生物体信息处理装置以及生物体信息处理方法_3

文档序号:9509172阅读:来源:国知局
表780。
[0163]5.处理的流程
[0164]图5是示出通过由处理部100读出在存储部700中存储了的主程序710而在脉搏计1中被执行的主处理(生物体信息处理方法)的流程的流程图。
[0165]最初,处理部100进行初始设定(步骤S800)。具体而言,将在主处理中使用的各种运算参数(例如间距稳定度760、脉搏稳定度765)、存储在存储部700中的测定脉搏数750和推测脉搏数755的值进行初始化。
[0166]接下来,处理部100确定与使用该脉搏计1的用户、即用户设定部180设定了的被检者对应且在脉搏推测时应该参照的按用户推测脉搏表780 (步骤S802)。
[0167]接下来,处理部100取得脉波传感器10和体动传感器20的检测结果(步骤S804)。
[0168]接下来,处理部100开始使用体动传感器20的检测结果来计算被检者的间距的间距运算处理(步骤S806) <体动信息检测步骤>。
[0169]接下来,处理部100参照与被检者相对应的按用户推测脉搏表780,根据间距运算部120计算出的被检者的间距推测脉搏数(步骤S808),将所推测到的脉搏数作为推测脉搏数755存储在存储部700中。
[0170]接下来,处理部100开始使用脉波传感器10的脉波信号的检测结果和体动传感器20的检测结果来测定被检者的脉搏数的脉搏数测定处理,根据测定结果来计算脉搏数,将所计算出的脉搏数作为测定脉搏数750存储在存储部700中(步骤S810)〈生物体信息检测步骤〉。
[0171]接下来,处理部100依照在存储部700中存储了的第一可靠性判定程序720来进行测定脉搏数750的可靠性判定处理(步骤S850)。
[0172]图6是示出第一可靠性判定处理的流程的流程图。
[0173]最初,可靠性判定部160判定测定脉搏数750是否落在预定的范围内(步骤S852)。此外,预定的范围表示所设想的脉搏数的范围,是预先设定了的范围。此处,可靠性判定部160在判定为测定脉搏数750落在预定的范围内的情况下(步骤S852中的“是”),取得脉波信号的SN值(步骤S854)。
[0174]可靠性判定部160判定SN值是否满足预定的第一基准(步骤S856),在判定为SN值满足预定的第一基准的情况下(步骤S856中的“是”),可靠性判定部160判定为测定脉搏数750的可靠性“高”(步骤S858),结束第一可靠性判定处理。
[0175]另外,当在步骤S852中判定为测定脉搏数750不落在预定的范围内的情况下(“否”),或者当在步骤S856中判定为SN值不满足预定的第一基准的情况下(“否”),可靠性判定部160判定为测定脉搏数750的可靠性“低”(步骤S860),结束第一可靠性判定处理。
[0176]回到图5,处理部100判定在可靠性判定部160中是否评价为测定脉搏数750的可靠性“高”(步骤S812)。
[0177]此处,在评价为测定脉搏数750的可靠性“低”的情况下(步骤S812中的“否”),处理部100从存储部700取得作为被检者的脉搏数的推测脉搏数755并显示于显示部300 (步骤S820),前进到步骤S822。
[0178]另一方面,在评价为测定脉搏数750的可靠性“高”的情况下(步骤S812中的“是”),处理部100从存储部700取得作为被检者的脉搏数的测定脉搏数750并显示于显示部 300(步骤 S814)。
[0179]接下来,处理部100依照在存储部700中存储了的第二可靠性判定程序730来进行测定脉搏数750的可靠性判定处理(步骤S880)。
[0180]图7是示出第二可靠性判定处理(可靠性判定步骤)的流程的流程图。
[0181]最初,可靠性判定部160判定SN值是否满足比第一基准更严格的第二基准(步骤S882)。
[0182]此处,在判定为SN值满足第二基准的情况下(步骤S882中的“是”),可靠性判定部160从存储部700取得稳定度判定部150判定了的脉搏稳定度765,判定测定脉搏数750的稳定性(步骤S884)。
[0183]此处,测定脉搏数750在判定为稳定的情况下(步骤S886中的“是”),可靠性判定部160从存储部700取得稳定度判定部150判定了的间距稳定度760,来判定间距的稳定性(步骤S888)。
[0184]此处,间距在判定为稳定的情况下(步骤S888中的“是”),可靠性判定部160判定为测定脉搏数750的可靠性“极高”(步骤S892),结束第二可靠性判定处理。
[0185]另外,当在步骤S882中判定为SN值不满足第二基准的情况下(“否”),或者当在步骤S886中判定为测定脉搏数750不稳定的情况下(“否”),或者当在步骤S890中判定为间距不稳定的情况下(“否”),可靠性判定部160不判定为测定脉搏数750的可靠性“极高”而结束处理。在这种情况下,维持测定脉搏数750的可靠性“高”这样的判定结果。
[0186]回到图5,处理部100判定在可靠性判定部160中是否评价为测定脉搏数750的可靠性“极高”(步骤S816)。
[0187]此处,当在可靠性判定部160中评价为测定脉搏数750的可靠性“极高”的情况下(步骤S816中的“是”),根据间距与测定脉搏数750的关系来更新按用户推测脉搏表780 (步骤S818) <更新步骤 >,前进到步骤S822。
[0188]另一方面,当在可靠性判定部160中不评价为测定脉搏数750的可靠性“极高”的情况下(步骤S816中的“否”),前进到步骤S822。
[0189]在步骤S822中,处理部100判定是否结束主处理,在不结束主处理的情况下(步骤S822中的“否”),回到步骤S804。
[0190]另一方面,在结束主处理的情况下(步骤S822中的“是”),处理部100设定在下次的主处理执行时使用的按用户推测脉搏表780与初始值(步骤S824),结束主处理。
[0191]根据以上叙述了的实施方式一,起到以下那样的效果。
[0192](1)脉搏数的推测中使用的按用户推测脉搏表780针对每个被检者而创建,根据使用而更新。因此,按用户推测脉搏表780具备随着被检者使用脉搏计1而针对每个被检者考虑了不同的运动能力、使用状况的特征。其结果,从按用户推测脉搏表780推测的每个被检者的脉搏数的推测精度随着使用脉搏计1而提高。
[0193](2)可靠性判定部160判定根据脉波传感器10检测到的脉波信号计算出的测定脉搏数750的可靠性。作为判定的结果,在判定为极具有可靠性的情况下,表更新部170根据被检者的间距与测定脉搏数750的关系来更新按用户推测脉搏表780。因此,仅在测定脉搏数750能够信赖的情况下,更新按用户推测脉搏表780,所以随着按用户推测脉搏表780的更新而表值的可靠性提尚,能够实现脉搏数的推测精度的提尚。
[0194](实施方式二)
[0195]接下来,参照图8?图12,说明本发明的实施方式二。此外,在以下的说明中,针对已经说明了的部分相同的部分,附加相同符号而省略其说明。
[0196]1.原理
[0197]应用本发明的生物体信息处理装置的脉搏计1根据通过脉波传感器10检测的脉波信号来测定脉搏数。脉波信号为重叠被检者的搏动分量信号与体动噪声分量信号而得到的信号。因此,脉搏计1根据从体动传感器20输出的体动信号,从脉波信号中去除体动噪声分量信号,提取搏动分量信号。脉搏计1根据所提取到的搏动分量信号来测定脉搏数。
[0198]具体而言,脉搏计1将例如FIR(Finite Impulse Response:有限冲激响应)滤波器等数字滤波器构成为自适应滤波器,使用该自适应滤波器执行从脉波信号中去除体动噪声分量的处理,来作为数字信号处理。脉搏计1针对所提取到的搏动分量信号进行频率解析而确定搏动演示频谱,根据该频率(或者周期)来测定脉搏数。作为频率解析,能够应用例如快速傅立叶换 FFT (Fast Fourier Transform)。
[0199]在本实施方式二中,设想在使用上述的方法的情况下难以测定脉搏数的状况,使用由体动传感器20得到的被检者的测定结果来运算作为被检者的体动信息之一的运动强度。脉搏计1使用运算出的运动强度来推测被检者的脉搏数。
[0200]1-1.使用运动强度的脉搏数的推测
[0201]在本实施方式二中,脉搏计1使用加速度传感器来将被检者的检测加速度为体动。另外,脉搏计1根据由加速度传感器检测到的加速度来计算被检者的步调(间距),从而运算被检者的运动强度。关于间距的运算,针对从加速度传感器输出的加速度信号进行预定的频率解析(例如FFT),确定并提取与间距相当的频率分量,从而能够进行运算。关于上述的运算方法的详细情况,例如公开在日本特开2004-81745号公报中。
[0202]接下来,脉搏计1基于预先确定的间距与脉搏数的对应关系,根据间距来推测脉搏数。在本实施方式二中,设想参照表示间距与脉搏数的相关关系的表来推测与间距对应的脉搏数的方式。
[0203]1-2.基于体动信号的行动判别
[0204]从体动传感器20所具备的加速度传感器得到的X轴、Y轴以及Z轴这三轴的加速度数据包括被检者的动作的变化,通过适当选择参照的轴,能够进行类似行动的判别。因此,脉搏计1从三轴中将针对每个预定期间包括最大的动作的变化的轴确定为主轴,通过分析主轴的加速度数据、计算出的间距,能够判别被检者的行动模式。
[0205]1-3.行动与脉搏数的关联
[0206]被检者的行动模式能够进行各种设想,针对每种行动模式而运动的强度不同。因此,脉搏计1通过针对每种行动模式预定间距与脉搏数的相关关系,能够高精度地推测脉搏数。
[0207]2.功能构成
[0208]图8是示出脉搏计1的功能构成的一个例子的框图。脉搏计1具备脉波传感器10、体动传感器20、脉波信号放大电路部30、脉搏波形整形电路部40、体动信号放大电路部50、体动波形整形电路部60、A/D (Analog/Digital:模拟/数字)变换部70、处理部100、操作部200、显示部300、通知部400、通信部500、时钟部600和存储部700。
[0209]脉波传感器10是计测安装有脉搏计1的被检者的脉波的传感器,构成为具有例如光电脉波传感器。脉波传感器10将由于血流流入到身体组织而产生的容积变化检测为脉波信号,并输出到脉波信号放大电路部30。
[0210]脉波信号放大电路部30是以预定的增益来放大从脉波传感器10输入了的脉波信号的放大电路。脉波信号放大电路部30将放大了的脉波信号输出到脉搏波形整形电路部40以及Α/D变换部70。
[0211]脉搏波形整形电路部40是对通过脉波信号放大电路部30来放大了的脉波信号进行整形的电路部,构成为具有去除高频的噪声分量的电路、或限幅电路等。处理部100根据通过脉搏波形整形电路部40来整形了的脉搏波形,判定有没有检测到脉波。
[0212]体动传感器20是用于捕捉安装有脉搏计1的被检者的动作的传感器,在本实施方式二中,具有针对X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的每个方向检测加速度的加速度传感器。
[0213]体动信号放大电路部50是以预定的增益来放大从体动传感器20输入了的体动信号的放大电路。体动信号放大电路部50根据通过体动波形整形电路部60来对放大了的体动信号进行整形而得到的体动波形,判定有没有检测到体动。
[0214]体动波形整形电路部60是对通过体动信号放大电路部50来放大了的体动信号进行整形的电路部,构成为具有去除高频的噪声分量的电路、判定重力加速度分量及其以外的分量的电路、或限幅电路等。处理部100根据通过体动波形整形电路部60来整形了的体动波形,判定有没有检测到体动。
[0215]Α/D变换部70针对通过脉波信号放大电路部30来放大了的模拟形式的脉波信号、通过体动信号放大电路部50来放大了的模拟形式的体动信号,分别以预定的采样时间间隔进行采样以及数字化,并变换成数字信号。Α/D变换部70将变换了的数字信号输出到处理部100。
[0216]处理部100具有依照在存储部700中存储了的系统程序等各种程序来集中地控制脉搏计1的各部部的功能,具备CPU(Central Processing Unit:中央处理器)等处理器。处理部100依照在存储部700中存储了的主程序710来进行主处理,进行测定/推测安装有脉搏计1的被检者的脉搏数并显示于显示部300的控制。
[0217]处理部100作为主要的功能部,具有脉搏数测定部110、行动分析部115、间距运算部120、脉搏数推测部130、显示控制部140、信号状态取得部155和可靠性判定部160。
[0218]脉搏数测定部110使用从Α/D变换部70输入了的体动信号(体动数据)来从脉波传感器10检测到的脉波信号(脉波数据)中去除体动噪声分量,使用所提取到的搏动分量(搏动数据)来计算作为生物体信息之一的脉搏数。将计算出的脉搏数作为测定脉搏数750存储在存储部700中。此外,脉搏数测定部110相当于检测作为生物体信息的脉搏数的生物体信息检测部。
[0219]行动分析部115通过解析从Α/D变换部70输入了的体动信号,来从体动信号中提取表示体动的加速度的加速度数据,根据提取到的加速度数据、间距运算部120计算的间距,分析被检者的行动(活动信息)。在本实施方式二中,行动分析部115根据分析了的结果,作为被检者的行动,判定是“走”、“跑”、“体操”以及“其他”中的哪一个。此处,“体操”表示伴随着脉搏上升的非周期性运动,“其他”表示不伴随着脉搏上升的动作。此外,行动分析部115相当于活动信息导出部。
[0220]间距运算部120使用从Α/D变换部70输入了的体动信号来运算作为被检者的体动信息之一的间距。此外,间距运算部120相当于检测与被试验者的动作相关的体动信息的体动信息检测部。此外,体动信息检测部检测的对象不限定于间距,还能够设想提取其他参数的方式。
[0221]脉搏数推测部130通过使用间距运算部120运算出的间距来推测脉搏数(推测生物体信息)。在本实施方式二中,脉搏数推测部130参照与被检者的行动相对应的按行动分类脉搏推测表780,取得与由间距运算部120计算出的间距对应的脉搏数。这样取得了的脉搏数在存储部700中被存储为推测脉搏数755。此外,脉搏数推测部130相当于推测部。
[0222]在本实施方式二中,在按行动分类脉搏推测表780中,用于根据间距来推测脉搏数的数值数据与被检者的行动关联起来地存储在存储部700中,脉搏数推测部130从存储部700取得与被试验者的行动相对应的按行动分类脉搏推测表780。图9示出步行时、奔跑时以及体操时的脉搏推测表的一个例子。
[0223]在步行时以及奔跑时的情况下,在按行动分类脉搏推测表780中,记载了间距与脉搏数的关系。另外,作为1分钟左右的一定时间的平均间距,步行时的间距设想为90次/分钟以上且低于140次/分钟,奔跑时的间距设想为140次/分钟以上。另外,步行时的间距幅度设为6次/分钟,奔跑时的间距幅度设为3次/分钟,从而将步行时的间距幅度设定为比奔跑时的间距幅度大。
[0224]另外,在体操时的情况下,在按行动分类脉搏推测表780中,记载了依次累积根据十几秒量的体动信号计算出的加速度数据的差分而得到的加速度强度以及脉搏数的关系。在本实施方式二中,将加速度强度在800以上24000以下的范围内分成8份,记载了与各范围对应的脉搏数。
[0225]回到图8,脉搏数推测部130参照与行动分析部115判定了的行动对应的按行动分类脉搏推测表780,取得与关注的间距、加速度的强度对应的脉搏数,将所取得的脉搏数设为推测脉搏数755。
[0226]另外,关于脉搏数推测部130,还能够设想无论在行动分析部115判定了的行动是哪一种的情况下,都将根据间距推测到的脉搏数设为目标脉搏数,进行在随着时间经过而逐渐接近于目标脉搏数的过渡状态下的脉搏数的推测的方式。此外,过渡状态是指从某个状态转变到其他状态的中途阶段的状态,在本实施方式二中,设想安装有脉搏计1的被检者进行运动的状况,能够将运动开始一运动中以及运动中一运动结束这两种状态转变考虑为过渡状态。
[0227]在运动开始一运动中的过程中,如果被检者开始运动,则间距急剧上升。与此相伴地,脉搏数以较迅速地增加并落在运动时的最大脉搏数的方式变化。另外,在运动中一运动结束的过程中,如果被检者结束运动,则间距急剧降低。与此相伴地,脉搏数缓缓地降低。具体而言,即使结束运动,脉搏数也不立即下降,而是在经过一定时间后开始急剧降低。其后,脉搏数的降低速度再次变迟缓,最终落在比安静时脉搏数稍高的值。
[0228]这样可知,在运动开始一运动中的状态和运动中一运动结束的状态下,脉搏数的时间变化的倾向不同。因此,能够分别设想两种情况,定义根据时刻的经过而脉搏数以及间距转变的脉搏数推测模型,选择与状态相对应的模型而推测在过渡状态下的脉搏数。
[0229]此外,过渡状态下的脉搏数的详细的推测方法例如公开在日本特开2012-232010号公报中。
[0230]显示控制部140根据可靠性判定部160的判定结果来在显示部300中显示控制脉搏数的测定/推测结果。即,在可靠性判定部160针对脉搏数测定部110的测定结果判定为可靠性高的情况下,从存储部700取得作为输出信息的测定脉搏数750,并作为被检者的脉搏数显示在显示部300中。另一方面,在可靠性判定部160针对脉搏数测定部110的测定结果判定为可靠性低的情况下,从存储部700取得作为输出信息的推测脉搏数755,并作为被检者的脉搏数显示在显示部300中。此外,显示控制部140相当于确定显示测定脉搏数750或者推测脉搏数755的哪一个的确定部。
[0231]信号状态取得部155根据针对脉波信号进行频率解析而得到的结果,取得所检测到的脉波信号以及表示在这些信号中包含的噪声分量的含有关系的噪声含有信息。在本实施方式二中,设想作为噪声含有信息而采用表示脉波信号中包含的噪声的比率(S/N)的SN值770的方式,但不限定于此,例如还能够设想采用在对脉波信号进行快速傅立叶换FFT的情况下的脉波信号与噪声的比率(MN比),根据丽比的连续性、与预测值的变动性来判定可靠性的高低的方式。信号状态取得部155取得的SN值770存储在存储部700中,被可靠性判定部160参照。
[0232]SN值由Pmax/N(其中,Pmax表示基线频谱Pmax的大小,N表示基线频谱N的大小)来定义。关于SN值770的检测方法,例如在通过针对各信号进行快速傅立叶换FFT而得到的基线频谱中,将从最大的基线频谱Pmax数起而具有第10名的大小的基线频谱N设为噪声分量的基线频谱的代表。将具有第10名的大小的基线频谱N设为噪声分量的基线频谱的代表是由于根据在此之前的实验,该第10名的基线频谱是噪声的概率高。另外,SN值770采用最大的基线频谱Pmax的大小与基线频谱N的大小的比率的值。
[0233]此外,在上述的例子中,将从最大的基线频谱Pmax数起而具有第10名的大小的基线频谱N设为噪声分量的基线频谱的代表,但本发明不限定于此,也可以将其他基线频谱、例如第7名的基线频谱设为噪声分量的代表。
[0234]可靠性判定部160根据作为预定基准而由信号状态取得部155取得的SN值770,判定针对测定脉搏数750的可靠性的高低。即,可
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