專利名稱：生物體信息處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于推斷脈搏數(shù)的生物體信息處理裝置。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，作為用于受測者的運動管理、健康管理的生物體信息處理裝置，已知有佩帶在受測者身體的一部分上，用于測定受測者的脈搏數(shù)的脈搏計。脈搏計是用于檢測佩帶有裝置的受測者的血流量變化而測定受測者的脈搏數(shù)的裝置。作為脈搏計，已知有利用光的脈搏計、利用超聲波的脈搏計、利用紅外線的脈搏計等。為了準確地測定脈搏數(shù)，需要精細地檢測受測者的血流量變化。作為使該檢測的準確性下降的主要原因之一，可以列舉出受測者的身體活動。這是因為身體活動導致受測 者的血流紊亂。尤其是難以檢測握手或者張開手掌這樣的微細動作，從而難以確定脈搏數(shù)。于是，在專利文獻I中，公開了如下所述的技術，即、利用壓力傳感器或者負荷傳感器來檢測受測者的微細動作，在考慮了該微細動作的基礎之上來測定脈搏數(shù)。另外，作為使脈搏數(shù)測定的準確性下降的其他主要原因，可以列舉出外部氣溫的下降。由于外部氣溫的下降，受測者的血流量降低，從而難以檢測脈搏信號自身。于是，在專利文獻2中，公開了一種在考慮了外部氣溫變化的基礎之上來測定脈搏數(shù)的技術。在先技術文獻專利文獻專利文獻I :日本專利特開2004-283228號公報專利文獻2 日本專利特開2009-34366號公報使脈搏數(shù)測定的準確性下降的主要原因是各種各樣的。除了上述那樣的身體活動或者外部氣溫以外，脈搏數(shù)測定的準確性也會被受測者的體質、著裝狀態(tài)等所左右。在極端情況下，所檢測的脈搏信號的強度有時甚至下降至理想狀態(tài)下的強度的1/20左右。另外，在受測者平時就佩帶脈搏計來生活的情況下，由于脈搏計的佩帶位置發(fā)生變化，有時會難以測定脈搏數(shù)。也就是說，由于受測者做動作，導致脈搏計的佩帶位置偏離了理想的佩帶位置，會發(fā)生難以準確地測定脈搏數(shù)的狀況。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述的課題而完成的，其目的在于提出一種用于準確地推斷脈搏數(shù)的新方法。用于解決上述課題的第一方式是一種生物體信息處理裝置，該生物體信息處理裝置具備測定部，用于測定受測者的脈搏數(shù)；檢測部，用于檢測所述受測者的身體活動；運算部，使用所述檢測部的檢測結果運算所述受測者的運動強度；第一推斷部，使用由所述運算部運算出的運動強度對推斷脈搏數(shù)進行推斷；以及控制部，進行如下控制在完成了所述測定部的測定的情況下，顯示該測定結果的脈搏數(shù)，在無法進行所述測定部的測定情況下，顯示所述第一推斷部推斷出的推斷脈搏數(shù)。
根據(jù)該第一方式，脈搏數(shù)測定部測定受測者的脈搏數(shù)，并且，檢測部檢測受測者的身體活動。然后，運算部使用檢測部的檢測結果來運算受測者的運動強度。運動強度是受測者的運動的強度，與受測者的脈搏數(shù)具有相關性。于是，第一推斷部使用運算部運算出的運動強度來對推斷脈搏數(shù)進行推斷。通過使用運動強度，即使在脈搏數(shù)的測定困難的情況下，也能夠以較高的準確性推斷脈搏數(shù)。另外，作為第二方式，可以構成為第一方式的生物體信息處理裝置中的所述第一推斷部具有第二推斷部的生物體信息處理裝置，所述第二推斷部使用由所述運算部運算出的運動強度來求出暫定脈搏數(shù)，以隨著時間經過從所述測定部最后測定的脈搏數(shù)逐漸接近于所述暫定脈搏數(shù)的方式求出所述推斷脈搏數(shù)。在受測者進行運動時，脈搏數(shù)過渡性地進行變化。于是，如第二方式那樣，第一推斷部使用運算部運算出的運動強度來求出暫定脈搏數(shù)。然后，以隨著時間經過從所述測定 部最后測定的脈搏數(shù)逐漸接近于所述暫定脈搏數(shù)的方式求出所述推斷脈搏數(shù)，從而能夠實現(xiàn)與實際脈搏數(shù)的時間變化相符的脈搏數(shù)的推斷。更具體而言，作為第三方式，可以構成如下所述生物體信息處理裝置根據(jù)第二方式所述的生物體信息處理裝置中的所述漸近收斂推斷部在由所述測定部最后測定的脈搏數(shù)低于所述暫定脈搏數(shù)的情況下，以隨著時間經過而脈搏數(shù)作為對數(shù)函數(shù)進行變化的方式求出所述推斷脈搏數(shù)。在運動開始時這樣的脈搏數(shù)上升的狀況下，脈搏數(shù)具有比較快速地上升，然后緩緩地穩(wěn)定下去的趨勢。于是，如第三方式那樣，在由測定部最后測定的脈搏數(shù)低于暫定脈搏數(shù)時，第二推斷部通過以隨著時間經過而脈搏數(shù)作為對數(shù)函數(shù)進行變化的方式求出推斷脈搏數(shù)，從而能夠以追隨著實際的脈搏數(shù)的時間變化的方式推斷脈搏數(shù)。另外，作為第四方式，可以構成如下所述的生物體信息處理裝置即、根據(jù)第二或第三方式所述的生物體信息處理裝置中的所述第二推斷部在由所述測定部最后測定的脈搏數(shù)高于所述暫定脈搏數(shù)的情況下，以隨著時間經過而脈搏數(shù)作為Sigmoid形函數(shù)進行變化的方式求出所述推斷脈搏數(shù)。在運動結束時這樣的脈搏數(shù)下降的狀況下，脈搏數(shù)具有開始比較難以下降，在經過一定時間后急速地下降，然后緩緩地收斂的趨勢。于是，如第四方式那樣，在由測定部最后測定的脈搏數(shù)高于暫定脈搏數(shù)時，第二推斷部通過以隨著時間經過而脈搏數(shù)作為Sigmoid函數(shù)進行變化的方式求出所述推斷脈搏數(shù)，從而能夠以追隨著實際的脈搏數(shù)的時間變化的方式推斷脈搏數(shù)。另外，作為第五方式，可以構成如下所述的生物體信息處理裝置根據(jù)第二至第四方式中的任一種方式所述的生物體信息處理裝置中的所述第二推斷部將所述暫定脈搏數(shù)的下限值設定為所述脈搏數(shù)測定部測定的最低脈搏數(shù)。根據(jù)該第五方式，第二推斷部將暫定脈搏數(shù)的下限值設定為由測定部測定的最低脈搏數(shù)。由此，即使暫定脈搏數(shù)低于由測定部測定出的最低脈搏數(shù)，也能夠以使不低于該最低脈搏數(shù)的方式推斷脈搏數(shù)。另外，收斂的脈搏數(shù)具有個人差異，而通過將由測定部測定出的最低脈搏數(shù)作為暫定脈搏數(shù)的下限值，也能夠考慮個人差異。另外，作為第六方式，可以構成如下這樣的生物體信息處理裝置根據(jù)第一至第五方式中任一種方式所述的生物體信息處理裝置中的所述檢測部構成為具有加速度傳感器和速度傳感器中的至少任一個。根據(jù)該第六方式，身體活動檢測部構成為具有加速度傳感器和速度傳感器中的至少任一個。通過這些傳感器，能夠以簡單的構成作為身體活動而檢測出受測者的加速度或者速度。另外，作為第七方式，可以構成如下這樣的生物體信息處理裝置根據(jù)第一至第六方式中任一種方式的生物體信息處理裝置中的所述檢測部構成為至少具有加速度傳感器，所述運算部根據(jù)所述加速度傳感器檢測出的加速度算出所述受測者的步調，從而運算所述受測者的運動強度。根據(jù)該第七方式，檢測部至少具有加速度傳感器而構成。利用加速度傳感器，能夠以簡單的構成作為身體活動而檢測出受測者的加速度。然后，通過使用檢測出的加速度來算出受測者的步調(Pitch)，從而恰當?shù)厍蟪鍪軠y者的運動強度。另外，在從脈波信號中除去身體活動成分的目的上，有時設備上具有加速度傳感器。這種情況，能夠將加速度傳感器 用于除去身體活動成分和推斷運動強度這兩個目的。另外，作為第八方式，可以構成如下所述的生物體信息處理裝置在第一至第七方式中的任一種方式所述的生物體信息處理裝置中，還具備判斷部，該判斷部根據(jù)所述運算部運算出的運動強度和所述測定部測定的脈搏數(shù)，判斷所述受測者是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，并且，所述第一推斷部具有第三推斷部，在所述判斷部判斷為處于所述穩(wěn)定狀態(tài)之后無法由所述測定部進行測定且在被判斷為處于該穩(wěn)定狀態(tài)時的運動強度與所述運算部運算出的運動強度滿足規(guī)定的相同強度條件的期間，該第三推斷部將被判斷為處于該穩(wěn)定狀態(tài)時的脈搏數(shù)作為所述推斷脈搏數(shù)。根據(jù)該第八方式，通過基于由運算部運算的運動強度和由測定部測定的脈搏數(shù)，判斷部能夠簡易且恰當?shù)嘏袛嗍軠y者是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。如果受測者處于穩(wěn)定狀態(tài)，則可以認為脈搏數(shù)沒有發(fā)生那么大的變化。因此，在由判斷部判斷為處于穩(wěn)定狀態(tài)之后，不能夠由測定部進行測定，并且，在被判斷為處于該穩(wěn)定狀態(tài)時的運動強度與由運算部運算的運動強度滿足規(guī)定的相同強度條件的期間，第一推斷部將被判斷為處于該穩(wěn)定狀態(tài)時的脈搏數(shù)作為推斷脈搏數(shù)。由此，能夠考慮到受測者的狀態(tài)，恰當?shù)赝茢嗝}搏數(shù)。


圖I是脈搏計的正面圖。圖2的㈧是脈搏計的背面圖，圖2的⑶是脈搏計的使用狀態(tài)圖。圖3是脈波傳感器的動作的說明圖。圖4表示脈搏計的功能構成的框圖。圖5是表示受測者在運動前后的脈搏數(shù)以及步調(pitch)的時間變化的曲線圖。圖6的⑷是表示運動開始時范例(model)的圖，圖6的⑶是表示運動結束時范例的圖。圖7是表不主處理的流程的流程圖。圖8是表示步調穩(wěn)定度判斷處理的流程的流程圖。圖9是表示脈搏穩(wěn)定度判斷處理的流程的流程圖。圖10是表示脈搏數(shù)推斷處理的流程的流程圖。
具體實施例方式下面，將參照附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。本實施方式是將本發(fā)明的生物體信息處理裝置適用于手表式脈搏計的實施方式。當然，能夠適用本發(fā)明的方式并不是限定于以下說明的實施方式。I.外觀構成圖I是本實施方式中的脈搏計I的正面圖。脈搏計I具備腕帶2，在外殼3上配置有液晶顯示器4，該液晶顯示器4用于通過文字或者數(shù)字、圖標等顯示時刻、脈搏計I的動作狀態(tài)、各種生物體信息(脈搏數(shù)、運動強度、卡路里消耗量等)。另外，在外殼3的周圍部分(側面)上，配置有用于操作脈搏計I的操作按鈕5。 脈搏計I例如將內置的二次電池作為電源而進行動作。在外殼3的側面上配置有充電端子6，該充電端子6用于與外部的充電器連接，對內置二次電池進行充電。圖2的(A)是脈搏計I的背面圖，示出了從外殼3的背面觀察脈搏計I時的外觀圖。另外，圖2的(B)是脈搏計I的使用狀態(tài)圖，示出了佩帶在受測者的手腕WR上的狀態(tài)下的脈搏計I的側面圖。在外殼3的背面，配置有用于檢測受測者的脈波而輸出脈波信號的脈波傳感器10。脈波傳感器10在與外殼3的背面接觸的受測者的手腕WR處檢測脈波。在本實施方式中，脈波傳感器10是光電脈波傳感器，具備用于光學檢測脈波的機構。圖3是從外殼3的側面觀察脈波傳感器10的內部結構時的放大圖。脈波傳感器10設置在具有在外殼3的背面?zhèn)刃纬傻膱A形底面的半球狀的容納空間內。而且，在該容納空間內，內置有LED (Light Emitting Diode :發(fā)光二極管)等光源12和光電晶體管等受光元件13等。半球的內面為鏡面11，如果將半球的底面?zhèn)茸鳛橄路剑瑒t受光元件13和光源12分別被安裝在基板14的上表面和下表面。如果由光源12向使用者的手腕WR的皮膚SK照射光Le，則該照射光Le在皮下的血管BV上反射并作為反射光Lr返回到半球內。該反射光Lr在半球狀的鏡面11上再次反射，并從上方射入受光元件13。由于血液中的血紅蛋白的吸光作用，來自于該血管BV的反射光Lr反映血流的變化導致其強度發(fā)生變化。脈波傳感器10以比脈跳快的周期使光源12在規(guī)定的周期內亮燈滅燈。此外，受光元件13以光源12的每次亮燈為契機，通過光電轉換輸出受光強度所對應的脈波信號。脈波傳感器10例如以128Hz的頻率使光源12亮燈滅燈。另外，如圖2的(A)所示，脈搏計I內置有用于檢測受測者的身體活動的身體活動傳感器20。在本實施方式中，身體活動傳感器20構成為至少具有加速度傳感器。如圖I所示，加速度傳感器例如是將顯示面?zhèn)葹檎耐鈿?的防護玻璃面的法線方向作為Z軸、將以指向表的12點的方向為正的上下方向作為Y軸、將指向表的3點的方向為正的左右方向作為X軸的三軸加速度傳感器。在佩帶有脈搏計I的狀態(tài)下，X軸與從受測者的肘部朝向手腕的方向一致。身體活動傳感器20檢測X軸、Y軸和Z軸三軸的加速度，將其結果作為身體活動信號輸出。2.原理脈搏計I根據(jù)由脈波傳感器10檢測的脈波信號而測定脈搏數(shù)。脈波信號為受測者的脈跳成分信號與身體活動噪聲成分信號重疊了的信號。于是，脈搏計I根據(jù)從身體活動傳感器20輸出的身體活動信號，從脈波信號中除去身體活動噪聲成分信號，提取出脈跳成分信號。并且，根據(jù)所提取出的脈跳成分信號來測定脈搏數(shù)。具體而言,例如,將FIR(Finite Impulse Response :限定脈沖應答)濾波器等數(shù)字濾波器構成為自適應濾波器，使用該自適應濾波器，執(zhí)行從脈波信號中除去身體活動噪聲成分信號的處理來作為數(shù)字信號處理。并且，對所提取的脈跳成分信號進行頻率解析而確定脈跳呈現(xiàn)光譜，再根據(jù)其頻率(或者周期)來測定脈搏數(shù)。作為頻率解析，可以適用例如快速傅里葉變換 FFT (Fast Fourier Transform)。在本實施方式中，設想在使用了上述方法時難以測定脈搏數(shù)的狀況，使用基于身體活動傳感器20的受測者的身體活動檢測結果來運算受測者的運動強度。并且，使用運算出的運動強度來推斷受測者的脈搏數(shù)。2-1.使用了運動強度的脈搏數(shù)的推斷

在本實施方式中，使用加速度傳感器，將受測者的加速度作為身體活動來進行檢測。另外，基于加速度傳感器所檢測到的加速度算出受測者的步調(Pitch:步頻)，從而運算受測者的運動強度。步調的運算可以通過如下所述的方式來進行，即、對從加速度傳感器輸出的加速度信號進行規(guī)定的頻率解析(例如FFT)，確定/提取相當于步調的頻率成分。關于該運算方法的詳細情況，例如在日本專利特開2004-81745號公報中有所揭示。接著，根據(jù)預先設定的步調與脈搏數(shù)的對應關系，基于步調來推斷脈搏數(shù)。在本實施方式中，按照由下式(I)給出的近似式，根據(jù)步調推斷脈搏數(shù)。數(shù)IHR(p) =Α· p2+B · p+C... (I)其中，“p”為步調，“HR(p) ”為根據(jù)步調“P”推斷的脈搏數(shù)。另外，“A”、“B”、“C”分
別為近似式的二次項、一次項、零次項的系數(shù)。如式(I)那樣地使用二次函數(shù)來規(guī)定步調與脈搏數(shù)的對應關系是有理由的。運動強度大致劃分為生理運動強度和物理運動強度這兩種。生理運動強度是將受測者的生理信息作為尺度的運動強度，例如基于攝氧量或者脈搏數(shù)的表現(xiàn)即包含在其中。此外，物理運動強度是將受測者的物理信息作為尺度的運動強度，例如基于速度或者時間的表現(xiàn)即包含在其中。在本實施方式中作為運動強度所采用的步調是物理運動強度的一個示例。在生理運動強度中，作為基于脈搏數(shù)的表現(xiàn)，廣泛使用了相對脈搏數(shù)HRR”。相對脈搏數(shù)“ ％ HRR”由下式⑵給出數(shù)2 %臓=:一〒7 …P)
/"/ f\- ··· I i 3\其中，“HR”是受測者的未知的脈搏數(shù)。另外，“HRmax”和“HR_t”分別為受測者的已知的最大脈搏數(shù)和安靜時脈搏數(shù)。此外，在生理運動強度中，作為基于攝氧量的表現(xiàn)，廣泛使用了相對攝氧量VO2R'相對攝氧量“ ％ V02R”由下式(3)給出數(shù)權利要求
1.一種生物體信息處理裝置，具備 測定部，用于測定受測者的脈搏數(shù)； 檢測部，用于檢測所述受測者的身體活動； 運算部，使用所述檢測部的檢測結果運算所述受測者的運動強度； 第一推斷部，使用由所述運算部運算出的運動強度來推斷出一推斷脈搏數(shù)；以及 控制部，進行如下控制在完成了所述測定部的測定的情況下，顯示該測定結果的脈搏數(shù)，在不能進行所述測定部的測定的情況下，顯示所述第一推斷部推斷出的推斷脈搏數(shù)。
2.根據(jù)權利要求I所述的生物體信息處理裝置，其中，所述第一推斷部具有第二推斷部，所述第二推斷部使用由所述運算部運算出的運動強度來求出暫定脈搏數(shù)，以隨著時間經過而從所述測定部最后測定的脈搏數(shù)逐漸接近于所述暫定脈搏數(shù)的方式求出所述推斷脈搏數(shù)。
3.根據(jù)權利要求2所述的生物體信息處理裝置，其中，所述第二推斷部在所述測定部最后測定的脈搏數(shù)低于所述暫定脈搏數(shù)的情況下，以隨著時間經過而脈搏數(shù)作為對數(shù)函數(shù)進行變化的方式求出所述推斷脈搏數(shù)。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的生物體信息處理裝置，其中，所述第二推斷部在由所述測定部最后測定的脈搏數(shù)高于所述暫定脈搏數(shù)的情況下，以隨著時間經過而脈搏數(shù)作為S形函數(shù)進行變化的方式求出所述推斷脈搏數(shù)。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的生物體信息處理裝置，其中，所述第二推斷部將所述暫定脈搏數(shù)的下限值設定為所述脈搏數(shù)測定部測定的最低脈搏數(shù)。
6.根據(jù)權利要求I至3中任一項所述的生物體信息處理裝置，其中，所述檢測部被構成為具有加速度傳感器和速度傳感器中的至少任一個。
7.根據(jù)權利要求I至3中任一項所述的生物體信息處理裝置，其中，所述檢測部被構成為至少具有加速度傳感器，所述運算部根據(jù)所述加速度傳感器檢測出的加速度算出所述受測者的步調，從而運算所述受測者的運動強度。
8.根據(jù)權利要求I至3中任一項所述的生物體信息處理裝置，還具備 判斷部，根據(jù)所述運算部運算出的運動強度和所述測定部測定的脈搏數(shù)，判斷所述受測者是否處于穩(wěn)定狀態(tài)， 其中，所述第一推斷部具有第三推斷部，在所述判斷部判斷為處于所述穩(wěn)定狀態(tài)之后無法由所述測定部進行測定、且被判斷為處于該穩(wěn)定狀態(tài)時的運動強度與所述運算部運算出的運動強度滿足規(guī)定的相同強度條件的期間，所述第三推斷部將被判斷為處于該穩(wěn)定狀態(tài)時的脈搏數(shù)作為所述推斷脈搏數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物體信息處理裝置，該生物體信息處理裝置具備測定部，用于測定受測者的脈搏數(shù)；檢測部，用于檢測所述受測者的身體活動；運算部，使用所述檢測部的檢測結果運算所述受測者的運動強度；第一推斷部，使用由所述運算部運算出的運動強度對推斷脈搏數(shù)進行推斷；以及控制部，進行如下控制在完成了所述測定部的測定的情況下，顯示該測定結果的脈搏數(shù)，在不能進行所述測定部的測定情況下，顯示所述第一推斷部推斷出的推斷脈搏數(shù)。
文檔編號A61B5/02GK102764111SQ20121013536
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月2日 優(yōu)先權日2011年5月6日
發(fā)明者黑田真朗 申請人:精工愛普生株式會社