(57)【要約】【課題】脈派センサを大型化しない構成にて、高い精度で生体の脈派情報を測定できる脈派測定装置を提供する。【解決手段】第１記憶手段３は、脈派センサ２からの検出信号を記憶し出力する。第１フィルタ５は、第１記憶手段３から出力された検出信号から生体の脈派の周波数帯域の脈派信号を抽出し、第２フィルタ６は、第１記憶手段から出力された検出信号からノイズ信号を抽出する。第１演算手段７は、脈派信号の信号強度を算出し、第２演算手段８は、ノイズ信号の信号強度を算出する。処理手段９は、脈派強度信号とノイズ強度信号との相対信号を求める。第２記憶手段１１には、所定の閾値が記憶されており、第１比較手段１０では、所定の閾値と相対信号とを比較し、比較結果に連動した測定感度表示が計測状態表示部２２に表示される。【選択図】図１
2009100934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の一部に装着され、生体の脈派を検出する脈派センサを備え、前記脈派センサからの脈派信号から脈派を測定する脈派測定装置において、
前記脈派センサからの検出信号を記憶し出力する第１記憶手段と、
前記第１記憶手段から出力された検出信号から生体の脈派の周波数帯域に略相当する第１周波数帯域の脈派信号を抽出する第１フィルタと、
前記第１記憶手段から出力された検出信号から前記第１周波数帯域の検出信号を減衰し、検出信号からノイズ信号を抽出する第２フィルタと、
前記脈派信号の信号強度を算出する第１演算手段と、
前記ノイズ信号の信号強度を算出する第２演算手段と、
前記第１演算手段が算出する脈派強度信号と前記第１演算手段が算出するノイズ強度信号との相対信号を求める処理手段と、
所定の閾値が記憶されている第２記憶手段と、
前記第２記憶手段の前記所定の閾値と前記処理手段による相対信号とを比較する第１比較手段と、
前記第１比較手段の比較結果に連動した測定感度表示をする計測状態表示部とを備えることを特徴とする脈派測定措置。
【請求項２】
請求項１に記載の脈派測定装置において、前記処理手段により求める前記相対信号は、第２信号強度信号に対する第１信号強度信号のＳＮ比であること特徴とする脈派測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の脈派測定装置において、
前記第２記憶手段は、第１閾値と、前記第１閾値よりも大きい第２閾値とを記憶し、
前記第１比較手段は、前記ＳＮ比と、前記第１閾値、前記第２閾値とを比較し、前記ＳＮ比が前記第１閾値を超えない場合は第１比較結果信号を出力し、前記ＳＮ比が前記第１閾値以上前記第２閾値以下の場合は第２比較結果信号を出力し、前記ＳＮ比が前記第２閾値を超える場合は第３比較結果信号を出力し、
前記計測状態表示部は、前記第１比較手段から前記第２比較結果信号が通知されるまで計測準備表示をする計測準備表示部と、前記比較手段から前記第２比較結果信号が通知された後は、前記第１比較結果信号、前記第２比較結果信号、前記第３比較結果信号の少なくとも一つに連動した測定感度表示をする計測感度表示部とを備えていることを特徴とする脈派測定装置。
【請求項４】
請求項２に記載の脈派測定装置において、
前記第２記憶手段は、第１閾値と、前記第１閾値よりも大きい第２閾値と、前記第２閾値よりも大きい第３閾値とを記憶し、
前記第１比較手段は、前記ＳＮ比と、前記第１閾値、前記第２閾値、前記第３閾値とを比較し、前記ＳＮ比が前記第１閾値を超えない場合は第１比較結果信号を出力し、前記ＳＮ比が前記第１閾値以上前記第２閾値以下の場合は第２比較結果信号を出力し、前記ＳＮ比が前記第２閾値以上第３閾値以下の場合は第３比較結果信号を出力し、前記ＳＮ比が前記第３閾値を超える場合は第４比較結果信号を出力し、
前記計測状態表示部は、前記比較手段から前記第２比較結果信号が通知されるまで計測準備表示をする計測準備表示部と、前記比較手段から前記第２比較結果信号が通知された後は、前記第１比較結果信号、前記第２比較結果信号、前記第３比較結果信号、前記第４比較結果信号の少なくとも一つに連動した測定感度表示をする計測感度表示部とを備えていることを特徴とする脈派測定装置。
【請求項５】
請求項３又は４のいずれかに記載の脈派測定装置は、前記第１比較手段から出力される前記第１比較結果信号の通知回数を記憶する第３記憶手段を備え、
前記計測状態表示部は、前記第３記憶手段に前記第１比較結果信号が所定の回数以上記憶された場合に測定エラー表示をする計測エラー表示部を備えていることを特徴とする脈派測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の脈派測定装置は、
設定エラー回数が記憶された第４記憶手段と、
前記第３記憶手段に記憶された前記第１比較結果信号の通知回数と、前記第４記憶手段に記憶された前記設定エラー回数とを比較する第２比較手段とを備え、
前記第２比較手段は、前記第１比較結果信号の通知回数が前記設定エラー回数を超えた場合にエラー信号を出力し、
前記測定エラー表示部は、前記第２比較手段からエラー信号が通知されるとエラー表示をすることを特徴とする脈派測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、生体に装着される脈派センサにより生体の脈派を測定する脈派測定装置に関するものであり、特に、高い精度で生体の脈派を測定できる脈派測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の脈派情報から、脈拍数、ストレス、血管年齢、無呼吸状態等、様々な生体情報を得ることができる。この生体の脈派情報を測定するため、生体に光電式の発光素子及び受光素子を備えた脈派センサを装着し、この脈派センサにより、生体の脈派情報を取得するものが、種々提案されている（特許文献１、特許文献２、特許文献３等）。脈派センサにより生体の脈派状態を取得するときに、脈派センサが装着される生体の被測定部に、脈派センサが正しく装着されていないと、脈派センサの測定感度が低下し、高い精度で生体の脈派情報を測定できることが困難となる。
【０００３】
そこで、従来技術として、例えば、多数の発光素子及び受光素子を備えた脈派センサを用い、この脈派センサを被測定部である生体の手首に装着し、それらの多数の発光素子及び受光素子のうち、測定感度の高い素子からの信号により脈派情報を取得するものがある（特許文献４）。
【０００４】
（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３３９６７８号公報
【特許文献２】特開２００４−０１６２７９号公報
【特許文献３】特開２００４−２０２１９０号公報
【特許文献４】特開平１１−１３１４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来技術にあっては、脈派センサに多数の発光素子及び受光素子を用いるため、脈派センサを小型化するのが困難となる。また、高コストとなる課題がある。
【０００６】
そこで、本発明においては、小型の脈派センサの構成にて、高い精度で生体の脈派情報を測定できる脈派測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、生体の一部に装着され、生体の脈派を検出する脈派センサを備え、前記脈派センサからの脈派信号から脈派を測定する脈派測定装置において、前記脈派センサからの検出信号を記憶し出力する第１記憶手段と、前記第１記憶手段から出力された検出信号から生体の脈派の周波数帯域に略相当する第１周波数帯域の脈派信号を抽出する第１フィルタと、前記第１記憶手段から出力された検出信号から前記第１周波数帯域の検出信号を減衰し、検出信号からノイズ信号を抽出する第２フィルタと、前記脈派信号の信号強度を算出する第１演算手段と、前記ノイズ信号の信号強度を算出する第２演算手段と、前記第１演算手段が算出する脈派強度信号と前記第１演算手段が算出するノイズ強度信号との相対信号を求める処理手段と、所定の閾値が記憶されている第２記憶手段と、前記第２記憶手段の前記所定の閾値と前記処理手段による相対信号とを比較する第１比較手段と、前記第１比較手段の比較結果に連動した測定感度表示をする計測状態表示部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
計測状態表示部の表示情報を被験者が目視しながら、被験者の指先等に装着された脈派センサの装着位置を正しい位置に調整することで、高い精度で生体の脈派情報を測定することが可能となる。脈派センサは複数の受光素子と発光素子を必要としないので小型の脈派センサの構成にて、高い精度で生体の脈派情報を測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、この発明の第１の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、本発明の脈派測定装置のシステムブロック図である。脈派測定装置１は、第１記憶手段３、タイマ４、第１フィルタ５、第２フィルタ６、第１演算手段７、第２演算手段８、処理手段９、第１比較手段１０、第２記憶手段１１、第３記憶手段１２、第２比較手段１３、第４記憶手段１４、計測状態表示部２０とを備える。また、計測状態表示部２０は、計測準備表示部２１、測定感度表示部２２、測定エラー表示部２３とを備える。
【００１０】
脈派センサ２は、発光素子と受光素子を備え、生体の一部である指先に装着され、脈派信号を出力する。発光素子が発光し、指先の血管で反射された光が受光素子に受光される。受光素子は、受光した光の光量が多いほど、高い周波数の検出信号を出力する。このとき、脈派センサ２が、指先に正しく装着されていないと、脈派センサ２の測定感度が低下し、高い精度で生体の脈派情報を測定することが困難となる。
【００１１】
第１記憶手段３は、脈派センサ２からの検出信号を記憶し、タイマ４でカウントされる所定時間の経過ごとに一定データ数の検出信号を出力する。図２に示すように、第１記憶手段３は、脈派センサ２からの検出信号をサンプリング周期Ｔｓ[s]ごとにサンプリングし、Ｎ個の検出信号を記憶し、出力する（図２にて（１））。その後、第１記憶手段３は、タイマ４にて、時間τ[ｓ]がカウントまで、新たにτ/Ｔｓ個の検出信号をサンプリングし、最新のＮ個の検出信号を出力する（図２にて（２））。さらにその後、第１記憶手段３は、タイマ４にて、時間τ[ｓ]がカウントまで、新たにτ/Ｔｓ個の検出信号をサンプリングし、最新のＮ個の検出信号を出力する（図２にて（３））。このように、第１記憶手段３は、既に記憶されている検出信号に直近のτ/Ｔｓ個の検出信号を追加した最新のＮ個の検出信号を順次出力する。上記のＮ個の検出信号は、生体の血流の強弱を示す脈派信号の他にノイズ信号を含んでいる。脈派センサ２が生体の指先に正しく装着されていないと、検出信号はノイズ信号を多く含んでしまい、脈派測定装置１が高い精度で生体の脈派情報を測定することを困難としてしまう。
【００１２】
上記のＮ個の検出信号から第１フィルタ５及び第２フィルタ６を用いて、脈派信号とノイズ信号に分離する。図３に、第１フィルタ及び第２フィルタのフィルタリング特性を示す。第１フィルタ５は、所定の周波数帯域の信号を抽出するいわゆるバンドパスフィルタ（以下「ＢＰＦ」とする。）であり、検出信号から脈派信号を抽出する。生体の脈派は、生体の脈拍数の周波数帯域で変動する。激しい運動をしない場合、生体の脈拍数は毎分２０から１２０程度である。従って、第１フィルタの設定周波数帯域（第１周波数帯域）は、０．５Ｈｚから２．５Ｈｚとし、第１フィルタにより脈派信号が抽出される。
【００１３】
第２フィルタは、所定の周波数帯域の信号を減衰させ、所定の周波数帯域以外の信号を抽出するいわゆるバンドエリミネイトフィルタ（以下「ＢＥＦ」とする。）であり、検出信号からノイズ信号を抽出する。検出信号から脈派信号以外のノイズ信号を抽出するため、第２フィルタは、第１フィルタの設定周波数帯域（第１周波数帯域）と同じ周波数帯域の信号を検出信号から減衰させ、脈派信号以外の信号であるノイズ信号を検出信号から抽出する。なお、第１フィルタの伝達関数の分母及び第フィルタの伝達関数の分子、並びに第１フィルタの伝達関数の分子及び第フィルタの伝達関数の分母は、ともに同じ次数となっており、図３に示すように、フィルタリング特性は、対称的なものとなっている。
【００１４】
上記の脈派信号の信号強度である脈派信号強度を第１演算手段で、ノイズ信号の信号強度であるノイズ強度信号を第２演算手段で算出する。本発明の実施形態では、それぞれＮ個の脈派信号とノイズ信号を積分し、その積分値を時間Ｎ×Ｔｓ[ｓ]で除算し、その除算値の平方根を求め、その値を脈派信号強度及びノイズ信号強度とする。
【００１５】
次に、脈派信号強度とノイズ信号強度の相対信号を処理手段で求める。本発明の実施形態では、脈派信号強度とノイズ信号強度のＳＮ比を相対信号とする。ＳＮ比は脈派信号強度をＭｓ、ノイズ信号強度をＭｎとした場合、下記にて示される。
【００１６】
【数１】
2009100934.tif 000003
【００１７】
脈派センサ２が指先に正しく装着されるほど、脈派信号に対しノイズ信号が少なくなり、高い精度で生体の脈派情報を測定することができる。従って、脈派信号に対しノイズ信号が少ない状態、すなわちＳＮ比が大きければ大きいほど、高い精度で生体の脈派情報を測定することができるといえる。そこで、生体の脈派情報を測定することが困難であるＳＮ比を第１閾値（２５％）、生体の脈派情報をある程度の精度で測定することが可能となるＳＮ比を第２閾値（５０％）、生体の脈派情報を高い精度で測定することが可能なＳＮ比を第３閾値（７５％）と設定する。
【００１８】
第２記憶手段１１には、第１閾値、第２閾値、第３閾値が記憶されている。第１比較手段１０は、処理手段９から出力されるＳＮ比と、第２記憶手段１１に記憶されている第１閾値、第２閾値、第３閾値とを比較する。第１比較手段１０がＳＮ比と各閾値を比較した結果、ＳＮ比が第１閾値を超えない場合は第１比較結果信号を出力し、ＳＮ比が第１閾値以上第２閾値以下の場合は第２比較結果信号を出力し、ＳＮ比が第２閾値以上第３閾値以下の場合は第３比較結果信号を出力し、ＳＮ比が第３閾値を超える場合は第４比較結果信号を出力する。
【００１９】
第１比較結果信号は、生体の脈派情報を測定することが不可能であること示す。第２比較結果信号は、生体の脈派情報を測定することは可能であるが高い精度で生体の脈派情報を測定するが困難であることします。第３比較結果信号は、ある程度の精度で生体の脈派情報を測定することが可能であること示す。第４比較結果信号は、高い精度で生体の脈派情報を測定することが可能であること示す。  
【００２０】
各比較結果信号が第１比較手段から計測状態表示部２０に通知された場合について、図４により説明する。図４は、脈派測定装置１の表示部３０を示す。表示部３０は、脈派の時系列データ３２を表示する脈派表示部３１と脈派センサ２の測定状態を示す測定状態表示部２０とを備えている。
【００２１】
脈派の測定が開始されたら、計測状態表示部２０の計測準備表示部２１が点灯し、計測準備状態であることを表示する。計測準備表示部２１は青色のＬＥＤであり、計測準備状態である場合には、この青色のＬＥＤが点灯する。生体の脈派情報の測定が可能であることを示す第２比較結果信号が、第１比較手段１０から出力されると計測準備表示部２１は消灯する。
【００２２】
また、生体の脈派情報の測定が可能であることを示す第２比較結果信号が、第１比較手段１０から出力されると計測感度表示部２２は点滅を開始する。計測感度表示部２２は、緑色のＬＥＤであり、第１比較手段からの比較結果信号に応じて点滅状態を変更し、脈派センサ２の検出状態を表示する。計測感度表示部２２は、１秒の周期で点滅を繰り返し、比較結果信号に応じて点灯から消灯するまでの時間、すなわち点灯デューティを変更する。
【００２３】
例えば、第１比較結果信号が第１比較手段１０から出力されると、点灯デューティは２５％となり、計測感度表示部２２は、０．２５秒点灯し０．７５秒消灯するのを繰り返す。第１比較手段１０から第２比較結果信号が出力されると、点灯デューティは５０％となり、計測感度表示部２２は、０．５秒点灯し０．５秒消灯するのを繰り返す。第１比較手段１０から第３比較結果信号が出力されると、点灯デューティは７５％となり、計測感度表示部２２は、０．７５秒点灯し０．２５秒消灯するのを繰り返す。第１比較手段１０から第４比較結果信号が出力された場合は、点灯デューティは１００％となり、計測感度表示部２２は、点灯したままの状態となる。
【００２４】
脈派情報の被験者は、この計測感度表示部２２を目視しながら、被験者の指先に装着された脈派センサ２を正しい位置に調整することができる。例えば、計測感度表示部２２の点灯時間が短い場合には、点灯時間が長くなるように、指先に装着された脈派センサ２を少しずつずらしていって、点灯したままの状態となる位置に脈派センサ２を配置することができる。これにより、ノイズ信号を少なくすることとなり、高い精度で脈派情報を測定することが可能となる。
【００２５】
また、ある一定の時間が経過しても、所定の測定感度が得られない場合には、計測エラー表示部２３が点灯する。生体の脈派情報を測定することが不可能であること示す第１比較結果信号が、第１比較手段１０から出力されると第３記憶手段１２に第１比較結果信号の通知回数が記憶される。一方、第４記憶手段１４には、所定回数の設定エラー回数が記憶されている。第２比較手段１３は、第３記憶手段１２に記憶された第１比較結果信号の通知回数と、第４記憶手段１４に記憶された設定回数を比較し、第１比較信号の通知回数が設定エラー回数を超えた場合には、エラー信号を出力する。
【００２６】
測定エラー表示部２３は、第２比較手段からエラー信号が通知されると、点灯を開始する。測定エラー表示部２３は、赤色のＬＥＤであり、測定エラーとなった場合には、赤色の光にて被験者にエラー情報を伝える。
【００２７】
次に、この発明の第２の実施形態について図５に基づいて説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と計測状態表示部２０のみが異なり、他の部分は同一である。従って、計測表示部２０のみについて説明し、他の部分については説明を省略する。図５に示すように、第２の実施形態の計測状態表示部２０の計測感度表示部２２と計測エラー表示部２３は、複数のＬＥＤが直線上に配列されたいわゆるＬＥＤインジケータとなっている。このＬＥＤインジケータは、緑色と赤色の点灯が可能である。                
【００２８】
第１比較結果信号が第１比較手段１０から出力されると、ＬＥＤインジケータの点灯デューティは２５％となり、ＬＥＤインジケータは計測感度表示部２２として機能し、ＬＥＤインジケータは「２５％表示」まで緑色に点灯する。第１比較手段１０から第２比較結果信号が出力されると、ＬＥＤインジケータの点灯デューティは５０％となり、ＬＥＤインジケータは計測感度表示部２２として機能し、ＬＥＤインジケータは「５０％表示」まで緑色に点灯する。第１比較手段１０から第３比較結果信号が出力されると、ＬＥＤインジケータの点灯デューティは７５％となり、ＬＥＤインジケータは計測感度表示部２２として機能し、ＬＥＤインジケータは「７５％表示」まで緑色に点灯する。第１比較手段１０から第４比較結果信号が出力された場合は、ＬＥＤインジケータの点灯デューティは１００％となり、ＬＥＤインジケータは計測感度表示部２２として機能し、ＬＥＤインジケータは「１００％表示」まで、すなわちすべてのＬＥＤが緑色に点灯する。
【００２９】
脈派情報の被験者は、この計測感度表示部２２を目視しながら、被験者の指先に装着された脈派センサ２を正しい位置に調整することができる。例えば、計測感度表示部２２として機能するＬＥＤインジケータがすべて緑色に点灯していない場合には、緑色に点灯するＬＥＤの数が増えるように、指先に装着された脈派センサ２を少しずつずらしていって、より多くのＬＥＤが緑色に点灯する状態となる位置に脈派センサ２を配置することができる。これにより、ノイズ信号を少なくすることとなり、高い精度で脈派情報を測定することが可能となる。
【００３０】
第２比較手段からエラー信号が通知されると、ＬＥＤインジケータは測定エラー表示部２３として機能し、ＬＥＤインジケータのすべてのＬＥＤは赤色に点灯し、赤色の光にて被験者にエラー情報を伝える。
【００３１】
このように、被験者の指先に装着された脈派センサ２の測定状態を測定状態表示部２２に表示する構成の脈派測定装置１とすることで、正しい位置で脈派が測定できるように脈派センサ２の装着位置を調整することができ、高い精度で脈派情報の測定が可能となる。従来技術のように多数の発光素子及び受光素子を必要としないため、小型の脈派センサ２となり、高コストとならない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態における脈派測定装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態において第１記憶手段で記憶され出力される検出信号を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態における第１フィルタ及び第２フィルタのフィルタリング特性を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における表示部の構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における表示部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  脈派測定装置
２  脈派センサ
３  第１記憶手段
５  第１フィルタ
６  第２フィルタ
７  第１演算手段
８  第２演算手段
９  処理手段
１０  第１比較手段
１１  第２記憶手段
１２  第３記憶手段
２０  計測状態表示部
２１  計測準備表示部
２２  計測感度表示
２３  計測エラー表示部
【図１】
2009100934.tif 000004
【図２】
2009100934.tif 000005
【図３】
2009100934.tif 000006
【図４】
2009100934.tif 000007
【図５】
2009100934.tif 000008