(57)【要約】【課題】心拍相当信号が大きく変動する場合でも、心拍相当信号の測定が可能な生体信号測定装置を提供すること。【解決手段】ＣＰＵ１０２は、心拍相当信号検出部１０１で検出した信号の発生間隔がデータバッファ１１０に記憶した心拍相当信号の発生間隔を基準とする第１の所定範囲内にあるとき、心拍相当信号検出部１０１で検出した信号が正常な心拍相当信号と判別して、データバッファ１１０に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶する。【選択図】    図１
2004337408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心拍に相当する信号である心拍相当信号を検出するための生体信号検出手段と、
前記各心拍相当信号の発生間隔を記憶する第１の記憶手段と、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が前記第１の記憶手段に記憶した心拍相当信号の発生間隔を基準とする第１の所定範囲内にあるとき、前記生体信号検出手段で検出した信号が正常な心拍相当信号であると判別して前記第１の記憶手段に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶する生体信号判別手段とを備えて成ることを特徴とする生体信号測定装置。
【請求項２】
前記第１の記憶手段に記憶した複数の心拍相当信号の発生間隔の平均値を算出する平均値算出手段を有し、
前記生体信号信号判別手段は、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が前記平均値算出手段で算出した平均値を基準とする前記第１の所定範囲内にあるとき、前記生体信号検出手段で検出した信号が正常な心拍相当信号であると判別して、前記第１の記憶手段に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶することを特徴とする請求項１記載の生体信号測定装置。
【請求項３】
第２の記憶手段を有し、
前記生体信号判別手段は、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が前記第１の所定範囲内になく且つ前記信号が異常であると前記生体信号判別手段が判別したときに前記異常な信号の発生間隔を前記第２の信号記憶手段に記憶すると共に、前記第２の記憶手段に所定数の異常な信号の発生間隔を連続して記憶したときに、前記第２の記憶手段に記憶した異常な信号を正常な心拍相当信号として、前記第２の記憶手段に記憶した異常な信号の発生間隔を前記第１の記憶手段に記憶することを特徴とする請求項１又は２記載の生体信号測定装置。
【請求項４】
前記生体信号判別手段は、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が、前記第１の所定範囲内になく、且つ、前記第２の記憶手段に記憶した最新の異常な信号の発生間隔を基準とする第２の所定範囲内にあるときに前記生体信号検出手段で検出した信号を異常であると判別して、前記第２の記憶手段に記憶することを特徴とする請求項３記載の生体信号測定装置。
【請求項５】
前記第１の記憶手段に記憶した心拍相当信号のデータを無線送信する通信手段を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の生体信号測定装置。
【請求項６】
前記生体信号検出手段は、身体に装着して使用すると共に該身体の心拍を検出するための電極であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の生体信号測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、心拍等の生体信号を測定する生体信号測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、心拍や脈拍等の心拍に相当する心拍相当信号を検出するための心拍相当信号検出部を有し、前記心拍相当信号検出部を身体に装着することによって心拍相当信号の発生間隔を測定する生体信号測定装置が使用されている。測定した心拍相当信号の発生間隔のデータ、あるいは、前記発生間隔から算出した所定時間当たりの心拍相当信号の拍数等の心拍相当信号のデータは、無線送信される。
【０００３】
ところで、前記従来の生体信号測定装置では、心拍相当信号の検出エラーの発生防止やノイズの影響を除去するために、今までに検出した心拍相当信号の平均値に基づいて閾値を決定し、該閾値を満足する信号は正常な心拍相当信号と判別してデータ記憶部に記憶し、一方、前記閾値を満足しない信号は異常な信号と判別して廃棄処理するようにしている。これにより、検出エラーやノイズの影響を排除して、正常な心拍相当信号を測定することが可能になる（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１５１２３０号公報（第４頁〜５頁、図１、図６）
【特許文献２】
特開平１１−１５１２３１号公報（第４頁〜６頁、図１〜図４、図８）
【特許文献３】
特開平１１−３１４５３４号公報（第４頁〜６頁、図１〜図６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の生体信号測定装置においては、使用者が運動した場合等には、急激に変化することがある。この場合、検出される心拍相当信号は、本来正常な心拍相当信号であるにも拘わらず、前記閾値を満足しなくなるため、異常な信号とみなされ、廃棄処分されることになる。
したがって、前記従来の生体信号測定装置では、大幅に変動するような心拍相当信号は測定できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、心拍相当信号が大きく変動する場合でも、心拍相当信号の測定が可能な生体信号測定装置を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、心拍に相当する信号である心拍相当信号を検出するための生体信号検出手段と、前記各心拍相当信号の発生間隔を記憶する第１の記憶手段と、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が前記第１の記憶手段に記憶した心拍相当信号の発生間隔を基準とする第１の所定範囲内にあるとき、前記生体信号検出手段で検出した信号が正常な心拍相当信号であると判別して前記第１の記憶手段に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶する生体信号判別手段とを備えて成ることを特徴とする生体信号測定装置が提供される。生体信号判別手段は、生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が第１の記憶手段に記憶した心拍相当信号の発生間隔を基準とする第１の所定範囲内にあるとき、前記生体信号検出手段で検出した信号が正常な心拍相当信号であると判別して前記第１の記憶手段に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶する。
【０００８】
ここで、前記第１の記憶手段に記憶した複数の心拍相当信号の発生間隔の平均値を算出する平均値算出手段を有し、前記生体信号信号判別手段は、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が前記平均値算出手段で算出した平均値を基準とする前記第１の所定範囲内にあるとき、前記生体信号検出手段で検出した信号が正常な心拍相当信号であると判別して、前記第１の記憶手段に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶するように構成してもよい。
【０００９】
また、第２の記憶手段を有し、前記生体信号判別手段は、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が前記第１の所定範囲内になく且つ前記信号が異常であると前記生体信号判別手段が判別したときに前記異常な信号の発生間隔を前記第２の信号記憶手段に記憶すると共に、前記第２の記憶手段に所定数の異常な信号の発生間隔を連続して記憶したときに、前記第２の記憶手段に記憶した異常な信号を正常な心拍相当信号として、前記第２の記憶手段に記憶した異常な信号の発生間隔を前記第１の記憶手段に記憶するように構成してもよい。
【００１０】
また、前記生体信号判別手段は、前記生体信号検出手段で検出した信号の発生間隔が、前記第１の所定範囲内になく、且つ、前記第２の記憶手段に記憶した最新の異常な信号の発生間隔を基準とする第２の所定範囲内にあるときに前記生体信号検出手段で検出した信号を異常であると判別して、前記第２の記憶手段に記憶するように構成してもよい。
また、前記第１の記憶手段に記憶した心拍相当信号のデータを無線送信する通信手段を備えて成るように構成してもよい。
また、前記生体信号検出手段は、身体に装着して使用すると共に該身体の心拍を検出するための電極であるように構成してもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る生体信号測定装置のブロック図で、使用者の身体に装着して使用される。
図１において、生体信号測定装置は、心拍相当信号を検出する生体信号検出手段を構成する心拍相当信号検出部１０１、制御手段を構成する中央処理装置（ＣＰＵ）１０２、記憶手段を構成するメモリ１０３、通信手段を構成する無線通信部１０４を備えている。
【００１２】
心拍相当信号検出部１０１は装着された身体の心拍相当信号を検出してＣＰＵ１０２に出力する。前記心拍相当信号は、心拍のみを表す信号（心拍信号）と脈拍のみを表す信号（脈拍信号）の少なくとも一方を意味している。
ＣＰＵ１０２は、メモリ１０３に予め記憶されたプログラムを実行することにより後述する処理を行うもので、生体信号判別手段、平均値算出手段を構成している。尚、図１には、ＣＰＵ１０２によって実現される機能を機能ブロックとして示しており、ＣＰＵ１０２は、平均値算出手段を構成する平均値算出部１０５、第１比較手段を構成する第１比較部１０６、第２比較手段を構成する第２比較部１０７、エラー計数手段を構成するエラーカウンタ１０８を構成するように機能する。
【００１３】
メモリ１０３は、心拍相当信号検出部１０１で検出した心拍相当信号の発生間隔のデータや異常な信号の発生間隔のデータ等のデータを記憶すると共に、ＣＰＵ１０２が実行するプログラムが予め記憶されている。図１には、心拍相当信号検出部１０１で検出した信号の発生間隔が所定の基準範囲内の場合に前記信号（この場合は心拍相当信号）の発生間隔のデータを記憶すると共に、第１のデータ記憶手段を構成するデータバッファ１１０、ノイズや発生間隔が前記所定範囲外の信号（異常な信号）の発生間隔のデータを記憶すると共に、第２データ記憶手段を構成するエラーバッファ１０９を示している。
【００１４】
１０４は、データバッファ１１０に記憶した心拍相当信号のデータを無線送信する通信手段としての無線通信部である。
図２は、ＣＰＵ１０２の処理を示すフローチャートで、ＣＰＵ１０２がメモリ１０３に予め記憶したプログラムを実行することによって行われる処理を示している。
【００１５】
以下、図１及び図２を用いて本発明の実施の形態に係る生体信号測定装置の動作を説明する。
図２において、ＣＰＵ１０２は、心拍相当信号検出部１０１が検出した信号を心拍相当信号検出部１０１から受信して検出すると（ステップＳ２０１）、該受信した信号をサンプリングし（ステップＳ２０２）、所定の閾値を満足する信号のみを取り出すことによってノイズ等の目的外信号を除去し、これによって、心拍相当信号検出部１０１で検出した信号の発生間隔Ｔを算出する（ステップＳ２０３）。
【００１６】
次に、ＣＰＵ１０２は、データバッファ１１０に記憶している現在までの心拍相当信号の発生間隔の平均値Ｔ＿ａｖｅを算出し、今回検出した信号の発生間隔Ｔが平均値Ｔ＿ａｖｅを基準とする第１の所定範囲（本実施の形態では（１−０．２５）Ｔ＿ａｖｅ≦Ｔ≦（１＋０．２５）Ｔ＿ａｖｅの範囲）内に入るか否かを判別する（ステップＳ２０４）。尚、図１では、前記平均値Ｔ＿ａｖｅの算出処理を行う機能ブロックを平均値算出部１０５で示している。また、今回検出した信号の発生間隔Ｔが前記第１の所定範囲内に入るか否かの判別処理を行う機能ブロックを第１比較部１０６で示している。
【００１７】
ステップＳ２０４において、ＣＰＵ１０２は、前記今回検出した信号の発生間隔Ｔが前記第１の所定範囲内に入ると判別した場合には、今回検出した信号を正常な心拍相当信号と判別し、該心拍相当信号の発生間隔Ｔをデータバッファ１１０に記憶する（ステップＳ２１７）。
一方、ステップＳ２０４において、ＣＰＵ１０２は、前記今回検出した信号の発生間隔Ｔが前記第１の所定範囲内に入らないと判別した場合、エラーカウンタ１０８が零か否かを判別する（ステップＳ２０５）。
【００１８】
ステップＳ２０５において、ＣＰＵ１０２は、エラーカウンタ１０８が零である（即ち、エラーバッファ１０９に発生間隔のデータが記憶されていない）と判別すると、ステップＳ２０７に移行する。
一方、ステップＳ２０５において、ＣＰＵ１０２は、エラーカウンタ１０８が零ではないと判別すると、今回検出した信号の発生間隔Ｔがエラーバッファ１０９に記憶した最新の信号（異常な信号）の発生間隔Ｔ＿ｅｒｒを基準とする第２の所定範囲（本実施の形態では（１−０．２５）Ｔ＿ｅｒｒ≦Ｔ≦（１＋０．２５）Ｔ＿ｅｒｒの範囲）内に入るか否かを判別する（ステップＳ２０６）。尚、図１では、前記異常な信号の発生間隔が前記第２の所定範囲内に入るか否かの判別処理を行う機能ブロックを第２比較部１０７で示している。
【００１９】
ステップＳ２０６において、ＣＰＵ１０２は、前記今回検出した信号の発生間隔Ｔが前記第２の所定範囲内に入らないと判別した場合には、エラーバッファ１０９に記憶していた全データを削除すると共に、今回検出した信号の発生間隔Ｔをエラーバッファ１０９に新たに記憶して保存する（ステップＳ２１１）。次に、ＣＰＵ１０２は、前記今回検出した信号の発生間隔Ｔを最新の新たなＴ＿ｅｒｒとし（ステップＳ２１２）、エラーカウンタ１０８の計数値を１にした後（ステップＳ２１３）、ステップＳ２０１に戻る。
【００２０】
一方、ステップＳ２０６において、ＣＰＵ１０２は、前記今回検出した信号の発生間隔Ｔが前記第２の所定範囲内に入ると判別した場合には、今回検出した信号の発生間隔Ｔをエラーバッファ１０９に記憶して保存すると共に（ステップＳ２０７）、エラーカウンタ１０８の計数値に１加算し（ステップＳ２０８）、前記今回検出した信号の発生間隔Ｔを最新の新たなＴ＿ｅｒｒとする（ステップＳ２０９）。
【００２１】
次に、ＣＰＵ１０２は、エラーカウンタ１０８の計数値が所定値（本実施の形態では４）以上になったか否か、即ち、エラーバッファ１０９に連続して４個以上の信号の発生間隔が記憶されたか否かを判別する（ステップＳ２１０）。
ステップＳ２１０において、ＣＰＵ１０２は、エラーカウンタ１０８の計数値が前記所定値以上になっていないと判別すると、ステップ２０１に戻る。
一方、ステップＳ２１０において、ＣＰＵ１０２は、エラーカウンタ１０８の計数値が前記所定値以上になったと判別すると、エラーバッファ１０９に現在記憶している信号の発生間隔データを正常な心拍相当信号の発生間隔データと判別して、エラーバッファ１０９の全発生間隔データをデータバッファ１１０に移して保存する（ステップＳ２１４）。
【００２２】
即ち、使用者が運動を行う等して心拍相当信号の発生間隔が急激に変動した場合でも、検出した信号の発生間隔が前記第２の所定範囲内にあり、且つ、所定個数連続して発生した場合には、前記信号は正常な心拍相当信号であると判別して処理するため、心拍相当信号の発生間隔が大きく変動した場合でも正常な心拍相当信号の測定が可能になる。また、検出した信号の発生間隔が所定個数連続して発生した場合に、前記信号が正常な心拍相当信号であると判別しているため、瞬間的に発生する異常なノイズ等を正規の心拍相当信号と判断する恐れがなく、心拍相当信号の正確な検出が可能になる。
【００２３】
次に、ＣＰＵ１０２は、エラーバッファ１０９の全データを削除し（ステップＳ２１５）、エラーカウンタ１０８の計数値を零にして処理を終了する。
ＣＰＵ１０２は、データバッファ１１０に記憶している心拍相当信号の発生間隔データが所定個数になる毎に、あるいは、所定時間経過毎に、無線通信部１０４を介して、コンピュータ等のデータ処理装置（図示せず）へ、データバッファ１１０に記憶している心拍相当信号の発生間隔データを無線送信する。前記データ処理装置では、受信した発生間隔データに基づいて、心拍数の算出処理等を行う。
【００２４】
以上述べたように本実施の形態に係る生体信号測定装置は、心拍に相当する信号である心拍相当信号を検出するための心拍相当信号検出部１０１と、各心拍相当信号の発生間隔を記憶するデータバッファ１１０と、心拍相当信号検出部１０１で検出した信号の発生間隔がデータバッファ１１０に記憶した心拍相当信号の発生間隔を基準とする第１の所定範囲内にあるとき、心拍相当信号検出部１０１で検出した信号が正常な心拍相当信号と判別して、データバッファ１１０に前記心拍相当信号の発生間隔を記憶するＣＰＵ１０２とを備えているので、心拍等の心拍相当信号が大きく変動する場合でも、心拍や脈拍の測定が可能になるという効果を奏する。
【００２５】
尚、本実施の形態では、データバッファ１１０に記憶した心拍相当信号のデータを無線通信部１０４から送信するように構成したが、ＣＰＵ１０２がデータバッファ１１０に記憶した心拍相当信号のデータから心拍相当信号の拍数を算出し、該拍数を無線通信部１０４から送信するように構成してもよい。また、心拍に相当する信号として、心拍や脈拍が含まれるものである。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係る生体信号測定装置によれば、運動などによって心拍信号等の心拍相当信号が大きく変動する場合でも、心拍や脈拍の良好な測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る生体信号測定装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る生体信号測定装置の処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１・・・生体信号検出手段を構成する心拍相当信号検出部
１０２・・・生体信号判別手段、平均値算出手段を構成するＣＰＵ
１０３・・・記憶手段を構成するメモリ
１０４・・・通信手段を構成する無線通信部
１０５・・・平均値算出手段を構成する平均値算出部
１０６・・・第１比較手段を構成する第１比較部
１０７・・・第２比較手段を構成する第２比較部
１０８・・・エラー計数手段を構成するエラーカウンタ
１０９・・・第２の記憶手段を構成するエラーバッファ
１１０・・・第１の記憶手段を構成するデータバッファ
【図１】
2004337408.tif 000003
【図２】
2004337408.tif 000004