(57)【要約】【課題】脈波測定装置において、感圧素子の総個数にかかわらず、センサのノイズ除去回路の個数を所定数に抑制する。【解決手段】脈波測定装置は、複数の感圧素子を配列してなる感圧素子アレイと、これら複数の感圧素子の出力信号に基づいて、感圧素子アレイを構成する全感圧素子の中から、全感圧素子の個数よりも少ない所定個数の感圧素子を選出し、感圧素子アレイを構成する全感圧素子の出力信号から選出した感圧素子の出力信号のみを選択して出力する選択部と、この記選択部で選択した出力信号を用いて脈波を測定するための信号処理を行う信号処理部とを備える。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の感圧素子を配列してなる感圧素子アレイと、
前記複数の感圧素子の出力信号に基づいて、前記感圧素子アレイを構成する全感圧素子の中から、当該全感圧素子の個数よりも少ない所定個数の感圧素子を選出し、前記感圧素子アレイを構成する全感圧素子の出力信号から当該選出した感圧素子の出力信号のみを選択して出力する選択部と、
前記選択部で選択した出力信号を用いて脈波を測定するための信号処理を行う信号処理部とを備えることを特徴とする脈波測定装置。
【請求項２】
前記選択部は、前記出力信号の、少なくとも脈拍の１拍の期間より長い期間の脈波形から脈波形の特徴値を抽出し、当該特徴値と脈波特徴判定値との比較結果に基づいて、感圧素子を選出する特徴値判定部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の脈波測定装置。
【請求項３】
前記選択部は、全感圧素子の中から段階的に感圧素子を選出する複数の判定部を有し、
当該判定部は、押圧判定部と特徴値判定部とを含み、
前記押圧判定部は、前記感圧素子アレイを構成する全感圧素子を、脈拍の１拍の期間よりも十分に短い期間で瞬時的に押圧して検出される出力信号と押圧判定値との比較結果に基づいて、全感圧素子の中から感圧素子を選出し、
前記特徴値判定部は、前記押圧判定部で選出した感圧素子の出力信号から脈波形の特徴値を抽出し、
該脈波形は、少なくとも脈拍の１拍の期間より長い期間とし、
前記特徴値と脈波特徴判定値との比較結果に基づいて、感圧素子を選出することを特徴とする、請求項１に記載の脈波測定装置。
【請求項４】
前記選択部は、全感圧素子の中から段階的に感圧素子を選出する複数の判定部を有し、
当該判定部は、偏差判定部を含み、
前記特徴値判定部は、感圧素子の出力信号から脈波形の特徴値を抽出し、
該脈波形は、少なくとも脈拍の１拍の期間より長い期間とし、
前記特徴値と脈波特徴判定値との比較結果に基づいて感圧素子を選出し、
前記偏差判定部は、前記特徴値判定部で選出した感圧素子の脈波形の特徴値の平均値を算出し、当該平均値と脈波形の特徴値との差分に基づいて感圧素子を選出することを特徴とする、請求項１に記載の脈波測定装置。
【請求項５】
前記選択部は、全感圧素子の中から段階的に感圧素子を選出する複数の判定部を有し、
当該判定部は特徴値判定部と順位付け判定部とを含み、
前記特徴値判定部は、感圧素子の出力信号から脈波形の特徴値を抽出し、
該脈波形は、少なくとも脈拍の１拍の期間より長い期間とし、
前記特徴値と脈波特徴判定値との比較結果に基づいて感圧素子を選出し、
前記順位付け判定部は、前記特徴値判定部で選出した感圧素子の脈波形の特徴値に基づいて順位付けを行い、当該順位付けに基づいて感圧素子を選出することを特徴とする、請求項１に記載の脈波測定装置。
【請求項６】
前記選択部は、全感圧素子の中から段階的に感圧素子を選出する複数の判定部を有し、
当該判定部は押圧判定部、特徴値判定部、偏差判定部、および順位付け判定部を含み、
前記押圧判定部は、前記感圧素子アレイを構成する全感圧素子を瞬時的に押圧することで検出される出力信号と押圧判定値との比較結果に基づいて全感圧素子の中からの感圧素子を選出し、
前記特徴値判定部は、前記第１の押圧判定部で選出した感圧素子の出力信号から脈波形の特徴値を抽出し、
該脈波形は、少なくとも脈拍の１拍の期間より長い期間とし、
前記特徴値と脈波特徴判定値との比較結果に基づいて感圧素子を選出し、
前記偏差判定部は、前記特徴値判定部で選出した感圧素子の脈波形の特徴値の平均値を算出し、当該平均値と脈波形の特徴値との差分に基づいて感圧素子を選出し、
前記順位付け判定部は、前記偏差判定部で選出した感圧素子の脈波形の特徴値に基づいて順位付けを行い、当該順位付けに基づいて感圧素子を選出することを特徴とする、請求項１に記載の脈波測定装置。
【請求項７】
前記選択部は、前記各判定部の判定結果を記憶する感圧素子情報記憶部を有し、
当該感圧素子情報記憶部は、
前記押圧判定部で選出した感圧素子を登録し、
前記特徴値判定部の選出で選外とされた感圧素子を登録した感圧素子から除外し、前記特徴値判定部で抽出した脈波形の特徴値を記憶し、
前記偏差判定部の選出で選外とされた感圧素子を前記登録感圧素子から除外し、前記順位付け判定部で選出した感圧素子を記憶することを特徴とする、請求項６に記載の脈波測定装置。
【請求項８】
前記信号処理部はノイズ除去部を有し、前記順位付け判定部の順位付けの上位から順に選出された所定個数の感圧素子をノイズ除去部に接続することを特徴とする、請求項５又は６に記載の脈波測定装置。
【請求項９】
前記押圧判定部は、前記瞬時的押圧時に検出される感圧素子の信号を所定周期でサンプリングして得られる複数のサンプリング値の平均値を感圧素子の出力信号とすることを特徴とする、請求項３、６、７の何れか１つに記載の脈波測定装置。
【請求項１０】
前記押圧判定部は、全感圧素子の出力信号について順に押圧判定値と比較し、当該比較によって選出した感圧素子の個数が所定個数に達した時点で処理を終了することを特徴とする、請求項３、６、７、９の何れか１つに記載の脈波測定装置。
【請求項１１】
前記押圧判定部は、感圧素子アレイに予め分散させて分布させて設定した所定個数の感圧素子について出力信号を押圧判定値と比較し、当該比較で選出した感圧素子の周囲に分布する感圧素子について出力信号を押圧判定値と比較することを特徴とする、請求項１０に記載の脈波測定装置。
【請求項１２】
前記押圧判定部は、面状に配列された感圧素子アレイの外周から内周に向かって、又は内周から外周に向かって渦巻き状に出力信号を選び、順に押圧判定値と比較することを特徴とする請求項１０に記載の脈波測定装置。
【請求項１３】
前記押圧判定部は、格子状に配列された感圧素子アレイの行又は列について、任意の行順または列順で、列方向又は行方向に順に押圧判定値と比較することを特徴とする請求項１０に記載の脈波測定装置。
【請求項１４】
前記特徴値判定部が抽出する脈波形の特徴値は、脈波形の連続する３つの極限点を抽出し、第１の極限点と第２の極限点間および第２の極限点と第３の極限点間とにおける、周期、波高値の高低差、スロープの傾きのうち、少なくとも何れか１つであることを特徴とする、請求項２から請求項７の何れか１つに記載の脈波測定装置。
【請求項１５】
前記特徴値判定部は、第１の極限点の値と第３の極限点の値との平均値を用いて、第１の極限点の値と第３の極限点の値との差分を補償することを特徴とする、請求項１４に記載の脈波測定装置。
【請求項１６】
前記特徴値判定部は、前記３つの極限点の有無、前記３つの極限点から得られる周期、波高値の高低差、スロープの傾きのうち、少なくとも何れか１つを判定条件とすることを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の脈波測定装置。
【請求項１７】
前記特徴値判定部は、判定結果の履歴に基づいて前記判定条件の値を変更することを特徴とする、請求項１４から１６の何れか１つに記載の脈波測定装置。
【請求項１８】
前記特徴値判定部は、第１の極限点と第２の極限点間と、第２の極限点と第３の極限点間と、の周期比率を判定条件として、正位相の脈波形であるか逆位相の脈波形であるかを判定することを特徴とする、請求項１４から１７の何れか１つに記載の脈波測定装置。
【請求項１９】
前記特徴値判定部は、選出した感圧素子の個数が予め設定した個数以下の場合には報知することを特徴とする、請求項２から７の何れか１つに記載の脈波測定装置。
【請求項２０】
前記選択部は、選択した感圧素子を記憶する記憶部を有し、
前記特徴値判定部は、感圧素子の再選択時に、前記感圧素子アレイを構成する全感圧素子の中から、記憶部に記憶される感圧素子の近傍に存在する感圧素子について選出を行うことを特徴とする、請求項２から１９の何れか１つに記載の脈波測定装置。
【請求項２１】
前記偏差判定部は、第１の極限点と第２の極限点間周期と、第２の極限点と第３の極限点間周期とのうちの少なくとも何れか１つの周期の平均値を算出し、当該平均値から許容範囲内の出力信号を出力する感圧素子を選出することを特徴とする、請求項４又は６に記載の脈波測定装置。
【請求項２２】
前記順位付け判定部は、脈波形の連続する３つの極限点を抽出し、第１の極限点と第２の極限点間周期、第２の極限点と第３の極限点間周期、各極限点間の波高値の高低差、各極限点間のスロープの傾きのうち、少なくとも何れか１つに基づいて順位付けを行うことを特徴とする、請求項５又は６に記載の脈波測定装置。
【請求項２３】
前記偏差判定部は、選出した感圧素子の個数が予め設定した個数以下の場合には報知することを特徴とする、請求項４又は６に記載の脈波測定装置。
【請求項２４】
前記偏差判定部は、選出した感圧素子の出力信号の極限点間の周期から脈拍数を算出することを特徴とする、請求項２１に記載の脈波測定装置。
【請求項２５】
前記特徴値判定部は、選出した感圧素子の出力信号の極限点間の周期から脈拍数を算出することを特徴とする、請求項１４から１８の何れか１つに記載の脈波測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者の運動中等に連続的かつ高精度に脈拍数を測定し、表示等の報知手段によって使用者に自己の脈拍数を監視可能とさせる脈拍測定装置に関し、特に運動ノイズやその他のノイズを除去する技術により精度の高い脈拍数を得る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運動トレーニングにおいて、過不足のない運動トレーニングを実現する方法の１つとして、運動強度から算出される心拍数を運動トレーニング指標として用い、運動量を調整する方法が知られている。
【０００３】
運動強度とは、運動の強さや身体にかかる負荷を指し示す指標であり、最大酸素摂取量を１００％としてその何％で運動するかを示すものである。
【０００４】
心拍数を用いた運動量の調整では、運動強度を用いて運動トレーニングなどを行おうとする際に、目標とする運動強度である目標運動強度を設定し、この目標運動強度に相当する心拍数を目標心拍数として運動中の心拍数を測定し、測定した心拍数を運動トレーニング指標として運動量を管理する。
【０００５】
このような運動強度は、運動強度の数値が大きいほどエネルギー消費量が増え、身体にかかる負荷が大きくなる。このとき、高い運動強度では、肝臓や筋肉に蓄積している糖質をエネルギー源として用い、低い運動強度では脂質をエネルギー源として用いている。
【０００６】
これらを鑑みて、糖質と脂質とのどちらをエネルギー源とするかについて多くの議論がなされている。この考え方を、身体の筋力アップやダイエット、生活習慣病の予防などに適用しようという提案も多い。
【０００７】
ところで、運動強度は、運動の種別によってその数値が特定されているものではなく、また、同じ運動であっても個人によってその数値は異なる。運動によるエネルギー消費量の測定は、長時間運動の場合にはエネルギー消費量は酸素摂取量と概ね比例することが知られているので、運動中の酸素摂取量を計測することで求めることができる。しかしながら、運動中の酸素摂取量を計測するには大掛かりな装置と専門的な知識とが必要であるため、一般に酸素摂取量からエネルギー消費量の数値を知ることは難しい。
【０００８】
そのため、近年では、運動中の酸素摂取量を計測する代わりに、酸素摂取量と概ね比例する心臓の心拍数を基に数値化を行い、身体にかかる負荷状態を心拍数によって把握することが行われている。
【０００９】
心拍数の測定にあっては、簡易的には、指を手首の内側や首に当て、心臓の鼓動に応じて振動する皮膚をその指先の触覚によって測ることができる。目標心拍数を自分なりに設定して心拍数を運動トレーニング指標とすることが盛んに行われるようになってくると、運動中やトレーニング直後においても心拍数を測りたいという要望が高まり、このような状況においての簡便に心拍数を測定できる心拍計が求められるようになってきた。このような事情から、近年、多くの電子心拍計の提案がなされている。
【００１０】
このような電子心拍計としては、一般に心電位検出方式が広く知られており。この心電位検出方式では、例えば、指や胸部に脈波を検出する電極を設けたベルト状の脈波検出部を装着し、この脈波検出部で検出した信号を、脈波検出部と独立した表示部に有線または無線で情報を送信して表示させるものがある。表示部は腕などに装着し、脈波検出部が検出した脈波の周期から心拍数を求めて表示する。また、脈波検出部と表示部を一体化したものも知られている。
【００１１】
脈波検出部として、上述したような電極を用いた電極式の他に、血流の変化を光で捕らえる光学式や、血圧の変化を静電式圧力センサを用いて圧力で測定する圧力式などもある。発光素子から身体に光を照射し、その反射光または透過光を受光素子で検出し、受光信号を脈拍信号に変換して脈拍を測定する心拍計が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１２】
このような電子心拍計において、運動中やトレーニング直後であっても心拍数を測定することができるようにするために、脈波を測定するための脈波測定用センサなどを搭載した手首装着型の生体測定装置が提案されている（例えば、特許文献２。）。
【００１３】
脈波測定では、身体の動きに伴って検出信号に浸入する体動ノイズの問題があり、この体動ノイズの影響を除去するために、複数点の圧力測定値から血管位置を決定し、血管上と血管以外の圧力信号の差分を求める提案がされている（例えば、特許文献３参照。）。また、アレイセンサの加重平均信号をセンサ毎の脈波検出信号から差し引いてノイズを除去する提案もされている（例えば、特許文献４参照。）。
【００１４】
また、本発明の出願人は、検出信号に含まれるノイズに対して脈拍数を安定して表示する心拍検出技術として、特許文献５，６を出願している。これらは、検出信号に含まれる歪み検出して、脈波を正確に検出する技術に係わるものである。
【００１５】
【特許文献１】特公昭６１−２９７３０号公報
【特許文献２】特開昭５３−３２７６５号公報
【特許文献３】特許３８１９８７７号
【特許文献４】特許３０２９９１２号
【特許文献５】特願２００５−２６８７１７号（２００５年９月１５日出願）
【特許文献６】特願２００５−２８０３９８号（２００５年９月２７日出願）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
人体の手首などに装着し脈拍を測定する装置では、運動ノイズなどの外乱が生じる状況下で脈拍を連続的に測定するには脈波検出に使用するセンサに対して、高度なノイズ除去手段が必要となる。複数の感圧素子等のセンサをアレイ状に配置したアレイセンサを用いて脈拍を検出する場合、すべてのセンサに対してそれぞれノイズ除去手段を配置すると、センサ個数に比例してノイズ除去手段が必要となる。
【００１７】
アレイセンサのセンサ数が増大するとノイズ除去手段もセンサ数に比例して増加することになる。そのため、回路構成が複雑化したり、消費電力が増大したり、ハイスペックな演算装置やメモリが必要になるなど種々の問題が発生する。
【００１８】
例えば、上述した特許文献３では、アレイセンサの血管上の位置とそうでない位置の信号の差分をとってノイズを除去するために血管位置決定手段が必要であり、また、血管位置とそうでない位置でのセンサ値の差分を求める処理を、すべてのセンサについて時分割で行う構成であるため、処理負荷が大きくハイスペックな装置が必要である。
【００１９】
また、上述した特許文献４では、差分演算を行うために加重平均信号算出手段を必要とし、測定時にアレイセンサのすべてのセンサを駆動するため消費電力が大きくなったり、処理複雑になって、ハイスペックな装置が必要になる。
【００２０】
図３０は、脈波測定装置の感圧素子のセンサとノイズ除去部との関係を説明するための図である。図３０において、感圧素子アレイ１２は複数の感圧素子１１ａ〜１１ｎを備え、測定対象９０に接触させることによって身体の圧力を検出する。感圧素子アレイ１２の検出信号はノイズ除去部１６０でノイズ分が除かれた後、演算部１７０で脈波測定に係わる種々の演算処理が施され、報知部４００で表示あるいは報知され、また、記憶部６００に記憶される。
【００２１】
また、脈波測定装置は入力部５００を備え、操作切り替え等の入力を行う。感圧素子アレイ１２が備える各感圧素子１１ａ〜１１ｎは、ノイズ除去部１６０が備えるノイズ除去回路１６０ａ〜１６０ｎにそれぞれ接続される。そのため、感圧素子アレイ１２の感圧素子と同数のノイズ除去回路が必要となる。
【００２２】
そこで、本発明は従来の問題を解決し、脈波測定装置において、感圧素子の総個数にかかわらず、センサのノイズ除去回路の個数を所定数に抑制することを目的とする。
【００２３】
また、センサのノイズ除去回路の個数を所定数に抑制することによって、ノイズ除去部の回路構成の複雑化や、消費電力やメモリサイズや信号処理負担を増大化させることなく、良好で信頼性の高い脈波測定を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は人体の手首などに装着し脈拍を測定する脈波測定装置であって、特に感圧素子センサ等をマトリクス状に配置した感圧素子アレイを備えるものにおいて、運動等によるノイズの発生が少ない使用者の安静時に、良好に脈波を検知している所定個数のセンサを、高度なノイズ除去手段を用いない簡易的な方法で選択し、選択した所定個数のセンサの検出信号のみに対して高度なノイズ除去手段を用いて測定することによって、センサの総数に関わらずノイズ除去手段を所定の個数とすることができ、回路構成の複雑度、消費電力、メモリサイズ、処理負荷等を増大させずに、良好で信頼性の高い脈拍測定を可能とする。この構成により、特に、運動中などのノイズが発生する環境下において、回路構成を複雑化させることなく、簡易な構成で高精度な脈拍測定を行うことが可能となる。
【００２５】
本発明の脈波測定装置は、複数の感圧素子を配列してなる感圧素子アレイと、これら複数の感圧素子の出力信号に基づいて、感圧素子アレイを構成する全感圧素子の中から、全感圧素子の個数よりも少ない所定個数の感圧素子を選出し、感圧素子アレイを構成する全感圧素子の出力信号から選出した感圧素子の出力信号のみを選択して出力する選択部と、この選択部で選択した出力信号を用いて脈波を測定するための信号処理を行う信号処理部とを備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明の脈波測定装置が備える選択部は、複数種の判定部による態様、およびこれら判定部を組み合わせた態様とすることができる。
【００２７】
本発明の選択部は、特徴値判定部を中核の判定部として備える他、この特徴値判定部に加えて、押圧判定部、偏差判定部、順位付け判定部の各判定部を備える態様とすることができる。
【００２８】
本発明の選択部の第１の態様は、特徴値判定部を備える。この第１の態様の選択部は、出力信号の少なくとも脈拍の１拍の期間より長い期間の脈波形から脈波形の特徴値を抽出し、抽出した特徴値と予め用意しておいた脈波特徴判定値とを比較し、この比較結果に基づいて感圧素子を選出する。
【００２９】
本発明の選択部の第２の態様は、特徴値判定部に加えて押圧判定部を備える態様である。この第２の態様の選択部は、全感圧素子の中から段階的に感圧素子を選出する複数の判定部を有し、この判定部は押圧判定部と特徴値判定部とを含んでいる。
【００３０】
押圧判定部は、感圧素子アレイを構成する全感圧素子を、脈拍の１拍の期間よりも十分に短い期間で瞬時的に押圧して検出される出力信号と予め用意した押圧判定値とを比較し、この比較結果に基づいて全感圧素子の中から感圧素子を選出する。
【００３１】
さらに、特徴値判定部は、押圧判定部で選出した感圧素子の出力信号から少なくとも脈拍の１拍の期間より長い期間の脈波形から特徴値を抽出し、抽出した特徴値と予め用意しておいた脈波特徴判定値とを比較し、この比較結果に基づいて感圧素子を選出する。
【００３２】
本発明の選択部の第３の態様は、特徴値判定部に加えて偏差判定部を備える態様である。この第３の態様の選択部は、全感圧素子の中から段階的に感圧素子を選出する複数の判定部を有し、この判定部は、偏差判定部と特徴値判定部とを含んでいる。
【００３３】
特徴値判定部は、感圧素子の出力信号から、少なくとも脈拍の１拍の期間より長い期間の脈波形から特徴値を抽出し、抽出した特徴値と予め用意しておいた脈波特徴判定値とを比較し、この比較結果に基づいて感圧素子を選出する。
【００３４】
さらに、偏差判定部は、特徴値判定部で選出した感圧素子の脈波形の特徴値の平均値を算出し、算出した平均値と脈波形の特徴値との差分に基づいて感圧素子を選出する。
【００３５】
本発明の選択部の第４の態様は、特徴値判定部に加えて順位付け判定部を備える態様である。この第４の態様の選択部は、全感圧素子の中から段階的に感圧素子を選出する複数の判定部を有し、この判定部は特徴値判定部と順位付け判定部とを含んでいる。
【００３６】
特徴値判定部は、感圧素子の出力信号から、少なくとも脈拍の１拍の期間より長い期間の脈波形から特徴値を抽出し、抽出した特徴値と予め用意しておいた脈波特徴判定値とを比較し、この比較結果に基づいて感圧素子を選出する。
【００３７】
さらに、順位付け判定部は、特徴値判定部で選出した感圧素子の脈波形の特徴値に基づいて順位付けを行い、この順位付けに基づいて感圧素子を選出する。
【００３８】
本発明の選択部の第５の態様は、特徴値判定部に加えて、押圧判定部、偏差判定部、および順位付け判定部を備える態様である。この第５の態様の選択部は、全感圧素子の中から段階的に感圧素子を選出する複数の判定部を有し、この判定部は押圧判定部、特徴値判定部、偏差判定部、および順位付け判定部を含んでいる。
【００３９】
押圧判定部は、感圧素子アレイを構成する全感圧素子を瞬時的に押圧することで検出される出力信号と予め用意しておいた押圧判定値とを比較し、この比較結果に基づいて全感圧素子の中からの感圧素子を選出する。
【００４０】
さらに、特徴値判定部は、押圧判定部で選出した感圧素子の出力信号から、少なくとも脈拍の１拍の期間より長い期間の脈波形の特徴値を抽出し、抽出した特徴値と予め用意しておいた脈波特徴判定値とを比較し、この比較結果に基づいて感圧素子を選出する。
【００４１】
さらに、偏差判定部は、特徴値判定部で選出した感圧素子の脈波形の特徴値の平均値を算出し、算出した平均値と脈波形の特徴値との差分に基づいて感圧素子を選出する。
【００４２】
さらに、順位付け判定部は、偏差判定部で選出した感圧素子の脈波形の特徴値に基づいて順位付けを行い、この順位付けに基づいて感圧素子を選出する。
【００４３】
また、本発明の選択部は、上述した各判定部の判定結果を記憶する感圧素子情報記憶部を有する。感圧素子情報記憶部は、押圧判定部で選出した感圧素子を登録する。また、特徴値判定部の選出で選外とされた感圧素子を登録した感圧素子から除外し、特徴値判定部で抽出した脈波形の特徴値を記憶する。また、偏差判定部の選出で選外とされた感圧素子を登録感圧素子から除外し、順位付け判定部で選出した感圧素子を記憶する。
【００４４】
また、本発明が備える信号処理部はノイズ除去部を有する。ノイズ除去部は、選択部が備える順位付け判定部で順位付けした順位において、上位から順に選出された所定個数の感圧素子と接続して、ノイズ除去処理を行う。
【００４５】
本発明の押圧判定部は、瞬時的押圧時に検出される感圧素子の信号を所定周期でサンプリングして得られる複数のサンプリング値の平均値を感圧素子の出力信号とする。
【００４６】
また、押圧判定部は、全感圧素子の出力信号について順に押圧判定値と比較し、この比較によって選出した感圧素子の個数が所定個数に達した時点で処理を終了する。
【００４７】
本発明の押圧判定部は、複数の判定態様とすることができる。
【００４８】
押圧判定部の第１の判定態様は、感圧素子アレイに予め分散させて分布させて設定した所定個数の感圧素子について出力信号を押圧判定値と比較し、この比較で選出した感圧素子の周囲に分布する感圧素子について出力信号を押圧判定値と比較する。
【００４９】
第２の判定態様の押圧判定部は、面状に配列された感圧素子アレイの外周から内周に向かって、又は内周から外周に向かって渦巻き状に出力信号を選び、順に押圧判定値と比較する。
【００５０】
押圧判定部の第２の判定態様は、格子状に配列された感圧素子アレイの行又は列について、任意の行順または列順で、列方向又は行方向に順に押圧判定値と比較する。
【００５１】
本発明の特徴値判定部が抽出する脈波形の特徴値は、脈波形の連続する３つの極限点を抽出し、第１の極限点と第２の極限点間および第２の極限点と第３の極限点間とにおける、周期、波高値の高低差、スロープの傾きのうち、少なくとも何れか１つである。
【００５２】
特徴値判定部は、前記した脈波形の特徴値において、第１の極限点の値と第３の極限点の値との平均値を用いて、第１の極限点の値と第３の極限点の値との差分を補償する。
【００５３】
本発明の特徴値判定部による判定では、複数の判定条件を設定することができ、脈波形中の３つの極限点の有無、３つの極限点から得られる周期、波高値の高低差、スロープの傾きのうち、少なくとも何れか１つを判定条件とする。
【００５４】
特徴値判定部は、判定結果の履歴に基づいて判定条件の値を変更することができる。
【００５５】
また、特徴値判定部は、第１の極限点と第２の極限点間と、第２の極限点と第３の極限点間と、の周期比率を判定条件として、正位相の脈波形であるか逆位相の脈波形であるかを判定することができる。
【００５６】
さらに、特徴値判定部は、選出した感圧素子の個数が予め設定した個数以下の場合には報知することができる。
【００５７】
本発明の選択部は選択した感圧素子を記憶する記憶部を有し、特徴値判定部は、感圧素子の再選択時に、感圧素子アレイを構成する全感圧素子の中から、記憶部に記憶される感圧素子の近傍に存在する感圧素子について選出を行う。
【００５８】
本発明の偏差判定部は、第１の極限点と第２の極限点間周期と、第２の極限点と第３の極限点間周期とのうちの少なくとも何れか１つの周期の平均値を算出し、算出した平均値から許容範囲内の出力信号を出力する感圧素子を選出する。
【００５９】
本発明の順位付け判定部は、脈波形の連続する３つの極限点を抽出し、第１の極限点と第２の極限点間周期、第２の極限点と第３の極限点間周期、各極限点間の波高値の高低差、各極限点間のスロープの傾きのうち、少なくとも何れか１つに基づいて順位付けを行う。
【００６０】
本発明の偏差判定部は、選出した感圧素子の個数が予め設定した個数以下の場合には報知することができる。
【００６１】
本発明の偏差判定部は、選出した感圧素子の出力信号の極限点間の周期から脈拍数を算出することができる。
【００６２】
本発明の特徴値判定部は、選出した感圧素子の出力信号の極限点間の周期から脈拍数を算出することができる。
【００６３】
本発明の脈波測定装置の態様によれば、良好に脈波を検出しているセンサのみを効率的に測定に使用でき、高信頼性、低消費電力、低コスト化に寄与することができる。
【００６４】
また、本発明の脈波測定装置によれば、感圧素子アレイの全センサ数に比例した個数のノイズ除去手段を備える必要がなく、また、外乱の生じる状況下で信頼性の高い脈拍測定が可能である。
【００６５】
本発明の脈波測定装置の態様によれば、安静時に脈波検出が良好でないセンサを除き、測定に採用しないため測定の信頼性を向上させることができる。
【００６６】
本発明の脈波測定装置のノイズ除去部をハードウェアで実装する場合には、回路構成を簡略化することができ、また、消費電力やコストを削減することができる。
【００６７】
一方、本発明の脈波測定装置のノイズ除去部をソフトウエアで実装する場合には、ハイスペックなＣＰＵやメモリを備えることなく、外乱の生じる状況下で信頼性の高い脈拍測定が可能となり、コストを削減することができ、また、処理負荷を削減でき、応答性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００６８】
本発明の脈波測定装置によれば、感圧素子の総個数にかかわらず、センサのノイズ除去回路の個数を所定数に抑制することができる。
【００６９】
また、センサのノイズ除去回路の個数を所定数に抑制することによって、ノイズ除去部の回路構成の複雑化や、消費電力やメモリサイズや信号処理負担を増大化させることなく、良好で信頼性の高い脈波測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
以下、本発明の脈波測定装置について図を用いて詳細に説明する。
【００７１】
以下、本発明の脈波測定装置に用いる各構成の概略を図１〜図４を用いて説明し、本発明の脈波測定装置が行う選択の概要について図５〜９を用いて説明し、本発明の脈波測定装置の全体の概要構成について図１０，１１を用いて説明し、本発明の脈波測定装置の押圧判定について図１２〜図１８を用いて説明し、本発明の脈波測定装置の特徴値判定について図１９〜図２４を用いて説明し、本発明の脈波測定装置の偏差判定、順位付け判定について図２５〜図２７を用いて説明し、本発明の脈波測定装置の再選択について図２８，２９を用いて説明する。
【００７２】
［装置概略説明：図１〜４］
はじめに、本発明の脈波測定装置に用いる感圧素子および脈波測定装置の概略を図１〜図４を用いて説明する。
【００７３】
図１は本発明に適用する脈波測定装置１の概略構成を説明するための図である。脈波測定装置１は、圧力を検出する圧力検出部１０と、測定対象９０と接触して測定対象９０の脈動による脈波を圧力検出部１０に伝える圧力伝達部３０と、圧力検出部１０を測定対象方向に押圧する押圧部２０とを備える。押圧部２０と圧力伝達部３０との間に圧力検出部１０を挟持し、押圧部２０は圧力検出部１０を圧力伝達部３０の方向に圧接する。圧接された圧力伝達部３０は、測定対象９０の動脈９１の脈動による脈波の圧力変化を、圧力伝達部３０を構成する構成部材を介して直接に伝達する。
【００７４】
圧力検出部１０は圧力伝達部３０を介して伝達された圧力変化を検出して検出信号を脈波測定部５０に出力する。脈波測定部５０は圧力検出部１０の検出信号を受け、信号処理によってノイズ分を除去し脈波を検出する。
【００７５】
押圧部２０は、圧力検出部１０を圧力伝達部３０に押圧することによって、圧力検出部１０と圧力伝達部３０との間の隙間を無くして密着性を高めて、圧力伝達部３０から圧力検出部１０への圧力の伝達効率を向上させる。また、圧力伝達部３０と測定対象９０との間の隙間についても密着性が高まるため、測定対象９０から圧力伝達部３０への圧力の伝達効率についても向上させる。押圧部２０による押圧力は、脈波測定装置１を測定対象９０に取り付け部材６で取り付ける際の締め付け力等によって生じさせることもできる。
【００７６】
脈波測定部５０は、圧力検出部１０で検出した検出信号から脈波信号を抽出する。脈波測定部５０で抽出した脈波信号は心拍（脈拍）数の測定や血圧測定に利用することができる。心拍（脈拍）数の測定は脈波測定部５０で抽出した脈波信号を用いて脈拍数を計数し、血圧測定は脈波測定部５０で抽出した脈波信号を用いて脈波を監視しながら圧力値を測定する。
【００７７】
脈波測定部５０は、所定の周波数特性を付加する信号処理を行うことによって、周波数成分の信号強度を増幅させた脈波信号を形成する。この周波数成分の信号強度の増幅では、脈波形の主成分を増加させ、ノイズ成分を低減させる。
【００７８】
脈波測定部５０は、検出信号を信号増幅する信号増幅回路５０ａと、検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路５０ｂと信号処理部を備える。信号処理部は、検出信号をバンドパスフィルタや２階微分特性等によってノイズ除去や２倍高調波の信号増幅を行う狭帯域信号処理回路５０ｃ、狭帯域信号処理回路５０ｃで生成された信号の波形歪みを形成して心拍を検出する波形歪検出回路（スロープ検出回路）５０ｄを備える。
【００７９】
信号処理部の一構成例では、脈波形の周波数成分を信号増幅する信号増幅部を有し、この信号増幅部は、脈波形の低域側の周波数成分を低増幅率で増幅し、脈波形の高域側の周波数成分を高増幅率で増幅する信号増幅特性とすることによって、脈波形に所定の周波数特性を付加し、脈波形の主成分を増加させ、ノイズ成分を低減させる。この信号処理としては、例えば、脈波形の周波数成分を微分特性で信号増幅する。
【００８０】
また、信号処理部は帯域通過のフィルタ処理を含むことができ、これによって脈波形の所定狭帯域の信号に対して信号処理を行い、脈波形の主成分以外の周波数帯域にあるノイズ成分を除去する。この信号処理部で行うノイズ成分の除去および信号強度の増幅の信号処理は、脈波信号に波形歪みを付加する。この波形歪みは、脈波形の主成分を増加し、ノイズ成分を低減する。これにより、波形歪みは脈波と強い相関で関係付けられる。したがって、波形歪みは脈波情報を良好なＳ／Ｎ比で備えることになる。
【００８１】
心拍計６０において、心拍数計数回路６０ａは脈波測定部５０で求めた脈波から心拍数を計数し、心拍数報知部６０ｂは心拍数計数回路６０ａで計数した心拍数を報知する。なお、報知は、心拍数の表示、記憶、送信等を含むものである。
【００８２】
また、血圧計７０において、血圧測定回路７０ａは脈波測定部５０で求めた脈波と圧力値から血圧値を測定し、血圧値報知部７０ｂは血圧測定回路７０ａで測定した血圧値を報知する。なお、報知は、血圧値の表示、記憶、送信等を含むものである。
【００８３】
［センサ部分の概略断面の説明：図２］
次に、脈波測定装置のセンサ部分の概略断面を説明する。図２は概略断面図である。脈波測定装置１のセンサ部分は、圧力伝達部３０、圧力検出部１０、および押圧部２０を順に配置してなり、図２（ａ）に示す構成ではこれらを順に積層させた三層構造の例を示している。なお、圧力伝達部３０、圧力検出部１０、および押圧部２０はこの三層構造に限らず、押圧部および圧力伝達部の内部に圧力検出部を収納した一体構造等、他の構成としてもよい。図２（ｂ）は、圧力伝達部３０を測定対象９０側に接触させ、押圧部２０によって圧力検出部１０を測定対象９０側に押圧した状態を示している。
【００８４】
圧力検出部１０は複数の感圧素子１１を備え、圧力伝達部３０を介して測定対象９０から伝達される脈波を検出し、検出信号として出力する。
【００８５】
圧力伝達部３０の測定対象９０と接触する面には、保護部材４０が着脱自在に設けられる。この保護部材４０は、圧力伝達部３０の外表面に取り付けられるシート状の部材であって、圧力伝達部３０の外表面を保護するとともに、測定対象９０からの脈波を圧力伝達材３０に伝える。保護部材４０は、脈波を圧力伝達材３０に伝えるに十分な薄さを有し、脈波測定装置１を測定対象９０に取り付けた際に、測定対象９０との密着性が良好となるに十分な柔軟性を備える。
【００８６】
［装置の態様の説明：図３］
図３は本発明の脈波測定装置の各形態と測定対象に取り付ける態様とを説明するための図である。
【００８７】
図３（ａ）、（ｂ）は本発明の脈波測定装置の一形態と取り付け態様とを説明するための図である。この第１の形態において、脈波測定装置１は、外部ケースを構成する枠体４内に、圧力伝達部３０、圧力検出部１０、および押圧部２１を順に積層して備えるとともに、圧力検出部１０で検出した検出信号から脈波を抽出する信号処理や、表示部３に測定結果等の種々の表示内容を表示させる処理等を行う回路を搭載した回路基板２を内蔵する。表示部３は、枠体４に設けた開口部を通してディスプレイ面に表示内容を表示する。図示はしないが、これらに電力を供給する電池などの電源手段、操作を行うスイッチなどの入力手段も備えられている。
【００８８】
枠体４には係止部５が設けられ、脈波測定装置１を測定対象９０に取り付けるための取り付け部材６が取り付けられる。取り付け部材６は、脈波測定装置１を測定対象９０に取り付けるとともに、取り付ける際の取り付ける力の作用によって押圧部２１を測定対象９０側に押し、これによって圧力検出部１０を圧力伝達部３０に押圧する。
【００８９】
取り付け部材６は、脈波測定装置１を測定対象９０に取り付け、押圧部２１を測定対象９０側に押す機能を奏するものであれば任意の構成とすることができるが、一例として、弾性作用を奏するベルト状体とすることができる。このベルト状体としては、例えば、通常の止め具材（図示していない）の開閉によって内径を変更自在とする帯体あるいは紐体、あるいは、それ自体が弾性を備えた帯体あるいは紐体とすることができる。取り付け部材６の端部は、係止部５によって枠体４に取り付けられる。係止部５は、枠体４に設けた部材により構成する他、枠体４を形成する際に取り付け部材６の端部を埋め込んだ状態で形成する構成としてもよい。
【００９０】
また、取り付け部材６および係止部５は上記した構成に限られるものではない。例えば、取り付け部材６と係止部５とは着脱自在な構成としてもよい。図３（ｂ）はこの一構成を示している。この構成では、取り付け部材６に係止部５を掛けるための被係止部６ａを設け、この被係止部６ａに係止部５を掛けることによって装着させる。この被係止部６ａとしては、例えば、取り付け部材６に設けた孔を用いることができる。係止部５の一端をこの孔に掛けることで装着させる。この際、押圧部２１に押圧力が作用するように、被係止部６ａの位置を選択する。なお、この構成では、取り付け部材６には、取り付けた脈波測定装置１の圧力伝達部３０の接触面が外部に露出するように開口部分が設けられている。
【００９１】
図３（ｃ）は本発明の脈波測定装置の他の形態と取り付け態様を説明するための図である。
【００９２】
この形態の脈波測定装置１は、押圧部２２は、脈波測定装置を覆う外部ケースである枠体４において押圧部２０を外側から覆う部分を兼ねる構成であり、枠体４内に、圧力伝達部３０および圧力検出部１０を順に積層して備える。ここで、外部ケースを構成する枠体４と押圧部２２とを一体で形成してもよい。
【００９３】
また、図３（ａ），（ｂ）で示した第１の態様と同様に、回路基板２を枠体４内に内蔵し、表示部３を枠体４に設けた開口部を通してディスプレイ面が露出するように設け、このディスプレイ面に表示内容を表示する。
【００９４】
この第２の形態の取り付け態様においても、第１の形態の取り付け態様と同様に、枠体４に係止部５を設けられ、この係止部５と取り付け部材６とによって脈波測定装置１を測定対象９０に取り付けられる。取り付け部材６は、脈波測定装置１を測定対象９０に取り付けるとともに、取り付ける際の取り付ける力の作用によって押圧部２２を測定対象９０側に押し、これによって圧力検出部１０を圧力伝達部３０に押圧する。係止部５と取り付け部材６との構成は、第１の形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００９５】
図３（ｄ）は本発明の脈波測定装置のさらに別の形態と取り付け態様を説明するための図である。
【００９６】
この形態の脈波測定装置１は、前述の枠体４を用いない構成例であり、押圧部２３自体を取り付け部材６によって測定対象に取り付ける構成である。この第３の形態では、取り付け部材６が押圧部２３を押圧するとともに測定対象９０への取り付けを行う。
【００９７】
図３（ｄ）では、回路基板２および表示部３は、圧力検出部１０から分離する構成を示しているが、取り付け部材６に回路基板２と表示部３とを搭載した構成としてもよく、また、回路基板２および表示部３を搭載した取り付け部材６と、圧力検出部１０、押圧部２０および圧力伝達部３０を搭載した取り付け部材６とを別に設ける構成としてもよい。
【００９８】
［手首装着状態の説明：図４］
図４は、本発明の脈波測定装置１を身体の手首に装着する状態（図４（ａ））と、感圧素子アレイ（図４（ｂ））とを示している。この装着例では、取り付け部材６を手首９２の周囲に取り付け、この取り付け部材６に脈波測定装置１を装着する。この取り付けにおいて、脈波測定装置１の圧力伝達部（図４には示していない）が手首の脈動がより良好に検出できる位置に位置合わせして取り付けを行う。
【００９９】
図４（ｂ）は、脈波測定装置１の上部を外して圧力検出部１０の感圧素子アレイ１２を示している。身体の手首において脈波を検出するために、感圧素子アレイ１２は動脈の近傍に配置される。図４では、手首９２の内側の動脈に感圧素子アレイ１２が配置されるように取り付けられる。なお、ここでは、手首９２の内側は手首９２の掌９４側を意味している。
【０１００】
本発明の脈波測定装置１は、手首９２の内側の動脈の近傍に配置する１つの感圧素子アレイ１２によって脈波検出による心拍数測定と、脈波測定装置の操作を制御する操作入力とを行う。
【０１０１】
なお、本発明の脈波測定装置は、測定部位として手首に限られるものではなく指等の脈波が得られると共に、身体部位の変形が可能な箇所であれば、任意の位置に取り付けて使用することができる。
【０１０２】
次に、図５〜図９を用いて本発明の脈波測定装置で行う選択の概要について説明する。
【０１０３】
［選択の概要説明：図５］
図５は、本発明の脈波測定装置によって、感圧素子アレイが備える全感圧素子の中から測定に用いる感圧素子の選択状態を示している。なお、図５中の左方は安静時の状態を示し、図５中の右方は運動時の状態を示し、図５中の上方から下方に向かって感圧素子を選択し、センサ個数が低減する状態を示している。
【０１０４】
図５（ａ），（ｂ）は、感圧素子アレイ１２の全感圧素子１１から得られる各検出信号に対してノイズ除去等の信号処理を施す状態を、安静時と運動時とについて示している。この場合には、全感圧素子１１と同数のノイズ除去回路が必要となる。
【０１０５】
感圧素子アレイ１２が備える複数の感圧素子１１は、測定対象との接触状態や感圧素子自体の良／不良によって全てが良好に動作するとは限らず、十分な検出信号強度が得られない不良素子１１Ｂも存在する。この不良素子１１Ｂから得られる検出信号を排除し、良好素子１１Ａから得られる検出信号のみについて信号処理を施すことで、必要とするノイズ除去回路の個数を減らし、消費電力や処理負担を低減することができる。
【０１０６】
図５（ｃ），（ｄ）はこの良好な感圧素子のみを利用する状態を示している。安静時（図５（ｃ））において全感圧素子１１から良好感圧素子１１Ａと不良感圧素子１１Ｂとを判定し、運動時（図５（ｄ））において良好感圧素子１１Ａから得られた検出信号に対してのみノイズ除去処理等の信号処理を施すことで、ノイズ除去回路の個数を減らし、消費電力や処理負担を低減する。
【０１０７】
さらに、良好な感圧素子の中から所定数の感圧素子を選択し、選択した良好素子１１Ａから得られる検出信号のみについて信号処理を施すことで、感圧素子アレイが備える感圧素子の個数に係わらず、所定数のノイズ除去回路により良好な脈波測定を行うことができる。
【０１０８】
図５（ｅ），（ｆ）はこの選択した感圧素子のみを利用する状態を示している。安静時（図５（ｅ））において良好感圧素子１１Ａの中から所定個数の感圧素子１１Ｃを選択、運動時（図５（ｆ））において選択した選択感圧素子１１Ｃから得られた検出信号に対してのみノイズ除去処理等の信号処理を施すことで、所定数のノイズ除去回路により良好な脈波測定を行う。
【０１０９】
［選択の概要説明：図６］
図６は、感圧素子アレイ１２を人体の手首などに装着した状態を示している。感圧素子アレイ１２は、複数の感圧素子１１をマトリクス状に配置して備える。図６では５行５列に２５個の感圧素子１１を備える例を示している。
【０１１０】
運動等によるノイズの発生が少ない使用者の安静時に、複数の感圧素子１１の中から良好に脈波を検知している所定個数のセンサを、高度なノイズ除去回路を用いることなく簡易的な方法で選択する。図６では、測定対象９０の動脈９１の近傍に配置された良好感圧素子１１Ａ（図６中の６〜１５の番号を付した感圧素子）を抽出し、さらに、この抽出した良好感圧素子１１Ａの中から所定個数の感圧素子１１Ｃ（図６中の１３の番号を付した感圧素子）を選択する。この選択した感圧素子１１Ｃから得られる検出信号に対して高度なノイズ除去回路によりノイズ除去を行う。特に運動中などのノイズが発生する環境下であっても、ノイズ除去を行う信号数を低減することによって高速かつ高精度な脈拍測定を可能とする。なお、図６では、説明を簡易とするために、図６中の１３の番号を付した１個の感圧素子のみを選択する例を示しているが、選択する感圧素子数はノイズ除去回路数等に応じて任意に設定することができる。
【０１１１】
［選択動作の説明：図７，８］
図７，８は本発明の脈波測定装置による選択動作を説明するための図である。
【０１１２】
図７において、使用者が運動を開始する前の安静時に、感圧素子アレイ１２の各感圧素子１１ａ〜１１ｎで脈波を検出する。脈波検出部２００は、この検出信号に基づいて良好な脈波の有無を判定する。脈波の判定は、信号強度や脈波に特徴的な波形の有無によって行うことができ、例えば、検出信号としきい値とを比較する比較回路等の簡易な回路構成とすることができる。選択部１００は、脈波検出部２００の判定結果に基づいて、良好な脈波が得られる感圧素子を選択する。なお、選択部１００中の○印は良好な感圧素子の場合を示し、この良好な感圧素子からの検出信号を採用する。一方、選択部１００中の×印は不良な感圧素子の場合を示し、この不良感圧素子の検出信号は採用しない。
【０１１３】
図８は選択部とノイズ除去部との接続状態を説明する図である。信号処理部３００は、ノイズ除去部１６０と演算部１７０とを備え、ノイズ除去部１６０は所定個数のノイズ除去回路１６０ａ〜１６０ｍを備える。
【０１１４】
ノイズ除去回路１６０ａ〜１６０ｍの回路数ｍは、選択部１００で選択される感圧素子１１の個数と必ずしも一致するわけではなく、選択部１００で選択される感圧素子１１の個数はノイズ除去回路１６０ａ〜１６０ｍの回路数ｍよりも上回る場合がある。
【０１１５】
選択部１００は、脈波検出部２００で判定された良好な感圧素子の中から、ノイズ除去部１６０が備える所定の回路数（図ではｍ個）を選択し、選択した感圧素子をノイズ除去回路１６０ａ〜１６０ｍに接続する。この選択部１００によるノイズ除去１６０との接続は、ハードウェアによる回路構成で行う他、ソフトウエアを用いたＣＰＵによる制御で行うことができる。
【０１１６】
この構成によって、感圧素子アレイ１２が備える複数の感圧素子１１のうちで、良好な感圧素子であって所定数の感圧素子のみがノイズ除去部の各ノイズ除去回路と接続される。一方、感圧素子アレイ１２が備える複数の感圧素子１１のうちで、不良な感圧素子は測定に使用されず、また、良好な感圧素子であっても、感圧素子の所定数を越える分についても測定には使用されない。
【０１１７】
このノイズ除去部に接続する感圧素子の選択は、毎運動を開始する直前の安静時に行い、運動中においては選択された感圧素子に信号のみを用いて脈波を検出して脈拍測定を行う。
【０１１８】
［感圧素子の選択による判定動作の説明：図９］
図９は、本発明の脈波測定装置による感圧素子の選択による判定動作の概略を説明するための図である。
【０１１９】
図９において、安静時に感圧素子アレイが備える全感圧素子についてサンプリングを行った検出信号を取得する。ここでは、感圧素子アレイが備える全感圧素子の個数をＡ個とし、得られた検出信号に基づいて良好な感圧素子を抽出し、さらにこの抽出した感圧素子の中から所定個数（ここではＢ個とする）の感圧素子を選択する。抽出した感圧素子のなかから所定個数の感圧素子の選択は、検出波形から抽出する特徴値に基づいて行うことができる。この特徴値による選択については後述する。なお、このとき抽出された特徴値は感圧素子情報記録部１５０に記録される。選択した感圧素子は、ノイズ除去部１６０に接続して、ノイズ除去処理を行う。
【０１２０】
次に、本発明の脈波測定装置の選択動作は、押圧判定、特徴値判定、偏差判定、順位付け判定の複数の判定動作を含み、上記した特徴値による判定動作のみの他に、押圧判定、偏差判定、順位付け判定を組み合わせた判定動作を行う態様とすることができる。
【０１２１】
［複数の選択動作の概略構成：図１０，図１１］
図１０は本発明の脈波測定装置による複数の選択動作の概略構成を説明するための概略図であり、図１１は本発明の脈波測定装置による複数の選択動作を説明するためのフローチャートである。
【０１２２】
図１０において、使用者の安静時において、感圧素子アレイ１２が備える全感圧素子１１から検出信号を取得し、選択部１００によって運動時において脈波測定に用いる感圧素子を選択する。運動時には、全感圧素子１１のなかから選択部１００で選択した感圧素子をノイズ除去部１６０に接続し、脈波測定を行う。
【０１２３】
選択部１００は、押圧判定部１１０、特徴値判定部１２０、偏差判定部１３０、および順位付け判定部１４０の各判定手段を備える。なお、図１０では、偏差判定部１３０と順位付け判定部１４０とをまとめて示している。
【０１２４】
押圧判定部１１０は、感圧素子アレイ１２のすべての感圧素子１１について瞬時的な押圧をチェックし、全感圧素子１１の中から脈波を検出することができる良好な感圧素子と、脈波を検出することができない不良な感圧素子とを判定する。ここで、感圧素子の良／不良は、検出部で検出した検出信号強度が予め定めておいた許容範囲に収まるか否かによって判定することができる。この許容範囲は、良好な感圧素子を用いて予め定めておくことができる。
【０１２５】
図１０において、押圧判定部１１０は、感圧素子１１の全個数ａについて検出信号の値が良好許容範囲内であるか否かの比較処理によって選択、非選択を判定する。なお、図１０では、押圧判定によってｂ個（ａ＞ｂ）を選択した状態を示している。この選択した感圧素子は感圧素子情報記憶部１５０に記憶しておく。なお、ここで言う検出信号とは、押圧に比例して変化する信号であればよく、例えばアナログ電圧値や、デジタル数値であるとする。以下では押圧の大／小と検出信号の値の大／小は同義であるとする。
【０１２６】
次に、特徴値判定部１２０は、押圧判定部１１０で選択した感圧素子の中からさらに所定個数の感圧素子を選択する。特徴値判定部１２０は、押圧判定部１１０で感圧素子情報記憶部１５０に登録された感圧素子の押圧を少なくとも脈拍１拍の期間より長い期間監視し、脈波形の特徴値を抽出することによって、良好に脈波を検出している感圧素子を選択し、選択されなかった感圧素子については感圧素子情報記憶部１５０から除外する。またこのとき選択した感圧素子の脈波形の特徴を感圧素子情報記憶部１５０に記憶しておく。
【０１２７】
図１０において、特徴値判定部１２０は、前記押圧判定部１１０で選択したｂ個の感圧素子１１の特徴値に基づいて判定する。図１０では、特徴値判定によってｃ個（ｂ＞ｃ）を選択した状態を示している。この選択した感圧素子は、特徴値とともに感圧素子情報記憶部１５０に記憶しておく。
【０１２８】
次に、偏差判定部１３０は、前記した特徴値判定部１２０で選択した感圧素子の脈波形の特徴値の平均値を算出し、算出した平均値からかけ離れた特徴値を持つ感圧素子を感圧素子情報記憶部１５０から除外する。さらに、順位付け判定部１４０は、感圧素子情報記憶部１５０に情報が残った感圧素子をそれぞれの特徴値に基づいて脈波検出状態が良好な順に順位付けを行い、上位の順位から所定個数の感圧素子を脈波測定に採用し、ノイズ除去部１６０と接続する。
【０１２９】
図１０において、偏差判定部１３０は、特徴値判定部１２０で選択したｃ個の感圧素子１１について統計的な偏りに基づいて判定し、偏りがある感圧素子について排除する。また、順位付け判定部１４０は、偏差判定部１３０で選択した感圧素子の個数を所定個数に絞り込むために順位付けを行い、上位にある感圧素子から順に所定個数を満たすまで選択する。
【０１３０】
図１０では、偏差判定によってｄ個（ｃ＞ｄ）を選択し、このｄ個の感圧素子に順位付けした状態を示している。この選択したｄ個の感圧素子は、感圧素子を特定する番号と順位を感圧素子情報記憶部１５０に記憶しておく。
【０１３１】
選択したｄ個の感圧素子１１とノイズ除去部１６０との接続は、感圧素子情報記憶部１５０に記憶された感圧素子を特定する番号と順位とに基づいて、上位に順位付けされた感圧素子から順に行い、所定個数のノイズ除去回路と接続することで終了する。なお、偏差判定によって選択される感圧素子の個数ｄは、必ずしも所定個数のノイズ除去回路と同数となる訳ではなく、所定個数を越える場合あるいは少ない場合もある。選択された感圧素子の個数が所定個数を越える場合には、順位順にノイズ除去回路と接続し、所定個数より下位に順位付けされた感圧素子は接続されずに残る。一方、選択された感圧素子の個数が所定個数よりも少ない場合には、脈波測定に要するデータ数が不足する場合があるため、脈波測定装置の装着状態を再確認して、選択操作を繰り返してもよい。
【０１３２】
本発明の脈波測定装置による複数の選択動作を、図１１のフローチャートにおいて説明する。はじめに、表示部によって使用者に対して安静にするように指示／報知し（Ｓ１）、使用者の安静状態において、測定対象に感圧素子アレイ１２を脈波測定に好適と思われる位置および押圧状態で取り付け、感圧素子アレイ１２のすべての感圧素子１１について瞬時的な検出信号をもとに押圧判定し、主に接触状態や感圧素子自体の欠陥等に基づく感圧素子の良／不良を判定し、良好感圧素子を選択し、感圧素子情報記憶部に登録する（Ｓ２）。
【０１３３】
押圧判定によって良好感圧素子の選択が完了した後（Ｓ３：Ｙｅｓ）、特徴値判定を行う。特徴値判定では、感圧素子情報記憶部１５０に登録された感圧素子について、少なくとも脈拍１拍の期間より長い期間の押圧変化を監視し、脈波形の特徴値を抽出することによって、良好に脈波を検出している感圧素子を選択し、選択されなかった感圧素子については感圧素子情報記憶部１５０から除外する（Ｓ４）。
【０１３４】
特徴値判定によって良好感圧素子の選択が完了した後（Ｓ５：Ｙｅｓ）、偏差判定および順位付け判定を行う。偏差判定では、特徴値判定で選択した感圧素子の脈波形の特徴値の平均値を算出し、算出した平均値からかけ離れた特徴値を持つ感圧素子を感圧素子情報記憶部１５０から除外し、さらに、順位付け判定では、偏差判定で残った感圧素子の特徴値に基づいて脈波検出状態が良好な順に順位付けする（Ｓ６）。そして、上位の順位から所定個数の感圧素子をノイズ除去部１６０と接続する（Ｓ７：Ｙｅｓ）。
【０１３５】
前記判定が不調であった場合（Ｓ３：Ｎｏ、Ｓ５：Ｎｏ）、あるいは、Ｓ６の偏差判定および順位付け判定で所定個数の感圧素子が残らなかった場合（Ｓ７：Ｎｏ）には、脈波測定装置の装着状態を改善するために、表示部等によって装着状態の改善を指示／報知し（Ｓ８）、リトライカウンタに“１”を加算し（Ｓ９）、前記した各工程を再度実行する（Ｓ１０：Ｎｏ）。
【０１３６】
なお、リトライカウンタの計数値が所定の上限回数を超えた場合には（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、感圧素子の選択が失敗したことを表示部に表示し、測定を終了する（Ｓ１１）。
【０１３７】
次に、本発明の脈波測定装置における押圧判定について、図１２〜図１８を用いて詳細に説明する。
【０１３８】
［押圧判定のフローチャート：図１２］
図１２は押圧判定の動作を説明するためのフローチャートである。押圧判定は、感圧素子アレイ中の全感圧素子から測定対象である身体の皮膚と良好な接触状態にある感圧素子を選び出し、十分な検出信号強度が得られない感圧素子を排除する工程である。
【０１３９】
はじめに、使用者の安静状態において、感圧素子アレイを測定対象に脈波測定に好適と思われる位置および押圧状態で取り付け、全感圧素子の瞬時的な押圧を、検出信号として検出し、この検出信号の値を少なくとも上限値か下限値のいずれか一方のしきい値と比較し（Ｓ１１）、測定対象との密着性が良好と判定される押圧範囲にある感圧素子を選択し（Ｓ１２）、選択した感圧素子を感圧素子情報記憶部に記憶する（Ｓ１３）。
【０１４０】
このとき、感圧素子アレイが備える全感圧素子の瞬時的な押圧のチェックは、各感圧素子を走査することで検出信号を取得することができる。
【０１４１】
［感圧素子の走査順を説明する図：図１３］
図１３は、感圧素子の走査順の一例を説明するための図である。なお、ここでは、説明を簡易化するために感圧素子アレイが備える全感圧素子の個数が２５個の場合について示し、１〜２５の番号を付している。図１３では、感圧素子の番号を列方向（図中の縦方向）に付すとともに、行方向（図中の横方向）に順にずらしながら付している。記号Ｓはスタートを示し、記号Ｅはエンド（終わり）を示している。走査は、この感圧素子に付した番号順に行うことができる。なお、この番号および走査順は一例であって、この例に限られるものではなく、任意に設定することができる。
【０１４２】
［押圧判定の信号処理を説明する図：図１４］
図１４は、検出信号に基づいて押圧判定を行う際の信号処理を説明するための図であり、横軸は時間を示し、縦軸は検出信号の値で取得される押圧強度を示している。
【０１４３】
押圧判定では、各感圧素子と測定対象との接触状態を判定し、例えば接触不良の場合には、検出信号の値が非常に小さく検出され、また、例えば測定対象の骨の突出部分上に接触している場合には、非常に大きな検出信号の値が検出される。また、感圧素子に欠陥が生じたような場合には、非常に大きな検出信号の値になったり、非常に小さな検出信号の値になったりする。このような状況の感圧素子を脈波測定に採用することは信頼性の高い脈波測定を行なう上では好ましくない。そこで、良好な押圧状態に対応する検出信号の値の範囲を予め求め、走査によって得られた各感圧素子の検出信号の値が良好な押圧状態に対応する範囲内にあるかを信号比較によって判定する。以下では良好な押圧状態に対応する検出信号の値の範囲を適正押圧範囲とする。
【０１４４】
図１４では、センサ１〜５の場合について示し、センサ１とセンサ４，５は適正押圧範囲外にあり、センサ２，３は適正押圧範囲内にある。押圧判定では、適正押圧範囲内にあるセンサ２，３を選択し、センサ１，４，５は排除する。
【０１４５】
なお、簡易的なノイズ対策のために、押圧の瞬時値は１つのセンサにつき所定の周期（例えば３０ｍｓｅｃ）で複数回（例えば２回）サンプリングして平均値を採用することが好ましい。図１４において、所定時間間隔（例えば３０ｍｓｅｃ間隔）の各押圧サンプリング・ポイントＰ１，Ｐ２，…において、感圧素子１〜２５のセンサを走査して全ての感圧素子の検出信号を取得し、この検出信号の平均値を算出して検出値とする。
【０１４６】
この押圧判定では、脈波形の監視を行なわず瞬時的に押圧のチェックを行うのでハイスペックな演算処理や記憶手段を必要とせずに、高速に全感圧素子から良好な感圧素子のセンサを選択することができる。
【０１４７】
また、この押圧判定では、種々の形態を用いて行うことができる。
【０１４８】
１つの形態では、感圧素子アレイの全ての感圧素子について押圧の瞬時値をチェックすることなく、体表面との密着性が良好な押圧範囲にある感圧素子が所定個数見つかった時点で、押圧による走査を完了としても良い。
【０１４９】
［感圧素子の走査を説明する図：図１５］
図１５は、感圧素子の走査を途中で終了させる場合の例を説明するための図である。図１５において、感圧素子に付した番号順に走査し、各感圧素子で得られる信号強度が適正押圧範囲内にあるかを判定して、体表面との密着性や感圧素子の良／不良を判定する。ここで、仮に、全感圧素子の中から５個の良好な感圧素子を選択する場合には、５番目の良好な感圧素子１１ａが見つかった時点で走査を完了し、以後の走査を行わずに押圧判定を終了する。これによって、高速に処理を完了し、さらには信号処理の負荷を削減することができる。図１５において、７，８，９，１２，１３の番号が付された感圧素子が良好である場合には、１の番号の感圧素子から順に走査し、１３の番号が付された感圧素子が良好であると判定した時点で、良好な感圧素子の個数が５個となるため、この時点で走査による良好な感圧素子の選択を終了する。
【０１５０】
［感圧素子の他の走査順を説明する図：図１６，１７］
前記した図１３では、感圧素子アレイのマトリックスの端部から走査を開始しているが、感圧素子アレイ上の走査の開始位置は任意の場所に設定してもよく、走査順序も任意の順番としても良い。
【０１５１】
図１６（ａ）は感圧素子アレイのマトリックスの中心を開始点とし、中心から外側に向かって走査を行う例であり、図１６（ｂ）は感圧素子アレイのマトリックスの外側端を開始点とし、外側から中心に向かって走査を行う例である。また、図１６（ｃ）は感圧素子アレイの行単位あるいは列単位で走査するとともに、走査を行う行あるいは列の順を飛び飛びに行う例である。
【０１５２】
また、図１７は、感圧素子アレイのマトリックス内を任意の間隔で分散させて走査し、良好と判定された感圧素子が見つかった場合には、その感圧素子の周囲にある感圧素子を走査する例である。図１７に示す例では、感圧素子アレイのマトリックス内に任意の間隔で感圧素子（番号Ａ〜Ｉを付している）を設定し、これらの感圧素子Ａ〜Ｉを任意の順で走査する。つまり、感圧素子アレイに予め分かれ散らばるように分布させた所定個数の感圧素子について、それらを任意の順で走査するのである。
【０１５３】
この走査において、例えば、番号Ｆが付された感圧素子の検出信号の値が良好な範囲と判定された場合には、この番号Ｆの周囲にある感圧素子（図中の斜線を付した感圧素子）について走査しチェックを行う。また、番号Ｆの感圧素子の周囲にある全感圧素子をチェックしても良好な感圧状態にある感圧素子の個数が所定個数に満たない場合は、番号Ａ〜Ｉの感圧素子を番号Ｆの感圧素子を除いて再度走査し、検出信号の値が良好な感圧素子を検出し、その周囲の感圧素子を走査しチェックを行っても良い。
【０１５４】
上記した各走査順から適切なものを選択することで押圧判定の処理速度を速めることができる。
【０１５５】
［押圧判定における動作を説明するフローチャート：図１８］
また、装着状態が不良である場合には、感圧素子アレイの全感圧素子を走査しても、良好と判定される感圧素子の個数が所定の個数以下である場合がある。このような場合には、装着状態を改善するように指示してもよい。
【０１５６】
この動作は、例えば、図１８のフローチャートにおいて、感圧素子アレイの全感圧素子を走査して押圧判定し（Ｓ２１）、この押圧判定で選択された感圧素子の個数が、予め設定した所定の個数（例えば５個）に満たない場合（Ｓ２２：Ｎｏ）は、判定が失敗したとして装着状態を改善するように表示や音声、発光等の報知手段で使用者に報知する（Ｓ２３）。
【０１５７】
次に、本発明の脈波測定装置における特徴値判定について、図１９〜図２４を用いて詳細に説明する。
【０１５８】
［特徴値判定のフローチャート、説明図：図１９〜２１］
図１９は特徴値判定の動作を説明するためのフローチャートであり、図２０，２１はその動作を説明するためのデータ図である。
【０１５９】
はじめに、押圧判定で選択されたすべての感圧素子について、一般的な脈拍の一拍より十分短い周期（例えば３０ｍｓｅｃ）で押圧値を連続的にサンプリングし、押圧値の極限点を監視する。ここで言う極限点とは、例えば図２１（ａ）に示すＰ１〜Ｐ３を指す。図２０（ｃ）には心臓の拍動によって生じる人体の電気的変化を模式的にグラフ化した心電図波形を示す。
【０１６０】
一般的に心電図波形は、Ｐ〜Ｕで示される複数の特徴点をもつため、１回の心臓の拍動に対して複数の極限点をもつ。しかし、手首等の動脈付近の部分において感圧素子を用いて皮膚と感圧素子との間での押圧変化として心臓の拍動（脈拍）を検知する場合には、心臓の拍動にともなった血流の変動が、血管、筋肉、骨、脂肪等の体組織の緩衝効果により、感圧素子が検出する押圧変化が、三角波に近い波形として検出されるのである。
【０１６１】
このとき、押圧変化の波形の連続した３つの極限点を結ぶ曲線が脈拍１拍分の周期に対応した検出信号の波形となる。なお、一般的に感圧素子が検出する検出信号の波形は図２０（ａ）で示されるような単純な三角波に近い波形と、微小振動等による高周波ノイズが合成された波形である。図２０（ａ）のような高周波ノイズと合成された波形に対して、所定期間の押圧変化を監視することによって極限点を発見することもできるが、簡易的なノイズ対策のために、取得したサンプリングデータの押圧値について、所定回数（例えば平均数１０）の移動平均処理を行い、この移動平均後のデータを用いて極限点を監視することが好ましいが、移動平均は必須の処理ではない。
【０１６２】
図２０（ｂ）は、サンプリングデータから算出した移動平均値を示している。極限点の検出は、移動平均後のデータについて極点を求める一般的なアルゴリズムを適用することができる（Ｓ３１）。
【０１６３】
極限点の監視（Ｓ３２：Ｎｏ）にはタイムアウト（例えば１秒）を設ける（Ｓ３７：Ｙｅｓ）。タイムアウトした感圧素子１１は脈波の検出状態が不良であるとして、感圧素子情報記憶部１５０から情報（例えば、感圧素子を特定する番号）を削除し、押圧判定で選択した感圧素子から外す（Ｓ３８）。また、極限点を３回検出したが、脈波形特徴値が異常と判定（Ｓ３６：Ｎｏ）されたものについても感圧素子情報記憶部１５０から情報を削除する（Ｓ３８）。
【０１６４】
サンプリングデータから極限点が検出できた場合には（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、その極限点の押圧値を脈波形特徴値として感圧素子情報記憶部１５０に記憶する（Ｓ３３）。
【０１６５】
連続する３つの極限点を検出するまでＳ３１〜Ｓ３３の工程を行い（Ｓ３４）、連続する３つの極限点の１つめの極限点から２つめの極限点までの期間と、２つめの極限点から３つめの極限点までの期間と、各極限点の押圧値を脈波形特徴値として、感圧素子情報記憶部１５０に記憶する。図２１（ａ）中において、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は連続する３つの極限点の例を示している（Ｓ３３）。
【０１６６】
次に、連続する３つの極限点について求めた脈波形特徴値を用いて、感圧素子の判定を行う。ここでは、感圧素子情報記憶部１５０に記憶した脈波形特徴値から３つの極限点を読み出し、隣り合う極限点間を直線で繋いだものを、脈波特徴スロープとしてモデル化する。この脈波特徴スロープは、脈波を特徴付ける特徴値となる。
【０１６７】
図２１（ａ）では、１つめの極限点と２つめの極限点とを繋ぐ直線によって第１の脈波特徴スロープＳ１が得られ、２つめの極限点と３つめの極限点とを繋ぐ直線によって第２の脈波特徴スロープＳ２が得られる。
【０１６８】
特徴値判定では、これらの脈波形特徴値に対して所定の判定条件と比較し（Ｓ３５）、判定条件に合致する感圧素子を脈波を良好に検出している感圧素子として選択し（Ｓ３６：Ｙｅｓ）、判定条件に合致しない感圧素子は脈波の検出状態が不良であるとして（Ｓ３６：Ｎｏ）、感圧素子状態記憶部１５０から情報（例えば、感圧素子を特定する番号）を削除する（Ｓ３８）。
【０１６９】
Ｓ３５の工程で判定に使用する所定の判定項目として、例えば極限点間の周期、極限点間の極限値の高低差、脈波特徴スロープの傾き等を設定することができ、判定条件として、これらの周期、高低差、傾きの判定に用いるしきい値を設定することができる。
【０１７０】
図２１（ｂ）は、判定の一例を示している。図中においてＤａｔａ１で示すサンプリングデータ例では、Ｓ３２，Ｓ３７の工程において、極限値を見つけることなくタイムアウトとなった例である。この感圧素子は、不良感圧素子として感圧素子状態記憶部１５０から感圧素子番号を削除する。
【０１７１】
図中においてＤａｔａ２，Ｄａｔａ３で示すサンプリングデータ例では、周期、振幅、傾き等の判定条件を満たさないために不良感圧素子と判定され、感圧素子状態記憶部１５０から感圧素子番号を削除する。
【０１７２】
一方、図中においてＤａｔａ４，Ｄａｔａ５で示すサンプリングデータ例では、周期、振幅、傾き等の判定条件を満たしているために良好感圧素子と判定される。
【０１７３】
なお、この感圧素子の判定は、感圧素子毎に判定処理を行う他に、複数の感圧素子を同時に並行して監視してもよい。
【０１７４】
本発明の特徴値判定では、種々の態様を適用することができる。
【０１７５】
第１の形態は、特徴値判定において判定条件を変更自在とし、判定条件に学習機能を持たせることで、個人差に関わらず高精度の判定を行うものである。この形態を実施するために判定条件変更手段を設け、設定する判定条件を自動的に変更可能な構成とする。
【０１７６】
判定条件変更手段は、それぞれの感圧素子についてスロープ検出を複数回（例えば２回）繰り返し行い、その際に１回目の判定には一般的な脈波形であれば略選択されるような比較的条件の緩いデフォルト判定条件で判定し、判定に合格して選択された感圧素子の脈波形特徴値の平均値をもとに使用者固有の学習後判定条件を算出して判定条件を変更し、２回目の判定において学習後判定条件を用いて判定を行う。
【０１７７】
一般に、個人によって、脈波の振幅や、極限点間の周期の比率は相違するが、自動的に判定条件を学習することにより個人差に関わらず高精度に特徴値判定を実施することができる。
【０１７８】
表１は、判定条件のデフォルト値と学習値の一例を示している。学習値は、複数回判定を繰り返すことにより得られた値を使用者固有の判定条件としてデフォルト値に代えて自動設定する。
【０１７９】
【表１】
2008245943.tif 000003
【０１８０】
［脈波特徴スロープの傾き補正を説明する図：図２２］
第２の形態は、脈波特徴スロープの算出における極限点の押圧値のばらつきを解消して、スロープの傾きを補正するものであり、これによって、脈拍周期より周期の長い押圧変化等によるノイズを除去する。
【０１８１】
脈波特徴スロープの傾きを計算する際、押圧変化において拍脈周期よりも長い周期のノイズが存在すると、このノイズ分によって、前述の１つめの極限点と２つめの極限点とを繋ぐ直線によって得られる第１の脈波特徴スロープＳ１の傾き、および２つめの極限点と３つめの極限点とを繋ぐ直線によって得られる第２の脈波特徴スロープＳ２の傾きに誤差が生じる。
【０１８２】
図２２はこのノイズにより生じる脈波特徴スロープの傾きの誤差と、脈波特徴スロープの傾き補正とを説明するための図である。図２２（ａ）において、破線は脈拍周期より周期の長い押圧変化等によるノイズ分を示している。通常１つめの極限点の押圧値ＬＩＭ１と３つめの極限点の押圧値ＬＩＭ３は等しい値であるが、このノイズ分によって、３つの連続する極限点において、例えば１つめの極限点の押圧値ＬＩＭ１と３つめの極限点の押圧値ＬＩＭ３との間には（ＬＩＭ３−ＬＩＭ１）の誤差が発生する。なお、ここでは、ノイズ分は脈拍周期より長い周期を想定しているため、直線的な変化で現れるものと仮定している。また、図２２では登り勾配の押圧変化等によるノイズ分を仮定している。
【０１８３】
図２２（ｂ）において、登り勾配の押圧変化等によるノイズ分を補正するために、（ＬＩＭ３−ＬＩＭ１）の誤差の半分（（ＬＩＭ３−ＬＩＭ１）／２）を補正値とし、１つめの極限点の押圧値ＬＩＭ１に補正値を加算し、一方、３つめの極限点の押圧値ＬＩＭ３から補正値を減算する。
【０１８４】
図２２（ｃ）は補正後の３つの連続する極限値を示し、１つめの極限点と３つめの極限点との押圧値をそれぞれ補正することによって、極限点１と極限点３との押圧値の差をキャンセルしてノイズ分の影響を除きスロープの傾きを補正する。
【０１８５】
［選択する感圧素子数が不足する場合のフローチャート：図２３］
第３の形態は、選択する感圧素子数が不足する場合の対処を指示するものであり、これによって脈波測定に必要な感圧素子の個数を確保することができる。
【０１８６】
図２３のフローチャートにおいて、特徴値を用いた判定を行い（Ｓ４１）、その判定で選択された感圧素子の個数が所定の個数（例えば３個）以下の場合は（Ｓ４２：Ｎｏ）、判定が失敗したものとして装着状態を改善するように表示や音声、発光等の報知手段によって使用者に報知する（Ｓ４３）。
【０１８７】
［正位相と逆位相の判定を説明する図：図２４］
第４の形態は、脈波形特徴値から検出された脈波形が正位相であるか、あるいは逆位相であるかを判定することができ、これによって、感圧素子と動脈との位置関係の把握や、脈波形の形状把握による脈拍測定の測定精度の向上に役立てることができる。
【０１８８】
１つめの極限点と２つめの極限点との間の周期をＴ１とし、２つめの極限点と３つめの極限点との間の周期をＴ２としたとき、図２４（ａ）は上に凸の波形形状においてＴ１＜Ｔ２を示し、この周期の関係は、脈波形が正位相であることを示している。
【０１８９】
一方、図２４（ｂ）は上に凸の波形形状においてＴ２＜Ｔ１を示し、この周期の関係は、脈波形が逆位相であることを示している。
【０１９０】
このように、特徴値判定で選択されたセンサの脈波形特徴値のうち、１つめと２つめの極限点間の周期と２つめと３つめの極限点間の周期との比率から、脈波形が正位相であるか逆位相であるかを判定する。正位相または逆位相の脈波を良好に検出している感圧素子のみを選択して偏差判定および順位付け判定に進んでも良い。
【０１９１】
個人によって、正位相、逆位相のどちらか一方の脈波しか安定して検出できない場合があり、脈波形が正位相であるか、あるいは逆位相であるかを判定することにより、脈波形の位相関係を把握し、以後の脈波測定において逆の位相関係が検出された場合には、検出異常と判定するなどに適用して測定の精度向上に寄与させることができる。
【０１９２】
また、一般に、正位相の脈波形は動脈上で検出され、逆位相の脈波形は動脈の周囲で検出されため、脈波形の正位相／逆位相に判定から、感圧素子と動脈との位置関係の把握に利用することができる。
【０１９３】
次に、本発明の脈波測定装置における偏差判定、順位付け判定について、図２５〜図２７を用いて詳細に説明する。
【０１９４】
［偏差判定、順位付け判定のフローチャート：図２５］
図２５は偏差判定、順位付け判定の動作を説明するためのフローチャートである。偏差判定は、特徴値判定で選択した感圧素子について統計的な偏りに基づいて判定を行って、偏りがある感圧素子について排除し、ほぼ同様の特徴値を備える感圧素子を選択する。さらに、順位付け判定は、偏差判定で選択した感圧素子の個数を所定個数に絞り込み、順位付けに従って所定個数の感圧素子を選択する。以下、Ｓ５１〜Ｓ５５の工程で偏差判定を行い、Ｓ５６〜Ｓ５８の工程で順位付け判定を行う。
【０１９５】
はじめに偏差判定を行う。偏差判定では、特徴値判定で選択されたすべての感圧素子の脈波形特徴値を用いて第１の代表値を算出する。この第１の代表値は、偏差判定を行うためのしきい値を求めるための値であり、ノイズの影響がなければすべての感圧素子で略同一の値となる値である。第１の代表値は、例えば２つの極限点間周期のうち長い方の値とすることができる（Ｓ５１）。偏差判定に用いるしきい値は、この第１の代表値の平均値を算出することで求める（Ｓ５２）。
【０１９６】
比較手段によって求めた第１の代表値の平均値と、個々の感圧素子のそれぞれの第１の代表値とを比較する（Ｓ５３）。平均値から所定の許容誤差以上ずれている感圧素子は、ノイズ分を含むものとして（Ｓ５４：Ｙｅｓ）、感圧素子情報記憶部１５０から情報（例えば、感圧素子を特定する番号）を削除する（Ｓ５５）。
【０１９７】
表２は、偏差判定を説明するための一例である。
【０１９８】
【表２】
2008245943.tif 000004
【０１９９】
表２中の（ａ）は第１の代表値の一例である。ここでは、番号１〜５の感圧素子について、各感圧素子の極限点間周期の中で長い方の値を第１の代表値としている。
【０２００】
また、表２（ｂ）は第１の代表値の平均値を９５とし許容誤差を１０％としたときの判定結果を示している。この時の有効範囲は８５．５〜１０４．５となる。表２では、番号４の感圧素子の第１の代表値７８が有効範囲（８５．５〜１０４．５）を外れるため、除外される。
【０２０１】
次に、順位付け判定を行う。順位付け判定では、感圧素子情報記憶手段１５０に情報が記憶されている感圧素子について、脈波検出の良好さを示す第２の代表値を指標として順位付けを行う。この第２の代表値としては、例えば、特徴値として脈波形の傾きを用い、この傾きが緩い方のスロープの傾きとすることができる（Ｓ５６，Ｓ５７）。
【０２０２】
表３は、順位付け判定を説明するための一例である。
【０２０３】
【表３】
2008245943.tif 000005
【０２０４】
表３（ａ）は、偏差判定で選択した番号１〜３，５の感圧素子について、各感圧素子の傾斜が緩い方のスロープの傾きを第２の代表値としている。
【０２０５】
また、表３（ｂ）は第２の代表値に基づいて降順に順位付けした結果を示している。これにより、番号１，３，５，２の順で順位付けされる。
【０２０６】
順位付けの上位から順に所定の個数の感圧素子を、脈波測定に用いる感圧素子として選択し、ノイズ除去部１６０と接続する（Ｓ５８）。全てのノイズ除去部１６０に対して感圧素子を接続することで完了する（Ｓ５９）。
【０２０７】
本発明の偏差判定、順位付け判定では、種々の態様を適用することができる。
【０２０８】
第１の形態は、選択される感圧素子の個数が所定個数に満たない場合に、装着状態の改善を促すものである。
【０２０９】
［装着状態の改善を促すフローチャート：図２６］
偏差判定、順位付け判定を行い（Ｓ６１）、この判定で選択された感圧素子の個数が所定の個数（例えば３個）以下の場合は（Ｓ６２：Ｎｏ）、判定失敗として装着状態を改善するように表示や音声、発光等の報知手段で使用者に報知する（Ｓ６３）。
【０２１０】
第２の形態は、極限点間の周期をもとにして使用者の非運動時の心拍数を算出するものである。
【０２１１】
［心拍数の算出を説明する図：図２７］
感圧素子情報記憶部１５０に記憶されている、特徴値判定、偏差判定、順位付け判定で選択された感圧素子の特徴値のうちで、極限点間の周期を元にして使用者の非運動時の心拍数を算出することができる。
【０２１２】
図２７は心拍数の算出を説明するための図であり、感圧素子１１が検出した脈波特徴スロープを図示したものである。図２７において、Ｔ１は１つめの極限点と２つめの極限点との間の周期を示し、Ｔ２は２つめの極限点と３つめの極限点との間の周期を示している。例えば、Ｔ１＝３００ｍｓｅｃ、Ｔ２＝７００ｍｓｅｃの場合には、脈拍周期はＴ１＋Ｔ２＝１ｓｅｃであり、脈拍は６０／１＝６０ｂｐｍと算出することができる。
【０２１３】
この算出で得られた脈拍は、表示や音声によって使用者に報知したり、脈波測定装置に記録しておき、使用者に適正な運動時心拍数の算出に使用したり、消費カロリーの計算に使用することができる。
【０２１４】
さらに、本発明の脈波測定装置は、感圧素子を再選択する形態を備えることができる。
【０２１５】
［感圧素子の再選択を説明するフローチャート、図：図２８、２９］
本発明の脈波測定装置は、装置が異常を検出したときや運動中断時に、感圧素子の選択を再度行っても良い。
【０２１６】
図２８は、本発明の脈波測定装置による感圧素子の再選択のフローチャートである。上述した判定処理によって選択した感圧素子を用いて測定を行い（Ｓ７１，Ｓ７２）。その測定中に異常あるいは運動を中断した場合には（Ｓ７３：Ｙｅｓ）、測定を終了して良いかの判定を行い（Ｓ７４）、測定を再開したい場合にはＳ７１の感圧素子の選択工程に戻って感圧素子を再選択する（Ｓ７４：Ｎｏ）。そうでない場合には測定を終了する（Ｓ７４：Ｙｅｓ）。
【０２１７】
また、感圧素子の再選択は、前回の選択と同様に押圧判定から繰り返す手順で行う形態の他に、押圧判定を省略する形態としてもよい。
【０２１８】
図２９は、再選択を選択するための図である。この再選択では、前回の感圧素子の選択で測定に採用した感圧素子を記録しておき、その感圧素子の近傍に位置する感圧素子を所定個数使用し、押圧判定を実施せずに直接特徴値判定を実施しても良い。
【０２１９】
図２９において、例えば前回の選択において、番号１２が付された感圧素子が選択された場合には、再選択においてこの番号１２の周囲にある番号６〜８，１１，１３，１６〜１８の感圧素子について、押圧判定を省略して特徴値判定から実行する。これによって、再選択を高速化することができる。本発明の脈波測定装置の実施態様において、運動後等の感圧素子アレイ１２と測定対象９０との接触位置ずれが微小である場合には特に効果的である。
【産業上の利用可能性】
【０２２０】
本発明の脈波測定装置は、心拍計や血圧計に適用する他、脈波を用いる身体機能測定装置に適応することができる。
【０２２１】
また、本発明の脈波測定装置は、人体の脈波測定に限らず、動物の脈波測定に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２２２】
【図１】本発明に適用する脈波測定装置１の概略構成を説明するための図である。
【図２】本発明の脈波測定装置のセンサ部分の概略断面を説明する図である。
【図３】本発明の脈波測定装置の各形態と測定対象に取り付ける態様とを説明するための図である。
【図４】本発明の脈波測定装置の手首装着状態を説明するための図である。
【図５】本発明の脈波測定装置の感圧素子の選択を説明するための図である。
【図６】感圧素子アレイの装着した状態を示す図である。
【図７】本発明の脈波測定装置による選択動作を説明するための図である。
【図８】本発明の脈波測定装置による選択動作を説明するための図である。
【図９】本発明の脈波測定装置による感圧素子の選択による判定動作の概略を説明するための図である。
【図１０】本発明の脈波測定装置による複数の選択動作の概略構成を説明するための概略図である。
【図１１】本発明の脈波測定装置による複数の選択動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の脈波測定装置の押圧判定の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の脈波測定装置の感圧素子の走査順の一例を説明するための図である。
【図１４】本発明の脈波測定装置の検出信号に基づいて押圧判定を行う際の信号処理を説明するための図である。
【図１５】本発明の脈波測定装置の感圧素子の走査を途中で終了させる場合の例を説明するための図である。
【図１６】本発明の脈波測定装置の感圧素子の他の走査順を説明する図である。
【図１７】本発明の脈波測定装置の感圧素子の他の走査順を説明する図である。
【図１８】本発明の脈波測定装置の押圧判定における動作を説明するフローチャートである。
【図１９】本発明の脈波測定装置の特徴値判定の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２０】本発明の脈波測定装置の特徴値判定の動作を説明するためのデータ図である。
【図２１】本発明の脈波測定装置の特徴値判定の動作を説明するためのデータ図である。
【図２２】本発明の脈波測定装置の脈波特徴スロープの傾きと傾き補正を説明するための図である。
【図２３】本発明の脈波測定装置の選択する感圧素子数が不足する場合のフローチャートである。
【図２４】本発明の脈波測定装置の正位相と逆位相の判定を説明するための図である。
【図２５】本発明の脈波測定装置の偏差判定、順位付け判定の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２６】本発明の脈波測定装置の装着状態の改善を促すフローチャートである。
【図２７】本発明の脈波測定装置の心拍数の算出を説明するための図である。
【図２８】本発明の脈波測定装置による感圧素子の再選択のフローチャートである。
【図２９】本発明の脈波測定装置の再選択を説明するための図である。
【図３０】脈波測定装置の感圧素子のセンサとノイズ除去部との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【０２２３】
１  脈波測定装置
２  回路基板
３  表示部
４  枠体
５  係止部
６  取り付け部材
６ａ  被係止部
１０  圧力検出部
１１，１１ａ〜１１ｎ，１１Ａ  感圧素子
１２  感圧素子アレイ
２０〜２３  押圧部
３０  圧力伝達部
４０  保護部材
５０  脈波測定部
５０ａ  信号増幅回路
５０ｂ  Ａ／Ｄ変換回路
５０ｃ  狭帯域信号処理回路
５０ｄ  波形歪検出回路（スロープ検出回路）
６０  心拍計
６０ａ  心拍数計数回路
６０ｂ  心拍数報知部
７０  血圧計
７０ａ  血圧測定回路
７０ｂ  血圧値報知部
９０  測定対象
９１  動脈
９２  手首
９３  皮膚
９４  掌
９５  腕
１００  選択部
１１０  押圧判定部
１２０  特徴値判定部
１３０  偏差判定／順位付け判定部
１５０  感圧素子情報記憶部
１６０  ノイズ除去部
１７０  演算部
２００  脈波検出部
３００  信号処理部
４００  報知部
５００  入力部
６００  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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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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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１４】
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【図２０】
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【図２１】
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【図３０】
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