(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的な生体情報が入力される可変型遅延器と、
前記可変型遅延器の入力信号のピーク値を検出する第１のピーク検出器と、
前記可変型遅延器の出力信号のピーク値を検出する第２のピーク検出器と、
前記第１のピーク検出器の出力と前記第２のピーク検出器の出力を減算する減算器と、
前記減算器の出力を第１の閾値と比較することにより、前記減算器の出力が前記第１の閾値より大きいときは正の出力を、前記減算器の出力が前記第１の閾値より小さいときは負の出力を出力する第１の比較器と、
前記第１のピーク検出器の出力に基づいてクロック信号を生成するクロック生成器と、
前記第１の比較器の出力が正出力のときはデクリメントし、前記第１の比較器の出力が負出力のときはインクリメントし、前記クロック生成器からのクロックにより、その出力を前記可変型遅延器に供給するアップダウンカウンタと、
前記減算器の出力をプラスとマイナスの第２の閾値と比較し、前記減算器の出力の絶対値が前記第２の閾値の絶対値を超えたとき、出力信号を発生する第２の比較器と、
前記可変型遅延器に接続され、前記第２の比較器の出力により利得が制御される増幅器を、備える、生体情報の突発信号処理装置。
【請求項２】
前記第１の比較器の出力はローパスフィルタを介して前記アップダウンカウンタに供給される請求項１に記載の生体情報の突発信号処理装置。
【請求項３】
更に、
前記増幅器の出力信号から前記可変型遅延器へ入力される生体情報を減算する第２の減算器と、
前記第２の減算器の出力の絶対値を求める絶対値回路と、
前記絶対値回路の出力を積分する第２のローパスフィルタを備え、
前記第２のローパスフィルタの出力として雑音量を出力可能とした、
請求項１に記載の生体情報の突発信号処理装置。  
【請求項４】
可変型遅延器に入力される周期的な生体情報のピークを検出するステップと、
前記可変型遅延器の出力信号のピークを検出するステップと、
前記可変型遅延器の入力のピーク検出信号と出力のピーク検出信号とを減算器で減算するステップと、
前記減算器で減算した信号を所定の閾値とを比較器で比較し、前記減算した信号が前記閾値より大きいときは正の出力を、前記減算器の出力が前記閾値より小さいときは負の出力を前記比較器から出力するステップと、
前記比較器の出力が正出力のときはアップダウンカウンタをデクリメントし、前記比較器の出力が負出力のときは前記アップダウンカウンタをインクリメントするステップと、
前記可変型遅延器に入力される生体情報のピーク信号に基づいて精製されたクロックにより、前記アップダウンカウンタの出力を前記可変型遅延器に転送するステップと、
前記減算器の出力のピーク値の絶対値が所定の第２の閾値を超えたときに所定の出力電圧を発生するステップと、
前記出力電圧を前記可変型遅延器の出力に接続した増幅器に供給し、前記出力電圧があるときにのみ前記増幅器の利得を下げるように制御するステップを
含む、生体情報の突発信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心拍等の生体情報を検出する際に突発的に発生する大きな振動を取り除くための生体情報の突発信号処理装置及び生体情報の突発信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車を運転中に心拍等の生体情報を獲得するための手法が提案されているが、このような場合、路面状況などによる突発的な異常信号が心拍等の周期信号に混入して、生体情報の測定に悪影響を及ぼすことがある。
【０００３】
特許文献１では、電波式の無変調ドプラーセンサを用いて、自動車の乗員の生体情報を検知する生体情報検知装置が記載されている。
特許文献１に記載の技術は、電波式のドプラーセンサで乗員の動きを検知して乗員の生体情報を抽出するとともに、センサと乗員の推定距離を算出している。そして、算出した推定距離に基づいて生体情報の信頼度を判定し、信頼度が低い場合には、生体情報の出力を停止するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２０４９３号公報
【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、自動車の乗員の生体情報を検出する場合に、路面の状況などにより、突発的な大振動が発生する場合もあり、このような場合には特許文献１に記載されるような従来技術では、突発的な雑音信号による誤動作を防止することは困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、自動車の運転中等に突発的な大振動が生じた場合にも、突発信号の影響を受けることなく、生体情報の検知機能が適切に作動するようにした生体情報の突発信号処理装置および突発信号処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の生体情報の突発信号処理装置は、周期的な生体情報が入力される可変型遅延器と、可変型遅延器の入力信号のピーク値を検出する第１のピーク検出器と、可変型遅延器の出力信号のピーク値を検出する第２のピーク検出器を備える。また、第１のピーク検出器の出力と第２のピーク検出器の出力を減算する減算器と、この記減算器の出力を第１の閾値と比較することにより、減算器の出力が第１の閾値より大きいときは正出力を出力し、減算器の出力が第１の閾値より小さいときは負出力を出力する第１の比較器を備える。
【０００８】
更に、本発明の生体情報の突発信号処理装置は、第１のピーク検出器の出力に基づいてクロック信号を生成するクロック生成器を備え、第１の比較器の出力が正出力のときはデクリメント（ダウンカウント）、第１の比較器の出力が負出力のときはインクリメント（アップカウント）し、クロック生成器からのクロックにより、その出力を可変型遅延器に転送するアップダウンカウンタを備える。
また、減算器の出力をプラスとマイナスの二つの閾値を有する第２の閾値と比較し、減算器の出力の絶対値が前記第２の閾値の絶対値を超えたとき、出力信号を発生する第２の比較器（±コンパレータ）と、可変型遅延器に接続され、第２の比較器の出力により利得が制御される増幅器を、備える。
【０００９】
また、本発明の生体情報の突発信号処理方法は、以下のステップを含む。
(a)可変型遅延器に入力される周期的な生体情報信号のピークを検出するステップ、
(b)可変型遅延器の出力信号のピークを検出するステップ、
(c)可変型遅延器の入力のピーク検出信号と出力のピーク検出信号とを減算器で減算するステップ、
(d)減算器で減算した信号を所定の閾値とを比較器で比較し、減算した信号がこの閾値より大きいときは正出力を、減算器の出力が閾値より小さいときは負出力を比較器から出力するステップ、
(e)比較器の出力が正出力のときはアップダウンカウンタでデクリメント（ダウンカウント）し、比較器の出力が負出力のときはアップダウンカウンタでインクリメント（アップカウント）するステップ、
(f)可変型遅延器に入力される生体情報のピーク信号に基づいて生成されたクロックにより、アップダウンカウンタの出力を可変型遅延器に供給するステップ、
(g)減算器の出力のピーク値の絶対値が所定の第２の閾値を超えたときに±コンパレータにより所定の出力電圧を発生するステップ、
(h)±コンパレータの出力電圧を可変型遅延器の出力に接続した増幅器に供給し、±コンパレータの出力電圧があるときにのみ増幅器の利得を下げるように制御するステップ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の生体情報の突発信号処理装置及び突発信号処理方法によれば、自動車の運転中等に突発的な大振動が生じた場合にも、突発信号の影響を受けることなく、生体情報を適切に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の生体情報の突発信号処理装置の第１の実施形態例を示すブロック図である。
【図２】本発明の生体情報の突発信号処理装置の第１の実施形態例の動作を説明するための波形図である。
【図３】本発明の生体情報の突発信号処理装置の第２の実施形態例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る、生体情報の突発信号処理装置の実施形態例について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の生体情報の突発信号処理装置の第一の実施形態例（以下、「本例」という）を説明するためのブロック図である。
本例の突発信号処理装置は、心拍や脈波等の周期的な生体情報信号ａが入力される適応型遅延器１０を備える。本例に用いられる適応型遅延器１０は破線で囲まれた部分であり、始めに適応型遅延器１０の構成と動作について説明する。
【００１３】
＜本発明の第１の実施形態例の構成＞
適応型遅延器１０は、生体情報信号ａが入力される可変型遅延器１１と、可変型遅延器１１の入力が供給されるピーク検出器１２（第１のピーク検出器）と、可変型遅延器１１の出力が供給されるピーク検出器１３（第２のピーク検出器）を備える。
また、ピーク検出器１２とピーク検出器１３の出力を減算する減算器１４（第１の減算器）と、ピーク検出器１２の出力に基づいてクロックを生成するクロック生成器１８を備える。
【００１４】
更に、減算器１４の出力を予め定めた閾値と比較して、減算器１４の出力が閾値より大きいときと小さいときとで、極性の異なる電圧値を出力する比較器１５（第１の比較器）と、比較器１５の出力が供給されるＬＰＦ（ローパスフィルタ）１６と、ＬＰＦ１６の出力が供給されるアップダウンカウンタ１７を備える。
【００１５】
以上の構成が本例の生体情報の突発信号処理装置に用いられる適応型遅延器１０の構成である。本例の生体情報の突発信号処理装置では、更に、減算器１４の出力が供給される±コンパレータ１９（第２の比較器）を備える。また、可変型遅延器１１の出力に接続され、比較器１９の出力が供給される増幅器２０を備える。
【００１６】
＜本発明の第１の実施形態例の動作＞
次に、図２の波形図を参照して、適応型遅延器１０を含む本例の生体情報の突発信号処理装置の動作を説明する。
可変型遅延器１１は、心拍あるいは脈波等の入力信号（生体情報信号）の１周期分の遅延量を、入力信号に追従しながら設定することができる遅延量可変型の遅延器である。通常、生体情報信号ａは周期的な信号であるから、外乱等の突発信号がなければ、１周期前の可変型遅延器１１の入力信号と１周期後の可変型遅延器１１の出力信号はほぼ同一の信号になる。
【００１７】
ただ、被測定者の心拍や脈波等の生体情報は、人によって周期が異なり、また同一人であっても周期的に増減することが知られている。本例の生体情報の突発信号処理装置では、可変型遅延器１１の遅延量は被測定者の心拍等の生体情報信号の周期に等しく設定することが不可欠である。
【００１８】
今、可変型遅延器１１の遅延量が被測定者の生体情報の１周期よりも小さい場合を考える。この場合ピーク検出器１２とピーク検出器１３の出力は位相差が生じるので、減算器１４の出力は、“０”出力にならない。すなわち、可変型遅延器１１の遅延量が生体情報の１周期より小さい場合、すなわち遅延量が不足している場合には、減算器１３の出力を比較器１５に加えると、比較器１５の出力はマイナス出力になる。この結果、ＬＰＦ１６の出力はアップダウンカウンタ１７をインクリメント（アップカウント）する選択信号になる。
【００１９】
一方、可変型遅延器１１の遅延量が生体情報の１周期より大きい場合には、減算器１３の出力を比較器１５に加えると、比較器１５の出力はプラス出力になる。この結果、ＬＰＦ１６の出力はアップダウンカウンタ１７をデクリメント（ダウンカウント）する選択信号になる。このインクリメント選択信号あるいはデクリメント選択信号は、ＬＰＦ１６からアップダウンカウンタ１７に供給され、クロック生成器１８からのクロックのタイミングで可変型遅延器１１に供給される。
その結果、可変型遅延器１１の遅延量は生体情報信号ａの１周期に相当する遅延量にセットされるように制御される。つまり、どのような周期の生体情報信号ａが入力されても、その周期に一致した遅延量の可変遅延回路１１が設定される。言い換えると、心拍や脈波等の生体情報の周期と同じ周期の遅延器が自動的に設定されることになる。なお、以上説明した可変型遅延器１１の遅延量の制御は、生体情報信号ａの振幅の大小には関係しない。
【００２０】
次に、可変型遅延器１１の遅延量が生体情報信号ａの周期に一致した場合であって、かつ生体情報信号ａに突発的な雑音信号が混入した場合について、図２を参照して説明する。
生体情報信号ａは１周期分の可変型遅延器１１に供給されるとともに、ピーク検出器１２に供給される。また、可変型遅延器１１の出力はピーク検出器１３に供給される。このピーク検出器１２、１３は、周知のピークホールド回路をプログラムで実現したものである。このピーク検出器１２、１３は生体情報信号ａの中の最も振幅の大きい信号をピークとして取り込み、生体情報信号ａに含まれる比較的小さい信号は検出しない作用を持つ。例えば心拍や脈波には、最も振幅の大きいＱ波以外に、Ｐ波やＴ波といった振幅の小さい波が含まれるが、ピーク検出回路１２、１３を通すことにより、このような振幅の小さい波の影響を取り除くことができる。
【００２１】
ピーク検出器１２、１３からは、図２に示す生体情報信号ａをピーク検出した信号ｂと、生体情報信号ａを１周期遅延した信号をピーク検出した信号ｃがそれぞれ出力される。ここで、図２に示すように、生体情報信号ａに突発的な雑音が含まれていると、ピーク検出器１２、１３からの出力信号ｂ、ｃは、雑音が含まれる部分の振幅が大きな信号になって出力される。
【００２２】
そして、ピーク検出器１２とピーク検出器１３の出力は、減算器１４に供給され、ピーク検出器１２の出力ｂから、ピーク検出器１３の出力ｃが減算される。ここで、仮に、生体情報信号ａに突発的な雑音信号が含まれていなければ、１周期遅延前の信号と１周期遅延後の信号は完全に重なるので、減算器１４の出力は“０”出力となる。
【００２３】
しかし、図２の生体情報ａのように突発的な雑音を含んでいた場合には、この雑音は周期的なものではないから、ピーク検出器１２の出力から，ピーク検出器１３の出力を減算した減算器１４の出力は、図２の波形ｄに示すように、生体情報を１周期遅延する前と後の雑音部分において、それぞれプラスとマイナスの電圧が発生する。
【００２４】
減算器１４の出力信号ｄは、比較器１５に供給され、ここで、所定の閾値と比較される。比較器１５に設定される閾値は、通常“０Ｖ”であり、比較器１５からは図２の波形ｅに示すように、プラス電圧とマイナス電圧の矩形波の出力ｅがえられる。この出力ｅのうちプラスの電圧はアップダウンカウンタ１７のデクリメント（ダウンカウンタ）選択信号として作用し、マイナス電圧はアップカウンタ１７のインクリメント（アップカウンタ）の選択信号となる。したがって、アップダウンカウンタ１７には、デクリメント（ダウンカウンタ）の選択信号とインクリメント（アップカウンタ）の選択信号が１個ずつ加わるので、生体情報信号ａに雑音信号が混入していても、それによって可変型遅延器１１の遅延量が変化することはない。
【００２５】
以上、本例の生体情報の突発信号処理装置における本質的な部分となる適応型遅延器１０の構成と動作について説明した。
次に、本例の突発信号処理装置における信号処理について更に説明を加える。適応型遅延器１０の減算器１４の出力は、±コンパレータ（第２の比較器）１９に供給される。この±コンパレータ１９はプラスとマイナスの２つの閾値を持つ比較器である。この閾値は、例えば、±１Ｖに設定される。つまり、この±コンパレータ１９の出力は、入力信号である減算器１４からの出力信号がプラス、マイナスに関係なく、その値が１Ｖを超えると、図２に示すような矩形波パルスｇを出力する。
【００２６】
この±コンパレータ１９の出力信号ｇは、可変型遅延器１１の出力に接続される増幅器２０に供給され、増幅器２０の利得（ゲイン）が制御される。例えば、出力信号ｇによって、増幅器２０のゲインのオン・オフ制御が行われる。これにより、増幅器２０の出力として取り出される信号出力ｆは、図２に示すように、雑音成分が抑圧された信号出力ｆが得られる。すなわち、生体情報信号ａに含まれる雑音が除去され、突発的な雑音信号に影響されない、被測定者の生体情報の測定が可能となる。
【００２７】
＜本発明の第２の実施形態例の構成と動作＞
図３は、図１の生体情報の突発信号処理装置を一部変更した第２の実施形態例を示す。図１に記載される構成は、図３においても同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
図３に示す第２の実施形態例が図１に示す第１の実施形態例と異なるところは、増幅器２０の出力に、減算器２２（第２の減算器）と、減算器２２に接続される絶対値回路２３と、ＬＰＦ２４を設けた点である。
【００２８】
減算器２２には、増幅器２０から雑音信号が除去された純粋な信号出力ｆと、雑音信号が含まれる生体情報信号ａが供給される。ここでは、減算器２２において、信号出力ｆから生体情報信号ａが減算されるので、減算器２２からは雑音信号成分だけが取り出される。この雑音信号成分は絶対値回路２３に供給され、プラスマイナスに関わりなく正の信号として絶対値回路２３からＬＰＦ２４に供給される。ＬＰＦ２４は絶対値回路２３からの出力を平滑し、雑音量として出力する。
【００２９】
この第２の実施形態例によれば、生体情報に混入する雑音信号を取り除くだけではなく、生体情報に含まれる雑音量も検出することができる。このため、雑音量が多すぎるような場合には、被測定者の生体情報の測定場所を変えるなどの対策を講じることができる。
【００３０】
以上、突発信号の影響を除去した生体情報の突発信号処理装置の実施形態について説明したが、本発明は、上記明細書中で説明した実施形態例に限られるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、種々の変形例、応用例を含むものである。
【符号の説明】
【００３１】
１０・・・適応型遅延器、１１・・・可変型遅延器、１２，１３・・・ピーク検出器、１４，２２・・・減算器、１５・・・比較器、１６、２４・・・ＬＰＦ（ローパスフィルタ）、１７・・・アップダウンカウンタ、１８・・・クロック生成器、１９・・・±コンパレータ（比較器）、２０・・・増幅器、２３・・・絶対値回路
【図１】
0006418998.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006418998.tif 000004