專利名稱：搏動檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及搏動檢測裝置等。
背景技術：
搏動檢測裝置是用于檢測來源于人體心跳的搏動的裝置，例如從來自佩戴在手腕、手掌、手指等上的脈波傳感器的信號(脈波信號)中將由于人體的體動影響而產生的信號成分(體動影響信號)作為噪聲而去除，來檢測來源于心跳的信號(搏動信號)。例如，在專利文獻I中記載了佩戴于人的手指或手腕上的類型的脈波傳感器。另夕卜，例如，在專利文獻2中記載了利用濾波來去除從脈波傳感器輸出的脈波信號所包含的 噪聲成分的技術。專利文獻2所述的技術是從多個帶通濾波器中選擇使與表示當時脈搏的頻率接近的頻率的信號通過的帶通濾波器。專利文獻I日本特開2005-198829號公報專利文獻2日本特開2007-54471號公報在專利文獻I所述的技術中，將脈波傳感器佩戴于人的手指、手掌、手腕等上。手指、手掌、手腕等是在身體中動作特別多的部位。由此，當在這些部位佩戴脈波傳感器時，在從脈波傳感器輸出的脈波信號中會混入很多噪聲。例如，佩戴者在使手或手周邊的部位運動時，與基于心跳的血流獨立地產生其它血流的變化，在脈波傳感器所捕捉的信號中混入噪聲。另外，例如，當佩戴者將手碰到物體或佩戴者自身的其它身體部位時，與基于心跳的血流變動獨立地產生其它血流的變化。因為脈波傳感器捕捉該血流變化，所以在脈波傳感器輸出信號中混入噪聲。尤其，手腕型搏動檢測裝置(佩戴于人等的手腕上的類型的搏動檢測裝置)與手指型搏動檢測裝置(佩戴于人等的手指上的類型的搏動檢測裝置)相比，所獲得的脈波信號較弱，所以需要充分的噪聲對策。例如，在手腕上集中了尺骨、橈骨等的骨、肌腱和肌肉，肌腱和肌肉的形狀由于手指、手、手腕等運動而發生較大變化。此時，產生血流的變化。當觀察動脈及靜脈的血液流向時，動脈與靜脈相比，基于心跳的血流變化表現得更鮮明，由此，在脈波信號中，心跳的節奏也表現得更加明確。在靜脈的血流中難以看到心跳的動作。但是，在手腕外側的皮下組織(淺部位)中動脈血管較少。即，在手腕上動脈較少，另外，動脈大多位于較深的位置。由此，當要用脈波傳感器捕捉血流的變化時，與基于心跳的血流變化相比，基于外因的血流變化容易占主導地位。因此，當手動作或者出現對手周邊的沖擊時，變得不易看到基于心跳的血流變化的可能性較高。另外，專利文獻2所述的技術是從多個帶通濾波器中選擇使與表示當時的脈搏的頻率接近的頻率的信號通過的帶通濾波器。但是，為了實現這樣的處理，例如需要在軟件上實施多個判斷處理，從而增加處理上的負擔，另外，使處理所需的時間變長。上述情況還會引起搏動檢測裝置的大型化以及功耗增大。例如，為了實現大致為手表尺寸的搏動檢測裝置，重要的是，降低裝置的處理負擔及功耗，并且執行有效的噪聲對策。

發明內容
根據本發明的至少一個方式，例如，可實現能夠降低裝置的處理負擔并且執行有效的噪聲對策的搏動檢測裝置。另外，例如，在將脈波傳感器佩戴到手腕外側(與手表背蓋面接觸的部位)等難以取得脈波信號的部位上的類型的搏動檢測裝置中，能夠提高表示搏動信號的搏動呈現譜的確定性能。 (I)本發明的搏動檢測裝置的一個方式是檢測來源于被檢體搏動的搏動信號的搏動檢測裝置，其包含脈波傳感器，其輸出脈波信號，該脈波信號中混合存在有所述搏動信號與含有來源于所述被檢體體動的體動噪聲信號的噪聲信號；脈波信號濾波部，其是對所述脈波信號進行濾波的濾波器，該脈波信號濾波部具有使頻率響應特性自適應的第I自適應濾波器以及第2自適應濾波器、和在所述脈波傳感器持續動作的第I期間中切換所使用的自適應濾波器的自適應濾波器切換部；脈波頻率分析部，其根據從所述脈波信號濾波部輸出的濾波后信號，按照每個規定時間進行頻率分析處理來確定表示所述搏動信號的搏動呈現譜，所述自適應濾波器切換部在所述第I期間中的所述第I自適應濾波器持續進行自適應處理的第2期間途中的第I時刻，開始所述第2自適應濾波器的自適應處理，在第2時刻，執行從所述第I自適應濾波器向所述第2自適應濾波器的切換，該第2時刻是所述第I時刻之后的時刻，且是所述第2期間的終點。自適應濾波器是可根據輸入信號使傳遞函數自適應變化的濾波器、即使頻率響應特性自適應的濾波器。自適應濾波器一般作為進行數字信號處理的數字濾波器來安裝。為了維持濾波器的期望性能(例如，使輸入信號所包含的噪聲成分最小化的性能)，而使用規定的算法(例如，優化算法)。在規定的算法中，反饋根據濾波后信號而獲得的信號，利用基于該算法的自適應處理，濾波器系數自適應變化，結果，自適應濾波器的頻率響應特性發生變化。在自適應濾波器持續動作的期間，繼續(間斷)地進行基于算法的自適應處理，維持自適應濾波器的期望性能。自適應濾波器例如能夠像自適應譜線增強器那樣構成為獲得自相關性高的輸出信號的濾波器。由此，在脈波信號中混入突發的變動成分時，可去除該變動成分。但是，自適應濾波器在某種程度的時間內持續動作時，自適應濾波器的性能有時低于期望的水平。這是因為在從脈波傳感器輸出的脈波信號中混合存在有搏動信號(穩定的成分)和包含來源于被檢體體動的體動噪聲信號的噪聲信號(非穩定的成分)。即，自適應濾波器的性能跟隨搏動信號(穩定的成分)進行變化，另一方面，可能還會跟隨噪聲信號。搏動信號和噪聲成分的電平(信號振幅)隨時間經過而變動，另外，例如，也可能有突發的非穩定的變動。由此例如，在搏動成分的電平突發性降低、同時噪聲成分的電平上升時，自適應濾波器的性能跟隨噪聲成分進行變化。自適應濾波器基本上從輸入信號中選擇并輸出自相關性高的信號，所以隨時間經過，逐漸跟隨進行，逐漸使噪聲信號也通過。在此情況下，當經過某種程度的時間時，自適應濾波器的性能大幅降低，有時難以恢復到正常的狀態。例如，將手表型的搏動檢測裝置佩戴到被檢體的手腕上進行使用，例如為了記錄被檢體的經時動作狀態變化，有時在長時間內持續使用。因此，優選的是，即使在長時間內持續使用，自適應濾波器的性能也不會降低。因此，在本方式中，設置第I自適應濾波器以及第2自適應濾波器，自適應濾波器切換部在適當的定時，切換要使用的自適應濾波器。如果在切換后要使用的自適應濾波器的狀態是設置了適當的濾波器系數的狀態，則切換后的自適應濾波器的性能高于切換前的自適應濾波器的性能，由此，維持適當的自適應處理。但是，僅僅切換自適應濾波器未必能夠始終可靠地維持濾波器性能。例如，考慮切換之后的自適應濾波器處于被初始化的狀態(濾波器系數都為零)的情況。在此情況下，在進行了某種程度自適應處理(濾波器系數的更新處理)之前的期間中，會產生所有頻帶的信號都難以通過的傾向。 此時，當信號電平比搏動成分信號大的體動噪聲成分信號混入時，濾波器有可能適應于體動噪聲成分。即，在使濾波器系數初始化的時刻，有時對在脈波信號中最占主導地位的成分信號最早地進行自適應處理。即，例如，在剛剛切換自適應濾波器之后(濾波器初始化的時刻)，當外部干擾噪聲成分信號占主導地位時，有時難以獲得用于確定表示搏動的搏動呈現譜(表示搏動的周期及其信號強度的頻譜)的適當的濾波器處理結果。考慮到這點，在本實施方式中，在切換自適應濾波器之前，開始下次使用的濾波器的自適應處理，在自適應處理進行到某種程度的時刻，切換自適應濾波器。在此情況下，切換后的自適應濾波器處于跟隨脈波信號所包含的穩定成分(即，相關性高的搏動信號成分)的狀態，所以在剛剛切換之后，即使產生非穩定的噪聲，也難以切斷搏動成分。S卩，通過切換為預先已進行某種程度自適應處理的自適應濾波器，在進行使用FFT(高速傅里葉變換)等的頻率分析時，錯誤檢測搏動呈現譜的可能性降低。另外，在本方式中，因為使用自適應濾波器，所以不需要使用多個帶通濾波器。另夕卜，例如，可通過以軟件的方式切換濾波器系數的集合來實現自適應濾波器的切換，裝置處理負擔的增加較少，另外，裝置功耗的增加也不會特別構成問題。由此，根據本方式，例如可實現能夠降低裝置的處理負擔并執行有效的噪聲對策的搏動檢測裝置(例如，能長時間使用的搏動檢測裝置)。另外，例如，在將脈波傳感器佩戴到手腕外側(與手表背蓋面接觸的部位)等難以取得脈波信號的部位的類型的搏動檢測裝置中，可提高搏動呈現譜的確定性能。(2)在本發明的搏動檢測裝置的其它方式中，所述自適應濾波器切換部在開始所述第2自適應濾波器的自適應處理時，從濾波器系數已被初始化的狀態或所述濾波器系數被設定為所述第2自適應濾波器以前持續動作的期間內一時刻的濾波器系數值的狀態起，開始所述自適應處理。在本方式中可知，從濾波器系數被初始化狀態或者被設定為以前持續動作的期間內一時刻中的濾波器系數值的狀態起，開始自適應濾波器切換后要使用的自適應濾波器的自適應處理。所謂濾波器系數被初始化的狀態，例如是濾波器系數值全都為零的狀態。從濾波器被初始化的狀態起開始自適應處理，如果經過某種程度的時間，則自適應濾波器成為能夠跟隨搏動成分的狀態，在此時刻可切換自適應濾波器。另外，以前持續動作的期間內一時刻中的濾波器系數值例如是切換后要使用的自適應濾波器在以前持續動作時獲得的理想的濾波器系數值。這樣，例如，可期待縮短預備的自適應處理(自適應濾波器切換前的預先自適應處理)時間的效果。即，因為自適應濾波器的自適應更快地進行而達到理想狀態，所以預先自適應處理的時間可以很短。(3)在本發明的搏動檢測裝置的其它方式中，所述自適應濾波器切換部具有對所述第I自適應濾波器的性能進行評價的自適應濾波器性能評價部，所述第I時刻是由所述自適應濾波器性能評價部評價為所述第I自適應濾波器的性能劣化的時刻。在使用中的自適應濾波器的性能較高的情況下，不需要切換自適應濾波器。即，在使用中的自適應濾波器的性能降低征兆出現之后需要切換自適應濾波器。因此，在本方式中，設置自適應濾波器性能評價部來評價使用中的自適應濾波器的性能劣化，從評價為使用中的自適應濾波器劣化的時刻，開始下次使用的自適應濾波器的自適應處理(預先自適應處理)。 (4)在本發明的搏動檢測裝置的其它方式中，所述自適應濾波器性能評價部根據基于信號的頻譜算出的指標來評價所述第I自適應濾波器的性能，該信號是所述脈波信號濾波部濾波前的所述脈波信號以及從所述脈波信號濾波部輸出的濾波后信號中的至少一方。在本方式中可知，為了評價濾波器性能，利用根據濾波前的脈波信號與從脈波信號濾波部輸出的濾波后信號中的至少一個信號的頻譜算出的指標。自適應濾波器的性能可根據頻譜的分布及主要基線的峰值等進行判定，所以根據濾波器前信號或者濾波器后信號中的至少一方的頻率分析結果算出指標，并根據該指標的值來判定濾波器性能的劣化征兆。(5)在本發明的搏動檢測裝置的其它方式中，所述指標是將所述搏動呈現譜的譜值與在頻率軸上和所述搏動呈現譜相鄰出現的左右各一個譜值的總和除以在所觀測的整個頻帶中出現的頻譜的總和值而得的指標，所述自適應濾波器性能評價部通過對根據所述脈波信號濾波部濾波前的所述脈波信號獲得的所述指標的第I值與根據從所述脈波信號濾波部輸出的濾波后信號獲得的所述指標的第2值進行比較，評價所述第I自適應濾波器的性能。通過要提取的相關性高的信號成分(搏動成分)的譜值相對于所觀測的頻帶中的全部譜值的總和占多少比例，可判定濾波器性能的劣化征兆。在本方式中，采用將搏動呈現譜的譜值與在頻率軸上和搏動呈現譜相鄰出現的左右各一個譜值的總和除以在觀測的整個頻帶中出現的頻譜的總和值而得的指標，對關于濾波器前信號的指標值(第I值)與關于濾波器后信號的指標值(第2值)進行比較，由此來判定自適應濾波器的劣化征兆。例如，如果適當執行了濾波處理，則從第I值減去第2值所得的值(差值)為規定的閾值以上。差值小于閾值的情況意味著濾波器后信號的頻譜狀態與濾波器前信號的頻譜狀態之差較小，在此情況下，可評價為自適應濾波器的性能劣化。(6)在本發明的搏動檢測裝置的其它方式中，所述第2時刻是從所述第I時刻起經過規定時間的時刻。在本方式中，在開始下次使用的自適應濾波器的預先自適應處理之后，在已經過規定時間的時刻，切換自適應濾波器。在開始預先自適應處理之后，如果經過某種程度的時間，則可視為切換后要使用的自適應濾波器已進行某程度的自適應、用于自適應濾波器切換的準備完成。另外，下次使用的自適應濾波器進行預先自適應處理的期間是第I自適應濾波器與第2自適應濾波器一起動作的期間，所以當該期間延長到超出必要程度時，無謂的功耗增大。由此，在已經過用于準備自適應濾波器切換的規定期間的時刻，進行自適應濾波器的切換。(7)在本發明的搏動檢測裝置的其它方式中，所述第2時刻是從第3時刻起經過規定的容許時間的時刻，該第3時刻是所述第2期間開始的時刻。在本方式中，以當前使用的自適應濾波器持續動作的開始時刻為基準來決定切換自適應濾波器的時刻(自適應濾波器切換定時)。
例如，可以在當前使用的自適應濾波器開始持續動作之后經過規定的容許時間時，例如與有無自適應濾波器的劣化征兆或是否經過預先自適應處理所需的時間等無關地切換自適應濾波器。在此情況下，當使用中的自適應濾波器的累積使用時間達到規定的容許時間時，切換自適應濾波器，所以能夠在自適應濾波器的性能大幅劣化以前，可靠地切換自適應濾波器。另外，根據本方式，例如，即使由于某些理由而錯過確認自適應濾波器的劣化征兆時，也能夠可靠地切換自適應濾波器。由此，不會產生未切換自適應濾波器而持續使用的時間超過容許時間并延長的情況。(8)在本發明的搏動檢測裝置的其它方式中，所述脈波信號濾波部具有延遲處理部，其使所述脈波信號延遲規定時間；濾波器系數更新部，其更新所述第I自適應濾波器以及所述第2自適應濾波器中至少任意一方的系數；以及減法部，所述第I自適應濾波器以及所述第2自適應濾波器中的至少任意一方從所述延遲處理部的輸出信號中選擇并輸出自相關性高的第I信號，所述減法部從所述脈波信號減去所述第I信號，生成自相關性比所述第I信號低的第2信號，并將所述第2信號提供給所述濾波器系數更新部，所述濾波器系數更新部更新所述第I自適應濾波器以及所述第2自適應濾波器中的至少任意一方的系數，以抑制所述第2信號。在本方式中，脈波信號濾波部具有延遲處理部、自適應濾波器、濾波器系數更新部和減法部。具有這些結構的部分有時被稱為自適應譜線增強器。濾波器系數更新部更新濾波器系數，以抑制(例如最小化)從減法部輸出的第2信號(是相關性低的信號，有時被稱為誤差信號)。根據本方式，能夠在適當的定時切換自適應濾波器。由此，即使在進行長時間的連續測量時，也能夠將自適應濾波器的性能維持在適當的水平。由此能夠降低搏動檢測的失敗及錯誤檢測的產生。這樣，根據上述本發明方式的至少一個，例如，可通過在適當的定時切換構成脈波信號濾波部的自適應濾波器，來將自適應濾波器的性能維持在適當的水平。另外，例如，因為有效地利用自適應濾波器，所以能夠簡化濾波器結構，另外，比較容易切換自適應濾波器，因此，可實現能夠降低裝置的處理負擔并執行有效的噪聲對策的搏動檢測裝置。


圖I是示出本發明的搏動檢測裝置的一例的結構的圖。圖2(A) (C)是示出脈波傳感器和搏動檢測裝置的結構的一例的圖。圖3(A)以及圖3(B)是示出自適應濾波器的切換處理的定時和切換濾波器的結構的一例的圖。圖4是示出濾波器的切換處理的定時的具體例的時序圖。圖5是示出自適應濾波器的切換處理的順序例的流程圖。圖6是示出自適應濾波處理(前處理)和頻率分析處理(后處理)的順序的一例的流程圖。圖7是示出采用SN3 (S/N指標)的濾波器劣化征兆判斷的一例的圖。圖8 (A) 8 (C)是示出實際處理中的脈波信號波形和由FFT獲得的頻譜的一例的圖。圖9 (A)以及圖9⑶是示出確認執行自適應濾波器切換時的例子及不執行自適應 濾波器切換時的例子(比較例)各自中的S/N指標(SN3)的與時間經過對應的變動而得到的結果的圖。標號說明10脈波傳感器；11體動傳感器(加速度傳感器、陀螺儀傳感器等)；12脈波信號存儲部；17自適應濾波器切換部；100搏動檢測裝置；200脈波信號濾波部；202a、202b第I自適應濾波器以及第2自適應濾波器；214自適應濾波器性能評價部；215濾波器前的SN3算出部；217自適應濾波器劣化判定部；218自適應濾波器切換處理部；300體動噪聲去除處理部；400脈波頻率分析部；600顯示部。
具體實施例方式以下，說明本實施方式。此外，以下說明的本實施方式不對權利要求書所述的本發明內容進行不當限定。另外，在本實施方式中說明的全部結構并非是本發明的必須構成要件。(第I實施方式)(整體結構例)圖I是示出本發明的搏動檢測裝置的一例的結構圖。圖I所示的搏動檢測裝置100是一種檢測來源于被檢體(包含人、動物)搏動的搏動信號、與搏動信號對應的心跳等生物體信息等的傳感器裝置。這里，所謂搏動，是指在醫學上反復心臟以及內臟一般的周期性收縮、弛緩時引起的運動。這里，將心臟作為周期性輸送血液的泵的動作稱為搏動。此外，所謂心跳數，是I分鐘的心臟搏動數。另外，脈搏數是末梢血管中的脈動數。在心臟送出血液時，因為在動脈中產生脈動，所以將累計該次數所得的數稱為脈搏數或簡稱為脈搏。如果利用手臂來測量脈搏，在醫學上通常不稱為心跳數而是稱為脈搏數。另外，在以下的說明中，使用體動這樣的用語。所謂體動，在廣義中表示所有使身體動作的情況(廣義的體動)。另外，可以將被檢體的穩定(周期性)體動稱為狹義的體動。例如，與步行/慢跑等相伴的穩定的、周期性的手臂(脈搏計的佩戴部位附近)動作相當于狹義的體動。圖I所示的搏動檢測裝置100具備脈波傳感器10、脈波信號存儲部(具有存儲4秒鐘的脈波信號d的數據的第I緩沖存儲器13以及存儲16秒鐘的脈波信號d的數據的第2緩沖存儲器15) 12、包含自適應濾波器切換部17的脈波信號濾波部200、體動傳感器(加速度傳感器、陀螺儀傳感器等)11、體動噪聲去除處理部300、脈波頻率分析部400和顯示檢測結果等的顯示部(包含液晶面板等)600。脈波傳感器10例如是光電脈波傳感器以及基于其原理的脈波傳感器。脈波傳感器10輸出混合存在有搏動信號與包含來源于被檢體(人或動物)體動的體動噪聲信號的噪聲信號的脈波信號d。這里，脈波信號d例如包含搏動成分信號(穩定成分或周期成分)、體動噪聲成分(穩定或周期的成分)和外部干擾噪聲成分(沖擊噪聲等的非穩定或非周期成分)。從脈波傳感器10輸出的脈波信號d的4秒鐘的信號被存儲到第I緩沖存儲器13中。4秒鐘的脈波信號d按照4秒周期被傳送到第2緩沖存儲器15。第2緩沖存儲器15是FIFO(先進先出)存儲器，16秒鐘的脈波信號以4秒為單位進行更新。存儲16秒鐘的脈 波信號是因為在通過頻率分析確定搏動成分時需要以某種程度的時間幅度觀測信號的推移并慎重地研究有無相關性等。脈波信號濾波部200是一種當在輸入信號中包含穩定的頻率成分和其它非穩定的成分時能夠對它們進行分離和輸出的自適應濾波器。脈波信號濾波部200具備使脈波信號延遲規定時間(這里是I個采樣時間)的延遲處理部201 ;從延遲處理部201的輸出信號中選擇并輸出自相關性高的第I信號y、并且被選擇性地使用一個的第I自適應濾波器202a以及第2自適應濾波器202b ;更新各個自適應濾波器202a、202b的系數的濾波器系數更新部(nLMS濾波器系數更新部)210 ;從脈波信號d減去第I信號y (具體地說是ya、yb)生成自相關性比第I信號y (ya、yb)低的第2信號e ( = d-y :ea = d-ya或者eb = d-yb)、并將第2信號e提供(反饋)給濾波器系數更新部(nLMS濾波器系數更新部)210的減法部204。此外，包含延遲處理部201、第I自適應濾波器202a以及第2自適應濾波器202b和濾波器系數更新部(nLMS濾波器系數更新部)210的功能塊有時被稱為自適應譜線增強器。此外，所謂自適應譜線增強器，例如是具有如下功能的自適應濾波器(或者自適應濾波部)在輸入信號中含有穩定的頻率成分(相關性高的成分)和其它非穩定的成分(相關性低的成分)時，分尚各個成分并進行輸出。nLMS濾波器系數更新部210自適應地更新自適應濾波器的系數(這里是歸一化最小均方系數(nLMS系數))，以抑制第2信號e的值(例如，使其最小化)。針對各個自適應濾波器202a、202b獨立地進行濾波器系數的更新。S卩，從第I自適應濾波器202a輸出第I信號ya，從第2自適應濾波器202b輸出第I信號yb。減法部204通過從脈波信號d減去第I信號ya來算出第2信號ea( = d-ya)，另外，通過從脈波信號d減去第I信號yb來算出第2信號eb ( = d-yb)。第I自適應濾波器202a的濾波器系數根據第2信號ea進行更新。另外，第2自適應濾波器202b的濾波器系數根據第2信號eb進行更新。此外，為了便于說明，以下，將來自使用中的自適應濾波器的第I信號簡記y，將第2信號簡記為e。另外，在圖I中，減法部204的輸入信號以及輸出信號也使用同樣的表述。另外，將第I信號y以及第2信號e( = d-y)分別與增益系數hi、h2相乘(由增益調整部206所包含的系數乘法器207a、207b執行此處理)，然后，利用加法部208對兩個信號進行相加。例如，設定為hi ^ I. 0，并設定為h2 < I. O。由此，能夠減輕沖擊的影響并且能夠提高對搏動成分及體動成分突然變化的跟隨性。例如，當安靜中的脈搏為60的人開始快節奏的慢跑而脈搏迅速上升到150時，如果自適應濾波器202的跟隨性慢于脈搏的上升，則自適應濾波器202有可能會切斷突然上升的心跳成分的信號。能夠排除這種情況。第I自適應濾波器202a以及第2自適應濾波器202b (在以下的說明中有時將它們稱為各個自適應濾波器)能夠根據輸入信號使傳遞函數自適應地變化，即能夠使頻率響應特性自適應。第I自適應濾波器202a以及第2自適應濾波器202b —般作為進行數字信號處理的數字濾波器安裝。為了維持自適應濾波器的期望性能(例如，使輸入信號所包含的噪聲成分最小化的性能)，使用規定的算法(例如，優化算法)。在規定的算法中，反饋根據濾波后的信號而獲得的信號，通過基于該算法的自適應處理，使濾波器系數適當地變化，結果，自適應濾波器的頻率響應特性發生變化。在脈波傳感器10持續動作的期間(即，持續輸出所采樣的脈波信號d的期間)，中，繼續(間斷)地進行算法的自適應處理，維持第I自適應濾波器202a或第2自適應濾波器202b的期望性能。但是，當任意的自適應濾波器在某種程度的時間中持續動作時，有時自適應濾波器的性能低于期望的水平。這是因為在從脈波傳感器10輸出的脈波信號d中混合存在有搏動信號(穩定的成分)和包含來源于被檢體體動的體動噪聲信號的噪聲信號(非穩定的成分)。即，自適應濾波器202的性能跟隨搏動信號(穩定的成分)進行變化，另一方面，可能還跟隨噪聲信號。搏動信號和噪聲成分的電平(信號振幅)隨著時間經過而變動，另外，例如，還可能有突發的且非穩定的變動。由此，例如在搏動成分的電平突發性降低、同時噪聲成分的電平上升的情況下，自適應濾波器202的性能跟隨噪聲成分進行變化。自適應濾波器202基本上從輸入信號中選擇自相關性高的信號進行輸出，所以隨著時間經過，逐漸跟隨于噪聲，逐漸使噪聲信號也通過。在此情況下，當經過某種程度的時間時，使用中的自適應濾波器的性能大幅降低，有時難以恢復到正常的狀態。因此，在本實施方式中，自適應濾波器切換部17在適當的定時，執行將第I自適應濾波器202a以及第2自適應濾波器202b內的、使用中的一方的自適應濾波器切換為另一方的自適應濾波器的處理(自適應濾波器切換處理)。如果在切換后使用的自適應濾波器的狀態是已設定了適當的濾波器系數的狀態，則切換后的自適應濾波器的性能高于切換前的自適應濾波器的性能，由此能夠維持適當的自適應處理。但是，僅僅切換自適應濾波器未必能夠始終可靠地維持自適應濾波器性能。例如，考慮剛剛切換之后的自適應濾波器處于被初始化的狀態(濾波器系數都為零)的情況。在此情況下，在進行某種程度的自適應處理(濾波器系數的更新處理)之前的期間中，會產生所有頻帶的信號都難以通過的傾向。此時，如果混入了信號電平比搏動成分信號大的體動噪聲成分信號，則自適應濾波器有可能適應于體動噪聲成分。即，在使濾波器系數初始化的時刻，有時對在脈波信號中最占主導地位的成分信號最早地進行自適應處理。即，例如，在剛剛切換自適應濾波器之后(濾波器初始化的時刻)，如果外部干擾噪聲成分信號占主導地位，則有時難以獲得用于確定搏動呈現譜的適當的濾波處理結果。考慮到這點，在本實施方式中，在切換自適應濾波器之前，開始接來下要使用的濾波器的自適應處理，在自適應處理進行到某種程度的時刻，切換自適應濾波器。、
S卩，自適應濾波器切換部17在脈波傳感器10持續動作的第I期間中的、第I自適應濾波器202a以及第2自適應濾波器202b中的任意一方的自適應濾波器持續進行自適應處理的第2期間途中的第I時刻，開始另一方的自適應濾波器的自適應處理。然后，在第2時刻，切換要使用的自適應濾波器，該第2時刻是第I時刻之后的時刻，且是第2期間的終點。優選的是，在開始另一方的自適應濾波器的自適應處理的時刻(第I時刻)，該自適應濾波器處于濾波器系數已初始化的狀態、或者被設定為以前持續動作期間內的一時刻中的濾波器系數值的狀態。這里，所謂濾波器系數已初始化的狀態，例如是濾波器系數值都為零的狀態。從濾波器已初始化的狀態開始自適應處理，如果經過某程度的時間，則自適應濾波器成為能夠跟隨搏動成分的狀態，可在此時刻(第2時刻)切換自適應濾波器。另外，以前持續動作期間內的一時刻中的濾波器系數值例如是切換后要使用的自適應濾波器在以前持續動作時獲得的理想的濾波器系數值。這樣，例如可期待縮短預備的 自適應處理(濾波器切換前的預先自適應處理)的時間的效果。即，由于濾波器的自適應更快地進行而進入理想狀態，因此預先自適應處理的時間可以很短。即，能夠使第2時刻到來的定時提前。在后面對自適應濾波器切換處理進行詳細敘述。切換后的自適應濾波器在切換時刻是在某種程度的時間內進行了動作(即，進行了預先自適應處理)的狀態，是跟隨脈波信號d所包含的穩定成分(S卩，相關性高的搏動信號成分)的狀態。由此，在剛剛切換之后，即使產生非穩定的噪聲，也難以切斷搏動成分。S卩，通過切換為預先已進行某種程度的自適應處理的濾波器，由此在進行使用FFT(高速傅里葉變換)等的頻率分析的情況下，可降低錯誤檢測表示搏動的搏動呈現譜(表示搏動的周期及其信號強度的頻譜)的可能性。如圖I所示，自適應濾波器切換部17優選具有執行FFT (高速傅里葉變換)的高速傅里葉變換部212、可根據需要進行設置的高速傅里葉變換部213、219、自適應濾波器性能評價部214、定時判定部(計時器)216和自適應濾波器切換處理部218。定時判定部(計時器)216例如以脈搏的測量開始時刻為基準來測量經過時間，管理自適應濾波器的切換定時。高速傅里葉變換部212對脈波信號d進行高速傅里葉變換。此外，在設有高速傅里葉變換部213、219的情況下，高速傅里葉變換部213對從體動傳感器11輸出的加速度信號(X方向成分)進行高速傅里葉變換，高速傅里葉變換部219對從體動傳感器11輸出的加速度信號(Y方向成分)進行高速傅里葉變換。自適應濾波器性能評價部214具有濾波器前的SN3算出部215、自適應濾波器劣化判定部217和自適應濾波器切換處理部218。在使用中的自適應濾波器性能較高的情況下，不需要自適應濾波器的切換。即，可以說在使用中的自適應濾波器的性能降低的征兆出現之后需要自適應濾波器的切換。因此，在本實施方式中，設置自適應濾波器性能評價部214，檢測使用中的自適應濾波器性能的劣化征兆，從檢測時刻起開始下次要使用的濾波器的自適應處理(預先自適應處理)。為了客觀評價自適應濾波器的性能，需要與自適應濾波器性能相關的某些指標。在本實施方式中，利用S/N指標(例如，稱為SN3的指標)，該S/N指標是根據濾波前的脈波信號d或者從脈波信號濾波部200輸出的濾波后的信號(包含體動噪聲去除后的信號)中的至少一個信號的頻譜來算出的。濾波器的性能可根據頻譜的分布及主要基線的峰值等進行判定，所以優選根據濾波器前的信號或者濾波器后的信號中的至少一個信號的頻率分析結果來算出指標，并根據該指標的值來判定自適應濾波器性能的劣化征兆。這里，所謂SN3，是用于評價自適應濾波器性能的S/N指標，該指標是將搏動呈現譜的譜值與在頻率軸上和搏動呈現譜相鄰出現的左右各一個譜值的總和除以在所觀測的整個頻帶內出現的頻譜的總和值而得到的。
S卩，SN3可通過以下的算式來表示。SN3 =(搏動呈現譜與其左右的I個譜值的總和)/ (所有頻率0 4Hz中的譜值的總和)(單位％ )此外，所謂搏動呈現譜，是作為一定期間的搏動成分信號的FFT結果而獲得的頻譜中的表示搏動的周期及其信號強度的頻譜。S卩，可根據要提取的相關性高的信號成分(搏動成分)的譜值相對于所觀測的頻帶中的全部譜值的總和占多少比例來判定自適應濾波器性能的劣化征兆，所以利用SN3作為指標。例如，濾波器前的SN3算出部215算出針對濾波器前的脈波信號(原信號)d的SN3。另外，在脈波頻率分析部400中設置有濾波器后的SN3算出部412，該濾波器后的SN3算出部412算出針對濾波器后的信號(濾波器后的脈波信號)的SN3。例如，濾波器前的SN3算出部215所算出的關于濾波器前信號的指標值(第I值)和濾波器后的SN3算出部412所算出的關于濾波后信號的指標值(第2值)被輸入到自適應濾波器性能評價部214所包含的自適應濾波器劣化判定部217。自適應濾波器劣化判定部217對第I值與第2值進行比較，判定有無使用中的濾波器的性能劣化征兆。例如，如果適當執行了濾波處理，則從SN3的第I值減去SN3的第2值而得的值(即差值)應該是規定的閾值以上。差值小于閾值意味著濾波器后的信號的頻譜狀態與濾波器前的信號的頻譜狀態之差較小，在此情況下，自適應濾波器未有效地工作，由此，判定為存在濾波器性能的劣化征兆。即，在此時刻，檢測出自適應濾波器的劣化征兆。此外，自適應濾波器的性能評價還可以根據SN3的第I值或第2值(單獨的一個)進行評價。即，如果自適應濾波器的性能較高，則SN3的值變大，伴隨著自適應濾波器的性能降低，SN3的值變小。因此，例如可通過比較規定的閾值與SN3的值來檢測濾波器性能的劣化征兆。但如上所述，如果采用比較SN3的第I值與第2值的方法，能夠提高自適應濾波器的性能劣化征兆的判定精度。另外，在圖I中，體動傳感器11是檢測與被檢體體動例如步行或慢跑等相伴的穩定的周期性的手臂(脈搏計的佩戴部位附近)動作的傳感器，例如，可包含加速度傳感器或陀螺儀傳感器。另外，體動噪聲去除處理部300具有體動噪聲去除用的第I自適應濾波器302以及第2自適應濾波器304。體動噪聲(體動噪聲成分)是表示脈波信號(更正確地說是加法部208的輸出信號)所包含的由于人類等的穩定運動或動作(體動)而產生的血管容積變化的噪聲成分。在佩戴于手臂或手指的脈搏計的情況下，由于步行中或慢跑中的揮臂影響，在血管中與其揮臂節奏相應地產生容積變化。通過人類進行穩定的動作而成為具有該動作的頻率的成分信號。由此可知體動噪聲成分與在脈波傳感器佩戴部位附近佩戴的加速度傳感器所輸出的信號波形相關性較高。另外，脈波頻率分析部400具有輸入體動噪聲去除后的脈波信號的高速傅里葉變換部402 ;輸入來自體動傳感器11的加速度信號(X軸方向成分)的高速傅里葉變換部404 ;輸入來自體動傳感器11的加速度信號(Y軸方向成分)的高速傅里葉變換部406 ;搏動成分確定部(搏動呈現譜確定部)408和脈搏數算出部410。另外，如上所述，脈波頻率分析部400根據需要還可以具有濾波器后的SN3算出部412。搏動成分確定部(搏動呈現譜確定部)408針對FFT后的16秒鐘的脈波信號按照每4秒進行頻率分析，并根據譜值及譜的分布等來研究與以前獲得的搏動成分之間的相關性等，確定搏動呈現譜。所謂搏動呈現譜，如上所述，是在作為一定期間的搏動成分信號的 FFT結果而獲得的頻譜中表示搏動的周期及其信號強度的頻譜。此外，所謂體動呈現譜，是在作為一定期間的體動噪聲成分信號的FFT結果而獲得的頻譜中表示體動(例如，步行中的臂振)周期及其信號強度的頻譜。脈搏數算出部410算出脈搏數。基本上如果頻率軸上的搏動呈現譜的位置(頻率)固定，則脈搏數與該頻譜位置對應，是唯一確定的。濾波器后的SN3算出部412如上所述那樣算出關于濾波后信號的SN3的值(第2值)。另外，在顯示部600上可顯示表示檢測出的脈搏數及搏動的波形、檢測出的運動狀態、被檢體的消耗熱量、當前的時刻等。在圖I所示的搏動檢測裝置100中，在適當的定時，執行第I自適應濾波器202a以及第2自適應濾波器202b的切換。由此，由于自適應濾波器202的持續使用，即使濾波器的性能降低(例如，由于噪聲成分的跟隨占主導地位，從而產生不跟隨搏動信號的情況)，濾波器切換后的濾波器也能夠從理想的適應狀態開始自適應處理，結果，可高效地進行自適應以捕捉搏動信號。由此，濾波器性能始終維持在追隨搏動信號的理想狀態。在圖I的搏動檢測裝置100中，因為使用自適應濾波器202，所以不需要使用多個帶通濾波器，也不需要根據規定條件來判定采用哪個帶通濾波器的輸出作為輸出信號。另夕卜，可簡單地執行自適應濾波器的切換，裝置處理負擔的增加減少，另外，裝置功耗的增加也不會特別構成問題。由此，根據本實施方式，例如可實現能夠降低裝置的處理負擔并且執行有效的噪聲對策的搏動檢測裝置100(例如，能長時間使用的搏動檢測裝置100)。另外，例如，在將脈波傳感器10佩戴到手腕外側(與手表背蓋面接觸的部位)等難以取得脈波信號的部位類型的搏動檢測裝置中，能夠提高搏動呈現譜的確定性能。(手表型脈搏計的例子)圖2(A) (C)是示出脈波傳感器和搏動檢測裝置的結構的一例的圖。圖2(A)示出脈波傳感器10的一例的剖面構造。圖2 (A)所示的脈波傳感器10具有設置在基板3背面(下表面)的發光元件I、透明蓋(由透光性材料構成的接觸部件)2、光反射拱頂(光反射部)4和設置在基板3正面(上表面)的受光部5。從發光元件I射出的光Rl到達被檢測部位SA(這里為手腕)中的血管(生物體信息源)0并反射。血管0的容積伴隨著搏動進行周期性變動，所以反射光R1’的強度與搏動對應地進行周期性變動。反射光R1’在被反射拱頂4反射之后入射到受光部5。受光部5將入射光變換為電信號。圖2(B)示出脈波傳感器10中的電路結構的一例。發光元件I的發光由控制電路161進行控制。另外，從受光部5輸出的受光信號被放大電路162放大之后，由A/D變換電路163變換為數字信號。這樣，獲得脈波信號d。圖2(C)示出手表型脈搏計(內置有本實施方式搏動檢測裝置)的使用例。脈搏計具有表帶500、顯示部600和本實施方式的搏動檢測裝置100(內置)。在圖2(C)的例子中，將脈搏計(即搏動檢測裝置100)佩戴到作為被檢體的人(用戶)的左手腕。(自適應濾波器的切換處理)圖3(A)以 及圖3(B)是示出自適應濾波器的切換處理的定時和切換濾波器的結構的一例的圖。圖3(A)示出自適應濾波器的切換處理的定時的一例。在時間軸的上側示出第I自適應濾波器202a的動作期間(標注網格圖形的部分)。另外，在時間軸的下側示出第2自適應濾波器202b的動作期間(標注斜線的部分和灰色的部分)。在時刻tl，搏動檢測裝置100開始搏動檢測處理(即測量處理)，其動作持續到時刻tio。從時刻tl到時刻tio的第I期間TX是脈波傳感器10持續動作的期間。在第I期間TX中，持續輸出混合存在有被檢體(這里為人體)的搏動信號和包含來源于體動的體動噪聲信號的噪聲信號的脈波信號。在時刻tl，第I自適應濾波器202a開始動作。下一濾波器的切換定時在時刻t3到來。第I自適應濾波器202a持續進行動作直至時刻t3。第2自適應濾波器202b在比作為自適應濾波器切換定時的時刻t3提前規定時間的時刻t2，開始自適應處理(預先自適應處理)。從時刻t2到時刻t3的第3期間TZ是第2自適應濾波器202b進行預先自適應處理的期間。以下，反復同樣的動作。此外，TY’是第2自適應濾波器202b持續動作的第2期間(下一個第2期間)，TZ’是第I自適應濾波器202a進行預先自適應處理的第3期間(下一個第3期間)。如上所述，下次動作的自適應濾波器的自適應處理開始的定時(時刻t2、t4、t6、t8)可以是檢測出使用中的自適應濾波器的劣化征兆的時刻。另外，可以在下次要使用的自適應濾波器(在圖3中記載為次濾波器)的預先自適應處理開始之后，在經過了規定時間的時刻(時刻t3、t5、t7、t9)切換自適應濾波器。即，在開始預先自適應處理之后，如果經過某種程度的時間，則可視為在切換后要使用的自適應濾波器已進行某種程度的適應、用于自適應濾波器切換的準備已完成。另外，下次要使用的自適應濾波器進行預先自適應處理的期間是第I自適應濾波器202a與第2自適應濾波器202b共同動作的期間，所以當該期間增大到超出必要程度時，無謂的功耗增大。由此，優選的是，在經過了用于準備自適應濾波器切換的規定期間的時刻，進行自適應濾波器的切換處理。但這僅為一例。例如還能夠以當前使用的自適應濾波器的持續動作的開始時刻為基準來決定切換自適應濾波器的時刻(自適應濾波器切換定時)。例如，能夠在從當前使用的自適應濾波器開始持續動作的時刻(圖3(A)中的時刻tl、t2、t4、t6、t8)起經過規定時間(規定的容許時間)時，例如與自適應濾波器有無劣化征兆或是否經過預先自適應處理所需的時間等無關地切換自適應濾波器。在后面對這點進行敘述。圖3(B)是示出切換自適應濾波器的結構的一例的圖。第I自適應濾波器202a以及第2自適應濾波器202b例如可由以下部件來實質地構成數字濾波器(硬件)11，其由FPGA(現場可編程門陣列)構成；存儲器21，其存儲第I自適應濾波器202a用的濾波器系數集合(數組變量)A30a和第2自適應濾波器202b用的濾波器系數集合(數組變量)B30d ；以及開關SWl (由開關控制信號SEL進行切換)，其用于切換濾波器系數集合(數組變量)A和濾波器系數集合(數組變量)B。將開關SWl切換到a端子側的狀態是第I自適應濾波器202a動作的狀態，將開關Sffl切換到b端子側的狀態是第2自適應濾波器202b動作的狀態。
在本實施方式中，因為使用自適應濾波器，所以不需要使用多個帶通濾波器。另夕卜，例如，可通過以軟件的方式切換濾波器系數集合來實現自適應濾波器的切換，所以裝置處理負擔的增加較少，另外，裝置功耗的增加也不會特別構成問題。接著，說明自適應濾波器的切換處理的定時的更具體體的例。圖4是示出自適應濾波器的切換處理的定時的具體例的時序圖。在圖4中，時刻tlO 時刻t60的期間是脈波傳感器10持續動作的第I期間TX，從時刻tlO到時刻t40是第I自適應濾波器202a持續動作的第2期間(嚴格地說，第I次的第2期間)TY，從時刻t30到時刻t40是下次要使用的第2自適應濾波器202b進行預先自適應處理的第3期間(嚴格地說，第I次的第3期間)。在圖4中，例如將第I自適應濾波器202a開始動作的時刻(時刻tlO :第3時刻)到經過第I時間(例如10分鐘)的時刻t20作為不需要切換第I自適應濾波器202a的期間TA。期間TA能夠以時刻tlO為基準定期地進行設定。另外，將從時刻t20到經過第2時間(例如5分)的時刻t50作為可切換自適應濾波器的期間TB。時刻t50是強制性切換自適應濾波器的定時(極限時刻)。該時刻t50是當前使用的自適應濾波器即第I自適應濾波器202a從開始持續動作的時刻tlO起經過了規定容許時間的時刻。在本實施方式中，例如在該時刻t50與有無自適應濾波器的劣化征兆或是否經過預先自適應處理所需的時間等無關地切換自適應濾波器。這樣，當使用中的自適應濾波器(這里是第I自適應濾波器202a)的累積使用時間達到規定容許時間時切換自適應濾波器，所以能夠在自適應濾波器的性能大幅劣化之前，可靠地切換自適應濾波器。另外，例如，即使在由于某些原因而錯過確認自適應濾波器的劣化征兆的情況下，也能夠可靠地切換自適應濾波器。由此，不會發生不切換自適應濾波器而持續使用的時間超過容許時間并延長的情況。另外，從時刻tlO到時刻t50的期間TC是在不切換的情況下使用中的濾波器即第I自適應濾波器202a可使用的最大期間。另外，時刻t20是判斷使用中的自適應濾波器即第I自適應濾波器202a的性能劣化征兆的最初定時。另外，時刻t30(第I時刻)是判斷為在第I自適應濾波器202a中存在劣化征兆的最初定時。在時刻t30 (第I時刻)，開始下次使用的自適應濾波器即第2自適應濾波器202b的預先自適應處理。時刻t40 (第2時刻)是從時刻t30 (第I時刻)起經過規定時間、且下次使用的自適應濾波器即第2自適應濾波器202b的準備完成的時刻。從時刻t30 (第I時刻)到時刻t40 (第2時刻)的第3期間TZ是持續第2自適應濾波器202b的預先自適應處理的期間。在時刻t40 (第2時刻)，作為第I自適應濾波器202a持續動作的期間的第2期間TY結束，在此時刻，實際使用的濾波器從第I自適應濾波器202a切換為第2自適應濾波器202b。下次使用的自適應濾波器即第2自適應濾波器202b在剛剛自適應濾波器切換之后已經成為理想狀態，所以進行自適應以捕捉搏動信號。由此，在本實施方式中，可將實際 使用的自適應濾波器的性能持續維持在理想水平。此外，例如，可利用定時判定部(計時器)216(參照圖I)簡單地管理時刻tlO 時刻t50的各個定時，容易實現。(關于自適應濾波器切換處理的具體處理順序的例子)圖5是示出自適應濾波器的切換處理的順序例的流程圖。首先，取得16秒鐘的相當于256個樣本的信號(脈波信號數據等)(步驟ST1)。接著，判定是否是可切換自適應濾波器的期間(步驟ST2)。不過也可以省略該步驟ST2。在判定為不是可切換自適應濾波器的期間時(步驟ST2 :否)，使處理轉移到后述的步驟ST10。接著，在判定為是可切換自適應濾波器的期間時(步驟ST2 :是)，判斷是否存在當前使用的自適應濾波器的劣化征兆(步驟ST3)。在此判斷中，如上所述，例如可采用檢測根據SN3算出的值是否是閾值以下的方法。當檢測出自適應濾波器的劣化征兆時(步驟ST3 :是)，判定下次使用的自適應濾波器的自適應處理是否已經開始(步驟ST4)，如果沒有開始(步驟ST4:否)，則開始下次使用的自適應濾波器的自適應處理。下次使用的自適應濾波器為已初始化的狀態或者以前的理想時刻的狀態，從該狀態起開始預先自適應處理(步驟ST5)。此外，在步驟ST3中為“否”時和在步驟ST4中為“是”時，進入步驟ST6。在步驟ST6中，判斷是否已達到強制性切換自適應濾波器的時刻即極限時刻。例如，判斷使用中的自適應濾波器的累積使用時間是否已達到與容許期間TC相當的時間。但是，可省略該步驟ST6。在步驟ST6中為“否”時，判斷下次使用的自適應濾波器的準備是否完成(步驟ST7)。例如，當預先自適應處理的時間達到與第3期間TZ相當的時間時，判斷為準備完成(待機0K)。在步驟ST6、步驟SI7中為“是”時，執行濾波器的切換處理(步驟ST8)，使定時判定部(計時器)216的時間計數復位并重新開始時間的計數(步驟ST9)。接著，進入下一處理A。另外，在步驟ST6、步驟ST7中為“是”時，也進入下一處理A。接著，說明自適應濾波處理(在頻率分析前由脈波信號濾波部200執行的前處理)和由脈波頻率分析部400進行的頻率分析處理(后處理)的順序。圖6是示出自適應濾波處理(前處理)和頻率分析處理(后處理)的順序一例的流程圖。在前處理中，首先利用延遲處理部201使脈波信號d延遲(步驟ST10)。接著，判定已處理的數據數是否達到所有樣本數(步驟ST11)，在沒有達到的情況下(步驟STll 是)，進行第I自適應濾波器202a或第2自適應濾波器202b的處理，輸出自相關性高的信號即第I信號(穩定的成分)y (步驟ST12)。接著，通過從脈波信號d中減去第I信號y來輸出自相關性低的信號e (步驟ST13)。此外，在步驟STll中，當判定為已處理的數據數達到所有樣本數時(步驟STll :否)，使處理轉移到后述的步驟ST19。在步驟ST13之后，判定在采樣區間內的脈波信號中是否檢測出過大振幅(步驟ST14)。當檢測出過大振幅時(步驟ST14 :是)，施加了沖擊噪聲的可能性較高，所以選擇沖擊檢測模式的增益系數(例如，hi = 1.2，h2 = 0)，根據所選擇的增益系數來算出輸出值(步驟ST15)。然后，返回步驟STl I，繼續進行處理。在步驟ST14中沒有檢測出過大振幅時(步驟ST14 :否)，判定在最后檢測到過大振幅之后是否在一定期間內沒有檢測出過大振幅(步驟ST16)，如果沒有檢測出(步驟ST16 :是)，則執行自適應濾波器系數更新處理(步驟ST17)。在步驟ST16中，當判定為在最后檢測到過大振幅之后一定期間內檢測出過大振幅時(步驟ST16 :否)，使處理轉移到步驟ST15。在步驟ST17之后，選擇通常模式的增益系數(例如，hi = 1.0, h2 = 0.5)，根據所選擇的增益系數來算出輸出值(步驟ST18)。然后，返回步驟ST11，繼續進行處理。 接著，說明后處理的順序。首先，取得濾波后的信號和加速度信號等(體動信號)(步驟ST19)。接著，執行體動噪聲去除處理部300 (參照圖I)的體動去除自適應濾波處理(步驟 ST20)。接著，由脈波頻率分析部400執行頻率分析處理(步驟ST21)。接著，由脈搏數算出部410算出脈搏數(脈搏值)(步驟ST22)。接著，在步驟ST23中，判定是否已經過4秒鐘(脈波信號的采樣周期)，如果已經過(步驟ST23 :是)，返回步驟ST2。在步驟ST23中判定為沒有經過4秒鐘時(步驟ST23 否)，在步驟ST23中待機直至判定為經過4秒鐘為止。(實際的處理例)以下，說明實際的處理例。圖7是示出采用SN3的濾波器劣化征兆判斷的一例的圖。在圖7的例子中，根據基于濾波器前脈波信號(原信號)d的SN3的值(第I值)和基于濾波器后信號(濾波器后的脈波信號)的SN3的值(第2值)的比較，來判定濾波器的劣化征兆。更具體地說，當基于濾波器前脈波信號d的SN3的值(第I值)的最近I分鐘的平均值(例如簡單相加平均值)與基于濾波器后脈波信號的SN3值(第2值)的最近I分鐘的值的平均值(例如簡單相加平均值)之差小于某閾值時，判別為存在濾波器性能劣化的傾向。在圖7中用表形式(數據表形式)示出基于濾波器前脈波信號d的SN3值(第I值)的例子、其最近I分鐘的平均值的例子、基于濾波器后脈波信號的SN3值(第2值)的例子、其最近I分鐘的值的平均值的例子。在圖7的例子中，如數據表所示，以下的關系成立。即，0. 156718-0. 117115 ^ 0. 0396 < 0. 04 這樣的關系成立。這里，0. 156718是基于濾波器后脈波信號的SN3值(第2值)的最近I分鐘的值的平均值。0. 117115是基于濾波器前脈波信號d的SN3值(第I值)的最近I分鐘的平均值。0. 0396是各平均值的差值。0. 04(即4% )是判定閾值。
在此例中，I分鐘的SN3的平均值的差值小于4%，所以判定為自適應濾波器的性能開始劣化。S卩，如果適當執行了濾波處理，則從第I值的平均值減去第2值的平均值而得的差值應該是規定的閾值以上。差值小于閾值表示濾波器后信號的頻譜狀態與濾波器前信號的頻譜狀態之差較小，在此情況下可推定為濾波器未有效地工作，由此，可判定為存在自適應濾波器性能的劣化征兆。這樣，能夠高精度地檢測使用中的自適應濾波器的劣化征兆。但是，該判定例僅為一例，本發明不限于此。也可以在3分鐘內連續執行上述判定，當各SN3平均值的差(差值)連續規定次數(例如3次)低于判定閾值4%時，判定為存在自適應濾波器的劣化征兆。在此情況下，能夠進行更高精度的判定。另外，如上所述，例如還可以不將差值而是將各SN3平均值的任一個單獨的值與閾值進行比較來判斷自適應濾波器的劣化征兆。 圖8(A) 圖8(C)是示出實際處理中的脈波信號波形與通過FFT獲得的頻譜的一例的圖。圖8示出16秒的脈波信號的波形(上部)和其FFT結果(下部)。另外，在此例中處理的脈波信號是在沒有進行步行或慢跑等周期運動時獲得的脈波信號。在圖8(A)的上部波形中，在16秒信號的終端部分附近可觀察到認為是外部干擾噪聲成分的信號混入(用虛線包圍所示的部分A)。在下部的FFT結果中，在脈波信號中混合存在有檢測對象成分即搏動信號成分MPla、和干擾噪聲信號成分SPla。接著，參照圖8(B)。圖8(B)示出利用未實施自適應濾波器切換的自適應濾波器對具有圖8(A)上部所示的波形的脈波信號進行濾波而獲得的脈波信號和其FFT結果。這里，自適應濾波器是從測量開始起持續動作40分鐘左右的狀態(一邊自適應地更新濾波器系數一邊進行使用的狀態)。但是，沒有實施濾波器的切換處理。由圖8(B)可知，外部干擾噪聲成分(噪聲信號成分)SPlb未能完全清除而仍然殘留。在圖8(B)的例子中，因為搏動呈現譜MPlb的譜值最大，所以可通過基于各頻譜峰值的排序處理(以峰值從大到小的順序排列多個頻譜的處理)等將信號MPlb判定為搏動呈現譜。但是，在搏動呈現譜MPlb較小的情況下，難以與外部干擾噪聲成分(噪聲信號成分)SPlb進行區分，搏動成分的檢測失敗的可能性變高。接著，參照圖8(C)。圖8(C)示出利用自適應濾波器202對具有圖8(A)上部所示的波形的脈波信號進行濾波而獲得的脈波信號和其FFT結果。這里，自適應濾波器202是從測量開始持續動作40分鐘左右的狀態(一邊自適應地更新濾波器系數一邊進行使用的狀態)，而且以10分鐘為間隔實施了自適應濾波器的切換。由圖8(C)可知，通過自適應濾波處理可充分地抑制外部干擾噪聲成分SPlc，另一方面，強調搏動呈現譜MPlb，由此能夠可靠地確定搏動成分。圖8 (A)所示的脈波信號(原信號)中的S/N指標(即SN3)是13. 8 %。圖8 (B)所示的脈波信號(沒有自適應濾波器的切換)中的SN3是13.3%，與原信號相比稍微降低。與此相對，圖8 (C)所示的脈波信號(具有自適應濾波器的切換)中的SN3是18.7%，S/N大幅改善。根據該S/N改善的事實，能夠以數值的方式來確認切換第I自適應濾波器202a以及第2自適應濾波器202b所帶來的效果。(第2實施方式)圖9(A)以及圖9(B)是示出確認執行自適應濾波器切換的例子與不執行時的例子(比較例)中的各個S/N指標(即SN3)的與經過時間對應的變動的結果的圖。這里，作為被檢體的人佩戴著手表型的脈搏計(即搏動檢測裝置100)，被檢體在步行20分鐘，利用自適應濾波器對脈波信號進行濾波，然后，針對濾波后的信號算出S/N指標(SN3)，并在時間軸上繪制其算出結果。在圖9(A)以及圖9(B)中，橫軸是時間軸，縱軸是表示S/N指標即SN3的值)的軸。圖9(A)示出從作為被檢體的用戶開始步行到經過10分鐘之前的SN3的經時變化。另外，圖9(B)示出從經過15分鐘的時刻到經過20分鐘之前的SN3的經時變化。另外，與本實施方式對應的數據用涂黑的四邊形表示，比較例的數據用空白的菱形表示。在從測量開始到經過10分鐘左右的時刻(圖9(A))的期間在中，在本實施方式與比較例之間，SN3的值幾乎未出現差異。但是，由圖9(B)可知，在經過15分鐘左右之前，出 現明顯差異。顯然在實施自適應濾波器切換的本實施方式中，SN3的值整體上變高。由圖9(A)以及圖9(B)證明了 通過在適當的定時切換構成脈波信號濾波部的自適應濾波器202，可以將實際使用的自適應濾波器的性能始終維持在適當的水平。由此，SP使在進行長時間的連續測量的情況下，也能夠將自適應濾波器的性能維持在適當的水平。由此,能夠降低搏動檢測的失敗及誤檢測的產生。另外，例如，因為有效利用了自適應濾波器，所以可簡化濾波器結構，另外，容易進行自適應濾波器切換，由此，可實現能夠降低裝置的處理負擔并執行有效的噪聲對策的搏動檢測裝置。此外，雖然如上所述地詳細說明了本實施方式，但本領域及技術人員應理解能夠進行不實際脫離本發明內容和效果的多種變形。因此，這些變形例全部包含在本發明的范圍內。例如，還能夠設置2個以上的自適應濾波器，以時間分割的方式使用各自適應濾波器(即，一邊適當地切換，一邊進行使用)。另外，在說明書或附圖中，至少一次與更廣義或同義的不同用語共同記載的用語在說明書或附圖的任何位置都能夠置換為該不同用語。
權利要求
1.ー種搏動檢測裝置，其檢測來源于被檢體搏動的搏動信號，其特征在干，該搏動檢測裝置包含 脈波傳感器，其輸出脈波信號，該脈波信號中混合存在有所述搏動信號與含有來源于所述被檢體體動的體動噪聲信號的噪聲信號； 脈波信號濾波部，其是對所述脈波信號進行濾波的濾波器，該脈波信號濾波部具有使頻率響應特性自適應的第I自適應濾波器以及第2自適應濾波器、和在所述脈波傳感器持續動作的第I期間中切換所使用的自適應濾波器的自適應濾波器切換部； 脈波頻率分析部，其根據從所述脈波信號濾波部輸出的濾波后信號，按照每個規定時間進行頻率分析處理來確定表示所述搏動信號的搏動呈現譜， 所述自適應濾波器切換部在所述第I期間中的所述第I自適應濾波器持續進行自適應處理的第2期間途中的第I時刻，開始所述第2自適應濾波器的自適應處理，在第2時刻，執行從所述第I自適應濾波器向所述第2自適應濾波器的切換，該第2時刻是所述第I時刻之后的時刻，且是所述第2期間的終點。
2.根據權利要求I所述的搏動檢測裝置，其特征在干， 所述自適應濾波器切換部在開始所述第2自適應濾波器的自適應處理時，從濾波器系數已被初始化的狀態或所述濾波器系數被設定為所述第2自適應濾波器以前持續動作的期間內ー時刻的濾波器系數值的狀態起，開始所述自適應處理。
3.根據權利要求I或2所述的搏動檢測裝置，其特征在干， 所述自適應濾波器切換部具有對所述第I自適應濾波器的性能進行評價的自適應濾波器性能評價部， 所述第I時刻是由所述自適應濾波器性能評價部評價為所述第I自適應濾波器的性能劣化的時刻。
4.根據權利要求3所述的搏動檢測裝置，其特征在干， 所述自適應濾波器性能評價部根據基于信號的頻譜算出的指標來評價所述第I自適應濾波器的性能，該信號是所述脈波信號濾波部濾波前的所述脈波信號以及從所述脈波信號濾波部輸出的濾波后信號中的至少一方。
5.根據權利要求4所述的搏動檢測裝置，其特征在干， 所述指標是將所述搏動呈現譜的譜值與在頻率軸上和所述搏動呈現譜相鄰出現的左右各ー個譜值的總和除以在所觀測的整個頻帶中出現的頻譜的總和值而得的指標， 所述自適應濾波器性能評價部通過對根據所述脈波信號濾波部濾波前的所述脈波信號獲得的所述指標的第I值與根據從所述脈波信號濾波部輸出的濾波后信號獲得的所述指標的第2值進行比較，評價所述第I自適應濾波器的性能。
6.根據權利要求I 5中任意ー項所述的搏動檢測裝置，其特征在干， 所述第2時刻是從所述第I時刻起經過規定時間的時刻。
7.根據權利要求I 5中任意ー項所述的搏動檢測裝置，其特征在干， 所述第2時刻是從第3時刻起經過規定的容許時間的時刻，該第3時刻是所述第2期間開始的時刻。
8.根據權利要求I 7中任意ー項所述的搏動檢測裝置，其特征在干， 所述脈波信號濾波部具有延遲處理部，其使所述脈波信號延遲規定時間； 濾波器系數更新部，其更新所述第I自適應濾波器以及所述第2自適應濾波器中至少任意一方的系數；以及減法部， 所述第I自適應濾波器以及所述第2自適應濾波器中的至少任意一方從所述延遲處理部的輸出信號中選擇并輸出自相關性高的第I信號， 所述減法部從所述脈波信號減去所述第I信號，生成自相關性比所述第I信號低的第2信號，并將所述第2信號提供給所述濾波器系數更新部， 所述濾波器系數更新部更新所述第I自適應濾波器以及所述第2自適應濾波器中的至少任意一方的系數，以抑制所述第2信號。
全文摘要
本發明提供搏動檢測裝置，實現能夠降低裝置的處理負擔并執行有效的噪聲對策。搏動檢測裝置(100)包含脈波傳感器(10)；脈波信號濾波部(200)，其具有自適應地對脈波信號進行濾波且被選擇性地使用某一方的第1自適應濾波器(202a)以及第2自適應濾波器(202b)、和在脈波傳感器持續動作的第1期間中切換所使用的自適應濾波器的自適應濾波器切換部(17)；以及脈波頻率分析部(400)，自適應濾波器切換部(17)在第1期間中的第1自適應濾波器(202a)持續進行自適應處理的第2期間途中的第1時刻，開始第2自適應濾波器(202b)的自適應處理，在第1時刻之后的時刻且作為第2期間的終點的第2時刻中，從第1自適應濾波器(202a)切換為第2自適應濾波器(202b)。
文檔編號A61B5/0245GK102648847SQ201210048459
公開日2012年8月29日 申請日期2012年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者高橋有亮 申請人:精工愛普生株式會社