JPH09108193A - 計測データに対する補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 データ取り込み時間を延長せずに、脈拍数や
ピッチなどの状態値を高い精度で求めることができる計
測データに対する補正方法を実現すること。 【解決手段】 携帯用脈波計測装置１では、センサで検
出した脈波信号に対する周波数分析条件を、サンプリン
グ周波数を８Ｈｚ、サンプリング点数を１２８点に設定
してあるため、データ取り込み時間を１６秒間としてあ
る代わりに分解能が低い。このため、周波数分析後のス
ペクトラムにおいて、対象スペクトルからそのまま脈拍
数を算出すると、脈拍数は、３．７５拍／分毎の値であ
るが、対象スペクトルの両サイドに出現する２つの隣接
スペクトルの強度を比較して増減いずれかの方向に補正
をすべきかを求め、対象スペクトルの強度と隣接スペク
トルの強度とを比較して補正の量を求め、対象スペクト
ルからそのまま求めた脈拍数に対して「±１」または
「±２」の補正を行うと、脈拍数を１拍／分毎の値で求
めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサが検出した
脈波や体動などを表す状態信号に周波数分析を行って脈
拍数やピッチなどの状態値を求める際に行う計測データ
に対する補正方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】脈波や体動などをセンサで計測し、この
計測データに基づいて脈拍数やピッチなどを求める際に
は、まず、計測データに周波数分析を行い、図６（ａ）
に示すスペクトラムを得る。このスペクトラムにおい
て、各線スペクトルは、周波数分析時の分解能に対応す
る間隔をもって離散的に出現する。次に、線スペクトル
群から対象スペクトルを特定し、対象スペクトルの周波
数に基づいて脈拍数やピッチなどを算出する。たとえ
ば、対象スペクトルが２Ｈｚの位置に出現しておれば、
脈拍数は１２０拍／分となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように、対象スペクトルの周波数からそのまま脈拍数を
算出すると、得られる値が不自然であり、精度が低いと
いう問題点がある。たとえば、周波数分析時のサンプリ
ング周波数が８Ｈｚ、サンプリング点数が１２８点であ
ればデータ取り込み時間は１６秒となり、線スペクトル
の間隔は、データ取り込み時間の逆数である１／１６Ｈ
ｚであり、得られる脈拍数は、１／１６Ｈｚを脈拍数の
換算した値、すなわち、３．７５拍／分毎の値になって
しまう。一方、分解能を高めるには、サンプリング周波
数とサンプリング点数との積で表されるデータの取り込
み時間を延長すればよいが、脈拍数やピッチなどといっ
た周波数の低い状態値を計測するには、前記の条件でも
１６秒間といった長いデータ取り込み時間が必要である
のに、それをさらに延長すると、現在表示されている脈
拍数は、かなり前の計測結果であるという不都合が生じ
る。

【０００４】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
データ取り込み時間を延長せずに、脈拍数やピッチなど
の状態値を高い精度で求めることができる計測データに
対する補正方法を実現することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る計測データに対する補正方法では、セ
ンサが検出した脈波や体動などを表す状態信号に周波数
分析を行い、該周波数分析の分解能に対応する間隔で離
散的に得られるスペクトル群から対象スペクトルを特定
し、該対象スペクトルの周波数または周期に基づいて脈
拍数やピッチなどの状態値を求めるにあたって、前記対
象スペクトルの両サイドに出現する２つの隣接スペクト
ルの強度を比較し、この比較結果に基づいて、前記対象
スペクトルから求めた補正前の状態値に対して増減いず
れかの方向に補正をすべきかを決定するとともに、前記
対象スペクトルの強度と前記隣接スペクトルの強度とを
比較し、この比較結果に基づいて前記補正の量を求め、
しかる後に、前記補正前の状態値に対して所定の方向に
所定の量の補正を行うことにより、前記補正前の状態値
を前記状態信号の原波形に対応する状態値に向けて補正
することを特徴とする。

【０００６】本発明では、前記補正量を求めるにあたっ
て、たとえば、前記対象スペクトルの強度と、前記隣接
スペクトルのうち強度の大きいスペクトルの強度とを比
較し、これらのスペクトルの強度の相対的な差が、予め
設定された複数の範囲のうちいずれの範囲にあるかに基
づいて補正すべき量を決定する。

【０００７】

【発明の実施の形態】図面に基づいて、本発明の一実施
例を説明する。

【０００８】（全体構成）図１は、本例の携帯用脈波計
測装置の構成を示す説明図である。

【０００９】図１において、本例の携帯用脈波計測装置
１は、腕時計構造を有する装置本体１０と、この装置本
体１０に接続されるケーブル２０と、このケーブル２０
の先端側に設けられた脈波検出用センサユニット３０と
から大略構成されている。ケーブル２０の先端側にはコ
ネクタピース８０が構成されており、このコネクタピー
ス８０は、装置本体１０の６時の側に構成されているコ
ネクタ部７０に対して着脱自在である。装置本体１０に
は、腕時計における１２時方向から腕に巻きついてその
６時方向で固定されるリストバンド１２が設けられ、こ
のリストバンド１２によって、装置本体１０は、腕に着
脱自在である。脈波検出用センサユニット３０は、セン
サ固定用バンド４０によって遮光されながら人差し指の
根元から指関節までの間に装着されている。このよう
に、脈波検出用センサユニット３０を指の根元に装着す
ると、ケーブル２０が短くて済むので、ケーブル２０
は、ランニング中に邪魔にならない。また、掌から指先
までの体温の分布を計測すると、寒いときには、指先の
温度が著しく低下するのに対し、指の根元の温度は比較
的低下しない。従って、指の根元に脈波検出用センサユ
ニット３０を装着すれば、寒い日に屋外でランニングし
たときでも、脈拍数（状態値）などを正確に計測でき
る。

【００１０】（装置本体の構成）図２は、本例の携帯用
脈波計測装置の装置本体を、リストバンドやケーブルな
どを外した状態で示す平面図、図３は、携帯用脈波計測
装置を３時の方向からみた側面図である。

【００１１】図２において、装置本体１０は、樹脂製の
時計ケース１１（本体ケース）を備えており、この時計
ケース１１の表面側には、現在時刻や日付に加えて、走
行時や歩行時のピッチ、及び脈拍数などの脈波情報など
を表示するＥＬバックライト付きの液晶表示装置１３
（表示装置）が構成されている。液晶表示装置１３に
は、表示面の左上側に位置する第１のセグメント表示領
域１３１、右上側に位置する第２のセグメント表示領域
１３２、右下側に位置する第３のセグメント表示領域１
３３、及び左下側に位置するドット表示領域１３４が構
成されており、ドット表示領域１３４では、各種の情報
をグラフィック表示可能である。

【００１２】時計ケース１１の内部には、脈波検出用セ
ンサユニット３０が計測した脈波信号（状態信号）に基
づいて脈拍数の変化などを求めるとともに、それを液晶
表示装置１３で表示するために、各種の制御やデータ処
理を行う制御部５が構成されている。制御部５には、計
時回路も構成されているため、通常時刻、ラップタイ
ム、スプリットタイムなども液晶表示装置１３に表示可
能である。

【００１３】時計ケース１１の外周部には、時刻合わせ
や表示モードの切り換えなどの外部操作を行うためのボ
タンスイッチ１１１〜１１５が構成されている。また、
時計ケースの表面には、大きめのボタンスイッチ１１
６、１１７が構成されている。

【００１４】携帯用脈波計測装置１には、時計ケース１
１に内蔵されているボタン形の小型の電池５９を搭載し
てあり、ケーブル２０は、電池５９から脈波検出用セン
サユニット３０に電力を供給するとともに、脈波検出用
センサユニット３０の検出結果を時計ケース１１の制御
部５に入力している。

【００１５】携帯用脈波計測装置１では、その機能を増
やすにともなって、装置本体１０を大型化する必要があ
るが、装置本体１０には、腕に装着されるという制約が
あるため、装置本体１０を腕時計における６時及び１２
時の方向に向けては拡大できない。そこで、装置本体１
０には、３時及び９時の方向における長さ寸法が６時及
び１２時の方向における長さ寸法よりも長い横長の時計
ケース１１を用いてある。但し、リストバンド１２は、
３時の方向側に偏った位置で接続しているため、リスト
バンド１２からみると、腕時計における９時の方向に大
きな張出部分１０１を有するが、かかる大きな張出部分
は３時の方向にはない。従って、横長の時計ケース１１
を用いたわりには、手首を自由に曲げることができ、ま
た、転んでも手の甲を時計ケース１１にぶつけることが
ない。

【００１６】時計ケース１１の内部において、電池５９
に対して９時の方向には、ブザー用の偏平な圧電素子５
８が配置されている。電池５９は、圧電素子５８に比較
して重いため、装置本体１０の重心位置は、３時の方向
に偏った位置にある。この重心が偏っている側にリスト
バンド１２が接続しているので、装置本体１０を腕に安
定した状態で装着できる。また、電池５９と圧電素子５
８とを面方向に配置してあるため、装置本体１０を薄型
化できるとともに、図３に示すように、裏面部１１９に
電池蓋１１８を設けることによって、ユーザーは、電池
５９を簡単に交換できる。

【００１７】（装置本体の腕への装着構造）図３におい
て、時計ケース１１の１２時の方向には、リストバンド
１２の端部に取り付けられた止め軸１２１を保持するた
めの連結部１０５が形成されている。時計ケース１１の
６時の方向には、腕に巻かれたリストバンド１２が長さ
方向の途中位置で折り返されるとともに、この途中位置
を保持するための留め具１２２が取り付けられる受け部
１０６が形成されている。

【００１８】装置本体１０の６時の方向において、裏面
部１１９から受け部１０６に至る部分は、時計ケース１
１と一体に成形されて裏面部１１９に対して約１１５°
の角度をなす回転止め部１０８になっている。すなわ
ち、リストバンド１２によって装置本体１０を右の手首
Ｌ（腕）の上面部Ｌ１（手の甲の側）に位置するように
装着したとき、時計ケース１１の裏面部１１９は、手首
Ｌの上面部Ｌ１に密着する一方、回転止め部１０８は、
橈骨Ｒのある側面部Ｌ２に当接する。この状態で、装置
本体１０の裏面部１１９は、橈骨Ｒと尺骨Ｕを跨ぐ感じ
にある一方、回転止め部１０８と裏面部１１９との屈曲
部分１０９から回転止め部１０８にかけては、橈骨Ｒに
当接する感じになる。このように、回転止め部１０８と
裏面部１１９とは、約１１５°という解剖学的に理想的
な角度をなしているため、装置本体１０を矢印Ａまたは
矢印Ｂの方向に回そうとしても、装置本体１０は、腕Ｌ
の周りを不必要にずれない。また、裏面部１１９及び回
転止め部１０８によって腕の回りの片側２ヵ所で装置本
体１０の回転を規制するだけであるため、腕が細くて
も、裏面部１１９及び回転止め部１０８は確実に腕に接
するので、回転止め効果が確実に得られる一方、腕が太
くても窮屈な感じがない。

【００１９】（脈波検出用センサユニットの構成）図４
は、本例の脈波検出用センサユニットの断面図である。

【００２０】図４において、脈波検出用センサユニット
３０は、そのケース体としてのセンサ枠３６の裏側に裏
蓋３０２が被されることによって、内側に部品収納空間
３００が構成されている。部品収納空間３００の内部に
は、回路基板３５が配置されている。回路基板３５に
は、ＬＥＤ３１、フォトトランジスタ３２、その他の電
子部品が実装されている。脈波検出用センサユニット３
０には、ブッシュ３９３によってケーブル２０の端部が
固定され、ケーブル２０の各配線は、各回路基板３５の
パターン上にはんだ付けされている。ここで、脈波検出
用センサユニット３０は、ケーブル２０が指の根元側か
ら装置本体１０の側に引き出されるようにして指に取り
付けられる。従って、ＬＥＤ３１及びフォトトランジス
タ３２は、指の長さ方向に沿って配列されることにな
り、そのうち、ＬＥＤ３１は指の先端側に位置し、フォ
トトランジスタ３２は指の根元の方に位置する。このよ
うに配置すると、外光がフォトトランジスタ３２に届き
にくいという効果がある。

【００２１】脈波検出用センサユニット３０では、セン
サ枠３６の上面部分にガラス板からなる透光板３４によ
って光透過窓が形成され、この透光板３４に対して、Ｌ
ＥＤ３１及びフォトトランジスタ３２は、それぞれ発光
面及び受光面を透光板３４の方に向けている。このた
め、透光板３４の外側表面３４１に指表面を密着させる
と、ＬＥＤ３１は、指表面の側に向けて光を発するとと
もに、フォトトランジスタ３２は、ＬＥＤ３１が発した
光のうち指の側から反射してくる光を受光可能である。
ここで、透光板３４の外側表面３４１は、指表面との密
着性を高める目的に、周囲部分３６１から突出している
構造になっている。

【００２２】本例では、ＬＥＤ３１として、ＩｎＧａＮ
系（インジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤを用
いてあり、その発光スペクトルは、４５０ｎｍに発光ピ
ークを有し、その発光波長領域は、３５０ｎｍから６０
０ｎｍまでの範囲にある。かかる発光特性を有するＬＥ
Ｄ３１に対応させて、本例では、フォトトランジスタ３
２として、ＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン系）の
フォトトランジスタを用いてあり、その素子自身の受光
波長領域は、主要感度領域が３００ｎｍから６００ｎｍ
までの範囲にあって、３００ｎｍ以下にも感度領域があ
る。

【００２３】このように構成した脈波検出用センサユニ
ット３０を、センサ固定用バンド４０によって指の根元
に装着し、この状態で、ＬＥＤ３１から指に向けて光を
照射すると、この光が血管に届いて血液中のヘモグロビ
ンによって光の一部が吸収され、一部が反射する。指
（血管）から反射してきた光は、フォトトランジスタ３
２によって受光され、その受光量変化が血量変化（血液
の脈波）に対応する。すなわち、血量が多いときには、
反射光が弱くなる一方、血量が少なくなると、反射光が
強くなるので、反射光強度の変化を脈波信号として光学
的に検出すれば、の検出結果から脈拍数などを計測でき
る。

【００２４】本例では、発光波長領域が３５０ｎｍから
６００ｎｍまでの範囲にあるＬＥＤ３１と、受光波長領
域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲のフォトトラ
ンジスタ３２とを用いてあり、その重なり領域である約
３００ｎｍから約６００ｎｍまでの波長領域、すなわ
ち、約７００ｎｍ以下の波長領域における検出結果に基
づいて生体情報を表示する。かかる脈波検出用センサユ
ニット３０を用いれば、外光が指の露出部分にあたって
も、外光に含まれる光のうち波長領域が７００ｎｍ以下
の光は、指を導光体としてフォトトランジスタ３２（受
光部）にまで到達しない。その理由は、外光に含まれる
波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指を透過しにくい傾
向にあるため、外光がセンサ固定用バンド４０で覆われ
ていない指の部分に照射されても、指を通ってフォトト
ランジスタ３２まで届かないからである。これに対し、
８８０ｎｍ付近に発光ピークを有するＬＥＤと、シリコ
ン系のフォトトランジスタとを用いると、その受光波長
範囲は、３５０ｎｍから１２００ｎｍまでの範囲に及
ぶ。この場合には、指を導光体として受光部にまで容易
に届いてしまうような１μｍの波長の光による検出結果
に基づいて脈波を検出することになるので、外光の変動
に起因する誤検出が起こりやすい。

【００２５】また、約７００ｎｍ以下の波長領域の光を
利用して、脈波情報を得ているので、血量変化に基づく
脈波信号のＳ／Ｎ比が高い。その理由として、血液中の
ヘモグロビンは、波長が３００ｎｍから７００ｎｍまで
の光に対する吸光係数が、従来の検出光である波長が８
８０ｎｍの光に対する吸光係数に比して数倍〜約１００
倍以上大きいため、血量変化に感度よく変化するので、
血量変化に基づく脈波の検出率（Ｓ／Ｎ比）が高いから
と考えられる。

【００２６】（脈波データ処理部の構成）図５に示すよ
うに、制御部５には、脈波検出用センサユニット３０か
らの入力結果に基づいて脈拍数を求める脈波データ処理
部５５が構成されており、この脈波データ処理部５５
は、脈拍数の算出結果を出力することによって、この値
を液晶表示装置１３に表示可能としている。なお、脈波
データ処理部５５の一部は、格納されているプログラム
によって動作するマイクロコンピュータで構成されてお
り、このマイクロコンピュータの機能については、図５
にブロック図で示してある。

【００２７】まず、脈波データ処理部５５では、脈波検
出用センサユニット３０から入力されたアナログ信号を
オペアンプ５５１で増幅した後、サンプルホールド回路
５５２を介してＡ／Ｄコンバータ５５３に出力するよう
になっている。脈波データ記憶部５５４は、Ａ／Ｄコン
バータ５５３によってデジタル信号に変換された脈波デ
ータを記憶しておくＲＡＭである。ＣＰＵ５１には、脈
波データ記憶部５５４に記憶されている脈波データに周
波数分析としての高速フーリエ変換（ＦＦＴ処理）を行
なうための周波数分析部５２が構成されており、周波数
分析部５２は、その周波数分析結果を脈波成分抽出部５
３に入力するようになっている。脈波成分抽出部５３
は、周波数分析部５２の出力信号から脈波成分を抽出し
て脈拍数演算部５４に出力し、脈拍数演算部５４は、入
力された脈波の周波数成分により脈拍数を演算するよう
になっている。

【００２８】ここで、周波数分析部５２における設定条
件が、たとえば、サンプリング周波数が８Ｈｚ、サンプ
リング点数が１２８点であると、得られる周波数情報
は、図６（ａ）に示すように、１／１６Ｈｚの間隔をも
って離散的に出現する６４本の線スペクトルが得られ
る。但し、このスペクトルからそのまま算出した脈拍数
は、１／１６Ｈｚを脈拍数に換算した値毎の結果、すな
わち、３．７５拍／分毎の値となり、精度が低く、表示
が不自然になってしまう。

【００２９】そこで、本例では、図５に示すように、脈
拍数演算部５４には、脈波成分抽出部５３が線スペクト
ル群から対象スペクトル（図６（ｂ）における線スペク
トルＰ１）を特定した以降、対象スペクトルの両サイド
に出現する２つの隣接スペクトル（図６（ｂ）における
線スペクトルＰ２、Ｐ３）の強度を比較し、この比較結
果に基づいて、対象スペクトルから求めた補正前の脈拍
数に対して増減いずれかの方向に補正をすべきかを求め
る補正方向算出部５４１と、対象スペクトルの強度と隣
接スペクトルの強度とを比較し、この比較結果に基づい
て補正の量を求める補正量算出部５４２とが構成されて
いる。ここで、補正量算出部５４２は、補正量を求める
にあたって、対象スペクトルの強度と、前記隣接スペク
トルのうち強度の大きいスペクトルの強度とを比較する
一方、その差が、予め設定された複数の範囲のうちいず
れの範囲にあるかに基づいて補正すべき量を決定するよ
うに構成されている。従って、脈拍数演算部５４は、対
象スペクトルから求めた補正前の脈拍数に対して、補正
方向算出部５４１が求めた補正方向に向かって補正量算
出部５４２が求めた補正量だけ加算または減算すること
によって、対象スペクトルから求めた脈拍数を状態信号
の原波形に対応する脈拍数に向けて補正することにな
る。

【００３０】（脈波データに対して行う補正の原理）脈
拍数演算部５４において行う具体的な処理を説明する前
に、対象スペクトルの両サイドに出現する隣接スペクト
ルを利用して補正できる原理を説明しておく。なお、以
下の説明では、内容を理解しやすいように、線スペクト
ルは、１Ｈｚの間隔で離間的に出現するものとし、か
つ、原波形の周波数が９Ｈｚから１０Ｈｚまでの間にあ
る場合を例に説明する。

【００３１】図７（ａ）は、９．０Ｈｚの信号の１秒間
分の波形を示す波形図、図７（ｂ）は、この信号を周波
数分析したときのスペクトラムである。図８（ａ）は、
９．３Ｈｚの信号の１秒間分の波形を示す波形図、図８
（ｂ）は、この信号を周波数分析したときのスペクトラ
ムである。図９（ａ）は、９．５Ｈｚの信号の１秒間分
の波形を示す波形図、図９（ｂ）は、この信号を周波数
分析したときのスペクトラムである。図１０（ａ）は、
９．８Ｈｚの信号の１秒間分の波形を示す波形図、図１
０（ｂ）は、この信号を周波数分析したときのスペクト
ラムである。図１１（ａ）は、１０．０Ｈｚの信号の１
秒間分の波形を示す波形図、図１１（ｂ）は、この信号
を周波数分析したときのスペクトラムである。

【００３２】これらの図において、図７に示すように、
９．０Ｈｚの信号を周波数分析すると、９Ｈｚの位置に
のみ線スペクトルＰ１が出現する。

【００３３】これに対して、図８に示すように、９．３
Ｈｚの信号を周波数分析すると、９Ｈｚの位置に線スペ
クトルＰ１が出現するとともに、このスペクトルの両サ
イドには、１０Ｈｚの位置に線スペクトルＰ２が出現
し、８Ｈｚの位置に線スペクトルＰ３が出現する。１０
Ｈｚの位置に出現した線スペクトルＰ２の強度は、８Ｈ
ｚの位置に出現した線スペクトルＰ３の強度よりも大き
くて、９Ｈｚの位置に出現した線スペクトルＰ３の強度
よりも小さい。

【００３４】図９に示すように、９．５Ｈｚの信号を周
波数分析すると、９Ｈｚの位置に線スペクトルＰ１が出
現するとともに、このスペクトルの両サイドには、１０
Ｈｚの位置に線スペクトルＰ２が出現し、８Ｈｚの位置
に線スペクトルＰ３が出現する。１０Ｈｚの位置に出現
した線スペクトルＰ２の強度は、８Ｈｚの位置に出現し
た線スペクトルＰ３の強度よりもかなり大きくて、９Ｈ
ｚの位置に出現した線スペクトルＰ１の強度と同等であ
る。

【００３５】図１０に示すように、９．８Ｈｚの信号を
周波数分析すると、９Ｈｚの位置に線スペクトルＰ１が
出現するとともに、このスペクトルの両サイドには、１
０Ｈｚの位置に線スペクトルＰ２が出現し、８Ｈｚの位
置に線スペクトルＰ３が出現する。１０Ｈｚの位置に出
現した線スペクトルＰ２の強度は、８Ｈｚの位置に出現
した線スペクトルＰ３の強度よりもかなり大きくて、９
Ｈｚの位置に出現した線スペクトルＰ１よりも大きい。

【００３６】図１１に示すように、１０．０Ｈｚの信号
を周波数分析すると、１０Ｈｚの位置に線スペクトルＰ
２のみが出現する。

【００３７】従って、図１２に示すように、信号の周波
数を９．０Ｈｚから１０Ｈｚに変化させていくと、常
に、９Ｈｚの位置に出現した線スペクトルＰ１は、徐々
に小さくなっていくのに対し、１０Ｈｚの位置に出現し
た線スペクトルＰ２は、徐々に大きくなっていく。それ
故、たとえば、図８（ｂ）に示すスペクトラムが得られ
たとき、線スペクトルＰ１、Ｐ２、Ｐ３から、この信号
の周波数は、９．３Ｈｚであることを求めることができ
る。すなわち、線スペクトルＰ１を対象スペクトルと
し、その両サイドに出現した線スペクトルＰ２、Ｐ３を
隣接スペクトルとして、２つの隣接スペクトル（線スペ
クトルＰ２、Ｐ３）の強度を比較すると、線スペクトル
Ｐ３の強度よりも線スペクトルＰ２の強度が大きいの
で、対象スペクトル（線スペクトルＰ１）の周波数９Ｈ
ｚに対して高周波側（１０Ｈｚの方向）に補正すれば、
原波形の周波数に近づくといえる。また、対象スペクト
ル（線スペクトルＰ１）と、大きな強度の隣接スペクト
ル（線スペクトルＰ２）の強度とを比較したとき、その
差が、たとえば比で表すと、１：０．４から１：０．６
までの範囲にあるので、補正すべき量を０．３Ｈｚとす
れば、原波形の周波数に近づくといえる。

【００３８】（脈拍数演算部の動作）かかる原理を利用
して脈拍数演算部５４で行う補正のための処理を、図６
（ｂ）、および図１３に示すフローチャートを参照して
説明する。

【００３９】図６（ｂ）および図１３において、周波数
分析によって求めたスペクトラムから対象スペクトル
（線スペクトルＰ１）を特定した後、ステップＳＴ１０
１では、この対象スペクトルが線スペクトル群の何本目
の線スペクトルかを求め、その「アドレス値」に３．７
５を乗じて、対象スペクトルから脈拍数を求める。この
脈拍数は、対象スペクトルからそのまま求めた補正前の
値である。

【００４０】ステップＳＴ１０２では、「アドレス値」
を「１」だけ加算した線スペクトルＰ２（高周波数側の
隣接スペクトル）の強度を変数「ａ」におく。ステップ
ＳＴ１０３では、「アドレス値」を「１」だけ減算した
線スペクトルＰ３（低周波数側の隣接スペクトル）の強
度を変数「ｂ」におく。

【００４１】ステップＳＴ１０４では、変数「ａ」と変
数「ｂ」と比較し、その結果、変数「ａ」が変数「ｂ」
よりも大きいと判断したときには、ステップＳＴ１０５
で「＋１」を変数「ｄｅｌｔａ」におく。後に、ステッ
プＳＴ１０１で求めた脈拍数に所定の値を加算する補正
を行うためである。次に、ステップＳＴ１０６では、変
数「ｃ」に高周波数側の隣接スペクトルの強度（変数
「ａ」）をおく。これに対して、ステップＳＴ１０４
で、変数「ｂ」が変数「ａ」よりも大きいと判断したと
きには、ステップＳＴ１０７で「−１」を変数「ｄｅｌ
ｔａ」におく。後に、ステップＳＴ１０１で求めた脈拍
数に所定の値を減算する補正を行うためである。次に、
ステップＳＴ１０８では、変数「ｃ」に低周波数側の隣
接スペクトルの強度（変数「ｂ」）をおく。以上の処理
は、図５に示す補正方向算出部５４１で行う処理に相当
する。

【００４２】ステップＳＴ１０９では、補正量を表す変
数「ｄ」を「０」に初期化する。ステップＳＴ１１０で
は、変数「Ｈｉｇｈ」に対象スペクトルの強度をおく。

【００４３】ステップＳＴ１１１では、変数「ｃ」と、
変数「Ｈｉｇｈ」を１／４倍した値とを比較する。ここ
で、変数「ｃ」が変数「Ｈｉｇｈ」を１／４倍した値よ
りも小さい場合には、ステップＳＴ１１２では、変数
「ｃ」と、変数「Ｈｉｇｈ」を１／２倍した値とを比較
するが、当然、変数「ｃ」が変数「Ｈｉｇｈ」を１／２
倍した値よりも小さいから、補正量を表す変数「ｄ」は
「０」に初期化されたままである。従って、ステップＳ
Ｔ１１３では、ステップＳＴ１０１で求めた補正前の脈
拍数に対して補正を施さない。

【００４４】ステップＳＴ１１１において、変数「ｃ」
が変数「Ｈｉｇｈ」を１／４倍した値よりも小さい場合
には、ステップＳＴ１１４では、補正量を表す変数
「ｄ」に「１」をおく。

【００４５】次に、ステップＳＴ１１２では、変数
「ｃ」と、変数「Ｈｉｇｈ」を１／２倍した値とを比較
する。ここで、変数「ｃ」が変数「Ｈｉｇｈ」を１／２
倍した値よりも小さい場合には、ステップＳＴ１１３に
おいて、補正量を表す変数「ｄ」が「１」のままで、変
数「ｄｅｌｔａ」の値に基づく演算、すなわち、ステッ
プＳＴ１０１で求めた補正前の脈拍数に対する「１」の
加算または減算を行う。すなわち、ステップＳＴ１０１
で求めた補正前の脈拍数に対して、「±１」の補正を行
う。

【００４６】ステップＳＴ１１２において、変数「ｃ」
が変数「Ｈｉｇｈ」を１／２倍した値よりも大きい場合
には、ステップＳＴ１１５において、補正量を表す変数
「ｄ」に「２」をおいた後、ステップＳＴ１１３におい
て、変数「ｄｅｌｔａ」の値に基づく演算、すなわち、
ステップＳＴ１０１で求めた補正前の脈拍数に対する
「２」の加算または減算を行う。すなわち、ステップＳ
Ｔ１０１で求めた補正前の脈拍数に対して、「±２」の
補正を行う。

【００４７】このような処理のうち、対象スペクトルの
強度と隣接スペクトルの強度とを比較し、この比較結果
から対象スペクトルの周波数に対する補正の量（変数
「ｄ」）を決定する処理が補正量算出部５４２で行う処
理に相当する。ここで、隣接スペクトルの強度が対象ス
ペクトルの強度の１／４以下であれば、補正を行わず、
隣接スペクトルの強度が対象スペクトルの強度の１／４
から１／２までの範囲にあれば、「±１」の補正を行
う。また、隣接スペクトルの強度が対象スペクトルの強
度の１／２を越える値であれば、「±２」の補正を行
う。

【００４８】（実施例の主な効果）以上のように、本例
の携帯用脈波計測装置１では、脈波信号をできるだけ短
い時間で計測し、それを応答よく表示できるように、サ
ンプリング周波数を８Ｈｚ、サンプリング点数を１２８
点に設定して、データ取り込み時間を１６秒間に設定
し、その分解能が低い分だけ、対象スペクトルの両サイ
ドに出現する２つの隣接スペクトルの強度を比較して増
減いずれかの方向に補正をすべきかを求めるとともに、
対象スペクトルの強度と隣接スペクトルの強度とを比較
して補正の量を求め、対象スペクトルからそのまま求め
た脈拍数に対して「±１」または「±２」の補正を行
う。従って、データ取り込み時間を延長しなくても、表
示する脈拍数の精度を１拍／分毎の値にまで高めること
ができる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の計測デー
タの補正方法では、周波数分析後のスペクトラムにおい
て、特定した対象スペクトルからそのまま算出した状態
値に対して、２つの隣接スペクトルの強度の比較結果か
ら得られた増減いずれかの方向に、対象スペクトルの強
度と隣接スペクトルの強度との比較結果から得られた量
の補正を行うことに特徴を有する。従って、本発明によ
れば、対象スペクトルから求めた状態値を状態信号の原
波形に対応する状態値に向けて補正することができるの
で、データ取り込み時間を延長することなく、状態値の
精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る腕装着型脈波計測装置
の全体構成、及び使用状態を示す説明図である。

【図２】図１に示す腕装着型脈波計測装置の装置本体の
平面図である。

【図３】図１に示す腕装着型脈波計測装置の装置本体を
腕時計の３時の方向からみたときの説明図である。

【図４】図１に示す腕装着型脈波計測装置に用いたセン
サユニットの断面図である。

【図５】図１に示す腕装着型脈波計測装置の制御部の機
能を示すブロック図である。

【図６】図１に示す腕装着型脈波計測装置の制御部にお
いて、脈波信号を周波数分析した後のスペクトラムを模
式的に示す説明図である。

【図７】（ａ）は、９．０Ｈｚの信号の１秒間分の波形
を示す波形図、（ｂ）は、この信号を周波数分析したと
きのスペクトラムである。

【図８】（ａ）は、９．３Ｈｚの信号の１秒間分の波形
を示す波形図、（ｂ）は、この信号を周波数分析したと
きのスペクトラムである。

【図９】（ａ）は、９．５Ｈｚの信号の１秒間分の波形
を示す波形図、（ｂ）は、この信号を周波数分析したと
きのスペクトラムである。

【図１０】（ａ）は、９．８Ｈｚの信号の１秒間分の波
形を示す波形図、（ｂ）は、この信号を周波数分析した
ときのスペクトラムである。

【図１１】（ａ）は、１０．０Ｈｚの信号の１秒間分の
波形を示す波形図、（ｂ）は、この信号を周波数分析し
たときのスペクトラムである。

【図１２】信号の周波数を９．０Ｈｚから１０Ｈｚに変
化させたときの９Ｈｚの位置に出現する線スペクトルの
強度、および１０Ｈｚの位置に出現する線スペクトルの
強度の変化を示すグラフである。

【図１３】図５に示す腕装着型脈波計測装置の制御部の
うち、脈波データ処理部の脈拍数演算部で行う処理を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１・・・腕装着型脈波計測装置（脈波計測装置） ５・・・制御部 １０・・・装置本体 １２・・・リストバンド １３・・・液晶表示装置（表示部） ２０・・・ケーブル ３０・・・センサユニット（脈波信号検出部） ３１・・・ＬＥＤ ３２・・・フォトトランジスタ ４０・・・センサ固定用バンド（ユニット固定手段） ５５・・・脈波データ処理部 ５２・・・周波数分析部 ５４・・・脈拍数演算部 ５４１・・・補正方向算出部 ５４２・・・補正量算出部 Ｐ１・・・線スペクトル（対象スペクトル） Ｐ２、Ｐ３・・・線スペクトル（隣接スペクトル）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサが検出した脈波や体動などを表す
   状態信号に周波数分析を行い、該周波数分析の分解能に
   対応する間隔で離散的に得られるスペクトル群から対象
   スペクトルを特定し、該対象スペクトルの周波数または
   周期に基づいて脈拍数やピッチなどの状態値を求めるに
   あたって、 前記対象スペクトルの両サイドに出現する２つの隣接ス
   ペクトルの強度を比較し、この比較結果に基づいて、前
   記対象スペクトルから求めた補正前の状態値に対して増
   減いずれかの方向に補正をすべきかを決定するととも
   に、 前記対象スペクトルの強度と前記隣接スペクトルの強度
   とを比較し、この比較結果に基づいて前記補正の量を求
   め、 しかる後に、前記補正前の状態値に対して所定の方向に
   所定の量の補正を行うことにより、前記補正前の状態値
   を前記状態信号の原波形に対応する状態値に向けて補正
   することを特徴とする計測データに対する補正方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記補正量を求める
   にあたって、前記対象スペクトルの強度と、前記隣接ス
   ペクトルのうち強度の大きいスペクトルの強度とを比較
   し、これらのスペクトルの強度の相対的な差が、予め設
   定された複数の範囲のうちいずれの範囲にあるかに基づ
   いて補正すべき量を決定することを特徴とする計測デー
   タに対する補正方法。