(57)【要約】  本発明は、ヒト（２０）の心拍を決定するポータブル装置（１０）に関し、心拍測定ユニットと、ある身体部位（１２）の動きを測定する動き測定ユニットと、処理ユニットとを含む。処理ユニットは、心拍信号の信号品質を測定するように構成され、それに応じて２つのモード間で切り替わる。信号品質が所定の閾値を上回る場合、心拍は心拍信号に基づいて計算される。信号品質があまりに悪くなり、心拍の信頼性のある計算が心拍信号に基づくことが、もはや技術的に不可能となる場合、処理ユニットはその第２の計算モードに切り替わる。第２の計算モードにおいて、心拍は、動き信号に基づいて、動き信号の周波数に依存する心拍定数を推定すること、及び、最後に確実に測定された心拍で始まって推定された心拍定数で終わる心拍の指数的な推移を定義することによって、推定される。
2014530037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒトの心拍を決定するポータブル装置であって、
前記ヒトの前記心拍をある時間にわたり測定して心拍信号を生成する心拍測定ユニットと、
前記ヒトのある身体部位の動きをある時間にわたり測定して動き信号を生成する動き測定ユニットと、
前記心拍信号の信号品質を測定し、前記信号品質が所定閾値を上回る場合に前記心拍信号に基づいて心拍を計算し、前記信号品質が前記の閾値を下回る場合に前記動き信号に基づいて心拍を推定するように構成された処理ユニットと、
を含む、ポータブル装置。
【請求項２】
前記心拍測定ユニットは、前記ヒトの血液の脈波をある時間にわたり測定して前記心拍信号を生成する、光センサ、具体的にはフォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）を含む、
請求項１に記載のポータブル装置。
【請求項３】
前記の計算された心拍を表示するディスプレイをさらに含む、
請求項１に記載のポータブル装置。
【請求項４】
前記処理ユニットは、心拍周波数及び／又はその高調波において前記心拍信号のスペクトルピークを解析することによって、周波数領域において前記心拍信号の前記信号品質を決定するように構成される、
請求項１に記載のポータブル装置。
【請求項５】
前記処理ユニットは、心拍定数（ＨＲconstant）を推定すること、及び前記心拍の指数的な推移をある時間にわたり定義することによって、前記動き信号に基づいて前記心拍を推定するように構成され、前記心拍の前記指数的な推移は、最後に確実に測定された心拍において始まって、前記の推定されたＨＲconstantにおいて終わり、前記ＨＲconstantは、前記動き信号の周波数に依存する、前記ヒトについての推定された心拍であり、前記最後に確実に測定された心拍は、前記の閾値を下回る前の時点において前記心拍測定ユニットを用いて最後に測定された心拍である、
請求項１に記載のポータブル装置。
【請求項６】
前記指数的な推移は、前記心拍をある時間にわたり示す指数曲線であり、前記指数曲線は、時間定数ａを有し、ａは、ヒトの適応度に関連付けられた、適応度の増加に伴って減少する、定数である、
請求項５に記載のポータブル装置。
【請求項７】
前記処理ユニットは、ＨＲconstant＝２，１＊ｆ−ａを用いてＨＲconstantを計算するように構成され、ここで、ｆは前記動き信号の周波数であり、ａは前記ヒトの適応度をａ＝７５−ＨＲrestを用いて示す定数であり、ＨＲrestは前記ヒトの安静時の心拍である、
請求項５に記載のポータブル装置。
【請求項８】
前記ヒトの身体活動の強度についての既知のレベルに属する心拍の基準尺度を記憶するように構成された、ストレージユニットをさらに含み、前記処理ユニットは、前記心拍信号の前記信号品質が前記閾値を下回る場合、前記の生成された動き信号に基づいて前記ヒトの身体活動の強度のレベルを決定し、前記の決定された強度のレベルと前記ストレージユニットに記憶された前記基準尺度とを比較することによって心拍定数（ＨＲconstant）を決定するように、構成される、
請求項１に記載のポータブル装置。
【請求項９】
前記処理ユニットは、前記生成された動き信号の少なくとも１つのピーク値における周波数に基づいて、及び／又はある期間にわたる前記生成された動き信号の平均の振幅に基づいて、前記ヒトの身体活動の強度のレベルを決定するように構成される、
請求項８に記載のポータブル装置。
【請求項１０】
前記ヒトの身体活動の種類に関する情報を受け取る第１の入力インタフェースをさらに含み、前記処理ユニットは、前記心拍信号の前記信号品質が前記閾値を下回る場合、前記動き信号と身体活動の前記種類とに基づいて前記心拍を推定するように構成される、
請求項１に記載のポータブル装置。
【請求項１１】
前記ヒトの個人データ、具体的には年齢、性別、体重、身長、及び／又は安静時心拍を受け取る第２の入力インタフェースをさらに含み、前記処理ユニットは、前記心拍信号の前記信号品質が前記閾値を下回る場合、前記動き信号と前記の受け取った個人データとに基づいて前記心拍を推定するように構成される、
請求項１に記載のポータブル装置。
【請求項１２】
当該ポータブル装置の動きに起因する前記心拍信号内の周波数成分をフィルタ除去する周波数フィルタをさらに含み、前記処理ユニットは、前記のフィルタ除去された心拍信号の信号品質を決定するように構成される、
請求項１に記載のポータブル装置。
【請求項１３】
ヒトの心拍を決定する方法であって、
前記ヒトの前記心拍をある時間にわたり測定して心拍信号を生成する、測定するステップと、
前記ヒトのある身体部位の動きをある時間にわたり測定して動き信号を生成する、測定するステップと、
前記心拍信号の信号品質を測定するステップと、
前記信号品質が所定閾値を上回る場合に前記心拍信号に基づいて心拍を計算し、前記信号品質が前記の閾値を下回る場合に前記動き信号に基づいて心拍を推定する、ステップと、
を含む、方法。
【請求項１４】
ヒトの心拍を決定するシステムであって、
前記ヒトの前記心拍をある時間にわたり測定して心拍信号を生成する、ポータブル心拍測定装置と、
前記ヒトのある身体部位の動きをある時間にわたり測定して動き信号を生成する、ポータブル動き測定装置と、
前記心拍信号及び前記動き信号を受信する通信インタフェース、並びに前記心拍信号の信号品質を測定し、前記信号品質が所定閾値を上回る場合に前記心拍信号に基づいて心拍を計算し、前記信号品質が前記の閾値を下回る場合に前記動き信号に基づいて心拍を推定するように構成された処理手段、を含む、処理装置と、
を含む、システム。
【請求項１５】
コンピュータに請求項１に記載のポータブル装置を制御させ、請求項１３に記載の方法のステップを実行させるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の心拍を決定するポータブル装置に関する。本発明は、さらに、対応する方法、及びシステムに関する。またさらに、本発明は、上記装置を制御して上記方法のステップを実行するコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
活動的でない生活を送る人々の数の増大に起因して、身体活動を促す多くの製品やサービスが、研究目的及び商用目的の双方について、ここ何十年にわたって開発されてきている。上記の身体活動を促す製品やサービスは、大抵の場合、心拍を計算又は推定して身体活動中に人間の脈拍を表示することを試みる。現在のところ、アスリート向けの心拍を測定する最も成功している装置が、チェストベルトの使用である。これらの装置は、アスリートの身体活動中に心臓の電気信号（ＥＣＧ）を測定する。しかしながら、これらのチェストストラップは着け心地が悪く、それが本格的なアスリートによる使用を実質的に制限している。
【０００３】
ますます多くの人々が、自身の健康のために心拍を測定することの持つ力に気付きつつあり、ほとんどの人々が、チェストストラップのようなものの着用をその着け心地の悪さに起因して避けようとするため、心拍を測定することのパラダイムは、分解能が高く着け心地は悪いものから、分解能が中間でありながら着け心地はより良いものへと、ゆっくりと変化している。
【０００４】
これは、例えば、アスリートの体の種々の部位に、例えば手首にも取り付けることが可能な、光学式の心拍モニタによって達成される。この種類の装置は、従来技術に伝えられており、ePulse2（登録商標）という名称で商業的に流通している。この心拍モニタには、市場で入手可能なパルス酸素濃度計に類似する、光センサを含む。上記心拍モニタは、手首に便利に着用可能なアームバンドとして認識されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、心拍測定に使用される光センサは、ランニング、サイクリング又は漕艇などの身体活動中に生じるような特に大きくて速い動作がもし起きると、大きな動作アーチファクトに悩まされる。これは、なぜならば、光センサが実際には血管の内部の血流を光学的に測定しているためであり、上記の血流はもちろん体の動作にも影響され、したがって不連続の荒い動作が血管内に生じることになる。これは、大きな動作アーチファクトをもたらし、心拍測定を複雑にする。
【０００６】
このため、従来技術に伝えられるいくつかの光センサは、さらなる動きセンサを使用して、身体部位に生じる動きを測定し、結果として生じる動きアーチファクトを補償する。しかしながら、限界が存在する。センサが取り付けられている身体部位の動作が非常に大きくなる場合、測定信号が動きセンサから提供される動き信号を用いて補償され、それぞれ適合される場合であっても、光センサはもはや信頼性のある測定結果を提供しない。
【０００７】
この場合、心拍モニタは、間違った心拍値を表示するか、あるいは心拍値をまったく表示しないかのいずれかとなる。これは、測定が不正確な心拍をもたらすか、あるいは心拍がまったく表示されない結果となるため、大きな欠点であると認められる。
【０００８】
数年にわたって大きなグループのユーザを見た経験が、参加者は上記のような心拍測定結果の信頼性と快適さとにより高い重要性を置くということを、示している。特に、アスリートやスポーツマンは、激しい活動又は運動に従事している場合、信頼性のある、リアルタイム性の、現在の心拍のフィードバックを常時有することが必要であると考える。心拍モニタが間違った心拍を登録していた場合、あるいは心拍の値を表示すらしない場合、これは、意欲を低下させる経験となるおそれがあり、装置の全体的な認識にマイナスの影響を与えるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの目的は、最初に述べた種類の、改良された心拍測定を可能にする装置、方法、システム、及び対応するソフトウェアを提供することである。ここで、心拍は、ユーザにとって快適な方法で測定され、上記の測定は、ユーザの測定中の身体部位において激しい動きが生じた場合でさえも、なお信頼性のある測定結果をもたらす。具体的には、本発明の１つの目的は、最大の確度で心拍を計算又は推定し、心拍測定の失敗につながる可能性がある心拍信号内の大きな動作アーチファクトという課題を克服することである。
【００１０】
第１の態様において、この目的は、本発明に従って、ヒトの心拍を決定するポータブル装置によって達成される。上記ポータブル装置は、
‐上記ヒトの上記心拍をある時間にわたり測定して心拍信号を生成する心拍測定ユニットと、
‐上記ヒトのある身体部位の動きをある時間にわたり測定して動き信号を生成する動き測定ユニットと、
‐上記心拍信号の信号品質を測定し、上記信号品質が所定閾値を上回る場合に上記心拍信号に基づいて心拍を計算し、上記信号品質が上記閾値を下回る場合に上記動き信号に基づいて心拍を推定するように構成された処理ユニットと、
を含む。
【００１１】
本発明の第２の態様において、対応する方法が提示され、上記方法は、
‐上記ヒトの上記心拍をある時間にわたり測定して心拍信号を生成する、測定するステップと、
‐上記ヒトのある身体部位の動きをある時間にわたり測定して動き信号を生成する、測定するステップと、
‐上記心拍信号の信号品質を測定するステップと、
‐上記信号品質が所定閾値を上回る場合に上記心拍信号に基づいて心拍を計算し、上記信号品質が上記閾値を下回る場合に上記動き信号に基づいて心拍を推定する、ステップと、
を含む。
【００１２】
本発明の第３の態様において、ヒトの心拍を決定するシステムが提示され、上記システムは、
‐上記ヒトの上記心拍をある時間にわたり測定して心拍信号を生成する、ポータブル心拍測定装置と、
‐上記ヒトのある身体部位の動きをある時間にわたり測定して動き信号を生成する、ポータブル動き測定装置と、
‐上記心拍信号及び上記動き信号を受信する通信インタフェースと、上記心拍信号の信号品質を測定し、上記信号品質が所定閾値を上回る場合に上記心拍信号に基づいて心拍を計算し、上記信号品質が上記閾値を下回る場合に上記動き信号に基づいて心拍を推定するように構成された処理手段とを含む、処理装置と、
を含む。
【００１３】
本発明のさらに別の態様において、コンピュータプログラム製品が提示される。上記コンピュータプログラム製品には、上記コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行された場合に、上記コンピュータに上記ポータブル装置を制御して上記方法のステップを実行させる、プログラムコード手段を含む。
【００１４】
本発明の好適な実施形態が、従属請求項において定義される。請求した方法及び請求したシステムは、請求したポータブル装置と類似及び／又は同一の好適な実施形態、並びに従属請求項において定義したものと類似及び／又は同一の好適な実施形態を有することが、理解されるべきである。
【００１５】
心拍測定ユニットが生成する心拍信号が動作アーチファクトに起因して信頼できなくなる場合でさえも、心拍を信頼できる方法でなお推定することができるということを、発明者は認識している。本発明により、心拍はそうした場合、動き測定ユニットが提供する動き信号に基づいて推定される。動き信号に基づいて心拍を推定することは、心拍が少なくとも動き信号に基づいて推定されることを意味し、再びになるが、他のパラメータ及び信号をこの推定にさらに含んでよい。このような心拍測定を実施するために、処理ユニットを、心拍信号の信号品質を測定するように構成する。心拍信号が所定閾値を上回る場合、心拍を心拍信号に基づいて測定することができる。これを心拍信号の周波数評価によって行ってよく、それがヒトの脈拍の決定をもたらす。
【００１６】
一方、心拍信号の信号品質が上記の所定閾値を下回ることが検出された場合、心拍を、動き信号に基づいて推定することができる。それに加えて、処理ユニットを、測定された心拍信号から心拍を計算する第１のモードから、測定された動き信号に基づいて心拍を推定する第２のモードへと、切り替わるように構成する。これら２つのモード間の切り替えは閾値に依存する。
【００１７】
上記閾値は、心拍信号内のノイズのレベルを示し、ここで、心拍測定ユニットによって測定される心拍信号は、ノイズが一定のレベルを超えている場合、それぞれ上記の閾値を下回る（under-running）場合、信頼性がなくなる。換言すると、上記の閾値は、心拍信号に基づいて心拍を確実に計算するために必要とされる、心拍信号についての最低限の信号品質を示す。上記の閾値を、どのレベルの装置の動きにおいて心拍信号に引き起こされる動作アーチファクトが大きく又は激しくなり、その結果、心拍の信頼性のある測定を単純に心拍信号から抽出することがもはや不可能となるのかを評価した経験から、決定してよい。ノイズのこの閾値又は閾値レベルは、必ずしも厳密値である必要はない。心拍信号の信号品質が良好又は十分な測定品質から、低い、不十分な測定品質へと移行するところの、値の範囲であってもよい。なお換言すると、上記の閾値は、心拍信号についての最も低いあり得る信号品質レベルを示す。上記の最も低いあり得る信号品質レベルを下回ると、心拍信号に基づいた心拍の計算は、失敗に、それぞれ許容可能な失敗範囲の外側にある間違った心拍値に、つながるであろう。
【００１８】
動き信号を使用することによって、心拍信号が大きな動きアーチファクトに起因して利用できない場合であっても、心拍信号を確実に推定することが可能となる。これは、最初に述べた従来技術の装置と比較すると、装置が大きな加速又は激しい振動にさらされている場合でさえもユーザがユーザ自身の心拍／脈拍についての信頼性のあるフィードバックを受け取るため、大きな利点である。
【００１９】
従来技術の装置とは対照的に、提示したポータブル装置はしたがって、心拍測定ユニットが機能しなくなった場合でさえも、ユーザに対して常時心拍を提供することができる。
【００２０】
動き信号に基づいて心拍を推定することは、必ずしも、動き信号だけが心拍を推定するために考慮されるということ、意味するものではない。心拍信号の信号品質が所定閾値を下回るような上述の場合であっても、心拍信号をなお考慮してよい。そのような実施形態において、処理ユニットを、動き信号から得られる情報に基づいて心拍信号を補正し、それぞれ適合させるように、構成する。換言すると、この場合、心拍信号を、動き信号から決定可能な補正値を用いて補正する。例えば、心拍信号と動き推測した信号部分とを比較すること、又は心拍信号から動き推測した信号部分を差し引くことによって、心拍信号内に生じたノイズをフィルタ処理する。
【００２１】
心拍信号の信号品質が上記の所定閾値を上回る場合、心拍を心拍信号から直接的に計算してよいが、本発明の一実施形態に従い、処理ユニットを、心拍信号に基づいて心拍を計算し、動き信号に基づいて計算された心拍を適合させるように、構成してよい。しかしながら、これは、心拍を信頼性のある方法で測定できる場合、必ずしも必要とされない。それにもかかわらず、この測定を、心拍測定のさらなる改良として実施してもよい。
【００２２】
本発明に従い、心拍測定ユニットを、ヒトの心拍をある時間にわたり測定することができる任意の種類のセンサによって実現してよい。これは、さらに、電子的なＥＣＧ電極を含んでよい。本発明の好適な実施形態に従い、心拍測定ユニットは、ヒトの血液の脈波をある時間にわたり測定して心拍信号生成する、光センサ、具体的にはフォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）を含む。ＰＰＧセンサは、光検出器を含み、光検出器は、通常、種々の波長において血液の吸収度を測定し、脈動する動脈の血液に起因する光の吸収度の決定を可能にする。
【００２３】
上記のようなＰＰＧセンサにより、ヒトの脈拍を快適な方法で測定することが可能となる。ポータブル装置を、例えば、ヒトの手首に取り付けてよい。ヒトの指先又は耳たぶに大抵取り付けられる既知のＰＰＧセンサとは対照的に、ヒトの手首への取り付けは、ポータブル装置の、さまざまな種類のスポーツ活動への活用を可能にし、ポータブル装置を快適に着用することができる。手首への取り付けが好ましいが、さらに、ポータブル装置をヒトの任意の他の身体部位に取り付けてもよく、例えば、胸部、脚部、又は首回りに取り付けてもよい。
【００２４】
上述の動き測定ユニットは、慣性センサを好ましくは含み、慣性センサは、慣性センサ自体が取り付けられた身体部位の加速を、少なくとも１つの空間的次元において測定する。この慣性センサを、好ましくは、３つの軸の加速度測定法を行うように構成する。それに加えて、好ましくは、３つの加速度計及び／又は３つのジャイロスコープを備える。加速度計を、測定軸が互いに垂直になり、すべての３つの空間的次元において重力加速度を測定することが可能となるように、配置する。３つのジャイロスコープを、同様の垂直なパターンにおいて配置し、任意に選択された座標系に関して装置の回転位置の測定を可能にする。種々の空間的次元において加速を測定する加速度計が大抵の活用に対して十分であるため、ジャイロスコープは必ずしも必要ないことが理解されるべきである。さらに、単一の加速度計が所望の動き信号／加速信号を生成するのに十分であることも、留意すべきである。
【００２５】
ポータブル装置を、好ましくは、腕時計に類似する形状に設計する。本発明の一実施形態に従い、ポータブル装置は、計算された心拍を表示するディスプレイを含む。このディスプレイは、測定された心拍／脈拍をリアルタイムでユーザに提供することができる。このディスプレイを、種々の方法において実現してよく、例えばＬＥＤの配列において実現してよい。
【００２６】
本発明の一実施形態に従い、処理ユニットを、心拍周波数及び／又はその高調波において心拍信号のスペクトルピークを解析することによって、周波数領域において心拍信号の信号品質を決定するように構成する。
【００２７】
この解析において、これらのピークのそれぞれの高さ、マグニチュードを調査する。これは、心拍信号の信号強度についての目安を与える。一般に、周波数領域において生じるピークがより高くより明白であるほど、心拍信号の信号品質がより良好になると、言えるであろう。これは主に、血液の脈波が理想的には周期的な信号を生成するという事実に依存し、それが周波数領域の中で、心拍周波数及び／若しくはその高調波において、又は心拍周波数及び／若しくはその高調波の付近において、明白なピークをもたらす。
【００２８】
したがって、心拍周波数及び／又はその高調波における明白なピークは、周期的な信号のための指標であり、再びになるが、心拍信号についての良好な信号品質の指標である。一方、心拍信号が、生じる動きによって破損され、動きアーチファクトを含む場合、これは、パワースペクトル内に別のノイズのピークをもたらすことになる。一般的に言って、信号品質はしたがって、心拍信号のスペクトルピークに基づいて決定することができる。
【００２９】
明白なピークが心拍周波数及び／若しくはその高調波において、又は心拍周波数及び／若しくはその高調波の周りで生じる場合、信号品質は、心拍信号に基づいて心拍を計算するのに十分な信頼性を有する（第１のモード）。一方、心拍信号のスペクトル解析がノイズのスペクトルを示す場合、処理ユニットは第２のモードに切り替わり、第２のモードにおいて、心拍は動き信号に基づいて推定される。
【００３０】
一実施形態において、ポータブル装置は、心拍信号内の、装置の動きに起因する周波数成分をフィルタ除去する周波数フィルタをさらに含み、ここで、処理ユニットを、フィルタ除去された心拍信号の信号品質を決定するように、構成する。このフィルタにより、心拍信号からの心拍の検出をより容易にすることが可能となる。しかしながら、これは、必須の特徴ではない。実際には、動きに起因する周波数成分は、心拍に起因する周波数成分とは異なる周波数において生じるからである。実際には、したがって大抵の場合、特に周波数領域において心拍信号を解析する場合、さまざまな種類の周波数成分を明確に識別することが可能である。
【００３１】
周波数領域において心拍信号を解析することに代わって、さらに処理ユニットを、心拍周期及びその倍数において自己相関関数においてピークの高さを解析することによって、時間領域において心拍信号の信号品質を決定するように、構成してもよい。時間領域において心拍信号を解析する場合、処理ユニットは信号内の周期的な成分に依存して信号品質のレベルを測定し、再びになるが、それが信頼性のある心拍信号の指標となる。これを、例えば、ゼロ交差及び／若しくは信号ピークを数えることによって、又は信号ピークの一貫性を解析することによって、行ってよい。同様に、上述したように、処理ユニットは次いで、信号解析に依存して、心拍を心拍信号に基づいて計算するかどうか（第１のモード）、又は心拍を動き信号に基づいて計算するかどうか（第２のモード）を決定する。
【００３２】
処理ユニットの第２の動作モードにおける動き信号に基づいた心拍の推定を、好ましくは、次のように行う。
【００３３】
本発明の一実施形態に従い、処理ユニットを、心拍定数（ＨＲconstant）を推定し、心拍の指数的な推移をある時間にわたり定義することによって、動き信号に基づいて心拍を推定するように、構成する。ここで、心拍の指数的な推移は、最後に確実に測定された心拍において始まり、推定されたＨＲconstantにおいて終わる。ＨＲconstantは、動き信号の周波数に依存する、ヒトの推定された心拍である。最後に確実に測定された心拍は、上記の信号品質のレベルを下回る前の時点において心拍測定ユニットを用いて最後に測定された心拍である。
【００３４】
処理ユニットは、したがって、２つのステップにおいて心拍を推定する。第１のステップにおいて、ＨＲconstantを推定する。ＨＲconstantの推定は、現在の動きの推定、次いで、装置の動きの周波数（測定された身体部位の動きの周波数）の推定を必要とする。この周波数を、測定された動き信号から導出することができる。
【００３５】
ＨＲconstantは、動きの量又は強度が長時間一定に保持される場合にヒトの脈拍が増加又は減少して達するであろう先の、ヒトの脈拍レベルを示す。換言すると、上記の推定は、心拍を動き信号に基づいて推定する第２のモードへと装置が切り替わるいわゆる移行期間中に、ヒトの動作が一定に保持されるという、仮定に基づいている。移行期間が実際には数秒という非常に短い期間でしかないため、この仮定は良好な近似をもたらすことを示している。
【００３６】
いったんをＨＲconstant決定すると、処理ユニットは、心拍信号に基づいて測定されている最後に確実に測定された心拍信号における開始値とＨＲconstantに等しい終端値とを用いて、心拍の指数的な推移をある時間にわたり定義する。指数的な推移は、人間の心臓の自然なふるまいを良好な的確な方法で反映するということが、示されている。
【００３７】
この指数的なふるまいは、ヒトの脈拍の増減（in-/decrease）についての近似曲線である。この増減は、さらに、ヒトの身体適応度に依存する。指数近似曲線はしたがって、好ましくは時間定数ａを有し、ここでａは、適応度の増加に伴って減少する、ヒトの適応度に関連付けられる定数である。
【００３８】
本発明の一実施形態に従い、処理ユニットを、ＨＲconstant＝２，１＊ｆ−ａを用いてＨＲconstantを計算するように、構成する。ここで、ｆは動き信号の周波数であり、ａはヒトの適応度をａ＝７５−ＨＲrestを用いて示す定数であり、ＨＲrestはヒトの安静時の心拍である。
【００３９】
測定された身体部位の動き周波数によって示されるＨＲconstantとヒトの身体活動の強度との間の上記の関係は直線関係であることに、留意すべきである。この関係は、参加者によって行われてきた経験に基づいて見出されている。ＨＲconstantが動き周波数の約２倍の値においてとどまることを、これらの経験は示している。適応度パラメータａについての良好な近似は、ａ＝７５−ＨＲrestであることが見出されている。
【００４０】
安静時の心拍ＨＲrestを、例えば、ユーザが安静にしている場合、すなわちユーザが動いていない場合に、心拍を測定する提示したポータブル装置を用いて、直接的に測定してよい。さらに、ＨＲrestを、正規の心拍測定中に（処理ユニットの第１の動作モードにおいて）心拍信号から推定してもよい。しかしながら、本発明の範囲を離れることなく、ａ、ＨＲrest及びＨＲconstantについて他の値を選択してもよいことに、留意すべきである。
【００４１】
ＨＲrestを測定又は推定することに代わって、さらに、ポータブル装置が入力インタフェースを含むことが考えられる。入力インタフェースを、例えば、ユーザがユーザ自身のＨＲrestを手動でタイプすることが可能となる小さなキーパッド又はタッチパッドで、実現してよい。このようにして、さらに、ユーザがユーザ自身の個人の適応度パラメータａを直接定義することが、考えられる。
【００４２】
手動で適応度パラメータａを定義し、動き周波数ｆを測定することに代わって、ＨＲconstantを決定するさらにより良い方法が、同一のユーザの以前の測定セッションを使用することである。
【００４３】
本発明の一実施形態に従い、ポータブル装置は、さらに、ヒトの身体活動の強度についての既知のレベルに属する心拍の基準尺度を記憶するように構成された、ストレージユニットを含む。ここで、処理ユニットを、心拍信号の信号品質が閾値の信号品質を下回る場合に、生成された動き信号に基づいてヒトの身体活動の強度のレベルを決定し、決定された強度のレベルと上記のストレージユニットに記憶された基準尺度とを比較することによって心拍定数（ＨＲconstant）を決定するように、構成する。
【００４４】
上記の基準尺度は、同一のユーザの以前の測定セッションにより記録された、心拍測定結果であってよい。ユーザが同一のポータブル装置を用いて前日に例えばランニングなどの身体活動を行った場合、測定された信号をストレージユニットの中に記憶することができる。心拍信号を対応する動き信号と合わせて記録することによって、計算された心拍を、動き信号から導出された対応する動きレベルにマップ／関連付けしてよい。
【００４５】
このようにして、以前の測定結果を用いて、ヒトの身体活動の強度の種々のレベルに対応する種々の心拍定数を決定することが、さらに可能となる。例えば、一定の量の強度レベルを、ストレージユニット内で、対応する心拍定数にマップすることが考えられる。この場合、必ずしも、すべての以前の測定データをストレージユニット内に記憶する必要はない。
【００４６】
ヒトの身体活動の強度のレベルを、例えば、生成された動き信号の少なくとも１つのピーク値における周波数に基づいて、及び／又はある期間にわたって生成された動き信号の平均のレベル若しくは振幅に基づいて、決定してよい。したがって、強度のレベルは動きレベルを示し、動きレベルはヒトが自身の身体活動中に受ける身体負荷の尺度である。
【００４７】
ストレージユニットを、例えば、小さなマイクロチップによって実現してよい。基準心拍又は基準心拍定数の記録を、自動的に行うことができる。それに加えて、処理ユニットは、処理された心拍と対応する動き強度レベルとを測定中にストレージユニット内に共に記憶する、記録モードに切り替わる。記憶された基準尺度に基づいて心拍定数を決定することは、上記で説明したように、測定効率の増大をもたらす。ユーザは、もはや、ＨＲconstant（パラメータａ、ｆ）を計算するために使用されるパラメータを手動でタイプする必要がなくなる。
【００４８】
個人向けのＨＲconstantを、以前の記録されたデータを解析することによって、効率的な方法で決定してよい。推測されたパラメータをこのようにして個人向けにし、その結果、処理ユニットが第２の動作モードに切り替わる移行期間において、上記推測されたパラメータの使用が心拍についての将来の推定を向上させる。
【００４９】
本発明のさらなる実施形態に従い、ポータブル装置は、ヒトの身体活動の種類に関する情報を受け取る第１の入力インタフェースをさらに含む。ここで、処理ユニットを、心拍信号の信号品質が上記の信号品質のレベルを下回る場合に、動き信号と身体活動の種類とに基づいて心拍を推定するように、構成する。
【００５０】
この第１の入力インタフェースを、例えば、ポータブル装置に一体化される小さなキーパッドで実現してよい。このようにして、ユーザは、ユーザ自身が行いたい身体活動の種類を手動で選択することが可能となる。ユーザに、例えば、ランニング、サイクリング、漕艇、ウェイトリフティングなどの種々の身体活動の選択リストを示してよい。
【００５１】
身体活動の種類が前もって分かる場合、これは、動き周波数の決定を簡素化する。それぞれの種類の身体活動が、実際には、異なる予期された平均の動き周波数を用いて、検出された動き信号についての異なる種類のパターンを生成するからである。予期された動き周波数に関する少なくとも粗い情報を有することで、心拍を動き信号に基づいて推定する処理ユニットの第２のモードにおいて、処理時間を節約することが可能となる。
【００５２】
身体活動の種類に関する情報は、さらに、上述した指数的な近似曲線を移行期間内に適合させることを可能にするであろう。これは、心拍が異なる種類の身体活動について、異なる推移をある時間にわたり有しうるという事実に合致する。例えば、心拍は、ウエイトリフティング活動と比較すると、サイクリング活動においてより速く増減するであろう。
【００５３】
本発明のさらなる実施形態に従い、ポータブル装置は、ヒトの個人データ、具体的には年齢、性別、体重、身長、及び／又は安静時心拍などを受け取る第２の入力インタフェースを含む。ここで、処理ユニットを、心拍信号の信号品質が上述した閾値の信号品質を下回る場合に、動き信号と受け取った個人データとに基づいて心拍を推定するように、構成する。
【００５４】
上記で説明したように、以前の測定結果から個人向けのパラメータを決定することに代わって、ユーザが心拍とその推移とにある時間にわたり生理学的に影響するユーザ自身の個人データを手動で入力することが、さらに考えられる。上記の第２の入力インタフェースは、追加的なキーパッドであってよく、あるいは第１の入力インタフェースで使用されたものと同一のキーバッドで実現されてよい。
【００５５】
個人の生理学的なユーザデータを用いて、上述したパラメータを適合させてＨＲconstantを計算してよく、あるいは個人の生理学的なユーザデータを用いて、さらなる生理学的モデルを適用し、次いで上記モデルを用いて、上述した心拍推移モデルを移行期間中に適合させてよい。そうした種類の生理学的モデルの例は、従来技術に伝えられている。いくつかの例示的なモデルが、例えば、学術論文“Reliability  and  Validity  of  the  Combined  Heart  Rate  and  Movement  Sensor  Actiheart”、European  Journal  of  Clinical  Nutrition  (2005)  59、561〜570に伝えられている。
【００５６】
要約すると、提示したポータブル装置と対応する方法とは、アスリートやスポーツマンの心拍を、多くの種々の状況において検出することを可能にし、大きな動作が生じ、最新式の光学式の心拍センサが心拍を確実に検出することができない状況においてさえも検出することを可能にする。上記で説明したように、処理ユニットを、２つのモード間で切り替わるように構成する。第１のモードにおいて、心拍は、信号品質が所定閾値を上回る場合に、心拍信号に基づいて計算される。一方、処理ユニットが心拍信号に基づいて心拍を確実に計算することができない場合、処理ユニットは心拍を動きから推定する第２のモードに切り替わり、そのデータと以前の測定結果から決定された値のセット、又はユーザによる入力として取り込まれた値のセットとを比較するモデルが用いられる。提示した方法は、したがって、次の特徴、すなわち
１．失敗の時点までの良好な測定結果の履歴
２．最後の測定が失敗であることを教える、成された測定の品質の目安
３．事前に記録するか、又は信頼性のある測定結果から決定することが可能な、ユーザのプロフィール
４．同一のユーザによる以前の測定結果から決定されるパラメータを使用する生理学的モデル
のうち１つ、又はそれらのいずれかの組み合わせを使用する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
本発明のこれら及び他の態様を、以降に記載の実施形態から明らかにし、以降に記載の実施形態を参照しながら説明していく。
【図１】本発明によるポータブル装置の活用を図式的に示す。
【図２】第１の実施形態によるポータブル装置のコンポーネントを図示する略ブロック図を示す。
【図３】第１の実施形態によるポータブル装置の処理ユニットの入力信号及び出力信号を図示する略ブロック図を示す。
【図４】第２の実施形態によるポータブル装置のコンポーネントを図示する略ブロック図を示す。
【図５】測定された心拍信号（図５Ａ）と、対応する信号品質測定（図５Ｂ）とを含む、第１の例を示す。
【図６】測定された心拍信号（図６Ａ）と、対応する信号品質測定（図６Ｂ）とを含む、第２の例を示す。
【図７】測定された心拍信号（図７Ａ）と、対応する信号品質測定（図７Ｂ）とを含む、第３の例を示す。
【図８】図５に示した第１の例を、本発明の方法に従った本発明のポータブル装置を用いて推定された心拍信号を含めて示す。
【図９】図６に示した第２の例を、本発明の方法に従った本発明のポータブル装置を用いて推定された心拍信号を含めて示す。
【図１０】図７に示した第３の例を、本発明の方法に従った本発明のポータブル装置を用いて推定された心拍信号を含めて示す。
【図１１】本発明によるシステムの活用を図式的に示す。
【図１２】心拍と身体運動の強さ／強度との間の関係を図示する例示的な図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図１は、本発明によるポータブル装置の活用（appliance）を概略的に示し、そのポータブル装置を参照番号１０で示す。ヒト２０が、この図においてランナーとして例示的に示され、その身体活動中に脈拍を測定するポータブル装置１０を着用している。
【００５９】
ポータブル装置１０を身体部位１２に取り付ける。身体部位１２はヒト２０の脈拍を測定するのに適しており、すなわち、身体部位１２において動脈の血液の脈拍を容易に追跡することができる。図１に示すように、好ましくはポータブル装置をヒト２０の手首に取り付ける。しかしながら、ポータブル装置をヒト２０の任意の他の身体部位１２、例えば、胸部、脚部又は首回りに取り付けてもよい。
【００６０】
図２の略ブロック図に示すように、上記のポータブル装置は、心拍測定ユニット１４、動き測定ユニット１６及び処理ユニット１８を含む。心拍測定ユニット１４及び動き測定ユニット１６は、処理ユニット１８に電子的に接続される。心拍測定ユニット１４は、光センサ、具体的にはフォトプレチスモグラフィ（photoplethysmography；ＰＰＧ）・センサを好ましくは含み、上記のセンサは、ヒト２０の血液の脈波をある時間にわたり測定し、心拍信号２２を生成する。
【００６１】
ＰＰＧセンサは、光検出器（図示せず）を含み、光検出器は、種々の波長における血液の吸収度を測定し、脈動する動脈の血液に起因する光の吸収度の変化の決定を可能にする。そうした種類のＰＰＧセンサにより、快適な方法でヒトの脈拍を測定することが可能となる。
【００６２】
動き測定ユニット１６は、少なくとも１つの空間次元において、より好ましくはすべての３つの空間次元において上記の身体部位１２の加速を測定する慣性センサを好ましくは含む。この慣性センサは、ヒト２０の上記の身体部位１２の動きをある時間にわたり測定して、ある時間にわたる加速（acceleration-over-time）の信号を生成し、ポータブル装置の取り付け先として好ましいヒト２０の手首において生じる加速を記録する。
【００６３】
このようにして、処理ユニット１８は、リアルタイムで測定された２つの信号の、心拍信号２２と動き信号２４とを受信する。これを、図３に図示するブロック図において例示的に示す。処理ユニット１８は、心拍信号２２及び動き信号２４を解析する。この解析から、処理ユニット１８は、心拍２６と動きレート２８とを計算する。ここで、動きレート２８は、身体部位１２がヒト２０の身体活動中に動かされる、動き周波数（motion  frequency）を示す。
【００６４】
処理ユニット１８は、さらに、心拍信号２２の信号品質３０と動き／加速信号２４の信号品質３２とを測定する。信号品質３０、３２は、測定された信号２２、２４のデータの信頼性の尺度を示す。信号品質３０、３２は、測定された信号２２、２４を破損するノイズの量を示す。ノイズ破損が少ないと信号品質３０、３２は高くなり、一方、ノイズ破損が多いとそれに応じて信号品質３０、３２は低くなる。測定された信号２２、２４内のノイズ破損の量は、上記の発明の要約で詳細に説明したように、処理ユニット１８において周波数解析を行うことによって測定される。
【００６５】
心拍信号２６の信号品質３０に依存して、処理ユニット１８は、２つの計算モードを切り替える。それに加えて、閾値を定義する。閾値は、心拍信号２２内のノイズのレベルを示し、ここで、心拍測定ユニット１４が測定した心拍信号２２は、上記の所定のノイズのレベルを超えた場合、それぞれ上記の閾値を下回る場合に、信頼性がなくなる。したがって、上記の閾値は、心拍信号２２に基づいて心拍２６を確実に計算するのに必要な、心拍信号２２の最小の信号品質３０を示す。
【００６６】
処理ユニット１８は、心拍信号２２の信号品質３０が上記の所定の閾値を上回る場合、第１の計算モードに切り替わる。この場合、処理ユニット１８は、心拍信号２２に基づいて心拍２６を計算する。このモードは「通常」モードを表し、このモードにおいて、心拍測定ユニット１４の光センサは、少量の動きアーチファクトしか含まない信頼性のある信号を伝え、測定された心拍信号２２に基づいて心拍２６を計算することがまだ可能となっている。
【００６７】
しかしながら、ポータブル装置１０が激しいかくはん（大きな加速）にさらされている場合、心拍信号２２の信号品質３０があまりに悪くなり、心拍２６の信頼性のある計算が心拍信号２２に基づくことが、もはや技術的に不可能となる可能性がある。そうした状況は、ヒト２０が速い、不連続の方法で身体部位１２を動かしている場合に生じる。
【００６８】
そうした場合、類似する光学式の心拍測定センサを用いる従来技術の装置は、心拍の測定に失敗し、その失敗は、信頼性のある測定が不可能となることを意味する。しかしながら、この課題は本発明によって解決される。
【００６９】
上述のケースにおいて、処理ユニット１８は、第２の計算モードに切り替わるように構成される。第２の計算モードにおいて、心拍２６を、動き信号２４に基づいて推定する。この心拍２６の推定は、処理ユニット１８が心拍信号２２の信号品質３０が所定の品質閾値を下回ったと認識するや否や、開始される。次いで、処理ユニット１８は、動き信号２４から得られた信号データを使用する生理学的モデルを用いて、心拍２６を推定する。この推定は、一実施形態に従い、以下のようになされる。第１のステップにおいて、処理ユニット１８は、ＨＲconstantを推定する。このＨＲconstantは、動きの量又は強度が長時間一定に保持される場合にヒトの脈拍が増加又は減少して達するであろう先の、ヒトの脈拍レベルを示す。
【００７０】
図１２に示す例示的な図からわかるように、心拍２６と身体運動の労力の強さとの間に直線関係が存在する。この図において、Ｘ軸はｋｐｈで測定されたランナーの速度を示し、左のＹ軸はｂｐｍで睡眠を上回る心拍を示し、右のＹ軸はＪ／ｍｉｎ／ｋｇで表される運動の強さ（ＰＡＩ）を示す。このプロットは、約３０人を見た経験から作成されたもので、その人々の脈拍は、ランニング中に、種々のランニング速度及び強度レベルにおいて測定された。上記プロットは、心拍とランニング活動が行われている強さ／強度との間に直線関係が存在することを示している。このプロットは、２００５年に、European  Journal  of  Clinical  Nutrition（2005）  59、561〜570の“Reliability  and  Validity  of  the  Combined  Heart  Rate  and  Movement  Sensor  Actiheart”において公開されている。
【００７１】
ＨＲconstantは、多かれ少なかれ、動きの周波数の約２倍の値に等しいということを、参加者によって行われた経験は示している。したがって、ＨＲconstantの推定は、現在の動きの推定、それぞれの測定された身体部位１２の動きの周波数の推定を必要とする。
【００７２】
この周波数は、動き信号２４のスペクトル解析から導出される。いったんＨＲconstantを決定すると、処理ユニット１８は、処理ユニット１８が第２のモード（移行期間）に切り替えられ、光学式の心拍センサ１４が信頼性のある信号２２を伝えない期間について、推定された心拍の推移（development）をある時間にわたり表す近似曲線を作り出す。この近似曲線は、最後に確実に測定された心拍２６を開始値として用い、推定されたＨＲconstantを終端値として用いる。これら２つの値の中間に、指数近似曲線を適用する。指数的な推移は人間の心臓の自然なふるまいを良好な的確な方法で反映するということが、示されている。
【００７３】
この仮定は、光学式の心拍センサ１４が測定に失敗するいわゆる移行期間が実際には数秒という非常に短い時間でしかないため、良好な近似をもたらすことを示している。脈拍の適合についての記載した指数的な推移がさらにヒト２０の適応度に依存するということを、参加者によって行われた経験はさらに示している。
【００７４】
したがって、ヒト２０の適応度レベルを示す適応度係数ａが、好ましくは追加的に統合される。時間定数が適応度係数ａによって与えられるところの指数近似曲線が、心拍推移についてのかなり良好な推定を移行期間中にもたらすということを、経験は示している。適応度係数ａはこの場合、ヒト２０の適応度が増加するに伴いａが減少するような方法でヒトの適応度に関連付けられる定数を示す。
【００７５】
さらに、移行期間中の心拍推移の推定を、同一ユーザ２０の以前の測定セッションを考慮することによって、改良してよい。したがって、ＨＲconstantを、記憶された以前の測定データに基づいて決定してよい。これを実施するために、図４に示す第２の実施形態によるポータブル装置１０は、ヒトの身体活動の強度の基準レベルに属する心拍２６の基準尺度を記憶するように構成された、追加的なストレージユニット３４を含む。この実施形態による処理ユニット１８は、生成された動き信号２４に基づいてヒトの身体活動の強度のレベルを決定し、上記決定された強度のレベルと上記ストレージユニット３４に記憶された基準尺度とを比較することによって心拍定数（ＨＲconstant）を決定するように構成される。
【００７６】
上記の基準尺度は、同一のユーザ２０の以前の測定セッションにより記録された心拍測定結果であってよい。ユーザ２０が同一のポータブル装置１０を用いて前日に例えばランニングなどの身体活動を行った場合、測定された信号をストレージユニット３４の中に記憶することができる。心拍信号２２を対応する動き信号２４と合わせて記録することによって、計算された心拍２６を、動き信号２４から導出された対応する動きレベルに関連付けてよい。このようにして、処理ユニット１８は、以前の測定結果を用いて、ヒトの身体活動の強度の種々のレベルに対応する種々の心拍定数を決定することができる。
【００７７】
ヒトの身体活動の強度のレベルを、例えば、生成された動き信号２４の少なくとも１つのピーク値における周波数に基づいて、及び／又はある時間にわたって生成された動き信号２４の平均のレベル若しくは振幅に基づいて、決定してよい。したがって、強度のレベルは動きレベルを示し、動きレベルはヒトの身体負荷の尺度である。
【００７８】
実際には、ストレージユニット３４を、小さなマイクロチップによって実現する。さらなるストレージユニット３４を含むことによって、ＨＲconstantの推定とさらに移行期間中の心拍推移の推定とが、より効率的になる。処理ユニット１８は、以前の記録データを解析し、このデータから推測されたパラメータを心拍推移の推定のために移行期間中に使用する。
【００７９】
図４のブロック図に例示的に示すように、ポータブル装置１０は、小さなキーパッド又はタッチパッドなどの第１の入力インタフェース３６をさらに含んでよく、第１の入力インタフェース３６により、ユーザ２０は、ユーザ自身が行いたい身体活動の種類を手動で選択することが可能となる。ユーザ２０は、例えば、所定のリストから、ランニング、サイクリング、漕艇、ウェイトリフティングなどの身体活動を選択することができる。処理ユニット１８が身体活動の種類に関する情報を追加的に受け取る場合、これは動き周波数の決定を簡素化する。これは、再びになるが、各種の身体活動が実際には検出動き信号２４の異なる種類のパターンを生成する、という事実に依存する。
【００８０】
図４のブロック図にさらに示すように、ポータブル装置は、第２の入力インタフェース３８を追加的に含んでよい。この第２の入力インタフェース３８もまた、キーパッド又はタッチパッドであってよく、第２の入力インタフェース３８により、ユーザ２０は、心拍とその推移とにある時間にわたり生理学的に影響するユーザ自身の個人データを手動で入力することが可能となる。あり得る重要な個人データは、例えば、年齢、性別、体重、身長、及び／又は安静時心拍などであってよい。
【００８１】
したがって、ユーザ２０は、ユーザ自身の個人データを直接入力することが可能となり、上記個人データは、光学式の心拍センサ１４が信頼性のある心拍信号２２を伝えることに失敗した場合、処理ユニット１８の第２のモードにおいて心拍２６の推定を向上させるために使用することができる。入力された個人データを使用して、さらなる生理学的モデルを適用してよく、上記モデルを使用して、推定された心拍推移を移行期間中に適合させてよい。例示的な生理学的モデルが、上述の学術論文に伝えられている。
【００８２】
ＨＲrestなどの個人的なパラメータと個人的な適応度パラメータａとのうち少なくともいくつかを上述した方法で動き信号２４から導出してもよいため、この第２の入力インタフェース３８は必ずしも必要ないことに、留意すべきである。さらに、第１の入力インタフェース３６と第２の入力インタフェース３８とを同一のキーパッドによって（図４に概略的に示すように）実現してよいことに、留意すべきである。
【００８３】
例示した第２の実施形態に従い、ポータブル装置１０は、ディスプレイ４０をさらに含む。ディスプレイ４０は、例えば、ポータブル装置１０に一体化され、リアルタイムで計算された心拍２６をユーザ２０に対して視覚化／表示するために使用される、小さなＬＥＤの配列であってよい。
【００８４】
図５乃至図７は、ユーザ２０のランニング活動中に光学式の心拍センサを用いて記録された、３つの例示的な測定結果を示す。上側の図（図５ａ、図６ａ及び図７ａ）は、１分当たりの拍動で測定され（Ｙ軸）、ある時間にわたり、秒単位で測定された（Ｘ軸）、心拍信号２２、２２'、２２''を示す。下側の図（図５ｂ、図６ｂ及び図７ｂ）は、対応する記録された心拍品質信号３０、３０'、３０''と動きレート品質信号３２、３２'、３２''とを、対応する期間にわたって示す。
【００８５】
図５ａ、図６ａ及び図７ａに示す測定結果は、補正されていない心拍信号２２、２２'、２２''を示し、心拍信号２２、２２'、２２''は、光学式の心拍測定ユニット１４を用いて測定されただけであり、受信した動きデータによって補正されていないということを意味する。
【００８６】
図５において、この心拍測定が５００秒乃至７００秒の期間（円形で強調されている期間）に失敗していることがわかるであろう。この期間において、心拍品質信号３０は非常に低く、ほぼゼロの傾向にある。動きレート品質信号３２は、代わって、かなり高い値を示しており、ポータブル装置１０の大きな動作が存在するという指標となっている。これにより、この期間内の心拍信号２２の推移は信頼できなくなる。
【００８７】
この期間において、測定された心拍信号２２は、激しい変化を含む非常に不連続の推移を有し、上記の推移はもちろん「本当の」心拍のふるまいとはマッチしない。これは、大きな加速が生じた場合に大きな動きアーチファクトが心拍信号２２に取り込まれるという、上述した影響に依存する。
【００８８】
類似の例を図６及び図７に示す。ここで、心拍測定ユニット１４の失敗が４００秒乃至７００秒の期間（図６）、又は１００秒乃至７００秒の期間（図７）に生じている。これを、対応する心拍品質信号３０'、３０''によって識別する。上記の心拍品質信号３０'、３０''は、これらの期間において非常に低くなり、測定された心拍が信頼できないことを示す。
【００８９】
図８乃至図１０は、同じグラフを示し、グラフにおいて、提示したポータブル装置１０を用いて計算／推定されている推定された心拍信号２３、２３'、２３''も同様に図の中に描いている。図８は、図５と同じ失敗例を参照し、図９は図６の１つを参照し、図１０は図７の１つを参照する。グラフは、基準として本当の心拍の推移を受信するためのＥＣＧ装置を用いて測定された、「本当の」心拍信号４２のプロットをさらに含む。
【００９０】
図８乃至図１０から、ポータブル装置１０を用いて推定された心拍信号２３、２３'、２３''は基準信号４２、４２'、４２''に非常に近いことが、わかるであろう。推定された心拍信号２３、２３'、２３''は上記で説明した方法で動き信号２４に基づいて推定されていることに、留意しなければならない。心拍測定ユニット１４が信頼性のある測定結果を伝えている期間（例えば、図６乃至図９に示す例における０秒乃至４００秒、７００秒乃至１８５０秒の期間など）において、心拍信号２３、２３'、２３''は、心拍測定ユニット１４を用いて直接的に測定された心拍信号である。心拍測定ユニット１４の測定が失敗している期間（例えば、図６乃至図９における４００秒乃至７００秒の期間など）において、心拍信号２３、２３'、２３''は、上述した推定方法のうち１つを用いて動き信号２４に基づいて推定される。これは、測定中に常時、かなり実際的な心拍計算／推定をもたらす。
【００９１】
提示したポータブル装置と対応する方法とにより、アスリート又はスポーツマンの心拍を、多くの種々の状況において検出することが可能となり、大きな動作が生じ、最新式の心拍センサが心拍を確実に検出できないであろう状況においてさえも検出することが可能となる。上記に説明したように、処理ユニットを、２つのモード間で切り替わるように構成する。第１のモードにおいて、信号品質が所定の閾値を上回る場合、心拍は心拍信号に基づいて計算する。一方、処理ユニットが心拍信号に基づいて心拍を確実に計算することができない場合、処理ユニットは心拍を動きから推定する第２のモードに切り替わり、そのデータと以前の測定結果から決定された値のセット、又はユーザによる入力として取り込まれた値のセットとを比較するモデルが用いられる。提示した方法は、したがって、次の特徴、すなわち
１．失敗の時点までの良好な測定結果の履歴
２．最後の測定が失敗であることを教える、成された測定の品質の目安
３．事前に記録するか、又は信頼性のある測定結果から決定することが可能な、ユーザのプロフィール
４．同一のユーザによる以前の測定結果から決定されるパラメータを使用する生理学的モデル
のうち１つ、又はそれらのいずれかの組み合わせを使用する。
【００９２】
図１１からわかるように、提示した方法を、必ずしもポータブル装置１０に実装する必要はない。同様にして、同一のケーシングに含めることが可能なポータブル心拍測定装置４４とポータブル動き測定装置４６とを含む、システム１００を提供することができる。図示するシステム１００とポータブル装置１０との違いは、ポータブル処理ユニット１８はポータブル装置の中にまったく一体化されないことである。代わって、ポータブル心拍測定装置４４及びポータブル動き測定装置４６が測定する信号を、上記の計算／推定を外部的に実行する外部処理装置４８に転送してよい。さらに、ポータブル装置４４、４６と処理装置４８との間で無線接続を用いることによって、このデータ転送をリアルタイムで実現してよい。しかしながら、ポータブル装置４４、４６が記録したデータをストレージユニット内に記憶し、後から（測定後に）処理装置４８に転送することも可能である。
【００９３】
リアルタイム接続を確立するために、ポータブル装置４４、４６は、好ましくは、無線送信部などの通信インタフェース（簡略化のために図示せず）を含み、一方、処理装置もまた、無線受信部などの同様の通信インタフェースを含む。その他の点について、システム１００は、請求したポータブル装置１０と類似の、及び／又は同一の好適な実施形態を有することが、理解されるべきである。
【００９４】
本発明を図面及び上記説明において詳細に図示及び記述してきたが、上記の図示及び説明は実例又は例示と見なされるべきであって限定と見なされるべきではない。本発明は開示した実施形態に限定されない。開示した実施形態に対する他の変形が、請求した発明を実施する当業者によって、図面、開示、及び別記の請求項の検討から、理解及び達成されるであろう。
【００９５】
請求項において、単語の「含む（“comprising”）」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞の「ある（“a”，“an”）」は複数を除外するものではない。単一の要素又は他の単位が、請求項に列挙される複数の項目の機能を実現させてよい。ある手段が互いに異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを使用して利益をもたらすことができないということを示すものではない。
【００９６】
コンピュータプログラムを、他のハードウェアと合わせて、又は他のハードウェアの一部として供給される、光学式ストレージ媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体において記憶／配布してよい。しかしながら、コンピュータプログラムを、さらに、他の形態で、例えばインターネット又は他の有線若しくは無線の遠隔通信システムなどを介して配信してもよい。
【００９７】
請求項におけるいかなる参照符号も、その範囲を限定するものと見なされるべきではない。
【図１】
2014530037.tif 000003
【図２】
2014530037.tif 000004
【図３】
2014530037.tif 000005
【図４】
2014530037.tif 000006
【図５Ａ】
2014530037.tif 000007
【図５Ｂ】
2014530037.tif 000008
【図６Ａ】
2014530037.tif 000009
【図６Ｂ】
2014530037.tif 000010
【図７Ａ】
2014530037.tif 000011
【図７Ｂ】
2014530037.tif 000012
【図８Ａ】
2014530037.tif 000013
【図８Ｂ】
2014530037.tif 000014
【図９Ａ】
2014530037.tif 000015
【図９Ｂ】
2014530037.tif 000016
【図１０Ａ】
2014530037.tif 000017
【図１０Ｂ】
2014530037.tif 000018
【図１１】
2014530037.tif 000019
【図１２】
2014530037.tif 000020
【国際調査報告】
2014530037.tif 000021
2014530037.tif 000022
2014530037.tif 000023