けられている。ただし、図４（Ｂ）の場合には表示部７０を設ける空間的余裕がないため、表示部７０（及び必要に応じては拍動検出装置１００に相当する機器）は他に設けられることが想定される。
Specific examples in the case where the above-described electronic device is a pulse meter are shown in FIGS. 4 (A) and 4 (B). FIG. 4A shows an example of a wristwatch-type pulse meter. The base 400 including the
後述する本実施形態の手法はいずれのタイプの電子機器にも適用可能であるが、腕時計型の脈拍計（図４（Ａ）の例）に適用するのが、より好ましい。ただし、図４（Ａ）の例では、脈波センサー１１が、手首外側（腕時計の裏蓋面と接触する部位）など、脈波センサー信号を取得しにくい部位に装着される。このため、脈波センサー１１から出力される脈波センサー信号の振幅が総じて小さくなる傾向があり、その場合にはノイズ成分と拍動成分との区別がつきにくくなる。よって、後述する本実施形態のように、種々の手法により拍動情報の精度に関する処理を行うことが望ましい。
Although the method of the present embodiment to be described later can be applied to any type of electronic device, it is more preferable to apply the method to a wristwatch-type pulsometer (example in FIG. 4A). However, in the example of FIG. 4A, the
２．本実施形態の手法の概要
体動ノイズ除去（低減）を行う場合には、圧力センサーやモーションセンサー等から取得される信号から体動検出信号を求め、これを体動ノイズ成分として扱うが、この際に求めた体動検出信号にもノイズが混入する場合がある。例えば、特許文献２に示されるような圧力センサー（気圧センサー）を用いて、体動検出信号を求める場合には、階段昇降時やドア開閉時の気圧変化や、腕振り時の風圧変化などの外部環境の変化により、体動検出信号（圧力検出信号）にノイズ成分が含まれることがある。このようなノイズを含んだ体動検出信号を用いて、脈波検出信号から体動ノイズ成分を除去（低減）した場合には、検出される拍動情報もノイズの影響を受けてしまう。そのため、体動ノイズ成分を除去（低減）しない場合と同様に、当該拍動情報の値も装着者の実際の拍動を正確に表していない可能性がある。
2. Outline of the method of this embodiment When performing body motion noise removal (reduction), a body motion detection signal is obtained from a signal acquired from a pressure sensor, a motion sensor, etc., and this is treated as a body motion noise component. Noise may also be mixed in the body motion detection signal obtained at this time. For example, when a body motion detection signal is obtained using a pressure sensor (atmospheric pressure sensor) as shown in
そこで、本実施形態の拍動検出装置等は、体動検出信号にノイズ成分が含まれている場合でも、適正な体動ノイズ低減処理を行う。具体的には、本実施形態の拍動検出装置等は、まず体動検出信号に含まれるノイズ成分を低減させ、その後にノイズ低減処理後の体動検出信号を用いて、脈波検出信号について体動ノイズ低減処理を行う。以下では、そのシステム構成例と、処理の詳細について順に説明する。 Therefore, the pulsation detection device or the like according to the present embodiment performs an appropriate body motion noise reduction process even when a noise component is included in the body motion detection signal. Specifically, the pulsation detection device or the like of the present embodiment first reduces the noise component included in the body motion detection signal, and then uses the body motion detection signal after the noise reduction processing to determine the pulse wave detection signal. Perform body movement noise reduction processing. Hereinafter, an example of the system configuration and details of the processing will be described in order.
３．システム構成例
図５に本実施形態の拍動検出装置１００及びこれを含む電子機器の構成例を示す。
3. System Configuration Example FIG. 5 shows a configuration example of the
拍動検出装置１００は、信号処理部１１０と、拍動情報演算部１２０と、を含む。また、拍動検出装置１００を含む電子機器の例としては、拍動検出装置１００や、脈波検出部１０や、体動検出部２０や、表示部７０などを含む脈拍計や歩数計などが挙げられる。なお、拍動検出装置１００及びこれを含む電子機器は、図５の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加したりするなどの種々の変形実施が可能である。また、拍動検出装置１００の一部又は全部の機能を、電子機器が実現してもよい。さらに、本実施形態の拍動検出装置１００の一部又は全部の機能は、通信により接続されたサーバーにより実現されてもよい。
The
次に、拍動検出装置１００の各部で行われる処理について説明する。
Next, processing performed in each part of the
まず、信号処理部１１０は、脈波検出部１０からの脈波検出信号や、体動検出部２０からの体動検出信号に対して、以下で説明するような各種信号処理を行う。信号処理部１１０は、脈波信号処理部１１１と、体動信号処理部１１３と、体動ノイズ低減部１１５と、を含むことができる。
First, the
ここで、脈波信号処理部１１１は、脈波検出部１０からの脈波検出信号に対して信号処理を行う。例えば、脈波信号処理部１１１は、脈波検出信号に対してさらにフィルター処理を行う。また、脈波検出部１０（フィルター処理部１５）がフィルター処理を行わない場合等には、脈波信号処理部１１１がフィルター処理部１５で行うフィルター処理と同様の処理を行っても良い。
Here, the pulse wave
さらに、脈波信号処理部１１１は、脈波検出信号について周波数スペクトル解析処理（周波数分解処理）を行ってもよい。周波数スペクトル解析処理は、周波数毎の強さを定量的に求める処理であり、信号の短時間の領域について行ったり、長期の領域で行ったりするし、種々の関数について行ったりもする。周波数スペクトル解析処理は、例えばＦＦＴ等の処理のことをいう。
Furthermore, the pulse wave
また、脈波信号処理部１１１は、周波数スペクトル解析処理の結果に基づいて、脈波検出信号について基本周波数の検出処理を行ってもよい。なお、本実施形態にはおいては、必ずしも脈波信号処理部１１１を含まなければならないわけでなく、省略することも可能である。その場合には、例えば体動ノイズ低減部１１５が、脈波検出部１０から脈波検出信号を取得してもよい。
Further, the pulse wave
また、体動信号処理部１１３は、体動検出部２０からの体動検出信号に対して信号処理を行う。具体的には、ハイパスフィルター１１３１と、適応線スペクトル強調器（適応線スペクトル強調フィルター）１１３３と、演算部１１３５と、を含むことができる。また、体動信号処理部１１３も、脈波信号処理部１１１と同様に、周波数スペクトル解析処理（周波数分解処理）を行ってもよいし、周波数スペクトル解析処理の結果に基づいて、体動検出信号について基本周波数の検出処理を行ってもよい。
The body motion
ここで、適応線スペクトル強調器（適応線スペクトル強調フィルター）とは、ある入力信号において、定常的な周波数成分とその他の非定常な成分が含まれる場合に、それらを分離して出力することのできる適応フィルターのことをいう。適応フィルターは、信号Ａ、Ｂを入力として、信号Ａを、信号Ｂと相関のある成分と相関の無い成分とに分離するものであるのに対して、適応線スペクトル強調器は、信号Ｂを信号Ａそのものとして入力することで、自己相関性のある成分とそれ以外の成分とに分離するものである。 Here, the adaptive line spectrum enhancer (adaptive line spectrum enhancement filter) is a function that separates and outputs a stationary frequency component and other non-stationary component in a certain input signal. An adaptive filter that can be used. The adaptive filter receives the signals A and B and separates the signal A into a component correlated with the signal B and a component uncorrelated with the signal B, whereas the adaptive line spectrum enhancer By inputting as the signal A itself, it is separated into a component having autocorrelation and other components.
適応線スペクトル強調器１１３３は、体動検出信号を入力として、体動検出信号の基本周波数成分及びその高調波成分と、それ以外の成分とを分離し、基本周波数成分及びその高調波成分以外の成分をノイズ成分として、除去（低減）する。なお、本実施形態における体動信号処理部１１３のこれ以外の機能・構成の詳細については後述する。
The adaptive
体動ノイズ低減部１１５は、脈波信号処理部１１１からの脈波検出信号に対して、体動信号処理部１１３からの体動検出信号に基づいて体動ノイズ低減処理を行う。体動ノイズ低減部１１５の処理内容、及び拍動情報演算部１２０、脈波検出部１０、体動検出部２０、表示部７０の構成については図１と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、具体例として、適応フィルターを用いた体動ノイズ低減処理と外乱ノイズ低減処理の一例を図６に示す。
The body motion
なお、信号処理部１１０及び信号処理部１１０に含まれる各部と、拍動情報演算部１２０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムなどにより実現できる。
Note that the functions of the
４．本実施形態の処理の詳細
各種センサーから取得する信号データは、各信号処理の前後で内容が異なるため、ここではそれぞれ別々の名称で区別している。そのため、始めに各種用語の解説を行う。
4). Details of Processing of the Present Embodiment Since the signal data acquired from various sensors has different contents before and after each signal processing, they are distinguished by different names here. Therefore, we will explain various terms first.
まず、脈動とは、抹消血管が膨らんだり縮んだりする動きのことをいう。また、脈波とは、身体組織への血液の流入によって生じる容積変化を信号として捉えたものである。例えば、脈波は、脈波センサーからＬＥＤを体表面へ照射し、その散乱光・反射光などをフォトダイオードで取り込んで信号波形として捉えたものである。脈波は、心臓の動きそのものではなく血管運動反応を捉えたものであり、心臓の動き以外のノイズ的要因、例えば、人間の運動、動作などによって生じる血管の容積変化等をも含んでいる。心臓の動きそのものや、脈拍数を正しく捉えるためには、このノイズ的要因を除去する必要がある。 First, pulsation refers to a movement in which peripheral blood vessels expand or contract. Further, the pulse wave is a signal that captures a change in volume caused by the inflow of blood into the body tissue as a signal. For example, the pulse wave is obtained by irradiating a body surface with an LED from a pulse wave sensor, capturing the scattered light / reflected light with a photodiode and capturing it as a signal waveform. The pulse wave captures vasomotor reaction, not the heart motion itself, and includes noise factors other than the heart motion, for example, changes in the volume of blood vessels caused by human motion and movement. In order to correctly capture the heart motion itself and the pulse rate, it is necessary to remove this noise factor.
また、拍動とは、医学的には心臓のみならず内臓一般の周期的な収縮、弛緩が繰り返された場合に起こる運動のことを指すが、ここでは特に、心臓が周期的に血液を送るポンプとしての動きのことを拍動と呼ぶ。 In addition, pulsation refers to a movement that occurs when the periodical contraction and relaxation of the internal organs are repeated not only in the heart, but in particular here the heart periodically sends blood. The movement as a pump is called pulsation.
一方、体動とは、広義には、体を動かすことすべてを意味し、狭義には、歩行・ジョギングなどに伴う定常的、周期的な腕（脈拍計の装着部位近辺）の動き等を指す。 Body movement, on the other hand, means moving the body in a broad sense, and in a narrow sense, it refers to steady, periodic movement of the arm (near the site where the pulse meter is worn) associated with walking, jogging, etc. .
また、脈波センサー信号（脈波センサー原信号、脈波信号）とは、脈波センサー１１が検出する信号そのもののことをいう。脈波センサー信号は、拍動成分信号と、体動ノイズ成分信号と、外乱ノイズ成分信号等を含む。なお、不整脈は、厳密には拍動成分信号に含まれるとも考えられるが、電気信号としては外乱ノイズ成分信号に含まれるものとする。脈波センサー原信号と呼ぶ場合には、脈波センサーから出力された信号であり、いずれのフィルター処理もかけていないことを強調する意図がある。
Further, the pulse wave sensor signal (pulse wave sensor original signal, pulse wave signal) refers to a signal itself detected by the
ここで、拍動成分（拍動成分信号）とは、脈波センサー信号に含まれる成分信号のうち、心臓の拍動等に起因して生じた血管の容積変化を示す成分信号のことをいう。拍動成分は、周期的信号であることが多い。 Here, the pulsation component (pulsation component signal) refers to a component signal indicating a change in the volume of the blood vessel caused by the pulsation of the heart among the component signals included in the pulse wave sensor signal. . The pulsating component is often a periodic signal.
そして、体動ノイズ成分（体動ノイズ成分信号）とは、脈波センサー信号に含まれる成分信号のうち、人間の定常的な運動・動作（体動）等に起因して生じた血管の容積変化を示す成分信号のことをいう。例えば、腕や指に装着する脈拍計の場合、歩行中、ジョギング中の腕振りの影響で、その腕振りのリズムに合わせて血管に容積変化が生じる。このように人間が定常的な動作をすることにより、体動ノイズ成分は、周期的信号となり、その動作の周波数を持った成分信号となる。また、体動ノイズ成分は、脈波センサー装着部位近辺に装着した加速度センサーが出力する信号の波形と相関性が高いという特徴を持つ。 The body motion noise component (body motion noise component signal) is the volume of blood vessels generated due to steady human movement / motion (body motion) among the component signals included in the pulse wave sensor signal. A component signal indicating a change. For example, in the case of a pulse meter attached to an arm or a finger, the volume of the blood vessel changes in accordance with the rhythm of the arm swing due to the effect of the arm swing while walking or jogging. When a human performs a steady motion in this way, the body motion noise component becomes a periodic signal, and becomes a component signal having the frequency of the motion. Further, the body motion noise component has a feature that it has a high correlation with the waveform of the signal output from the acceleration sensor mounted in the vicinity of the pulse wave sensor mounting site.
さらに、外乱ノイズ成分（外乱ノイズ成分信号）とは、体動ノイズ成分とは別に、脈波センサー装着部位の周辺（例えば、指、手、腕など）を動かしたり、ぶつけたりしたこと等を要因とする血管の容積変化を示す成分信号のことをいう。そのため、外乱ノイズ成分は、非周期的信号となることが多い。 Furthermore, disturbance noise component (disturbance noise component signal) is caused by moving or bumping around the pulse wave sensor wearing part (for example, finger, hand, arm, etc.) separately from body movement noise component. The component signal indicating the change in volume of the blood vessel. Therefore, the disturbance noise component is often an aperiodic signal.
一方で、脈波検出信号とは、脈波検出部１０から出力される信号のことを言う。具体的には、脈波検出信号は、脈波センサー信号に対して、フィルター処理部１５がフィルター処理を行い、フィルター処理後の脈波センサー信号に対して、Ａ／Ｄ変換部１６によりＡ／Ｄ変換処理を行った信号のこと等をいう。ただし、前述したように、フィルター処理及びＡ／Ｄ変換処理の順序は、逆であってもよい。
On the other hand, the pulse wave detection signal refers to a signal output from the pulse
次に、体動センサー信号（体動センサー原信号、体動信号）とは、体動センサーが検出する信号そのもののことをいう。具体的には、体動センサー信号は、モーションセンサー２１が検出する信号そのものを指すモーションセンサー信号や、圧力センサー２２が検出する信号そのものを指す圧力センサー信号等のことを指す。体動センサー信号は、主成分信号である体動成分信号の他に、脈波センサー信号と同様に、拍動成分信号と、外乱ノイズ成分信号等を含む場合がある。本実施形態では、特に、体動検出信号に外乱ノイズ成分が含まれている場合でも、適正な体動ノイズ低減処理を行うことを課題としている。
Next, the body motion sensor signal (body motion sensor original signal, body motion signal) refers to a signal itself detected by the body motion sensor. Specifically, the body motion sensor signal indicates a motion sensor signal indicating the signal itself detected by the
一方、体動検出信号とは、体動検出部２０から出力される信号のことを言う。具体的には、体動検出信号は、体動センサー信号に対して、フィルター処理とＡ／Ｄ変換処理を行った後の信号のこと等をいう。なお、図１及び図５には、フィルター処理部を図示していないが、体動検出部２０はフィルター処理部を含んでいても良い。体動検出部２０がフィルター処理部を含まない場合には、体動センサー信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理を行った後の信号のことを体動検出信号としてもよい。例えば、体動検出信号は、モーションセンサー信号に対し上記の信号処理を行った後の信号であるモーション検出信号や、圧力センサー信号に対し上記の信号処理を行った後の信号である圧力検出信号等のことである。ただし、前述したように、フィルター処理及びＡ／Ｄ変換処理の順序は、逆であってもよい。
On the other hand, the body motion detection signal refers to a signal output from the body
次に、本実施形態の拍動検出装置１００等が行う処理の全体の流れについて、図７のフローチャートを用いて説明する。
Next, the overall flow of processing performed by the
まず、拍動情報を求める元となる脈波検出信号を求める。初めに、脈波センサー１１が脈波センサー信号を取得する（Ｓ１０１）。そして、フィルター処理部１５により、バンドパスフィルター処理が行われ（Ｓ１０２）、バンドパスフィルター処理後の脈波センサー信号に対してＡ／Ｄ変換処理を行って、脈波検出信号を求め、脈波信号処理部１１１へ出力する。なお、ここでは、前述した理由により、周波数０．５Ｈｚ〜４Ｈｚの範囲でバンドパスフィルター処理を行う。
First, a pulse wave detection signal that is a source for obtaining pulsation information is obtained. First, the
一方、前述したように、脈波検出信号には体動ノイズ成分が含まれているため、これを低減（除去）する必要がある。しかし、脈波検出信号に含まれる体動ノイズ成分を直接求めることができない。そのため、体動センサーを用いて、体動検出信号を求め、これを体動ノイズ成分として扱う。 On the other hand, as described above, since the body wave noise component is included in the pulse wave detection signal, it is necessary to reduce (remove) this. However, the body motion noise component included in the pulse wave detection signal cannot be obtained directly. Therefore, a body motion detection signal is obtained using a body motion sensor, and this is treated as a body motion noise component.
そこでまず、圧力センサー２２が圧力センサー信号を取得する（Ｓ１０３）。そして、圧力センサー信号に対してＡ／Ｄ変換処理を行い、Ａ／Ｄ変換処理後の圧力センサー信号を圧力検出信号として体動信号処理部１１３に出力する。
Therefore, first, the
ここで、前述したように、脈波検出信号だけではなく、圧力検出信号などの体動検出信号にもノイズ成分は含まれている。そのため、脈波検出信号に対して体動ノイズ低減処理を行う前に、体動検出信号に含まれるノイズ成分を低減しておく必要がある。 Here, as described above, the noise component is included not only in the pulse wave detection signal but also in the body motion detection signal such as the pressure detection signal. Therefore, it is necessary to reduce the noise component contained in the body motion detection signal before performing the body motion noise reduction process on the pulse wave detection signal.
体動センサー信号は、主成分信号である体動成分信号の他に、拍動成分信号と、外乱ノイズ成分信号等を含む場合がある。本例では、特に、体動検出信号に含まれるノイズ成分のうち、外乱ノイズ成分を除去（低減）する。 The body motion sensor signal may include a pulsation component signal, a disturbance noise component signal, and the like in addition to the body motion component signal that is the main component signal. In this example, disturbance noise components are particularly removed (reduced) from the noise components included in the body motion detection signal.
外乱ノイズ成分とは、外部の環境変化に起因する圧力変化等のノイズや、体動時の風圧等に伴う圧力変化に起因するノイズ等のことを言う。 The disturbance noise component means noise such as pressure change caused by external environmental change, noise caused by pressure change caused by wind pressure during body movement, and the like.
外乱ノイズの具体例の一つとしては、図８（Ａ）に示すような、階段昇降時の圧力変化等に起因するノイズが挙げられる。図８（Ａ）〜図８（Ｆ）のグラフは、横方向を時間として、圧力検出信号の振幅を模式的に表している。図８（Ａ）は、被検体（ユーザー）が階段を降りるにつれ、気圧が大きくなり、被検体が階段を昇るにつれ、気圧が小さくなる様子を表している。このように、階段昇降時には圧力検出信号が緩やかなカーブを描く。本来検出されるべき圧力検出信号は、図８（Ｂ）に示すような信号であり、この際に描かれるグラフは、短期間では振動しているが、長期的には平らなグラフとなるはずである。すなわち、本来検出されるべき圧力検出信号は、高周波数成分を含むが、低周波数成分は含まない信号となるはずである。よって、図８（Ａ）の緩やかなカーブを形作っている低周波数成分がノイズとなる。 As a specific example of the disturbance noise, there is a noise caused by a pressure change or the like when moving up and down the stairs as shown in FIG. The graphs of FIGS. 8A to 8F schematically represent the amplitude of the pressure detection signal with the horizontal direction as time. FIG. 8A shows a state in which the atmospheric pressure increases as the subject (user) goes down the stairs, and the atmospheric pressure decreases as the subject goes up the stairs. As described above, the pressure detection signal draws a gentle curve when the stairs are raised and lowered. The pressure detection signal that should be detected originally is a signal as shown in FIG. 8B, and the graph drawn at this time should vibrate in a short period, but should be a flat graph in the long term. It is. That is, the pressure detection signal that should be detected should contain a high frequency component but no low frequency component. Therefore, the low frequency component forming the gentle curve in FIG. 8A becomes noise.
そこで、このような低周波数成分を除去するために、体動信号処理部１１３が圧力検出信号に対してハイパスフィルター処理を行う（Ｓ１０４）。これにより、例えば図８（Ａ）に示す階段昇降時の圧力変化等に起因するノイズ成分を除去し、図８（Ｂ）に示すような信号を得ることができる。
Therefore, in order to remove such a low frequency component, the body motion
また、外乱ノイズの他の具体例としては、ドア開閉時の圧力変化等に起因するノイズが挙げられる。引き戸等を開閉する際には、部屋の気圧が変化することがあり、この場合には、図８（Ｃ）に示すように、急激に圧力が変化する点（Ｐ１）等が観測されることがある。また、気圧センサーの検出精度によっては、図８（Ｃ）に示すように、圧力検出信号が階段状になってしまうこともある。なお、これはドア開閉時に限ったことではない。本来は、図８（Ｄ）のように滑らかな曲線となることが望ましいため、これらもノイズとして除去するべきである。 Another specific example of the disturbance noise is noise caused by a pressure change at the time of opening and closing the door. When the sliding door is opened and closed, the atmospheric pressure in the room may change. In this case, as shown in FIG. 8C, a point (P1) where the pressure suddenly changes is observed. There is. Further, depending on the detection accuracy of the atmospheric pressure sensor, the pressure detection signal may be stepped as shown in FIG. This is not limited to when the door is opened or closed. Originally, it is desirable to have a smooth curve as shown in FIG. 8D, so these should also be removed as noise.
そこで、ハイパスフィルター処理後の圧力検出信号に対して、適応線スペクトル強調処理を行う（Ｓ１０５）。これにより、例えば図８（Ｃ）に示すドア開閉時の圧力変化等に起因するノイズ成分を除去し、図８（Ｄ）に示すような信号を得ることができる。 Therefore, adaptive line spectrum enhancement processing is performed on the pressure detection signal after the high-pass filter processing (S105). Thereby, for example, a noise component caused by a pressure change at the time of opening and closing the door shown in FIG. 8C can be removed, and a signal as shown in FIG. 8D can be obtained.
さらに、外乱ノイズの他の具体例としては、腕振り時の風圧による圧力変化等に起因するノイズが挙げられる。この場合には図８（Ｅ）に実線で示すように、検出圧力信号の振幅が極小値に近づくにつれ、グラフの傾きが非常に大きくなる。そして、ノイズを含まない場合に比べて、極小値を境にグラフの傾きの変化が急激に大きくなる。言い換えれば、極大値付近と極小値付近で振幅の変化の仕方が異なり、非回転対称なグラフになってしまう。図８（Ｄ）同様、本来は図８（Ｆ）（又は図８（Ｅ）の点線）のように滑らかな曲線となることが望ましいため、これらもノイズとして除去するべきである。 Furthermore, other specific examples of the disturbance noise include noise caused by a pressure change caused by wind pressure during arm swing. In this case, as indicated by a solid line in FIG. 8E, the slope of the graph becomes very large as the amplitude of the detected pressure signal approaches the minimum value. Then, as compared with the case where no noise is included, the change in the slope of the graph suddenly increases with the minimum value as a boundary. In other words, the method of changing the amplitude differs between the vicinity of the maximum value and the vicinity of the minimum value, resulting in a non-rotationally symmetric graph. As in FIG. 8D, it is originally desirable to have a smooth curve as shown in FIG. 8F (or the dotted line in FIG. 8E), so these should also be removed as noise.
そこで、加速度検出信号を用いて、例えば腕振り時の風圧等を算出し、上記で求めた圧力検出信号から風圧等の影響を除去（低減）する。 Therefore, for example, the wind pressure at the time of arm swing is calculated using the acceleration detection signal, and the influence of the wind pressure or the like is removed (reduced) from the pressure detection signal obtained above.
そのために、まず加速度センサーは加速度センサー信号を取得する（Ｓ１０６）。そして、加速度センサー信号に対してＡ／Ｄ変換処理を行い、Ａ／Ｄ変換処理後の加速度センサー信号を加速度検出信号として体動信号処理部１１３に出力する。そして、体動信号処理部１１３が、加速度検出信号に基づいて、拍動検出装置１００を装着した被検体（ユーザー）の速度を演算し、求めた速度から空気抵抗を演算する（Ｓ１０７）。次に、過去に求めた体動ノイズ成分に基づいて、適応フィルター係数を取得する（Ｓ１０８）。なお、初回時には適応フィルター係数として所与の初期値を用いても良い。そして、適応線スペクトル強調処理後の圧力検出信号について、空気抵抗による圧力変化成分を低減する信号処理を行い、体動ノイズ成分を算出する（Ｓ１０９）。これにより、例えば図８（Ｅ）に示す腕振り時の風圧による圧力変化等に起因するノイズ成分を除去し、図８（Ｆ）に示すような信号を得ることができる。
For this purpose, the acceleration sensor first acquires an acceleration sensor signal (S106). Then, A / D conversion processing is performed on the acceleration sensor signal, and the acceleration sensor signal after the A / D conversion processing is output to the body motion
最後に、拍動情報を求める。まず、体動ノイズ低減処理において用いる適応フィルター係数を取得し（Ｓ１１０）、ステップＳ１０９において求めた体動ノイズ成分に適応フィルター係数を乗算した信号を脈波検出信号から除去する（Ｓ１１１）。これにより、体動ノイズ成分を低減することができる。最後に、求めた出力脈信号に基づいて拍動情報として脈拍数を算出する（Ｓ１１２）。脈拍数の算出方法は、前述した通りである。 Finally, beat information is obtained. First, an adaptive filter coefficient used in the body motion noise reduction process is acquired (S110), and a signal obtained by multiplying the body motion noise component obtained in step S109 by the adaptive filter coefficient is removed from the pulse wave detection signal (S111). Thereby, a body movement noise component can be reduced. Finally, a pulse rate is calculated as pulsation information based on the obtained output pulse signal (S112). The method for calculating the pulse rate is as described above.
なお、Ｓ１０１〜Ｓ１０５、Ｓ１０６〜Ｓ１０８は、それぞれ一連の処理であり、Ｓ１０６〜Ｓ１０８、Ｓ１０１〜Ｓ１０５の順番で行っても良いし、並列に行っても良い。 Note that S101 to S105 and S106 to S108 are a series of processes, and may be performed in the order of S106 to S108 and S101 to S105, or may be performed in parallel.
以上の本実施形態の拍動検出装置１００は、脈波センサー１１を有する脈波検出部１０からの脈波検出信号に含まれる体動ノイズ成分を低減する体動ノイズ低減処理を行う体動ノイズ低減部１１５と、気圧又は水圧を検出する圧力センサーを有する体動検出部２０からの体動検出信号に対して信号処理を行う体動信号処理部１１３と、を含む。そして、体動信号処理部１１３は、体動検出部２０からの体動検出信号に対して、外部環境の変化による圧力変化成分を低減する信号処理を行う。言い換えると、体動信号処理部１１３は、体動検出部２０からの体動検出信号に対して、体動成分以外の圧力ノイズ成分を低減する信号処理を行う。さらに、体動ノイズ低減部１１５は、脈波検出信号と、圧力変化成分を低減する信号処理後の体動検出信号とに基づいて、体動ノイズ低減処理を行う。
The
以上のように、本実施形態の拍動検出装置１００等は、まず体動検出信号に含まれるノイズ成分を低減させ、その後にノイズ低減処理後の体動検出信号を用いて、脈波検出信号について体動ノイズ低減処理を行う。
As described above, the
これにより、体動検出信号にノイズ成分が含まれている場合でも、適正な体動ノイズ低減処理を行うことが可能となる。 Thereby, even when a noise component is included in the body motion detection signal, an appropriate body motion noise reduction process can be performed.
また、体動信号処理部１１３は、体動検出信号についてのハイパスフィルター処理（低周波カット処理）を信号処理として行うハイパスフィルター１１３１を有してもよい。
The body motion
例えば、ハイパスフィルター１１３１は、所与のカットオフ周波数よりも小さい周波数成分を低減するハイパスフィルター処理を行う。
For example, the high-
これにより、前述したように、例えば体動検出信号に含まれるノイズ成分であり、図８（Ａ）に示す階段昇降時の圧力変化等に起因する所与のカットオフ周波数よりも小さいノイズ成分を低減すること等が可能になる。なお、このようなノイズ低減処理を行うために、体動信号処理部１１３は、体動検出信号についてのバンドパスフィルター処理を信号処理として行うバンドパスフィルターを有していても良い。
Accordingly, as described above, for example, a noise component included in the body motion detection signal, and a noise component smaller than a given cutoff frequency due to a pressure change or the like at the time of step up / down shown in FIG. It can be reduced. In order to perform such noise reduction processing, the body motion
また、体動信号処理部１１３は、体動検出信号の基本周波数成分以外のノイズ成分を低減する信号処理を行うフィルターを有してもよい。なお、体動信号処理部１１３は、体動検出信号の基本周波数成分及び基本周波数成分の高調波成分以外のノイズ成分を低減する信号処理を行うフィルターを有してもよい。また、基本周波数成分及びその高調波成分のどちらの成分も周期的な成分である。すなわち、体動信号処理部１１３は、体動検出信号の周期的成分以外のノイズ成分を低減する信号処理を行うフィルターを有してもよい。
The body motion
ここで、基本周波数とは、信号を正弦波の合成（例えばフーリエ級数）で表した時の最も低い周波数成分の周波数を指す。言い換えれば、基本周波数とは、周期的な信号の最小周期区間の繰り返し頻度のことを言い、周期的な信号の信号源と１対１に対応付けられる。これに対して、基本周波数の整数倍の周波数成分のことを高調波という。 Here, the fundamental frequency refers to the frequency of the lowest frequency component when the signal is expressed by synthesis of sine waves (for example, Fourier series). In other words, the fundamental frequency means the repetition frequency of the minimum periodic section of the periodic signal, and is associated one-to-one with the signal source of the periodic signal. On the other hand, a frequency component that is an integral multiple of the fundamental frequency is called a harmonic.
具体的には、体動信号処理部１１３は、体動検出信号の基本周波数成分及び基本周波数成分の高調波成分以外のノイズ成分を低減する信号処理を行うフィルターとして、適応線スペクトル強調器１１３３を有してもよい。
Specifically, the body motion
これにより、前述したように、例えば体動検出信号に含まれるノイズ成分であり、図８（Ｃ）に示すドア開閉時の圧力変化等に起因するノイズ成分を低減すること等が可能になる。 Thereby, as described above, for example, it is possible to reduce a noise component that is a noise component included in the body motion detection signal and is caused by a pressure change at the time of opening and closing the door shown in FIG.
また、体動検出信号の基本周波数成分及びその高調波成分以外のノイズ成分を低減する信号処理は、適応線スペクトル強調器１１３３を用いる以外の方法で行っても良い。
Further, the signal processing for reducing noise components other than the fundamental frequency component and its harmonic components of the body motion detection signal may be performed by a method other than using the adaptive
例えば、体動信号処理部１１３も、脈波信号処理部１１１と同様に、周波数スペクトル解析処理（周波数分解処理）を行い、周波数スペクトル解析処理の結果に基づいて、体動検出信号について基本周波数及びその高調波成分の検出処理を行ってもよい。そして、体動信号処理部１１３は、求めた基本周波数及びその高調波成分以外のノイズ成分を検出し、それらのノイズ成分を低減する処理を行っても良い。
For example, similarly to the pulse wave
これにより、体動検出信号に含まれる非周期的な信号をノイズ成分として低減すること等が可能になる。また、基本周波数成分の２倍や３倍等の高調波成分が存在する場合には、検出された基本周波数が確かに実際の基本周波数であると判定する確信度をあげることができる。 This makes it possible to reduce non-periodic signals included in the body motion detection signal as noise components. In addition, when there is a harmonic component such as twice or three times the fundamental frequency component, it is possible to increase the certainty of determining that the detected fundamental frequency is indeed the actual fundamental frequency.
また、体動検出部２０は、モーションセンサー２１を有していても良い。そして、体動信号処理部１１３は、体動検出部２０からのモーション検出信号に基づいて、風圧又は水流圧（流圧）による圧力変化成分を低減する信号処理を行ってもよい。
Further, the body
具体的には、体動検出部２０は、モーションセンサー２１として加速度センサーを有していてもよい。そして、体動信号処理部１１３（演算部１１３５）は、体動検出部２０からのモーション検出信号である加速度検出信号に基づいて、被検体の速度を演算し、演算した速度から空気抵抗又は水流抵抗を演算し、空気抵抗又は水流抵抗による圧力変化成分を低減する信号処理を行ってもよい。
Specifically, the body
これにより、前述したように、例えば体動検出信号に含まれるノイズ成分であり、図８（Ｅ）に示す腕振り時の風圧による圧力変化等に起因するノイズ成分を低減すること等が可能になる。 As a result, for example, as described above, it is possible to reduce the noise component included in the body motion detection signal and caused by the pressure change caused by the wind pressure when swinging the arm shown in FIG. Become.
また、前述した例では、圧力検出信号を元に脈波検出信号に含まれる体動ノイズ成分を推定し、加速度検出信号は圧力検出信号に含まれる外乱ノイズ成分を低減（除去）するために用いたが、これに限定されず、例えばモーション検出信号のみから体動ノイズ成分を求めても良い。 In the above example, the body motion noise component included in the pulse wave detection signal is estimated based on the pressure detection signal, and the acceleration detection signal is used to reduce (remove) the disturbance noise component included in the pressure detection signal. However, the present invention is not limited to this. For example, the body motion noise component may be obtained only from the motion detection signal.
すなわち、モーション検出信号に基づいて体動ノイズ成分を推定し、さらに上述したように加速度検出信号を用いて、空気抵抗又は水流抵抗による圧力変化成分を演算し、推定した体動ノイズ成分から圧力変化成分を除算する等の処理を行ってもよい。 That is, the body motion noise component is estimated based on the motion detection signal, and the pressure change component due to air resistance or water flow resistance is calculated using the acceleration detection signal as described above, and the pressure change is calculated from the estimated body motion noise component. Processing such as division of components may be performed.
これにより、体動検出信号に含まれるノイズ成分であり、風圧又は水流圧（流圧）に起因するノイズ成分を低減すること等が可能になる。 Thereby, it is possible to reduce a noise component that is a noise component included in the body motion detection signal and is caused by wind pressure or water flow pressure (flow pressure).
また、体動信号処理部１１３は、信号処理として、ハイパスフィルター１１３１により、体動検出部２０からの圧力検出信号についてハイパスフィルター処理を行い、適応線スペクトル強調器１１３３により、ハイパスフィルター処理後の圧力検出信号について基本周波数成分及び前記基本周波数成分の高調波成分以外のノイズ成分を低減する処理を行い、体動検出部２０からの加速度検出信号に基づいて被検体の速度を演算し、演算した速度から空気抵抗又は水流抵抗を演算し、空気抵抗又は水流抵抗による圧力変化成分を低減する処理を行ってもよい。
Further, the body motion
これにより、例えば体動検出信号に含まれるノイズ成分であり、図８（Ａ）に示す階段昇降時の圧力変化等に起因するノイズ成分と、図８（Ｃ）に示すドア開閉時の圧力変化等に起因するノイズ成分と、図８（Ｅ）に示す腕振り時の風圧による圧力変化等に起因するノイズ成分と、を低減すること等が可能になる。 Thus, for example, a noise component included in the body motion detection signal, a noise component caused by a pressure change at the time of ascending / descending the stairs shown in FIG. 8A, and a pressure change at the time of opening / closing the door shown in FIG. It is possible to reduce the noise component caused by the above and the noise component caused by the pressure change caused by the wind pressure during arm swinging as shown in FIG.
また、本実施形態の拍動検出装置１００は、体動ノイズ低減処理後の脈波検出信号に基づいて、拍動情報を演算する拍動情報演算部１２０を含んでもよい。
Moreover, the
これにより、例えば、脈波検出信号よりもユーザーが直感的に理解しやすい脈拍数等の拍動情報をユーザーに提示すること等が可能になる。また、前述した体動ノイズ低減処理を行う場合には、脈拍数の算出精度を向上させること等が可能となる。 Thereby, for example, it becomes possible to present pulsation information such as the pulse rate that is easier for the user to understand intuitively than the pulse wave detection signal to the user. In addition, when performing the above-described body motion noise reduction processing, it is possible to improve the calculation accuracy of the pulse rate.
また、以上の本実施形態は、上記の拍動検出装置１００と、脈波検出部１０と、体動検出部２０と、を含む電子機器にも適用できる。
The above-described embodiment can also be applied to an electronic device including the
これにより、拍動検出装置１００を含む電子機器にも本実施形態の手法を適用できる。電子機器は具体的には脈拍計であり、その構成は図４（Ａ）や図４（Ｂ）に示したものであってもよいし、他の構成であってもよい。
Thereby, the technique of this embodiment is applicable also to the electronic device containing the
また、本実施形態の拍動検出装置１００、電子機器及びプログラム等は、その処理の一部または大部分をプログラムにより実現してもよい。
In addition, the
これにより、本実施形態の処理をプログラムにより実現することが可能になる。プログラムは、例えば、図４（Ａ）等のようなデバイスの処理部（例えばＤＳＰ）等に読み出されて実行されるプログラムであってもよい。 As a result, the processing of this embodiment can be realized by a program. For example, the program may be a program that is read and executed by a processing unit (for example, a DSP) or the like of a device as shown in FIG.
また、ユーザーの装着する脈波検出デバイスは、脈波センサー１１と、脈波センサー１１からの脈波センサー信号を無線又は有線で通信する通信部から構成されてもよい。その場合、本実施形態のプログラムは脈波検出デバイスとは別体として設けられ、前述した通信部から脈波センサー信号を受信する情報処理システムの処理部（例えばＣＰＵ）等に読み出されて実行される。この情報処理システムはＰＣ等のユーザーの装着が想定されないものであってもよいし、スマートフォン等のユーザーの装着（携帯）が想定されるものであってもよい。また、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバーシステム等を情報処理システムとしてもよい。
Further, the pulse wave detection device worn by the user may include a
脈波検出デバイスと、プログラムが実行される情報処理システムが別体である場合、拍動情報のユーザーへの提示に用いられる表示部は任意の箇所に設けられる。例えば、情報処理システムの表示部に表示してもよいし、脈波検出デバイスに表示部を設け、情報処理システムから出力された拍動情報を表示してもよい。また、異なる機器（例えば情報処理システムとしてサーバーシステムを用いた場合の任意のクライアント装置等）の表示部に表示してもよい。 When the pulse wave detection device and the information processing system on which the program is executed are separate, a display unit used for presenting pulsation information to the user is provided at an arbitrary location. For example, the information may be displayed on a display unit of the information processing system, or a pulse wave detection device may be provided with a display unit to display pulsation information output from the information processing system. Moreover, you may display on the display part of different apparatuses (for example, arbitrary client apparatuses, etc. when a server system is used as an information processing system).
そして、上記のプログラムは、情報記憶媒体に記録される。ここで、情報記録媒体としては、ＤＶＤやＣＤ等の光ディスク、光磁気ディスク、ハードディスク（ＨＤＤ）、不揮発性メモリーやＲＡＭ等のメモリーなど、情報処理システム等によって読み取り可能な種々の記録媒体を想定できる。 The above program is recorded on an information storage medium. Here, as the information recording medium, various recording media that can be read by an information processing system such as an optical disk such as a DVD or a CD, a magneto-optical disk, a hard disk (HDD), a memory such as a nonvolatile memory or a RAM can be assumed. .
以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、拍動検出装置、電子機器及びプログラムの構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. Further, the configurations and operations of the pulsation detection device, the electronic device, and the program are not limited to those described in the present embodiment, and various modifications can be made.
１０ 脈波検出部、１１ 脈波センサー、１５ フィルター処理部、
１６ Ａ／Ｄ変換部、２０ 体動検出部、２１ モーションセンサー、
２２ 圧力センサー、２６ Ａ／Ｄ変換部、７０ 表示部、１００ 拍動検出装置、
１１０ 信号処理部、１１１ 脈波信号処理部、１１３ 体動信号処理部、
１１５ 体動ノイズ低減部、１２０ 拍動情報演算部、３００ 保持機構、
３０２ ガイド、４００ ベース部、１１３１ ハイパスフィルター、
１１３３ 適応線スペクトル強調器、１１３５ 演算部
10 pulse wave detection unit, 11 pulse wave sensor, 15 filter processing unit,
16 A / D converter, 20 body motion detector, 21 motion sensor,
22 pressure sensor, 26 A / D converter, 70 display, 100 pulsation detection device,
110 signal processing unit, 111 pulse wave signal processing unit, 113 body motion signal processing unit,
115 body motion noise reduction unit, 120 pulsation information calculation unit, 300 holding mechanism,
302 guide, 400 base, 1311, high-pass filter,
1133 Adaptive line spectrum enhancer, 1135 arithmetic unit
Claims (17)
気圧又は水圧を検出する圧力センサーを有する体動検出部からの体動信号に対して信号処理を行う体動信号処理部と、
を含み、
前記体動信号処理部は、
前記体動信号に対して、外部環境の変化による圧力変化成分を低減する前記信号処理を行い、
前記体動ノイズ低減部は、
前記脈波信号と、前記信号処理後の前記体動信号とに基づいて、前記体動ノイズ低減処理を行うことを特徴とする拍動検出装置。 A body motion noise reduction unit for performing body motion noise reduction processing to reduce a body motion noise component included in a pulse wave signal from a pulse wave detection unit having a pulse wave sensor;
A body motion signal processing unit that performs signal processing on a body motion signal from a body motion detection unit having a pressure sensor that detects atmospheric pressure or water pressure;
Including
The body motion signal processor is
For the body motion signal, performing the signal processing to reduce a pressure change component due to a change in the external environment,
The body movement noise reduction unit is
A pulsation detecting device that performs the body motion noise reduction processing based on the pulse wave signal and the body motion signal after the signal processing.
前記体動信号処理部は、
前記体動信号の基本周波数成分以外のノイズ成分を低減する前記信号処理を行うフィルターを有することを特徴とする拍動検出装置。 In claim 1,
The body motion signal processor is
A pulsation detecting device comprising a filter for performing the signal processing for reducing noise components other than the fundamental frequency component of the body motion signal.
前記体動信号処理部は、
前記体動信号の前記基本周波数成分及び前記基本周波数成分の高調波成分以外のノイズ成分を低減する前記信号処理を行う前記フィルターとして、適応線スペクトル強調器を有することを特徴とする拍動検出装置。 In claim 2,
The body motion signal processor is
A pulsation detecting device having an adaptive line spectrum enhancer as the filter for performing the signal processing for reducing noise components other than the fundamental frequency component and harmonic components of the fundamental frequency component of the body motion signal .
前記体動信号処理部は、
前記体動信号についてのハイパスフィルター処理を前記信号処理として行うハイパスフィルターを有することを特徴とする拍動検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The body motion signal processor is
A pulsation detecting device comprising a high-pass filter that performs high-pass filter processing on the body motion signal as the signal processing.
前記体動検出部は、
モーションセンサーを有し、
前記体動信号処理部は、
前記モーションセンサーの検出信号に基づいて、前記信号処理を行うことを特徴とする拍動検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
The body motion detector is
Have a motion sensor,
The body motion signal processor is
The pulsation detecting device, wherein the signal processing is performed based on a detection signal of the motion sensor.
前記体動検出部は、
モーションセンサーとして加速度センサーを有し、
前記体動信号処理部は、
前記加速度センサーの検出信号に基づいて、被検体の速度を演算し、演算した前記速度から空気抵抗又は水流抵抗を演算し、前記信号処理を行うことを特徴とする拍動検出装置。 In claim 5,
The body motion detector is
Has an acceleration sensor as a motion sensor,
The body motion signal processor is
A pulsation detecting apparatus that calculates a speed of a subject based on a detection signal of the acceleration sensor, calculates air resistance or water flow resistance from the calculated speed, and performs the signal processing.
前記体動検出部は、
前記圧力センサーと加速度センサーとを有し、
前記体動信号処理部は、
ハイパスフィルターと適応線スペクトル強調器とを有し、
前記体動信号処理部は、
前記信号処理として、
前記ハイパスフィルターにより、前記体動検出部からの圧力検出信号についてハイパスフィルター処理を行い、
前記適応線スペクトル強調器により、前記ハイパスフィルター処理後の前記圧力検出信号について基本周波数成分及び前記基本周波数成分の高調波成分以外のノイズ成分を低減する処理を行い、
前記体動検出部からの加速度検出信号に基づいて被検体の速度を演算し、演算した前記速度から空気抵抗又は水流抵抗を演算し、前記空気抵抗又は前記水流抵抗による圧力変化成分を低減する処理を行うことを特徴とする拍動検出装置。 In claim 1,
The body motion detector is
The pressure sensor and the acceleration sensor;
The body motion signal processor is
A high pass filter and an adaptive line enhancer;
The body motion signal processor is
As the signal processing,
The high-pass filter performs high-pass filter processing on the pressure detection signal from the body motion detection unit,
The adaptive line spectrum enhancer performs processing for reducing noise components other than the fundamental frequency component and the harmonic component of the fundamental frequency component for the pressure detection signal after the high-pass filter processing,
Processing for calculating the velocity of the subject based on the acceleration detection signal from the body motion detection unit, calculating air resistance or water flow resistance from the calculated speed, and reducing pressure change components due to the air resistance or water flow resistance A pulsation detecting device characterized by
前記体動ノイズ低減処理後の前記脈波信号に基づいて、拍動情報を演算する拍動情報演算部を含むことを特徴とする拍動検出装置。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
A pulsation detection device comprising a pulsation information calculation unit for calculating pulsation information based on the pulse wave signal after the body motion noise reduction processing.
気圧又は水圧を検出する圧力センサーを有する体動検出部からの体動信号に対して信号処理を行う体動信号処理部と、
を含み、
前記体動信号処理部は、
前記体動信号に対して、体動成分以外の圧力ノイズ成分を低減する前記信号処理を行い、
前記体動ノイズ低減部は、
前記脈波信号と前記信号処理後の前記体動信号とに基づいて、前記体動ノイズ低減処理を行うことを特徴とする拍動検出装置。 A body motion noise reduction unit for performing body motion noise reduction processing to reduce a body motion noise component included in a pulse wave signal from a pulse wave detection unit having a pulse wave sensor;
A body motion signal processing unit that performs signal processing on a body motion signal from a body motion detection unit having a pressure sensor that detects atmospheric pressure or water pressure;
Including
The body motion signal processor is
For the body motion signal, perform the signal processing to reduce pressure noise components other than the body motion component,
The body movement noise reduction unit is
A pulsation detecting device that performs the body motion noise reduction processing based on the pulse wave signal and the body motion signal after the signal processing.
前記脈波検出部と、
前記体動検出部と、
を含むことを特徴とする電子機器。 The pulsation detecting device according to any one of claims 1 to 9,
The pulse wave detector;
The body motion detector;
An electronic device comprising:
気圧又は水圧を検出する圧力センサーを有する体動検出部からの体動信号に対して信号処理を行う体動信号処理部として、
コンピューターを機能させ、
前記体動信号処理部は、
前記体動信号に対して、外部環境の変化による圧力変化成分を低減する前記信号処理を行い、
前記体動ノイズ低減部は、
前記脈波信号と前記信号処理後の前記体動信号とに基づいて、前記体動ノイズ低減処理を行うことを特徴とするプログラム。 A body motion noise reduction unit for performing body motion noise reduction processing to reduce a body motion noise component included in a pulse wave signal from a pulse wave detection unit having a pulse wave sensor;
As a body motion signal processing unit that performs signal processing on a body motion signal from a body motion detection unit having a pressure sensor that detects atmospheric pressure or water pressure,
Make the computer work,
The body motion signal processor is
For the body motion signal, performing the signal processing to reduce a pressure change component due to a change in the external environment,
The body movement noise reduction unit is
A program for performing the body motion noise reduction processing based on the pulse wave signal and the body motion signal after the signal processing.
気圧又は水圧を検出する圧力センサーを有する体動検出部からの体動信号に対して信号処理を行う体動信号処理部として、
コンピューターを機能させ、
前記体動信号処理部は、
前記体動信号に対して、体動成分以外の圧力ノイズ成分を低減する前記信号処理を行い、
前記体動ノイズ低減部は、
前記脈波信号と前記信号処理後の前記体動信号とに基づいて、前記体動ノイズ低減処理を行うことを特徴とするプログラム。 A body motion noise reduction unit for performing body motion noise reduction processing to reduce a body motion noise component included in a pulse wave signal from a pulse wave detection unit having a pulse wave sensor;
As a body motion signal processing unit that performs signal processing on a body motion signal from a body motion detection unit having a pressure sensor that detects atmospheric pressure or water pressure,
Make the computer work,
The body motion signal processor is
For the body motion signal, perform the signal processing to reduce pressure noise components other than the body motion component,
The body movement noise reduction unit is
A program for performing the body motion noise reduction processing based on the pulse wave signal and the body motion signal after the signal processing.
脈波信号と前記信号処理を施した前記体動信号とに基づいて、前記脈波信号に含まれる体動ノイズを低減することを特徴とする拍動検出装置。 For the body motion signal, based on the detection signal of the pressure sensor , perform signal processing to reduce the pressure change component due to changes in the external environment,
A pulsation detecting device that reduces body motion noise included in the pulse wave signal based on the pulse wave signal and the body motion signal subjected to the signal processing.
脈波信号と前記信号処理を施した前記体動信号とに基づいて、前記脈波信号に含まれる体動ノイズを低減することを特徴とする拍動検出装置。 For the body motion signal, based on the detection signal of the pressure sensor, perform signal processing to reduce the pressure noise component other than the body motion component,
A pulsation detecting device that reduces body motion noise included in the pulse wave signal based on the pulse wave signal and the body motion signal subjected to the signal processing.
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