脉搏测定装置和脉搏测定方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201380046157.1

申请日:

20130812

公开号:

CN104602596B

公开日:

20160928

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:

IPC分类号:

A61B5/0245

主分类号:

A61B5/0245

申请人:

欧姆龙健康医疗事业株式会社

发明人:

藤井健司,亀川繁巳

地址:

日本京都

优先权:

2012-201912

专利代理机构:

北京信慧永光知识产权代理有限责任公司

代理人:

鹿屹;李雪春

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内容摘要

本发明提供脉搏测定装置和脉搏测定方法。在本发明中,利用脉搏波传感器检测被测定者的脉搏,以取得表示脉搏的脉搏波信号(S11)。将脉搏波信号存储在存储部内。将存储在存储部内的时间区域的脉搏波信号转换为频率区域,并且求出脉搏波信号的频谱(S12)。在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围内,求出频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围,根据该频率范围在全频范围内所占的比例是否小于第二阈值,判断被测定者是否处于安静状态(S13)。将判断为被测定者处于安静状态的时刻的脉搏数作为被测定者的安静状态下的脉搏数求出(S14)。

权利要求书

1.一种脉搏测定装置,其特征在于包括:数据取得部,利用脉搏波传感器检测被测定者的脉搏,以取得表示所述脉搏的脉搏波信号;存储部,存储所述脉搏波信号;频率转换部,将存储在所述存储部内的时间区域的所述脉搏波信号转换为频率区域,并且求出所述脉搏波信号的频谱;安静状态判断部,在能够得到人的脉搏数的预先确定的全频范围内,求出所述频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围,并根据所述频率范围在所述全频范围内所占的比例是否小于第二阈值来判断所述被测定者是否处于安静状态;以及脉搏数取得部,将判断为所述被测定者处于安静状态的时刻的脉搏数作为所述被测定者的安静状态下的脉搏数求出。 2.根据权利要求1所述的脉搏测定装置,其特征在于,所述脉搏波传感器是光电式传感器,包括:发光部,以规定发光强度发光并向所述被测定部位照射光;以及受光部,接收来自所述被测定部位的反射光或透射光。 3.根据权利要求1或2所述的脉搏测定装置,其特征在于,当判断为所述被测定者处于安静状态时,所述脉搏数取得部将所述频谱所含的强度峰值中的最大强度峰值所表示的频率作为所述被测定者的所述安静状态下的脉搏数求出。 4.根据权利要求1或2所述的脉搏测定装置,其特征在于,以相对于所述频谱所含的强度峰值中的最大强度峰值的强度呈比率的方式,设定所述第一阈值。 5.根据权利要求3所述的脉搏测定装置,其特征在于,以相对于所述频谱所含的强度峰值中的最大强度峰值的强度呈比率的方式,设定所述第一阈值。 6.根据权利要求1所述的脉搏测定装置,其特征在于,所述频率转换部将存储在所述存储部内的时间区域的所述脉搏波信号区分为预定长度的期间,周期性地将所述脉搏波信号转换为频率区域,并且求出所述脉搏波信号的频谱,所述安静状态判断部针对所述周期性求出的所述脉搏波信号的频谱分别判断所述比例是否小于所述第二阈值,当所述比例连续多次小于所述第二阈值时,判断为所述被测定者处于安静状态。 7.一种脉搏测定方法,其特征在于包括如下步骤:利用脉搏波传感器检测被测定者的脉搏,取得表示所述脉搏的脉搏波信号,并且将所述脉搏波信号存储在存储部内;将存储在所述存储部内的时间区域的所述脉搏波信号转换为频率区域,并且求出所述脉搏波信号的频谱;在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围内,求出所述频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围,并且根据所述频率范围在所述全频范围内所占的比例是否小于第二阈值来判断所述被测定者是否处于安静状态;以及当判断为所述被测定者处于安静状态时,将所述频谱的强度峰值中的最大强度峰值所表示的频率作为所述被测定者的安静状态下的脉搏数求出。

说明书

技术领域

本发明涉及脉搏测定装置和脉搏测定方法,更具体地说,涉及能够准确地测定被测定者的脉搏数的脉搏测定装置和脉搏测定方法。

此外,本发明还涉及一种使计算机执行这种脉搏测定方法的脉搏测定程序。

背景技术

以往,作为这种装置具有如下装置:通过将安装有心电传感器的带卷绕于被测定者的胸部,以心电方式测定被测定者的心脏跳动来测定被测定者的脉搏数(心率)。

此外,相对于上述装置以心电方式检测被测定者的心率,还具有一种通过非心电方式检测被测定者的血管脉动来测定脉搏数的装置。

后者的装置例如利用光电传感器以光电方式检测被测定者皮下的血管的脉动,来测定被测定者的脉搏数(例如参照专利文献1(日本专利公开公报特开平10-234684号))。

在这种后者的装置中,取得表示被测定者的皮下血管脉动的信号(脉搏波信号),并且基于该脉搏波信号的时间变动的周期性来测定脉搏数。

专利文献1:日本专利公开公报特开平10-234684号

但是,在采用以非心电方式、例如光电方式检测被测定者的皮下血管脉动来测定被测定者脉搏数的方法的装置中,例如在被测定者运动时,难以准确地测定被测定者的脉搏数。

这是因为如果被测定者在测定时进行运动,则血管因运动而产生加速度,因而血流产生紊乱。紊乱作为干扰成分叠加在脉搏波信号上。因此,难以从脉搏波信号中抽出由脉动引起的时间变动的周期。

此外,因被测定者正在进行运动,所以安装于被测定者的身体部位 上的传感器装置也产生加速度,发生传感器装置相对于身体部位产生位置偏移、或者是传感器装置暂时离开身体部位的现象。这些现象也作为干扰成分叠加在脉搏波信号上。这种现象也是难以从脉搏波信号抽出由脉动引起的时间变动的周期的原因之一。

因此,在采用以非心电方式、例如光电方式检测被测定者的皮下血管脉动来测定被测定者的脉搏数的方法中,优选首先取得被测定者处于安静状态时的脉搏数,并且以上述安静状态的脉搏数为基准,追踪并求出被测定者正在运动时的脉搏数。

发明内容

因此,本发明的课题在于提供如下脉搏测定装置和脉搏测定方法,能够判断被测定者是否处于安静状态,并且能够准确地测定被测定者在安静状态下的脉搏数。

此外,本发明的课题在于提供一种脉搏测定程序,能够使计算机执行上述脉搏测定方法。

为了解决上述课题,本发明的脉搏测定装置包括:数据取得部,利用脉搏波传感器检测被测定者的脉搏,以取得表示所述脉搏的脉搏波信号;存储部,存储所述脉搏波信号;频率转换部,将存储在所述存储部内的时间区域的所述脉搏波信号转换为频率区域,并且求出所述脉搏波信号的频谱;安静状态判断部,在能够得到人的脉搏数的预先确定的全频范围内,求出所述频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围,并根据所述频率范围在所述全频范围内所占的比例是否小于第二阈值来判断所述被测定者是否处于安静状态;以及脉搏数取得部,将判断为所述被测定者处于安静状态的时刻的脉搏数作为所述被测定者的安静状态下的脉搏数求出。

另外,本说明书中,数据取得部可以直接从脉搏波传感器取得脉搏波信号,代替于此,也可以从脉搏波传感器将脉搏波信号暂时存储于服务器(具有存储部)等,并且从上述服务器等取得(间接取得)该脉搏波信号。

此外,“人”可以与“被测定者”是同一个人。“人”也可以是多个人,在这种情况下可以包含“被测定者”。

此外,当所述频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围在全频范围内具有多个时,对这些频率范围进行合计,计算这些频率范围在所述全频范围内所占的比例。

此外,“脉搏数”是指每单位时间的脉搏次数(例如作为每分钟的脉搏次数的每分钟心跳次数(BPM))。规定“时刻”的脉搏数是指以上述时刻为测定期间终点的脉搏数。

在本发明的脉搏测定装置中,数据取得部利用脉搏波传感器检测被测定者的脉搏,以取得表示所述脉搏的脉搏波信号。存储部存储所述脉搏波信号。频率转换部将存储在所述存储部内的时间区域的所述脉搏波信号转换为频率区域,并且求出所述脉搏波信号的频谱。安静状态判断部在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围内,求出所述频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围,并且根据上述频率范围在所述全频范围内所占的比例是否小于第二阈值,来判断所述被测定者是否处于安静状态。

其中,在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围内求出所述频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围是指:仅关注所述频谱所含的强度峰值中的主要成分,并排除小强度的成分(例如由被测定者的较轻的运动产生的频率成分、高次谐波成分等)。此外,如果上述频率范围(所述频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围)在所述全频范围内所占的比例小于第二阈值,则可以认为处于如下状态:在所述全频范围内仅存在所述被测定者处于安静状态时的基本强度峰值,而不存在由所述被测定者的较强的运动产生的其他强度峰值(与基本强度峰值不同)。因此,安静状态判断部能够准确地判断所述被测定者是否处于安静状态。

并且,脉搏数取得部将判断为所述被测定者处于安静状态的时刻的脉搏数作为所述被测定者的安静状态下的脉搏数求出。因此,按照上述脉搏测定装置,能够准确地测定所述被测定者的安静状态下的脉搏数。 其结果,能够以上述安静状态的脉搏数为基准,追踪并求出被测定者正在运动时的脉搏数。

在一种实施方式的脉搏测定装置中,所述脉搏波传感器是光电式传感器,包括:发光部,以规定发光强度发光并向所述被测定部位照射光;以及受光部,接收来自所述被测定部位的反射光或透射光。

在上述一种实施方式的脉搏测定装置中,由于具有作为所述脉搏波传感器的光电式传感器,所以可以通过简单的结构,高精度地检测包含脉搏的脉搏波信息。

在一种实施方式的脉搏测定装置中,当判断为所述被测定者处于安静状态时,所述脉搏数取得部将所述频谱所含的强度峰值中的最大强度峰值所表示的频率作为所述被测定者的所述安静状态下的脉搏数求出。

在上述一种实施方式的脉搏测定装置中,利用由所述频率转换部进行的频率转换的结果,能够简单地求出所述被测定者的安静状态下的脉搏数。

在一种实施方式的脉搏测定装置中,以相对于所述频谱所含的强度峰值中的最大强度峰值的强度呈比率的方式,设定所述第一阈值。

在上述一种实施方式的脉搏测定装置中,以相对于所述频谱所含的强度峰值中的最大强度峰值的强度呈比率的方式,设定所述第一阈值。即,由所述频率转换部进行的频率转换的结果是所述频谱所含的最大强度峰值的强度(原始数据)变化时,与此对应,以排除小强度的成分(即,由被测定者的较轻的运动产生的频率成分等噪声)的方式,适当且可变地设定所述第一阈值。

在一种实施方式的脉搏测定装置中,所述频率转换部将存储在所述存储部内的时间区域的所述脉搏波信号区分为预定长度的期间,周期性地将所述脉搏波信号转换为频率区域,并且求出所述脉搏波信号的频谱,所述安静状态判断部针对所述周期性求出的所述脉搏波信号的频谱分别判断所述比例是否小于所述第二阈值,当所述比例连续多次小于所述第二阈值时,判断为所述被测定者处于安静状态。

在上述一种实施方式的脉搏测定装置中,所述频率转换部将存储在 所述存储部内的时间区域的所述脉搏波信号区分为预定长度的期间,周期性地将所述脉搏波信号转换为频率区域,并且求出所述脉搏波信号的频谱。所述安静状态判断部针对所述周期性求出的所述脉搏波信号的频谱分别判断所述比例是否小于所述第二阈值,当所述比例连续多次小于所述第二阈值时,判断为所述被测定者处于安静状态。因此,能够更准确地判断所述被测定者是否处于安静状态。

本发明的脉搏测定方法包括如下步骤:利用脉搏波传感器检测被测定者的脉搏,取得表示所述脉搏的脉搏波信号,并且将所述脉搏波信号存储在存储部内;将存储在所述存储部内的时间区域的所述脉搏波信号转换为频率区域,并且求出所述脉搏波信号的频谱;在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围内,求出所述频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围,并且根据所述频率范围在所述全频范围内所占的比例是否小于第二阈值来判断所述被测定者是否处于安静状态;以及当判断为所述被测定者处于安静状态时,将所述频谱的强度峰值中的最大强度峰值所表示的频率作为所述被测定者的安静状态下的脉搏数求出。

按照本发明的脉搏测定方法,能够准确地测定所述被测定者的安静状态下的脉搏数。其结果,能够以上述安静状态的脉搏数为基准,追踪并求出被测定者正在运动时的脉搏数。

本发明的脉搏测定程序用于使计算机执行上述脉搏测定方法。

按照本发明的脉搏测定程序,能够使计算机执行上述脉搏测定方法。

如上所述,按照本发明的脉搏测定装置和脉搏测定方法,能够判断被测定者是否处于安静状态,并且能够准确地测定上述安静状态下的被测定者的脉搏数。

此外,按照本发明的脉搏测定程序,能够使计算机执行上述脉搏测定方法。

附图说明

图1是表示本发明一种实施方式的脉搏测定装置的外观的断面示意图。

图2是表示所述脉搏测定装置的功能结构的框图。

图3举例说明所述脉搏测定装置的用于测定脉搏波信号的测定部的电路结构的图。

图4是举例说明脉搏波信号的波形的图。

图5是举例说明脉搏波信号的AC成分的波形的图。

图6是说明判断被测定者是否处于安静状态的方法的图。

图7是举例说明安静时脉搏波信号的频谱的图。

图8是举例说明运动时脉搏波信号的频谱的图。

图9是表示所述脉搏测定装置的动作流程的图。

图10是表示频率转换时机的一个例子的图。

图11是表示频率转换时机的另一个例子的图。

附图标记说明

10 主体

50 测定部

54 发光元件

56 受光元件

111 CPU

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1示意性表示一种实施方式的脉搏测定装置的结构。另外,为了便于说明,将未图示的被测定部位侧作为主体10的“下表面侧”,将被测定部位的相反侧作为主体10的“上表面侧”。

上述脉搏测定装置1包括主体10和带20。

脉搏测定装置1的主体10为从下表面15到上表面16依次层叠有基部11、颈部12和头部13的层叠结构。颈部12位于基部11和头部13之间。主体10具有:下表面15,形成有与被测定部位接触的接触面,配 置成与被测定者的被测定部位(未图示)紧密接触;以及上表面16,位于该下表面15的相反侧。主体10在沿下表面15的平面方向上为台阶结构,头部13的尺寸小于基部11的尺寸,颈部12的尺寸小于头部13的尺寸。即,主体10的颈部12为缩颈形状。

脉搏测定装置1的主体10包括:作为脉搏传感器的测定部50,配置在下表面15侧,用于测定被测定者的脉搏;显示部114,配置在上表面16侧,显示与由测定部50测定的脉搏相关的信息。配置在下表面15侧的测定部50是光学式传感器,其包括发出红外光或近红外光的像发光二极管那样的发光元件54和像光电二极管或光敏晶体三极管那样的受光元件56。发光元件54作为发光部动作,朝向被测定部位以规定发光强度照射光。此外,受光元件56作为受光部动作,接收来自被测定部位的反射光或透射光。

在主体10与被测定部位紧密接触配置的状态下,如果使从发光元件54发出的测定光(例如红外光或近红外光)向位于被测定部位的动脉照射,则照射光被动脉中流动的红血球反射,并且由受光元件56接收上述反射光。由受光元件56接收的反射光的光量根据动脉的脉动而变化。因此,可以利用该测定部50检测脉搏波信息来测量脉搏数。另外,图1中,测定部50配置成与下表面15接触,但是也可以将测定部50配置在主体10的内部,并且具有空间部,该空间部连通配置在主体10内部的测定部50和主体10的下表面15。此外,图1所示的脉搏测定装置1举例说明了如下类型:测定部50由发光元件54和配置在发光元件54附近的受光元件56构成,并检测来自被测定部位的反射光,但是也可以是如下类型:测定部50由发光元件54和与发光元件54相对配置的受光元件56构成,检测透射被测定部位的透射光。

由于上述脉搏测定装置1具有由光电式传感器构成的测定部50作为脉搏传感器,所以可以通过简单的结构,高精度地检测包含脉搏的脉搏波信息。

显示部114配置于主体10的上表面16侧、即头部13。显示部114包括显示画面(例如LCD(Liquid Crystal Display液晶显示器)或EL(Electroluminescence电致发光)显示器等)。显示部114在显示画面 上显示与被测定者的脉搏相关的信息(例如脉搏数)等。由作为显示控制部发挥功能的控制部111(后述)控制该显示画面。

用于将主体10安装在被测定者的被测定部位上的带20具有:主体保持部23,用于以紧密接触方式保持主体10;以及卷绕部25,用于卷绕被测定部位。

形成在主体保持部23上的开口部24的开口尺寸与缩颈的颈部12的外形尺寸大体一致。由此,颈部12的外形部分和大体矩形的开口部24卡合。

在主体保持部23的左侧端部29安装有弯曲成大体矩形的带扣构件30。卷绕部25的端部27通过带扣构件30的孔32,从被测定部位向外穿过并折返。

在卷绕部25中的端部27以外部分的外周面22a(与被测定部位接触的内周面22b相反侧的面)上设置有沿长边方向延伸的长的阴侧面扣件26。在端部27的通过折返而成为里侧的部分上安装有沿长边方向延伸的短的阳侧面扣件28。上述阴侧面扣件26和阳侧面扣件28相互装拆自如地卡合。

由此,利用带20以与被测定部位紧密接触的方式保持主体10。

图2表示脉搏测定装置1的功能框图结构。上述脉搏测定装置1的主体10包括控制部111、存储部112、电源113、显示部114、操作部115、测定部50和通信部122。

控制部111包括CPU(Central Processing Unit;中央运算处理装置)及其辅助电路,用于控制构成脉搏测定装置1的各部分,并按照存储在存储部112内的程序和数据来执行各种处理。即,控制部111处理从操作部115和通信部122输入的数据,并且将处理后的数据存储在存储部112内、由显示部114显示或从通信部122输出。

存储部112包括:RAM(Random Access Memory随机存取存储器),用作由控制部111执行程序所需的作业区域;以及ROM(Read Only Memory只读存储器),用于存储由控制部111执行的基本程序。此外,可以使用半导体存储器(存储卡、SSD(Solid State Drive固态驱动器)) 等,作为辅助存储部112的存储区域的辅助存储装置的存储介质。上述存储部112针对每名被测定者,以时间序列存储由测定部50检测出的表示被测定者的脉搏的脉搏信号(特别是脉搏信号的AC成分)。

操作部115包括:电源开关,例如用于操作而使脉搏测定装置1的电源113导通或断开;以及操作开关,进行操作以便为了将每名被测定者的测定结果存储在存储部112内而选择是哪一名被测定者,或选择进行哪种测定。另外,操作部115可以设置于主体10的上表面16侧或侧面。

通信部122用于通过有线或无线网络,将由控制部111生成的数据或存储在存储部112内的数据向服务器发送,或者是接收由服务器的控制部(未图示)生成的数据或存储在服务器的存储部(未图示)内的数据。在此,服务器是指以下广泛的概念:在通常的服务器的基础上,还包含例如像个人计算机那样的固定终端;手机、智能手机、PDA(个人数字助理)、平板电脑(tablet)那样的便携终端。

另外,举例说明了通过使上述脉搏测定装置1具有上述通信部122而能够在网络上使用的结构。但是,也可以省略通信部122而将上述脉搏测定装置1构成为单独的装置。

在本例中,电源113由干电池构成,并根据用户对操作部115的电源开关进行的操作,向上述脉搏测定装置1的各部分供电。

图3举例说明上述脉搏测定装置1的测定部50的电路结构。上述测定部50包括:脉冲驱动电路47,控制发光元件54的脉冲驱动;发光强度控制电路45,控制发光元件54的发光强度(即驱动电流);脉搏波信号放大电路46,控制受光元件56的受光灵敏度(即光电输出的放大增益),并输出表示脉搏的脉搏波信号SP;A/D转换电路44,对脉搏波信号SP进行AD转换;AC成分放大电路40,从脉搏波信号SP中抽出AC成分,对AC成分进行放大并作为AC成分SAC输出;以及AC成分用的A/D转换电路43。另外,A/D转换电路43、44可以是内置于CPU111的方式。

作为控制部的CPU111与脉冲驱动电路47连接,脉冲驱动电路47 根据从CPU111提供的驱动脉冲使npn型的晶体管开关,来控制发光元件54的发光状态(频率和占空比)。并且,CPU111与发光强度控制电路45连接,发光强度控制电路45根据来自CPU111的发光强度控制信号,利用由可变电阻的电阻值确定的驱动电流驱动发光元件54,来控制发光元件54的发光强度。即,流过发光元件54的驱动电流越大,发光元件54的发光强度(即发光光量)也越大。

受光元件56输出与接收到的光的强度对应的光电输出。脉搏波信号放大电路46根据来自CPU111的光电输出控制信号而使可变电阻的电阻值增减,从而对来自受光元件56的光电输出进行放大并作为脉搏波信号SP输出。从脉搏波信号放大电路46输出的信号经由A/D转换电路44,从模拟信号转换为数字信号。数字的脉搏波信号SP被输入CPU111,并且在用于控制发光强度的参数等的运算处理中使用。

图4举例说明从受光元件56输出的脉搏波信号SP的波形。另外,图4中,横轴表示时间(秒),纵轴表示脉搏波信号SP的强度(省略单位)。脉搏波信号SP作为如下波形输出,即,该波形是在因被组织或滞留的血液等吸收和散射的光所引起的未周期性变动的DC成分(直流成分)VDC上叠加有反映生物体的脉动(即血液的脉波)而周期性变动的AC成分(交流成分)SAC。另外,通常与DC成分VDC的大小相比,AC成分SAC的大小(振幅)小两位数左右。因此,优选从脉搏波信号SP中抽出AC成分SAC,并且放大成可作为数据使用。

图3中所示的AC成分放大电路40利用使规定的频带(本例中为0.5Hz~5Hz的频带)通过的带通滤波器41,对从脉搏波信号放大电路46输出的脉搏波信号SP进行频带限制,从脉搏波信号SP中抽出AC成分,然后由运算放大器42对AC成分进行放大并作为AC成分SAC输出。运算放大器42根据来自CPU111的AC成分控制信号,调整未图示的输入电阻和反馈电阻的电阻比,来控制AC成分的放大增益。从运算放大器42输出的AC成分SAC经由AC成分用的A/D转换电路43而成为数字信号的AC成分SAC。数字的AC成分SAC被输入CPU111。

图5举例说明被输入CPU111的AC成分SAC的波形。另外,图5中,横轴表示时间(秒),纵轴表示AC成分SAC的强度(省略单位)。 AC成分SAC根据生物体的脉动(即血液的脉波),以振幅VAC周期性变化。上述AC成分SAC以时间序列存储在图2所示的存储部112内。

上述脉搏测定装置1整体按照图9所示的脉搏测定方法的流程进行动作。

i)首先,如步骤S11所示,CPU111作为数据取得部动作,利用测定部50检测被测定者的脉搏以取得表示脉搏的脉搏波信号SP。AC成分放大电路40从脉搏波信号SP中抽出AC成分,对AC成分进行放大并作为AC成分SAC输出。存储部112以时间序列存储AC成分放大电路40输出的AC成分SAC。

ii)接着,如步骤S12所示,CPU111作为频率转换部动作,将存储在存储部112内的时间区域的AC成分SAC转换为频率区域,并且求出AC成分SAC的频谱。

在上述例子中,作为频率转换进行高速傅里叶变换(FFT)。此时,像图10中举例说明的那样,将存储在存储部112内的时间区域的AC成分SAC区分为预定长度的期间(本例中为4秒),在每个上述期间以时机t1、t2、t3、……周期性地求出脉搏波信号SP的频谱。

在此,脉搏波信号SP(AC成分SAC)的频谱例如在图6中表示为由实线P所示的方式。另外,图6中,横轴上部表示频率(Hz),下部表示脉搏数(BPM),纵轴表示脉搏波信号SP的频率成分的强度(将最大强度峰值作为100%而使单位标准化。后述的图7、图8中相同)。上述图6的例子中,在大约30BPM处出现强度峰值P1、在大约105BPM处出现强度峰值P2、在大约210BPM处出现强度峰值P3。

iii)接着,如图9的步骤S13所示,CPU111作为安静状态判断部动作,判断被测定者是否处于安静状态。

(a)具体地说,首先,在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围(设为W)内,求出频谱的频率成分的强度超过第一阈值(设为Th1)的频率范围。

在此,在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围W内求出频谱的频率成分的强度超过第一阈值Th1的频率范围是指:仅关注频谱所含 的强度峰值中的主要成分并排除小强度的成分(即由被测定者的较轻的运动产生的频率成分、高次谐波成分等)。

在本例中,如图6中所示,能够取得人的脉搏数的预先假设的全频范围W设定为从30BPM到300BPM的范围。

此外,在本例中,将第一阈值Th1相对于频谱所含的强度峰值P1、P2、P3、……中的最大强度峰值(图6的例子中为强度峰值P2)的强度的比率设定为25%。即,将时间区域的脉搏波信号SP转换为频率区域,其结果,当频谱所含的最大强度峰值P2的强度(原始数据)变化时,与此对应,以排除小强度的成分(例如由被测定者的较轻的运动产生的频率成分、高次谐波成分等。图6的例子中为强度峰值P3)的方式,适当且可变地设定第一阈值Th1。

在上述图6的例子中,在全频范围(设为W)内,作为频谱的频率成分的强度超过第一阈值(设为Th1)的频率范围,能够求出由强度峰值P1形成的30BPM~约50BPM的频率范围W1,以及由强度峰值P2形成的约75BPM~约120BPM的频率范围W2。

(b)接着,根据上述频率范围W1、W2、……在全频范围W内所占的比例(设为OP)是否小于第二阈值(设为Th2),来判断被测定者是否处于安静状态。

在此,如果上述频率范围(频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围)在全频范围W内所占的比例小于第二阈值Th2,则可以认为处于如下状态:在全频范围W内仅存在被测定者处于安静状态时的基本强度峰值,而不存在由被测定者的较强的运动产生的其他强度峰值(与基本强度峰值不同)。因此,安静状态判断部能够准确地判断被测定者是否处于安静状态。

如上述图6的例子所示,频谱的频率成分的强度超过第一阈值Th1的频率范围在全频范围W内具有多个(图6的例子中为W1、W2)时,对这些频率范围进行合计,计算出这些频率范围在全频范围W内所占的比例OP。即,上述比例OP规定为:

OP=(W1+W2+……)/W

此外,在上述例子中,第二阈值Th2设定为12.5%。

例如,在图7(安静时)的例子中,在全频范围W内,仅强度峰值P1超过第一阈值Th1,该强度峰值P1超过第一阈值Th1的频率范围W1在约55BPM~约65BPM的范围内。此时,上述频率范围在全频范围W内所占的比例OP为:

OP=W1/W≈10BPM/270BPM<Th2

因此,在本例中,判断被测定者处于安静状态。

另一方面,在图8(运动时)的例子中,在全频范围W内,强度峰值P1、P2、P3超过第一阈值Th1,它们超过第一阈值Th1的频率范围W1、W2、W3分别在约70BPM~约90BPM、约130BPM~约140BPM、约160BPM~约170BPM的范围内。在这种情况下,这些频率范围在全频范围W内所占的比例OP为:

OP=(W1+W2+W3)/W≈40BPM/270BPM>Th2

因此,在本例中,判断被测定者处于运动状态。

如上所述,可以判断被测定者是否处于安静状态。

iv)并且,如图9的步骤S14所示,CPU111作为脉搏数取得部动作,将判断为被测定者处于安静状态的时刻的脉搏数作为被测定者的安静状态下的脉搏数求出。

在此,在本例中,CPU111将频谱所含的强度峰值中的最大强度峰值所表示的频率作为被测定者的安静状态下的脉搏数求出。

例如,在图7(安静时)的例子中,将最大强度峰值P1所表示的频率60Hz作为被测定者的安静状态下的脉搏数求出。

由此,利用上述频率转换的结果,可以简单地求出被测定者的安静状态下的脉搏数。

其结果,按照上述脉搏测定装置1,能够准确地测定被测定者的安静状态下的脉搏数。

v)此后,如图9的步骤S15所示,CPU111以上述安静状态的脉搏 数为基准,追踪并求出被测定者正在运动时的脉搏数。

由此,能够准确地测定被测定者正在运动时的脉搏数。

上述例子中,在图9的步骤S13中,如图10中举例说明的那样,对每个规定长度的期间(本例中为4秒)周期性地求出脉搏波信号SP(AC成分SAC)的频谱,针对每个上述频谱、即每个上述期间判断被测定者是否处于安静状态。但是并不限于此。也可以针对各频谱分别判断比例OP是否小于第二阈值Th2,当比例OP连续多次(例如时机t1、t2两次)小于第二阈值Th2时,判断被测定者处于安静状态。由此,能够更准确地判断被测定者是否处于安静状态。

此外,也可以像图11中举例说明的那样,将追溯规定长度的期间(本例中为16秒)的AC成分的数据从存储部112以5秒周期的时机t1、t2、t3、……周期性地抽出并进行频率转换,在得到的每个频谱、即每个上述期间内,针对各频谱分别判断比例OP是否小于第二阈值Th2,从而判断被测定者是否处于安静状态。在这种情况下,由于进行频率转换的对象期间变长,所以能够更准确地判断被测定者是否处于安静状态。此外,在上述图11的时机进行频率转换时,也可以同样在比例OP连续多次(例如时机t1和t2两次)小于第二阈值Th2时,判断被测定者处于安静状态。由此,能够更准确地判断被测定者是否处于安静状态。

此外,上述例子中,在图9的步骤S13中,当判断被测定者处于安静状态时,在图9的步骤S14中,将成为该判断依据的频谱所含的最大强度峰值所表示的频率作为被测定者的安静状态下的脉搏数求出。但是并不限于此。也可以对脉搏波信号SP的AC成分SAC的峰或谷的数量进行计数,并且基于AC成分SAC的反复次数(BPM),求出被测定者的安静状态下的脉搏数。

可以将上述脉搏测定方法构筑成用于由计算机执行的程序。

此外,可以将这种程序(脉搏测定程序)存储在CD-ROM等计算机可读取的存储介质中且可分配。通过将上述脉搏测定程序安装在通用计算机中,能够由通用计算机执行上述脉搏测定方法。

此外,可以在存储器或其他的非易失性的计算机可读取的存储介质 (存储器、硬盘驱动器、光盘等)中,对存储在存储部112中的程序预先进行编码,并且由通用计算机执行上述脉搏测定方法。

此外,在上述例子中,作为频率转换,CPU111进行高速傅里叶变换(FFT),但是并不限于此。只要能够将时间区域的脉搏波信号SP转换为频率区域,也可以采用其他转换方式。

以上的实施方式为举例说明,只要不脱离本发明的范围,能够进行各种变形。

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201380046157.1 (22)申请日 2013.08.12 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 104602596 A (43)申请公布日 2015.05.06 (30)优先权数据 2012-201912 2012.09.13 JP (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2015.03.04 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2013/071814 2013.08.12 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2014/041939 JA 2014.。

2、03.20 (73)专利权人 欧姆龙健康医疗事业株式会社 地址 日本京都 (72)发明人 藤井健司 亀川繁巳 (74)专利代理机构 北京信慧永光知识产权代理 有限责任公司 11290 代理人 鹿屹 李雪春 (51)Int.Cl. A61B 5/0245(2006.01) (56)对比文件 JP 特开2008-220722 A,2008.09.25, EP 0729726 A2,1996.09.04, CN 102307520 A,2012.01.04, CN 101686806 A,2010.03.31, CN 102525444 A,2012.07.04, JP 特开平10-234684 A。

3、,1998.09.08, CN 1242693 A,2000.01.26, JP 特开2007-330431 A,2007.12.27, 审查员 孙晓彤 (54)发明名称 脉搏测定装置和脉搏测定方法 (57)摘要 本发明提供脉搏测定装置和脉搏测定方法。 在本发明中, 利用脉搏波传感器检测被测定者的 脉搏, 以取得表示脉搏的脉搏波信号(S11)。 将脉 搏波信号存储在存储部内。 将存储在存储部内的 时间区域的脉搏波信号转换为频率区域, 并且求 出脉搏波信号的频谱(S12)。 在能够取得人的脉 搏数的预先确定的全频范围内, 求出频谱的频率 成分的强度超过第一阈值的频率范围, 根据该频 率范围在全频。

4、范围内所占的比例是否小于第二 阈值, 判断被测定者是否处于安静状态(S13)。 将 判断为被测定者处于安静状态的时刻的脉搏数 作为被测定者的安静状态下的脉搏数求出 (S14)。 权利要求书1页 说明书9页 附图10页 CN 104602596 B 2016.09.28 CN 104602596 B 1.一种脉搏测定装置, 其特征在于包括: 数据取得部, 利用脉搏波传感器检测被测定者的脉搏, 以取得表示所述脉搏的脉搏波 信号; 存储部, 存储所述脉搏波信号; 频率转换部, 将存储在所述存储部内的时间区域的所述脉搏波信号转换为频率区域, 并且求出所述脉搏波信号的频谱; 安静状态判断部, 在能够得到。

5、人的脉搏数的预先确定的全频范围内, 求出所述频谱的 频率成分的强度超过第一阈值的频率范围, 并根据所述频率范围在所述全频范围内所占的 比例是否小于第二阈值来判断所述被测定者是否处于安静状态; 以及 脉搏数取得部, 将判断为所述被测定者处于安静状态的时刻的脉搏数作为所述被测定 者的安静状态下的脉搏数求出。 2.根据权利要求1所述的脉搏测定装置, 其特征在于, 所述脉搏波传感器是光电式传感器, 包括: 发光部, 以规定发光强度发光并向所述被测定部位照射光; 以及 受光部, 接收来自所述被测定部位的反射光或透射光。 3.根据权利要求1或2所述的脉搏测定装置, 其特征在于, 当判断为所述被测定者处于 。

6、安静状态时, 所述脉搏数取得部将所述频谱所含的强度峰值中的最大强度峰值所表示的频 率作为所述被测定者的所述安静状态下的脉搏数求出。 4.根据权利要求1或2所述的脉搏测定装置, 其特征在于, 以相对于所述频谱所含的强 度峰值中的最大强度峰值的强度呈比率的方式, 设定所述第一阈值。 5.根据权利要求3所述的脉搏测定装置, 其特征在于, 以相对于所述频谱所含的强度峰 值中的最大强度峰值的强度呈比率的方式, 设定所述第一阈值。 6.根据权利要求1所述的脉搏测定装置, 其特征在于, 所述频率转换部将存储在所述存 储部内的时间区域的所述脉搏波信号区分为预定长度的期间, 周期性地将所述脉搏波信号 转换为频率。

7、区域, 并且求出所述脉搏波信号的频谱, 所述安静状态判断部针对所述周期性求出的所述脉搏波信号的频谱分别判断所述比 例是否小于所述第二阈值, 当所述比例连续多次小于所述第二阈值时, 判断为所述被测定 者处于安静状态。 7.一种脉搏测定方法, 其特征在于包括如下步骤: 利用脉搏波传感器检测被测定者的脉搏, 取得表示所述脉搏的脉搏波信号, 并且将所 述脉搏波信号存储在存储部内; 将存储在所述存储部内的时间区域的所述脉搏波信号转换为频率区域, 并且求出所述 脉搏波信号的频谱; 在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围内, 求出所述频谱的频率成分的强度超 过第一阈值的频率范围, 并且根据所述频率范围在所。

8、述全频范围内所占的比例是否小于第 二阈值来判断所述被测定者是否处于安静状态; 以及 当判断为所述被测定者处于安静状态时, 将所述频谱的强度峰值中的最大强度峰值所 表示的频率作为所述被测定者的安静状态下的脉搏数求出。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 104602596 B 2 脉搏测定装置和脉搏测定方法 技术领域 0001 本发明涉及脉搏测定装置和脉搏测定方法, 更具体地说, 涉及能够准确地测定被 测定者的脉搏数的脉搏测定装置和脉搏测定方法。 0002 此外, 本发明还涉及一种使计算机执行这种脉搏测定方法的脉搏测定程序。 背景技术 0003 以往, 作为这种装置具有如下装置: 通过将安。

9、装有心电传感器的带卷绕于被测定 者的胸部, 以心电方式测定被测定者的心脏跳动来测定被测定者的脉搏数(心率)。 0004 此外, 相对于上述装置以心电方式检测被测定者的心率, 还具有一种通过非心电 方式检测被测定者的血管脉动来测定脉搏数的装置。 0005 后者的装置例如利用光电传感器以光电方式检测被测定者皮下的血管的脉动, 来 测定被测定者的脉搏数(例如参照专利文献1(日本专利公开公报特开平10-234684号)。 0006 在这种后者的装置中, 取得表示被测定者的皮下血管脉动的信号(脉搏波信号), 并且基于该脉搏波信号的时间变动的周期性来测定脉搏数。 0007 专利文献1: 日本专利公开公报特。

10、开平10-234684号 0008 但是, 在采用以非心电方式、 例如光电方式检测被测定者的皮下血管脉动来测定 被测定者脉搏数的方法的装置中, 例如在被测定者运动时, 难以准确地测定被测定者的脉 搏数。 0009 这是因为如果被测定者在测定时进行运动, 则血管因运动而产生加速度, 因而血 流产生紊乱。 紊乱作为干扰成分叠加在脉搏波信号上。 因此, 难以从脉搏波信号中抽出由脉 动引起的时间变动的周期。 0010 此外, 因被测定者正在进行运动, 所以安装于被测定者的身体部位上的传感器装 置也产生加速度, 发生传感器装置相对于身体部位产生位置偏移、 或者是传感器装置暂时 离开身体部位的现象。 这些。

11、现象也作为干扰成分叠加在脉搏波信号上。 这种现象也是难以 从脉搏波信号抽出由脉动引起的时间变动的周期的原因之一。 0011 因此, 在采用以非心电方式、 例如光电方式检测被测定者的皮下血管脉动来测定 被测定者的脉搏数的方法中, 优选首先取得被测定者处于安静状态时的脉搏数, 并且以上 述安静状态的脉搏数为基准, 追踪并求出被测定者正在运动时的脉搏数。 发明内容 0012 因此, 本发明的课题在于提供如下脉搏测定装置和脉搏测定方法, 能够判断被测 定者是否处于安静状态, 并且能够准确地测定被测定者在安静状态下的脉搏数。 0013 此外, 本发明的课题在于提供一种脉搏测定程序, 能够使计算机执行上述。

12、脉搏测 定方法。 0014 为了解决上述课题, 本发明的脉搏测定装置包括: 数据取得部, 利用脉搏波传感器 检测被测定者的脉搏, 以取得表示所述脉搏的脉搏波信号; 存储部, 存储所述脉搏波信号; 说 明 书 1/9 页 3 CN 104602596 B 3 频率转换部, 将存储在所述存储部内的时间区域的所述脉搏波信号转换为频率区域, 并且 求出所述脉搏波信号的频谱; 安静状态判断部, 在能够得到人的脉搏数的预先确定的全频 范围内, 求出所述频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围, 并根据所述频率范围 在所述全频范围内所占的比例是否小于第二阈值来判断所述被测定者是否处于安静状态; 以及脉搏数。

13、取得部, 将判断为所述被测定者处于安静状态的时刻的脉搏数作为所述被测定 者的安静状态下的脉搏数求出。 0015 另外, 本说明书中, 数据取得部可以直接从脉搏波传感器取得脉搏波信号, 代替于 此, 也可以从脉搏波传感器将脉搏波信号暂时存储于服务器(具有存储部)等, 并且从上述 服务器等取得(间接取得)该脉搏波信号。 0016 此外,“人” 可以与 “被测定者” 是同一个人。“人” 也可以是多个人, 在这种情况下可 以包含 “被测定者” 。 0017 此外, 当所述频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围在全频范围内具有 多个时, 对这些频率范围进行合计, 计算这些频率范围在所述全频范围内所占。

14、的比例。 0018 此外,“脉搏数” 是指每单位时间的脉搏次数(例如作为每分钟的脉搏次数的每分 钟心跳次数(BPM)。 规定 “时刻” 的脉搏数是指以上述时刻为测定期间终点的脉搏数。 0019 在本发明的脉搏测定装置中, 数据取得部利用脉搏波传感器检测被测定者的脉 搏, 以取得表示所述脉搏的脉搏波信号。 存储部存储所述脉搏波信号。 频率转换部将存储在 所述存储部内的时间区域的所述脉搏波信号转换为频率区域, 并且求出所述脉搏波信号的 频谱。 安静状态判断部在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围内, 求出所述频谱的 频率成分的强度超过第一阈值的频率范围, 并且根据上述频率范围在所述全频范围内所占。

15、 的比例是否小于第二阈值, 来判断所述被测定者是否处于安静状态。 0020 其中, 在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围内求出所述频谱的频率成分 的强度超过第一阈值的频率范围是指: 仅关注所述频谱所含的强度峰值中的主要成分, 并 排除小强度的成分(例如由被测定者的较轻的运动产生的频率成分、 高次谐波成分等)。 此 外, 如果上述频率范围(所述频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围)在所述全频 范围内所占的比例小于第二阈值, 则可以认为处于如下状态: 在所述全频范围内仅存在所 述被测定者处于安静状态时的基本强度峰值, 而不存在由所述被测定者的较强的运动产生 的其他强度峰值(与基本强度峰值。

16、不同)。 因此, 安静状态判断部能够准确地判断所述被测 定者是否处于安静状态。 0021 并且, 脉搏数取得部将判断为所述被测定者处于安静状态的时刻的脉搏数作为所 述被测定者的安静状态下的脉搏数求出。 因此, 按照上述脉搏测定装置, 能够准确地测定所 述被测定者的安静状态下的脉搏数。 其结果, 能够以上述安静状态的脉搏数为基准, 追踪并 求出被测定者正在运动时的脉搏数。 0022 在一种实施方式的脉搏测定装置中, 所述脉搏波传感器是光电式传感器, 包括: 发 光部, 以规定发光强度发光并向所述被测定部位照射光; 以及受光部, 接收来自所述被测定 部位的反射光或透射光。 0023 在上述一种实施。

17、方式的脉搏测定装置中, 由于具有作为所述脉搏波传感器的光电 式传感器, 所以可以通过简单的结构, 高精度地检测包含脉搏的脉搏波信息。 0024 在一种实施方式的脉搏测定装置中, 当判断为所述被测定者处于安静状态时, 所 说 明 书 2/9 页 4 CN 104602596 B 4 述脉搏数取得部将所述频谱所含的强度峰值中的最大强度峰值所表示的频率作为所述被 测定者的所述安静状态下的脉搏数求出。 0025 在上述一种实施方式的脉搏测定装置中, 利用由所述频率转换部进行的频率转换 的结果, 能够简单地求出所述被测定者的安静状态下的脉搏数。 0026 在一种实施方式的脉搏测定装置中, 以相对于所述频。

18、谱所含的强度峰值中的最大 强度峰值的强度呈比率的方式, 设定所述第一阈值。 0027 在上述一种实施方式的脉搏测定装置中, 以相对于所述频谱所含的强度峰值中的 最大强度峰值的强度呈比率的方式, 设定所述第一阈值。 即, 由所述频率转换部进行的频率 转换的结果是所述频谱所含的最大强度峰值的强度(原始数据)变化时, 与此对应, 以排除 小强度的成分(即, 由被测定者的较轻的运动产生的频率成分等噪声)的方式, 适当且可变 地设定所述第一阈值。 0028 在一种实施方式的脉搏测定装置中, 所述频率转换部将存储在所述存储部内的时 间区域的所述脉搏波信号区分为预定长度的期间, 周期性地将所述脉搏波信号转换。

19、为频率 区域, 并且求出所述脉搏波信号的频谱, 所述安静状态判断部针对所述周期性求出的所述 脉搏波信号的频谱分别判断所述比例是否小于所述第二阈值, 当所述比例连续多次小于所 述第二阈值时, 判断为所述被测定者处于安静状态。 0029 在上述一种实施方式的脉搏测定装置中, 所述频率转换部将存储在所述存储部内 的时间区域的所述脉搏波信号区分为预定长度的期间, 周期性地将所述脉搏波信号转换为 频率区域, 并且求出所述脉搏波信号的频谱。 所述安静状态判断部针对所述周期性求出的 所述脉搏波信号的频谱分别判断所述比例是否小于所述第二阈值, 当所述比例连续多次小 于所述第二阈值时, 判断为所述被测定者处于安。

20、静状态。 因此, 能够更准确地判断所述被测 定者是否处于安静状态。 0030 本发明的脉搏测定方法包括如下步骤: 利用脉搏波传感器检测被测定者的脉搏, 取得表示所述脉搏的脉搏波信号, 并且将所述脉搏波信号存储在存储部内; 将存储在所述 存储部内的时间区域的所述脉搏波信号转换为频率区域, 并且求出所述脉搏波信号的频 谱; 在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围内, 求出所述频谱的频率成分的强度超 过第一阈值的频率范围, 并且根据所述频率范围在所述全频范围内所占的比例是否小于第 二阈值来判断所述被测定者是否处于安静状态; 以及当判断为所述被测定者处于安静状态 时, 将所述频谱的强度峰值中的最大强。

21、度峰值所表示的频率作为所述被测定者的安静状态 下的脉搏数求出。 0031 按照本发明的脉搏测定方法, 能够准确地测定所述被测定者的安静状态下的脉搏 数。 其结果, 能够以上述安静状态的脉搏数为基准, 追踪并求出被测定者正在运动时的脉搏 数。 0032 本发明的脉搏测定程序用于使计算机执行上述脉搏测定方法。 0033 按照本发明的脉搏测定程序, 能够使计算机执行上述脉搏测定方法。 0034 如上所述, 按照本发明的脉搏测定装置和脉搏测定方法, 能够判断被测定者是否 处于安静状态, 并且能够准确地测定上述安静状态下的被测定者的脉搏数。 0035 此外, 按照本发明的脉搏测定程序, 能够使计算机执行。

22、上述脉搏测定方法。 说 明 书 3/9 页 5 CN 104602596 B 5 附图说明 0036 图1是表示本发明一种实施方式的脉搏测定装置的外观的断面示意图。 0037 图2是表示所述脉搏测定装置的功能结构的框图。 0038 图3举例说明所述脉搏测定装置的用于测定脉搏波信号的测定部的电路结构的 图。 0039 图4是举例说明脉搏波信号的波形的图。 0040 图5是举例说明脉搏波信号的AC成分的波形的图。 0041 图6是说明判断被测定者是否处于安静状态的方法的图。 0042 图7是举例说明安静时脉搏波信号的频谱的图。 0043 图8是举例说明运动时脉搏波信号的频谱的图。 0044 图9是。

23、表示所述脉搏测定装置的动作流程的图。 0045 图10是表示频率转换时机的一个例子的图。 0046 图11是表示频率转换时机的另一个例子的图。 0047 附图标记说明 0048 10 主体 0049 50 测定部 0050 54 发光元件 0051 56 受光元件 0052 111 CPU 具体实施方式 0053 下面参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。 0054 图1示意性表示一种实施方式的脉搏测定装置的结构。 另外, 为了便于说明, 将未 图示的被测定部位侧作为主体10的 “下表面侧” , 将被测定部位的相反侧作为主体10的 “上 表面侧” 。 0055 上述脉搏测定装置1包括主体10。

24、和带20。 0056 脉搏测定装置1的主体10为从下表面15到上表面16依次层叠有基部11、 颈部12和 头部13的层叠结构。 颈部12位于基部11和头部13之间。 主体10具有: 下表面15, 形成有与被 测定部位接触的接触面, 配置成与被测定者的被测定部位(未图示)紧密接触; 以及上表面 16, 位于该下表面15的相反侧。 主体10在沿下表面15的平面方向上为台阶结构, 头部13的尺 寸小于基部11的尺寸, 颈部12的尺寸小于头部13的尺寸。 即, 主体10的颈部12为缩颈形状。 0057 脉搏测定装置1的主体10包括: 作为脉搏传感器的测定部50, 配置在下表面15侧, 用于测定被测定者。

25、的脉搏; 显示部114, 配置在上表面16侧, 显示与由测定部50测定的脉搏 相关的信息。 配置在下表面15侧的测定部50是光学式传感器, 其包括发出红外光或近红外 光的像发光二极管那样的发光元件54和像光电二极管或光敏晶体三极管那样的受光元件 56。 发光元件54作为发光部动作, 朝向被测定部位以规定发光强度照射光。 此外, 受光元件 56作为受光部动作, 接收来自被测定部位的反射光或透射光。 0058 在主体10与被测定部位紧密接触配置的状态下, 如果使从发光元件54发出的测定 说 明 书 4/9 页 6 CN 104602596 B 6 光(例如红外光或近红外光)向位于被测定部位的动脉照。

26、射, 则照射光被动脉中流动的红血 球反射, 并且由受光元件56接收上述反射光。 由受光元件56接收的反射光的光量根据动脉 的脉动而变化。 因此, 可以利用该测定部50检测脉搏波信息来测量脉搏数。 另外, 图1中, 测 定部50配置成与下表面15接触, 但是也可以将测定部50配置在主体10的内部, 并且具有空 间部, 该空间部连通配置在主体10内部的测定部50和主体10的下表面15。 此外, 图1所示的 脉搏测定装置1举例说明了如下类型: 测定部50由发光元件54和配置在发光元件54附近的 受光元件56构成, 并检测来自被测定部位的反射光, 但是也可以是如下类型: 测定部50由发 光元件54和与。

27、发光元件54相对配置的受光元件56构成, 检测透射被测定部位的透射光。 0059 由于上述脉搏测定装置1具有由光电式传感器构成的测定部50作为脉搏传感器, 所以可以通过简单的结构, 高精度地检测包含脉搏的脉搏波信息。 0060 显示部114配置于主体10的上表面16侧、 即头部13。 显示部114包括显示画面(例如 LCD(Liquid Crystal Display液晶显示器)或EL(Electroluminescence电致发光)显示器 等)。 显示部114在显示画面上显示与被测定者的脉搏相关的信息(例如脉搏数)等。 由作为 显示控制部发挥功能的控制部111(后述)控制该显示画面。 006。

28、1 用于将主体10安装在被测定者的被测定部位上的带20具有: 主体保持部23, 用于 以紧密接触方式保持主体10; 以及卷绕部25, 用于卷绕被测定部位。 0062 形成在主体保持部23上的开口部24的开口尺寸与缩颈的颈部12的外形尺寸大体 一致。 由此, 颈部12的外形部分和大体矩形的开口部24卡合。 0063 在主体保持部23的左侧端部29安装有弯曲成大体矩形的带扣构件30。 卷绕部25的 端部27通过带扣构件30的孔32, 从被测定部位向外穿过并折返。 0064 在卷绕部25中的端部27以外部分的外周面22a(与被测定部位接触的内周面22b相 反侧的面)上设置有沿长边方向延伸的长的阴侧面。

29、扣件26。 在端部27的通过折返而成为里 侧的部分上安装有沿长边方向延伸的短的阳侧面扣件28。 上述阴侧面扣件26和阳侧面扣件 28相互装拆自如地卡合。 0065 由此, 利用带20以与被测定部位紧密接触的方式保持主体10。 0066 图2表示脉搏测定装置1的功能框图结构。 上述脉搏测定装置1的主体10包括控制 部111、 存储部112、 电源113、 显示部114、 操作部115、 测定部50和通信部122。 0067 控制部111包括CPU(Central Processing Unit; 中央运算处理装置)及其辅助电 路, 用于控制构成脉搏测定装置1的各部分, 并按照存储在存储部112内。

30、的程序和数据来执 行各种处理。 即, 控制部111处理从操作部115和通信部122输入的数据, 并且将处理后的数 据存储在存储部112内、 由显示部114显示或从通信部122输出。 0068 存储部112包括: RAM(Random Access Memory随机存取存储器), 用作由控制部111 执行程序所需的作业区域; 以及ROM(Read Only Memory只读存储器), 用于存储由控制部 111执行的基本程序。 此外, 可以使用半导体存储器(存储卡、 SSD(Solid State Drive固态 驱动器)等, 作为辅助存储部112的存储区域的辅助存储装置的存储介质。 上述存储部1。

31、12 针对每名被测定者, 以时间序列存储由测定部50检测出的表示被测定者的脉搏的脉搏信号 (特别是脉搏信号的AC成分)。 0069 操作部115包括: 电源开关, 例如用于操作而使脉搏测定装置1的电源113导通或断 开; 以及操作开关, 进行操作以便为了将每名被测定者的测定结果存储在存储部112内而选 说 明 书 5/9 页 7 CN 104602596 B 7 择是哪一名被测定者, 或选择进行哪种测定。 另外, 操作部115可以设置于主体10的上表面 16侧或侧面。 0070 通信部122用于通过有线或无线网络, 将由控制部111生成的数据或存储在存储部 112内的数据向服务器发送, 或者是。

32、接收由服务器的控制部(未图示)生成的数据或存储在 服务器的存储部(未图示)内的数据。 在此, 服务器是指以下广泛的概念: 在通常的服务器的 基础上, 还包含例如像个人计算机那样的固定终端; 手机、 智能手机、 PDA(个人数字助理)、 平板电脑(tablet)那样的便携终端。 0071 另外, 举例说明了通过使上述脉搏测定装置1具有上述通信部122而能够在网络上 使用的结构。 但是, 也可以省略通信部122而将上述脉搏测定装置1构成为单独的装置。 0072 在本例中, 电源113由干电池构成, 并根据用户对操作部115的电源开关进行的操 作, 向上述脉搏测定装置1的各部分供电。 0073 图3。

33、举例说明上述脉搏测定装置1的测定部50的电路结构。 上述测定部50包括: 脉 冲驱动电路47, 控制发光元件54的脉冲驱动; 发光强度控制电路45, 控制发光元件54的发光 强度(即驱动电流); 脉搏波信号放大电路46, 控制受光元件56的受光灵敏度(即光电输出的 放大增益), 并输出表示脉搏的脉搏波信号SP; A/D转换电路44, 对脉搏波信号SP进行AD转换; AC成分放大电路40, 从脉搏波信号SP中抽出AC成分, 对AC成分进行放大并作为AC成分SAC输 出; 以及AC成分用的A/D转换电路43。 另外, A/D转换电路43、 44可以是内置于CPU111的方式。 0074 作为控制部。

34、的CPU111与脉冲驱动电路47连接, 脉冲驱动电路47根据从CPU111提供 的驱动脉冲使npn型的晶体管开关, 来控制发光元件54的发光状态(频率和占空比)。 并且, CPU111与发光强度控制电路45连接, 发光强度控制电路45根据来自CPU111的发光强度控制 信号, 利用由可变电阻的电阻值确定的驱动电流驱动发光元件54, 来控制发光元件54的发 光强度。 即, 流过发光元件54的驱动电流越大, 发光元件54的发光强度(即发光光量)也越 大。 0075 受光元件56输出与接收到的光的强度对应的光电输出。 脉搏波信号放大电路46根 据来自CPU111的光电输出控制信号而使可变电阻的电阻值。

35、增减, 从而对来自受光元件56的 光电输出进行放大并作为脉搏波信号SP输出。 从脉搏波信号放大电路46输出的信号经由A/ D转换电路44, 从模拟信号转换为数字信号。 数字的脉搏波信号SP被输入CPU111, 并且在用 于控制发光强度的参数等的运算处理中使用。 0076 图4举例说明从受光元件56输出的脉搏波信号SP的波形。 另外, 图4中, 横轴表示时 间(秒), 纵轴表示脉搏波信号SP的强度(省略单位)。 脉搏波信号SP作为如下波形输出, 即, 该 波形是在因被组织或滞留的血液等吸收和散射的光所引起的未周期性变动的DC成分(直流 成分)VDC上叠加有反映生物体的脉动(即血液的脉波)而周期性。

36、变动的AC成分(交流成分) SAC。 另外, 通常与DC成分VDC的大小相比, AC成分SAC的大小(振幅)小两位数左右。 因此, 优选 从脉搏波信号SP中抽出AC成分SAC, 并且放大成可作为数据使用。 0077 图3中所示的AC成分放大电路40利用使规定的频带(本例中为0.5Hz5Hz的频带) 通过的带通滤波器41, 对从脉搏波信号放大电路46输出的脉搏波信号SP进行频带限制, 从 脉搏波信号SP中抽出AC成分, 然后由运算放大器42对AC成分进行放大并作为AC成分SAC输 出。 运算放大器42根据来自CPU111的AC成分控制信号, 调整未图示的输入电阻和反馈电阻 的电阻比, 来控制AC。

37、成分的放大增益。 从运算放大器42输出的AC成分SAC经由AC成分用的A/D 说 明 书 6/9 页 8 CN 104602596 B 8 转换电路43而成为数字信号的AC成分SAC。 数字的AC成分SAC被输入CPU111。 0078 图5举例说明被输入CPU111的AC成分SAC的波形。 另外, 图5中, 横轴表示时间(秒), 纵轴表示AC成分SAC的强度(省略单位)。 AC成分SAC根据生物体的脉动(即血液的脉波), 以振 幅VAC周期性变化。 上述AC成分SAC以时间序列存储在图2所示的存储部112内。 0079 上述脉搏测定装置1整体按照图9所示的脉搏测定方法的流程进行动作。 008。

38、0 i)首先, 如步骤S11所示, CPU111作为数据取得部动作, 利用测定部50检测被测定 者的脉搏以取得表示脉搏的脉搏波信号SP。 AC成分放大电路40从脉搏波信号SP中抽出AC成 分, 对AC成分进行放大并作为AC成分SAC输出。 存储部112以时间序列存储AC成分放大电路40 输出的AC成分SAC。 0081 ii)接着, 如步骤S12所示, CPU111作为频率转换部动作, 将存储在存储部112内的 时间区域的AC成分SAC转换为频率区域, 并且求出AC成分SAC的频谱。 0082 在上述例子中, 作为频率转换进行高速傅里叶变换(FFT)。 此时, 像图10中举例说 明的那样, 将。

39、存储在存储部112内的时间区域的AC成分SAC区分为预定长度的期间(本例中为 4秒), 在每个上述期间以时机t1、 t2、 t3、 周期性地求出脉搏波信号SP的频谱。 0083 在此, 脉搏波信号SP(AC成分SAC)的频谱例如在图6中表示为由实线P所示的方式。 另外, 图6中, 横轴上部表示频率(Hz), 下部表示脉搏数(BPM), 纵轴表示脉搏波信号SP的频 率成分的强度(将最大强度峰值作为100而使单位标准化。 后述的图7、 图8中相同)。 上述 图6的例子中, 在大约30BPM处出现强度峰值P1、 在大约105BPM处出现强度峰值P2、 在大约 210BPM处出现强度峰值P3。 008。

40、4 iii)接着, 如图9的步骤S13所示, CPU111作为安静状态判断部动作, 判断被测定者 是否处于安静状态。 0085 (a)具体地说, 首先, 在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围(设为W)内, 求 出频谱的频率成分的强度超过第一阈值(设为Th1)的频率范围。 0086 在此, 在能够取得人的脉搏数的预先确定的全频范围W内求出频谱的频率成分的 强度超过第一阈值Th1的频率范围是指: 仅关注频谱所含的强度峰值中的主要成分并排除 小强度的成分(即由被测定者的较轻的运动产生的频率成分、 高次谐波成分等)。 0087 在本例中, 如图6中所示, 能够取得人的脉搏数的预先假设的全频范围W设。

41、定为从 30BPM到300BPM的范围。 0088 此外, 在本例中, 将第一阈值Th1相对于频谱所含的强度峰值P1、 P2、 P3、 中的最 大强度峰值(图6的例子中为强度峰值P2)的强度的比率设定为25。 即, 将时间区域的脉搏 波信号SP转换为频率区域, 其结果, 当频谱所含的最大强度峰值P2的强度(原始数据)变化 时, 与此对应, 以排除小强度的成分(例如由被测定者的较轻的运动产生的频率成分、 高次 谐波成分等。 图6的例子中为强度峰值P3)的方式, 适当且可变地设定第一阈值Th1。 0089 在上述图6的例子中, 在全频范围(设为W)内, 作为频谱的频率成分的强度超过第 一阈值(设为。

42、Th1)的频率范围, 能够求出由强度峰值P1形成的30BPM约50BPM的频率范围 W1, 以及由强度峰值P2形成的约75BPM约120BPM的频率范围W2。 0090 (b)接着, 根据上述频率范围W1、 W2、 在全频范围W内所占的比例(设为OP)是否 小于第二阈值(设为Th2), 来判断被测定者是否处于安静状态。 0091 在此, 如果上述频率范围(频谱的频率成分的强度超过第一阈值的频率范围)在全 说 明 书 7/9 页 9 CN 104602596 B 9 频范围W内所占的比例小于第二阈值Th2, 则可以认为处于如下状态: 在全频范围W内仅存在 被测定者处于安静状态时的基本强度峰值, 。

43、而不存在由被测定者的较强的运动产生的其他 强度峰值(与基本强度峰值不同)。 因此, 安静状态判断部能够准确地判断被测定者是否处 于安静状态。 0092 如上述图6的例子所示, 频谱的频率成分的强度超过第一阈值Th1的频率范围在全 频范围W内具有多个(图6的例子中为W1、 W2)时, 对这些频率范围进行合计, 计算出这些频率 范围在全频范围W内所占的比例OP。 即, 上述比例OP规定为: 0093 OP(W1+W2+)/W 0094 此外, 在上述例子中, 第二阈值Th2设定为12.5。 0095 例如, 在图7(安静时)的例子中, 在全频范围W内, 仅强度峰值P1超过第一阈值Th1, 该强度峰。

44、值P1超过第一阈值Th1的频率范围W1在约55BPM约65BPM的范围内。 此时, 上述频 率范围在全频范围W内所占的比例OP为: 0096 OPW1/W 10BPM/270BPMTh2 0097 因此, 在本例中, 判断被测定者处于安静状态。 0098 另一方面, 在图8(运动时)的例子中, 在全频范围W内, 强度峰值P1、 P2、 P3超过第一 阈值Th1, 它们超过第一阈值Th1的频率范围W1、 W2、 W3分别在约70BPM约90BPM、 约130BPM 约140BPM、 约160BPM约170BPM的范围内。 在这种情况下, 这些频率范围在全频范围W内所 占的比例OP为: 0099 。

45、OP(W1+W2+W3)/W 40BPM/270BPMTh2 0100 因此, 在本例中, 判断被测定者处于运动状态。 0101 如上所述, 可以判断被测定者是否处于安静状态。 0102 iv)并且, 如图9的步骤S14所示, CPU111作为脉搏数取得部动作, 将判断为被测定 者处于安静状态的时刻的脉搏数作为被测定者的安静状态下的脉搏数求出。 0103 在此, 在本例中, CPU111将频谱所含的强度峰值中的最大强度峰值所表示的频率 作为被测定者的安静状态下的脉搏数求出。 0104 例如, 在图7(安静时)的例子中, 将最大强度峰值P1所表示的频率60Hz作为被测定 者的安静状态下的脉搏数求。

46、出。 0105 由此, 利用上述频率转换的结果, 可以简单地求出被测定者的安静状态下的脉搏 数。 0106 其结果, 按照上述脉搏测定装置1, 能够准确地测定被测定者的安静状态下的脉搏 数。 0107 v)此后, 如图9的步骤S15所示, CPU111以上述安静状态的脉搏数为基准, 追踪并求 出被测定者正在运动时的脉搏数。 0108 由此, 能够准确地测定被测定者正在运动时的脉搏数。 0109 上述例子中, 在图9的步骤S13中, 如图10中举例说明的那样, 对每个规定长度的期 间(本例中为4秒)周期性地求出脉搏波信号SP(AC成分SAC)的频谱, 针对每个上述频谱、 即每 个上述期间判断被测。

47、定者是否处于安静状态。 但是并不限于此。 也可以针对各频谱分别判 断比例OP是否小于第二阈值Th2, 当比例OP连续多次(例如时机t1、 t2两次)小于第二阈值Th2 时, 判断被测定者处于安静状态。 由此, 能够更准确地判断被测定者是否处于安静状态。 说 明 书 8/9 页 10 CN 104602596 B 10 0110 此外, 也可以像图11中举例说明的那样, 将追溯规定长度的期间(本例中为16秒) 的AC成分的数据从存储部112以5秒周期的时机t1、 t2、 t3、 周期性地抽出并进行频率转 换, 在得到的每个频谱、 即每个上述期间内, 针对各频谱分别判断比例OP是否小于第二阈值 T。

48、h2, 从而判断被测定者是否处于安静状态。 在这种情况下, 由于进行频率转换的对象期间 变长, 所以能够更准确地判断被测定者是否处于安静状态。 此外, 在上述图11的时机进行频 率转换时, 也可以同样在比例OP连续多次(例如时机t1和t2两次)小于第二阈值Th2时, 判断 被测定者处于安静状态。 由此, 能够更准确地判断被测定者是否处于安静状态。 0111 此外, 上述例子中, 在图9的步骤S13中, 当判断被测定者处于安静状态时, 在图9的 步骤S14中, 将成为该判断依据的频谱所含的最大强度峰值所表示的频率作为被测定者的 安静状态下的脉搏数求出。 但是并不限于此。 也可以对脉搏波信号SP的。

49、AC成分SAC的峰或谷 的数量进行计数, 并且基于AC成分SAC的反复次数(BPM), 求出被测定者的安静状态下的脉搏 数。 0112 可以将上述脉搏测定方法构筑成用于由计算机执行的程序。 0113 此外, 可以将这种程序(脉搏测定程序)存储在CD-ROM等计算机可读取的存储介质 中且可分配。 通过将上述脉搏测定程序安装在通用计算机中, 能够由通用计算机执行上述 脉搏测定方法。 0114 此外, 可以在存储器或其他的非易失性的计算机可读取的存储介质(存储器、 硬盘 驱动器、 光盘等)中, 对存储在存储部112中的程序预先进行编码, 并且由通用计算机执行上 述脉搏测定方法。 0115 此外, 在上述例子中, 作为频率转换, CPU111进行高速傅里叶变换(FFT), 但。

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