(57)【要約】【課題】  脈波信号を適正な信号レベルに調整でき、生体情報の計測精度を向上させることができる生体情報計測装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】  脈波信号ＳＭがノイズ判定レベルＮＺを超えてから次に超えるまでの時間ＴＭ（ＴＭ１，ＴＭ２，ＴＭ３）を計測し、この時間ＴＭが脈拍と想定できる範囲内か否かを判定することにより、ノイズ判定レベルＮＺを超えた信号が脈拍かノイズか否かを判定する。そして、ノイズと判定した場合は、ノイズ（例えば区間Ｚの信号）を除いた脈波信号ＳＭの信号レベルに基づいて、脈波信号ＳＭの信号レベルを調整するようにした。【選択図】      図６
2006061173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の脈動を検出して脈波信号を出力する脈波センサと、この脈波信号の信号レベルを調整するレベル調整手段とを備え、レベル調整後の脈波信号に演算処理を施して生体情報を計測する生体情報計測装置において、
前記脈波信号が予め設定したノイズ判定レベルを超えたか否かを判定するレベル判定手段と、
前記脈波信号が前記ノイズ判定レベルを超えてから次に超えるまでの時間を計測する計測手段と、
この計測手段により計測された時間に基づいて、前記ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズか否かを判定すると共に、前記脈波信号が前記ノイズ判定レベルを超えてから所定時間内に前記ノイズ判定レベルを再び超えることがなかった場合、前記ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズと判定するノイズ判定手段とを備え、
前記レベル調整手段は、前記ノイズ判定手段によりノイズと判定された信号区間を除いた前記脈波信号の信号レベルに基づいて、前記脈波信号の信号レベルを調整することを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項２】
前記レベル調整手段は、前記ノイズ判定手段により前記ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズと判定された場合、前記ノイズ判定レベルを超えた信号区間の前後を含む信号区間を除いた前記脈波信号の信号レベルに基づいて、前記脈波信号の信号レベルを調整することを特徴とする請求項１記載の生体情報計測装置。
【請求項３】
前記レベル調整手段は、前記脈波センサから出力される脈波信号を増幅する増幅手段を有し、前記ノイズ判定手段によりノイズと判定された信号区間を除いた前記脈波信号の信号レベルに基づいて、前記増幅手段のゲインを調整することを特徴とする請求項１又は２記載の生体情報計測装置。
【請求項４】
前記脈波センサは、前記生体の血管に向けて、供給電流に応じた光量の光を照射する発光部と、血管に吸光された後の前記光を受光して受光レベルに応じた信号を脈波信号として出力する受光部とを備え、前記レベル調整手段は、前記ノイズ判定手段によりノイズと判定された信号区間を除いた前記脈波信号の信号レベルに基づいて、前記発光部への供給電流を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の生体情報計測装置。
【請求項５】
前記脈波センサは、使用者の指に装着されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の生体情報計測装置。
【請求項６】
前記生体情報計測装置は、使用者の腕に装着される装置本体を有し、この装置本体に前記脈波センサがケーブルを介して着脱自在に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の生体情報計測装置。
【請求項７】
生体の脈動を検出して脈波信号を出力する脈波センサを有し、この脈波信号の信号レベルを調整し、レベル調整後の脈波信号に演算処理を施して生体情報を計測する生体情報計測装置の制御方法において、
前記脈波信号が予め設定したノイズ判定レベルを超えたか否かを判定する判定ステップと、
前記脈波信号が前記ノイズ判定レベルを超えてから次に超えるまでの時間を計測する計測ステップと、
計測された時間に基づいて、前記ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズか否かを判定すると共に、前記脈波信号が前記ノイズ判定レベルを超えてから所定時間内に前記ノイズ判定レベルを再び超えることがなかった場合、前記ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズと判定するノイズ判定ステップと、
ノイズと判定された信号区間を除いた前記脈波信号の信号レベルに基づいて、前記脈波信号の信号レベルを調整する調整ステップとを有する
ことを特徴とする生体情報計測装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、血液中の酸素飽和度などの生体情報を計測する生体情報計測装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、脈拍計、パルスオキシメータ、血圧計等の生体情報計測装置が知られている。この種の生体情報計測装置は、生体の脈動を検出して脈波信号を出力する脈波センサを備え、この脈波信号を所定のゲインで増幅した後、ＦＦＴ処理等の演算処理を施して周波数成分を解析し、この解析結果から生体情報（脈拍数、酸素飽和度（ＳＰＯ2）、血圧等）を計測している。この種のものでは、脈波センサの出力レベルが、周辺環境やセンサ装着状態等に起因して変動するため、演算処理に好適なレベルとなるように、脈波信号増幅時のゲインを調整している。
【０００３】
従来、このゲイン調整を行う際に、脈波信号に突発的に生じるノイズ（インパルスノイズ）の影響を回避するため、脈波信号のサンプリングデータのうち、値の大きい２個のデータを除外したデータに基づいてゲインを設定するものが提案されている（例えば、特許文献１）。また、バッファに記憶した脈波信号の全検出値数に対する所定の範囲外の検出値の割合が所定の閾値を超過した場合に、インパルスノイズが含まれていると判定し、インパルスノイズが含まれていると判定した場合に、フィルタ処理によりインパルスノイズを除去するものが提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平１０−２３４６８４号公報
【特許文献２】特開平１０−２５８０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、引用文献１記載の生体情報計測装置では、例えば、脈波センサの取付部位が手で、手を握る等して脈波信号に多数のノイズが生じている場合は、全てのノイズを除去しきれず、脈波信号増幅時のゲインを適切に調整できなくなるおそれがある。また、引用文献２記載の生体情報計測装置では、脈波信号の信号レベルが、ノイズではないにも関わらず大きくなった場合もインパルスノイズと判定するおそれがある。この結果、引用文献１及び２記載の生体情報計測装置では、生体情報の計測精度が低くなる場合があった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、脈波信号を適正な信号レベルに調整でき、生体情報の計測精度を向上させることができる生体情報計測装置及びその制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述課題を解決するため、本発明は、生体の脈動を検出して脈波信号を出力する脈波センサと、この脈波信号の信号レベルを調整するレベル調整手段とを備え、レベル調整後の脈波信号に演算処理を施して生体情報を計測する生体情報計測装置において、前記脈波信号が予め設定したノイズ判定レベルを超えたか否かを判定するレベル判定手段と、前記脈波信号が前記ノイズ判定レベルを超えてから次に超えるまでの時間を計測する計測手段と、この計測手段により計測された時間に基づいて、前記ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズか否かを判定すると共に、前記脈波信号が前記ノイズ判定レベルを超えてから所定時間内に前記ノイズ判定レベルを再び超えることがなかった場合、前記ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズと判定するノイズ判定手段とを備え、前記レベル調整手段は、前記ノイズ判定手段によりノイズと判定された信号区間を除いた前記脈波信号の信号レベルに基づいて、前記脈波信号の信号レベルを調整することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、脈波信号が予め設定したノイズ判定レベルを超えたか否かを判定し、この脈波信号がノイズ判定レベルを超えてから次に超えるまでの時間を計測し、この時間に基づいて、ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズか否かを判定し、このノイズと判定された信号区間を除いた脈波信号の信号レベルに基づいて脈波信号の信号レベルを調整するので、ノイズの検出性が向上し、ノイズの影響を回避して脈波信号を適正な信号レベルに調整することが可能となる。
【０００８】
上記発明において、前記レベル調整手段は、前記ノイズ判定手段により前記ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズと判定された場合、前記ノイズ判定レベルを超えた信号区間の前後を含む信号区間を除いた前記脈波信号の信号レベルに基づいて、前記脈波信号の信号レベルを調整するようにしてもよい。また、上記発明において、前記レベル調整手段が、前記脈波センサから出力される脈波信号を増幅する増幅手段を有し、前記ノイズ判定手段によりノイズと判定された信号区間を除いた前記脈波信号の信号レベルに基づいて、前記増幅手段のゲインを調整するように構成してもよい。
【０００９】
また、このゲイン調整に代えて、前記脈波センサが、前記生体の血管に向けて、供給電流に応じた光量の光を照射する発光部と、血管に吸光された後の前記光を受光して受光レベルに応じた信号を脈波信号として出力する受光部とを備え、前記レベル調整手段が、前記ノイズ判定手段によりノイズと判定された信号区間を除いた前記脈波信号の信号レベルに基づいて、前記発光部への供給電流を制御するように構成してもよい。また、上記発明において、前記脈波センサが使用者の指に装着されるように構成してもよく、前記生体情報計測装置が、使用者の腕に装着される装置本体を有し、この装置本体に前記脈波センサがケーブルを介して着脱自在に接続されるように構成してもよい。
【００１０】
また、本発明は、生体の脈動を検出して脈波信号を出力する脈波センサを有し、この脈波信号の信号レベルを調整し、レベル調整後の脈波信号に演算処理を施して生体情報を計測する生体情報計測装置の制御方法において、前記脈波信号が予め設定したノイズ判定レベルを超えたか否かを判定する判定ステップと、前記脈波信号が前記ノイズ判定レベルを超えてから次に超えるまでの時間を計測する計測ステップと、計測された時間に基づいて、前記ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズか否かを判定すると共に、前記脈波信号が前記ノイズ判定レベルを超えてから所定時間内に前記ノイズ判定レベルを再び超えることがなかった場合、前記ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズと判定するノイズ判定ステップと、ノイズと判定された信号区間を除いた前記脈波信号の信号レベルに基づいて、前記脈波信号の信号レベルを調整する調整ステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、脈波信号が予め設定したノイズ判定レベルを超えたか否かを判定し、この脈波信号がノイズ判定レベルを超えてから次に超えるまでの時間を計測し、この時間に基づいて、ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズか否かを判定し、このノイズと判定された信号区間を除いた脈波信号の信号レベルに基づいて脈波信号の信号レベルを調整するので、ノイズの検出性が向上し、ノイズの影響を回避して脈波信号を適正な信号レベルに調整することが可能となる。
【００１２】
また、本発明は、以上説明した生体情報計測装置及びその制御方法に適用する他、この発明を実施するための制御プログラムを電気通信回線を介して一般ユーザに配布したり、そのようなプログラムを、磁気記録媒体、光記録媒体、半導体記録媒体といった、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に格納して一般ユーザに配布する、といった態様でも実施され得る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、脈波信号が予め設定したノイズ判定レベルを超えたか否かを判定し、この脈波信号がノイズ判定レベルを超えてから次に超えるまでの時間を計測し、この時間に基づいて、ノイズ判定レベルを超えた信号区間がノイズか否かを判定し、このノイズと判定された信号区間を除いた脈波信号の信号レベルに基づいて脈波信号の信号レベルを調整するので、ノイズの検出性が向上し、ノイズの影響を回避して脈波信号を適正な信号レベルに調整することが可能となる。この結果、生体情報の計測精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る生体情報計測装置の一例となる計測装置の外部構成を示す図である。この計測装置１は、腕時計構造を有し、使用者の腕に装着される装置本体１００と、この装置本体１００にケーブル１０１を介して接続された脈波検出部１１０とから構成されている。この装置本体１００には、リストバンド１０２が取り付けられ、その一端が装置本体１００の１２時方向から使用者の腕に巻きついて、その他端が装置本体１００の６時方向で固定されている。また、装置本体１００の６時方向の外周側には、コネクタ部１０３が設けられている、このコネクタ部１０３には、ケーブル１０１の端部に設けられたコネクタピース１０４が着脱自在に取り付けられている。
【００１５】
この装置本体１００の表面には、ＬＣＤ（液晶表示パネル）からなる表示部１２０と、ボタンスイッチ１３１、１３２とが設けられている。また、装置本体１００の外周部には、ボタンスイッチ１３３〜１３７が、装置本体１００に対してそれぞれ１時、５時、７時、９時、１１時の方向に設けられている。これらのうち、例えば、ボタンスイッチ１３４が、機能選択を行うために用いられ、また、ボタンスイッチ１３１、１３２が、各種指示を行うために用いられる。例えば、生体情報への計測モードの選択は、ボタンスイッチ１３４の操作により行われ、計測開始の指示は、ボタンスイッチ１３１を操作することで行われ、計測終了の指示は、計測中に、再度、ボタンスイッチ１３１の操作することで行われる。また、ラップ指示は、ボタンスイッチ１３２により行われる。なお、詳細については後述することする。
【００１６】
脈波検出部１１０は、図２に示すように、発光部（例えば青色ＬＥＤ）と受光部とからなる脈波センサ１１１を有し、センサ固定用バンド１１２によって遮光され、例えばユーザの左手人指し指の根元から第２指関節までの間に装着されている。そして、脈波センサ１１１は、装置本体１００からケーブル１０１を介して供給された電流に応じた光量の光を発光部から照射する一方、その光のうち、毛細血管中のヘモグロビンによって反射した光を受光部により受光し、その受光レベルに応じた信号を脈波信号として、ケーブル１０１を介して装置本体１００に出力する。また、装置本体１００には、加速度センサからなる体動検出部３１２が内蔵されている。
【００１７】
図３は、計測装置１の機能構成を示すブロック図である。この図において、生体情報検出部２０１は、脈波検出部１１０と、体動検出部３１２とから構成され、本装置１を装着した被験者の脈波を示す脈波信号、および、体動状態を示す体動信号をそれぞれアナログ信号で出力する。増幅部（増幅手段）２０２は、生体情報検出部２０１による各アナログ信号を、所定のゲインでそれぞれ増幅する。生体情報変換部２０３は、増幅部２０２により増幅された各アナログ信号をそれぞれディジタル信号に変換するものであり、生体情報演算部２０４は、これらのディジタル信号を演算処理し、この結果により、脈拍数と体動ピッチとを生体情報として出力するものである。したがって、この計測装置１では、生体情報検出部２０１から生体情報演算部２０４までには、脈波信号を処理する系統と、体動信号を処理する系統とが存在している。
【００１８】
入力部２０５は、図１におけるボタンスイッチ１３１〜１３７による操作状態を検出して、動作モードの切換や各種の指示などを通知するものである。モード制御部２０６は、入力部２０５の通知にしたがって各部を制御する。ゲイン設定部（ゲイン調整手段）２０７は、生体情報変換部２０３により変換されたディジタル信号（サンプリングデータ）を監視して増幅部２０２におけるゲインを所定周期で調整するものである。ここで、ゲイン設定部２０７は、各系統毎にゲインを設定する。すなわち、増幅部２０２及びゲイン設定部２０７は、脈波信号の信号レベルを調整するレベル調整手段として機能している。
【００１９】
生体情報記憶部２０８は、生体情報演算部２０４により求められた生体情報たる脈拍数および体動ピッチを時系列的に記憶するものである。表示部１２０は、主に次の表示を行う。すなわち、表示部１２０は、現時点において求められた脈波数もしくは体動ピッチの表示と、生体情報記憶部２０８の記憶内容にしたがった表示とをそれぞれ行う。この際、脈拍数もしくは体動ピッチのいずれか一方を表示するかについては、ボタンスイッチ１３６の操作により予め選択されるものとするが、本来的には、両者を同時に表示する構成でも構わない。
【００２０】
次に、上述した機能構成を実際に実現するための構成について説明する。図４は、計測装置１の電気的構成を示すブロック図である。この図において、ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２に記憶された制御プログラムにしたがって各部の制御や、データの転送を行うものであり、図３におけるモード制御部２０６およびゲイン設定部２０７に相当する。また、ＲＡＭ３０３は、生体情報や、ＣＰＵ３０１による制御プログラムの実行中に発生する各種のデータを、一時記憶するものであり、図３における生体情報記憶部２０８に相当する。発振回路３０４は、ＣＰＵ３０１に制御の基礎となるクロック信号を供給するものであり、計時回路３０５は、ＣＰＵ３０１による制御の下、時間を計時するものである。
【００２１】
増幅回路３１３は、脈波検出部１１０の脈波センサ１１１による脈波信号を増幅するものであり、増幅回路３１４は、加速度センサからなる体動検出部３１２による体動信号を増幅するものである。すなわち、脈波検出部１１０および体動検出部３１２が図２における生体情報検出部２０１に相当し、増幅回路３１３および３１４が増幅部２０２に相当している。各増幅回路３１３、３１４のゲインは、ＣＰＵ３０１の指示により設定される。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換回路３１５、３１６は、増幅された脈波信号および体動信号をそれぞれディジタル信号に変換するものであり、図２における生体情報変換部２０３に相当する。ここで、Ａ／Ｄ変換回路３１５、３１６のサンプリング周波数は、本実施形態にあっては例えば８Ｈｚであり、脈波波形および体動信号に対して十分高い周波数となっている。したがって、脈波信号および体動信号のサンプリングデータは、４秒間では３２点得られ、２０秒間では１６０点得られることとなる。なお、Ａ／Ｄ変換回路３１５、３１６の量子化は、本実施形態にあってはそれぞれ８ビットで行われる。また、Ａ／Ｄ変換回路３１５、３１６によるサンプリングデータは、それぞれＣＰＵ３０１に供給され、増幅回路３１３、３１４におけるゲイン設定の判断材料にされる。
【００２３】
ＦＦＴ演算回路３１７は、サンプリングされた脈波信号を４秒毎にＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理し、周波数分析して、その分析結果たる脈波スペクトラムのうち、例えば、レベルが最大の周波数成分を、脈拍を示す脈拍成分として抽出するとともに、当該脈拍成分を示す周波数を、１分あたりに換算することによって脈拍数を求めるものである。一方、ＦＦＴ演算回路３１８は、サンプリングされた体動信号を４秒毎に、つまり、３２個のデータを得る毎に、ＦＦＴ処理し、周波数分析して、その分析結果たる体動スペクトラムのうち、例えば、レベルが最大の周波数成分を、体動の基本成分として抽出するとともに、当該基本成分を示す周波数を、１分あたりに換算することによって体動ピッチを求めるものである。すなわち、ＦＦＴ演算回路３１７、３１８が図３における生体情報演算部２０４に相当している。
【００２４】
次に、本実施形態にかかる計測装置１の動作について説明する。上述したように、本計測装置１は、腕時計型構造を有しているため、現在時刻の表示など種々の機能を実行することが可能ではあるが、脈拍数の計測処理以外は従来と略同様であるため、その説明を省略することとする。
【００２５】
ユーザがボタンスイッチ１３１を操作して脈拍数計測開始を指示すると、当該操作を入力した入力部２０５がその旨をＣＰＵ３０１に通知する。この通知を受けたＣＰＵ３０１は、ＲＡＭ３０３に対し生体情報（脈拍数）を記憶する領域をクリアした後、図５に示す脈拍数計測処理を実行する。なお、本実施形態では、増幅回路３１３のゲイン調整を、ＦＦＴ演算回路３１７の動作に合わせて４秒（３２データ）毎に行う場合を例に説明する。
【００２６】
まず、ＣＰＵ３０１は、計測終了の指示を入力したか否か、具体的には、計測中にボタンスイッチ１３１が再度オン操作されたか否かを判定し（ステップＳ１）、該指示を入力していない場合、脈波検出部１１０を駆動して脈波信号を取得し（ステップＳ２）、Ａ／Ｄ変換回路３１５によりアナログディジタル変換させ（ステップＳ３）、脈波信号のサンプリングデータをＲＡＭ３０３に記憶させる。
【００２７】
次に、ＣＰＵ３０１は、３２点のサンプリングデータが保存されたか否かを判定し（ステップＳ４）、３２点のサンプリングデータが保存されるまで上記ステップＳ１〜Ｓ３の処理を繰り返し、３２点のサンプリングデータが保存されると（ステップＳ４：Y）、ノイズ除去処理を実行する（ステップＳ５）。
ここで、突発的なノイズが発生する要因としては、例えば、無意識に人指し指上で筆記具を回転させたり物をつかんだりしたときに脈波センサ１１１が押されることにより、脈波センサ１１１と皮膚表面の光の進路が変化する。その結果、脈波センサ１１１と指の間に隙間ができ、その隙間から外光が侵入したり、発光部から受光部に至るまでの光量が増加したりしてしまうので、ノイズが発生しやすくなる。特に、脈波センサ１１１が人指し指の第１関節に取り付けられている場合に突発的なノイズが発生しやすい。この種のノイズが脈波信号に混入していると、増幅回路３１３のゲインを演算処理に適したものに設定する際に、ノイズレベルを加味してゲインを設定してしまう不具合が生じ、脈拍数の計測精度が低下する。そこで、本実施形態では、かかる不具合の解消のために、脈波信号からノイズを除去するノイズ除去処理を実行するように構成されている。なお、３２点のサンプリングデータが保存される前に、計測終了の指示を入力すると（ステップＳ１：Y）、脈拍数計測処理は終了される。
【００２８】
図６は、このノイズ除去処理の説明に供する信号波形図である。この図においては、サンプリング点を×印で示している。なお、この図は、説明の便宜上、サンプリング間隔を実際のものより広く表記している。この計測装置１においては、ノイズの可能性が高い信号を判別するノイズ判定レベルＮＺを設定し、サンプリングデータに基づいて、脈波信号ＳＭがノイズ判定レベルＮＺを超えてから次に超えるまでの時間ＴＭ（ＴＭ１，ＴＭ２，ＴＭ３）を計測する。そして、この時間ＴＭが、脈拍と想定できる範囲、具体的には、脈拍一回当たりの時間範囲、例えば、脈拍数の取り得る範囲を３０〜２４０（回／分）と考えた場合は０．２５〜２秒の範囲内か否かを判定することにより、ノイズ判定レベルＮＺを超えた信号区間が脈拍かノイズか否かを判定する。図６に示す例では、時間ＴＭ１がノイズを含む区間と判定され、周期ＴＭ２及びＴＭ３が正常な脈拍の区間と判定されることとなる。次いで、ノイズを含むと判定した場合は、ノイズのデータ、具体的には、本実施形態では、ノイズ判定レベルＮＺを超えるデータとその前後２個分のデータ（図６に示す区間Ｚのデータ）を除去することにより、ノイズだけを除去するようになっている。
【００２９】
図７は、このノイズ除去処理を実際に行う場合の一例を示すフローチャートであり、図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）及び図９は、この処理の説明に供する信号波形図である。以下、Ｘ番目のサンプリングデータの値をＫX、時刻をｔXと表記する。なお、ＣＰＵ３０１は、予め計測開始時に値Ｙを初期値（Ｙ＝０）に設定するものとする。
まず、ＣＰＵ３０１は、値Ｘを初期値（値１）に設定した後、値Ｘ＝（Ｘ＋１）に設定し（ステップＳ１１）、データＫX（ここでは２番目のデータ）がノイズ判定レベルＮＺ以上か否かを判定する（ステップＳ１２）。この判定結果が否定結果の場合、ＣＰＵ３０１は、１つ前のデータＫX-1（ここでは１番目のデータ値）がノイズ判定レベルＮＺ以上か否かを判定する（ステップＳ２０）。
【００３０】
次に、この判定結果が否定結果の場合（図８（Ａ）等の場合に相当）、ＣＰＵ３０１は、処理をステップＳ４０の処理に移行する。一方、判定結果が肯定結果の場合（図８（Ｂ）の場合に相当）、ＣＰＵ３０１は、Ｘ番目のデータＫXと次の（Ｘ＋１）番目のデータＫX+1とをノイズと見なして一旦除去（例えば、ＲＡＭ３０３の別領域に格納する、若しくは、除去データであることを示すフラグを割り当てる等）する（ステップＳ２１）。そして、ＣＰＵ３０１は、図８（Ｂ）に示すように、ノイズ判定レベルＮＺを下回る直前の時刻ｔX-1を値ＴＢyに設定した後、ステップＳ４０の処理に移行する。このステップＳ４０においては、ＣＰＵ３０１は、現在の値Ｘが３２か否かを判定し、値Ｘが３２でない場合は、処理をステップＳ１１の処理に戻し、値Ｘが３２の場合は、このノイズ除去処理を終了する。
【００３１】
一方、ステップＳ１２の判定結果が肯定結果の場合（値ＫXがノイズ判定レベルＮＺ以上の場合）、ＣＰＵ３０１は、この値ＫXをノイズと見なして一旦除去し（ステップＳ３０）、その後、１つ前のデータＫX-1がノイズ判定レベルＮＺより小さいか否かを判定する（ステップＳ３１）。ＣＰＵ３０１は、この判定結果が否定結果の場合、処理をステップＳ４０に移行するのに対し、肯定結果の場合（図８（Ｃ）の場合に相当）、値ｙ＝（ｙ＋１）に設定し（ステップＳ３２）、データＫX-2とＫX-1とをノイズと見なし、一旦除去すると共に（ステップＳ３３）、ノイズ判定レベルＮＺを超えた直後の時刻ｔXを値ＴＡyに設定する（ステップＳ３４）。このようにして、ＣＰＵ３０１は、図９に示すように、脈波信号ＳＭがノイズ判定レベルＮＺを超えた直後の時刻ＴＡy（ｙ＝１，２…）と、ノイズ判定レベルＮＺを下回る直前の時刻ＴＢy（ｙ＝１，２…）とを順次特定する。
【００３２】
次に、ＣＰＵ３０１は、時刻ＴＡyと時刻ＴＡy-1との差、つまり、脈波信号ＳＭがノイズ判定レベルＮＺを超えてから次に超えるまでの時間ＴＭ（Ｙ＝２の場合はＴＭ１、Ｙ＝３の場合はＴＭ２、…）を求め、この時間ＴＭが脈拍と想定できる範囲内（０．２５＜ＴＭ＜２）か否かを判定する（ステップＳ３５）。そして、周期ＴＭが脈拍と想定できる範囲外の場合は、（ｙ−１）回目のノイズ判定レベルＮＺを超えた信号区間のデータ（図９では時刻ＴＡ1〜時刻ＴＢ1間のデータ）がノイズと判断できるため、これらデータを除去した後（ステップＳ３６）、ステップＳ４０に移行する。この結果、ノイズ判定レベルＮＺを超えるデータとその前後２個分のデータ（ステップＳ３０、Ｓ３３、Ｓ２１により除去済）、つまり、区間Ｚのデータが除去されることとなる。なお、ノイズ判定レベルＮＺを超えるデータの前後２個分のデータを除去する場合に限らず、前後いくつのデータを除去するかは任意に設定してもよい。
【００３３】
一方、周期ＴＭが脈拍と想定できる範囲内の場合、ＣＰＵ３０１は、（ｙ−１）回目のノイズ判定レベルＮＺを超えたデータが脈拍であると判定し（ステップＳ３７）、上記時刻ＴＡy〜時刻ＴＢy間のデータとその前後２個分のデータを正常な脈波データとしてＲＡＭ３０３に保持し（ステップＳ３８）、ステップＳ４０の処理に移行する。このようにして、ＣＰＵ３０１は、値Ｘが３２になるまで上記ステップＳ１１〜Ｓ３８の処理を繰り返し、ＲＡＭ３０３に記録したサンプリングデータからノイズのデータを除外する。以上がノイズ除去処理時の動作である。
【００３４】
このノイズ除去処理を終了すると、ＣＰＵ３０１は、ノイズが除外されたサンプリングデータに基づいて増幅回路３１３のゲインを調整する（ステップＳ６）。具体的には、ＣＰＵ３０１は、ＲＡＭ３０３に記憶されたサンプリングデータのうち、その値が最も大きい値を抽出し、予め記憶されたテーブルを参照してこの値に対応するゲインを増幅回路３１３のゲインに設定する。そして、ＣＰＵ３０１は、この増幅回路３１３により増幅され、Ａ／Ｄ変換回路３１５によりサンプリングされた脈波信号をＦＦＴ演算回路３１７に処理させることにより、その時点での脈拍数を計測し、表示部１２０に表示させる（ステップＳ７）。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、脈波信号ＳＭがノイズ判定レベルＮＺを超えてから次に超えるまでの時間ＴＭを計測し、この時間ＴＭに基づいてノイズ判定レベルＮＺを超える信号区間がノイズか否かを判定することにより、ノイズの検出性及びノイズへの応答性が向上する。したがって、このノイズと判定された信号区間を除いた脈波信号ＳＭの信号レベルに応じて増幅回路３１３のゲインを設定することにより、脈波信号ＳＭを演算処理に適切なレベルに精度良く調整することができ、脈拍数の測定精度を向上させることができる。また、本実施形態では、ノイズ判定レベルＮＺを超えた信号区間の前後を含む信号区間を除くため、ノイズ判定レベルＮＺを超えた信号区間だけを除去する場合に比して、ノイズ成分を十分に除去することが可能となる。
【００３６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態において、上記時間ＴＭとして、脈波信号ＳＭがノイズ判定レベルＮＺを下回ってから次に下回るまでの時間を計測するように構成してもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、Ａ／Ｄ変換回路によるサンプリングデータを用いてゲインを設定する場合を例示したが、図１０に示すように、Ａ／Ｄ変換前のアナログ信号（脈波信号ＳＭ）に対し、この信号ＳＭがノイズ判定レベルＮＺを超えた時点で立ち上がる矩形波信号（パルス信号）ＳＸとなるように矩形波変換処理を施し、この矩形波信号ＳＸの周期を計測することによって、脈波信号ＳＭがノイズ判定レベルＮＺを超えてから次に超えるまでの時間ＴＭを得るようにしてもよい。この矩形波変換処理は、例えば、Ａ／Ｄ変換前のアナログ信号の信号レベルとノイズ判定レベルＮＺとを比較するコンパレータ回路を配置することによって実現可能である。
【００３８】
ここで、この矩形波変換のためのコンパレータ回路に所謂コンパレータ基本回路を適用した場合、入力信号（脈波信号ＳＭ）に敏感に反応するため、図１１（Ａ）に示すような場合、不要な出力の反転が生じてしまう。このため、図１１（Ｂ）に示すように、一定の電圧範囲で出力が反転しない不感帯ＶＨを持つ、ヒステリシスをもつコンパレータ回路を適用することが好ましい。図１２は、ヒステリシスをもつコンパレータ回路の一例を示す図である。なお、図示の例では、不感帯電圧ＶＨ＝Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３）・（ＶＨ−ＶＬ）となっている。
【００３９】
また、上記実施形態では、増幅回路３１３のゲインを調整する場合を例示したが、増幅回路３１３を省略し、脈波センサ１１１に供給する電流を調整するように構成してもよい。上記したように、脈波センサ１１１は、発光部から照射した光の反射光の受光レベルに応じた信号を出力するため、脈波センサ１１１への供給電流を調整すれば、発光部の光量が変化し、このセンサの出力レベルを変化させることができる。したがって、上記ステップＳ６のゲイン調整に代えて、ノイズが除外されたサンプリングデータに基づいて脈波センサ１１１への供給電流を調整することにより、上記実施形態と同様に、脈波信号ＳＭの信号レベルを演算処理に適切なレベルに精度良く調整することが可能となる。また、上記実施形態では、本発明を脈拍計測装置に適用する場合について例示したが、パルスオキシメータ、血圧計等の生体情報計測装置に広く適用が可能であることは勿論である。
【００４０】
また、上記各実施形態では、上記各種処理を実行するための制御プログラムを生体情報計測装置内に予め記憶しておく場合について説明したが、この制御プログラムを、磁気記録媒体、光記録媒体、半導体記録媒体などのコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納し、コンピュータが記録媒体からこの制御プログラムを読み取って実行するようにしてもよい。また、この制御プログラムを通信ネットワーク上の配信サーバなどからダウンロードできるようにしてもよい。
また、上記各実施形態において、計測した時間ＴＭが予め定めた固定範囲（例えば、０．２５〜２秒の範囲）内か否かを判定することによって脈拍かノイズか否かの判定を行う場合を例示したが、上記範囲は固定範囲に限らない。例えば、前回測定した脈拍数に基づいて上記判定に用いる範囲を設定してもよく、具体的には、前回の脈拍数が６０（回／分）であれば、上記判定に用いる範囲を６０±３０（回／分）に対応する範囲（０．６７〜２秒）に設定してもよい。また、体動検出部３１２から出力される体動信号に基づいて上記判定に用いる範囲を設定してもよく、具体的には、体動信号が激しく変動している場合は、使用者の動きが激しい状態（運動中等）と判断できるため、上記判定に用いる範囲を高めの脈拍数範囲（例えば、６０〜２４０（回／分））に対応する範囲（０．２５〜１秒）に設定するようにしてもよい。これによれば、脈拍数かノイズか否かの判定精度が向上し、脈拍数の測定精度をより向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る生体情報計測装置の一例となる計測装置の外部構成を示す図である。
【図２】脈波検出部の構成を示す図である。
【図３】計測装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】計測装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】脈拍数計測処理を示すフローチャートである。
【図６】ノイズ除去処理の説明に供する信号波形図である。
【図７】ノイズ除去処理を示すフローチャートである。
【図８】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はノイズ除去処理の説明に供する信号波形図である。
【図９】ノイズ除去処理の説明に供する信号波形図である。
【図１０】変形例の説明に供する信号波形図である。
【図１１】（Ａ）（Ｂ）は変形例の説明に供する信号波形図である。
【図１２】変形例の説明に供するコンパレータ回路の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…計測装置（生体情報計測装置）、１００…装置本体、１１０…脈波センサ、２０１…生体情報検出部、２０２…増幅部、２０３…生体情報変換部、２０４…生体情報演算部、２０７…ゲイン設定部、３０１…ＣＰＵ、３１３、３１４…増幅回路、３１７、３１８…ＦＦＴ演算回路、ＮＺ…ノイズ判定レベル、ＳＭ…脈波信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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