特許 7449425 生体情報推定装置及び生体情報推定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-05

(45)【発行日】2024-03-13

(54)【発明の名称】生体情報推定装置及び生体情報推定方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/0245 20060101AFI20240306BHJP

   A61B 5/11 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

A61B5/0245 200

A61B5/0245 F

A61B5/11 100

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2023042461

(22)【出願日】2023-03-17

(65)【公開番号】P2023175626

(43)【公開日】2023-12-12

【審査請求日】2023-03-17

(31)【優先権主張番号】P 2022087426

(32)【優先日】2022-05-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147304

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 知哉

(74)【代理人】

【識別番号】100148493

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 浩二

(72)【発明者】

【氏名】中野 あずさ

(72)【発明者】

【氏名】赤木 幸知

(72)【発明者】

【氏名】足立 佳久

(72)【発明者】

【氏名】富澤 亮太

【審査官】▲高▼木 尚哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１４６０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１４２１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１５５３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２５７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０４８９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０９４１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０９８００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０９５６５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０５１５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－３０７２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１００４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１５４１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６４－０１５０２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０２－５／０３

Ａ６１Ｂ ５／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体から脈波を検出する検出部と、
前記脈波に対して撹乱が有るか否かを判定し、前記撹乱が有るか否かの判定の結果に基づいて測定期間の長さを変更する変更部と、
前記測定期間内に検出された脈波から生体情報を推定する推定部と、
前記生体を撮像して映像を得る撮像部と、を備え、
前記変更部は、前記測定期間が開始された後に検出された脈波に含まれる各パルスに対して前記撹乱が有るか否かを判定し、前記測定期間が開始された後に検出された脈波に含まれる、前記撹乱が無いと判定されたパルスの数が設定された数となった場合に前記測定期間を終了させ、判定の対象となるパルスが検出された期間中に条件を満たす輝度の時間変化が前記映像中に検出された場合に、前記判定の対象となるパルスに対して前記撹乱が有ると判定する、生体情報推定装置。

【請求項2】

生体から脈波を検出する検出部と、
前記脈波に対して撹乱が有るか否かを判定し、前記撹乱が有るか否かの判定の結果に基づいて測定期間の長さを変更する変更部と、
前記測定期間内に検出された脈波から生体情報を推定する推定部と、
前記生体を撮像して映像を得る撮像部と、を備え、
前記変更部は、前記測定期間が開始された後に検出された脈波に含まれる各パルスに対して前記撹乱が有るか否かを判定し、前記測定期間が開始された後に検出された脈波に含まれる、前記撹乱が無いと判定されたパルスの数が設定された数となった場合に前記測定期間を終了させ、判定の対象となるパルスが検出された期間中に前記生体の発話による動きが前記映像中に検出された場合に、前記判定の対象となるパルスに対して前記撹乱が有ると判定する、生体情報推定装置。

【請求項3】

生体から脈波を検出する検出部と、
前記脈波に対して撹乱が有るか否かを判定し、前記撹乱が有るか否かの判定の結果に基づいて測定期間の長さを変更する変更部と、
前記測定期間内に検出された脈波から生体情報を推定する推定部と、を備え、
前記変更部は、前記測定期間が開始された後に検出された脈波に含まれる各パルスに対して前記撹乱が有るか否かを判定し、前記測定期間が開始された後に検出された脈波に含まれる、前記撹乱が無いと判定されたパルスの数が設定された数となった場合に前記測定期間を終了させ、判定の対象となるパルスのパルス幅と前記判定の対象となるパルスに隣接するパルスのパルス幅との差が設定された差以上である場合に、前記判定の対象となるパルスのみに対して前記撹乱が有ると判定する、生体情報推定装置。

【請求項4】

前記変更部は、前記撹乱が有ると判定した場合に前記長さを長くする、請求項１～３のいずれか１項に記載の生体情報推定装置。

【請求項5】

前記撹乱は、前記生体の動きによる撹乱を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の生体情報推定装置。

【請求項6】

前記撹乱は、前記生体の動きによる撹乱および／或いは前記生体情報推定装置の動きによる撹乱を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の生体情報推定装置。

【請求項7】

前記変更部は、前記判定の対象となるパルスを前記生体情報を推定することに用いることができない場合に、前記判定の対象となるパルスに対して前記撹乱が有ると判定する、請求項１～３のいずれか１項に記載の生体情報推定装置。

【請求項8】

前記変更部は、前記判定の対象となるパルスに含まれる、設定された範囲外の周波数を有する成分の強度が設定された強度より強い場合に、前記判定の対象となるパルスに対して前記撹乱が有ると判定する、請求項１～３のいずれか１項に記載の生体情報推定装置。

【請求項9】

前記生体情報は、血圧を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の生体情報推定装置。

【請求項10】

前記生体情報は、脈拍数を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の生体情報推定装置。

【請求項11】

生体から脈波を検出する工程と、
前記脈波に対して撹乱が有るか否かを判定し、前記撹乱が有るか否かの判定の結果に基づいて測定期間の長さを変更する工程と、
前記測定期間内に検出された脈波から生体情報を推定する工程と、
前記生体を撮像して映像を得る工程と、を備え、
前記測定期間の長さを変更する工程では、前記測定期間が開始された後に検出された脈波に含まれる各パルスに対して前記撹乱が有るか否かを判定し、前記測定期間が開始された後に検出された脈波に含まれる、前記撹乱が無いと判定されたパルスの数が設定された数となった場合に前記測定期間を終了させ、判定の対象となるパルスが検出された期間中に条件を満たす輝度の時間変化が前記映像中に検出された場合に、前記判定の対象となるパルスに対して前記撹乱が有ると判定する、生体情報推定方法。

【請求項12】

生体から脈波を検出する工程と、
前記脈波に対して撹乱が有るか否かを判定し、前記撹乱が有るか否かの判定の結果に基づいて測定期間の長さを変更する工程と、
前記測定期間内に検出された脈波から生体情報を推定する工程と、
前記生体を撮像して映像を得る工程と、を備え、
前記測定期間の長さを変更する工程では、前記測定期間が開始された後に検出された脈波に含まれる各パルスに対して前記撹乱が有るか否かを判定し、前記測定期間が開始された後に検出された脈波に含まれる、前記撹乱が無いと判定されたパルスの数が設定された数となった場合に前記測定期間を終了させ、判定の対象となるパルスが検出された期間中に前記生体の発話による動きが前記映像中に検出された場合に、前記判定の対象となるパルスに対して前記撹乱が有ると判定する、生体情報推定方法。

【請求項13】

生体から脈波を検出する工程と、
前記脈波に対して撹乱が有るか否かを判定し、前記撹乱が有るか否かの判定の結果に基づいて測定期間の長さを変更する工程と、
前記測定期間内に検出された脈波から生体情報を推定する工程と、を備え、
前記測定期間の長さを変更する工程では、前記測定期間が開始された後に検出された脈波に含まれる各パルスに対して前記撹乱が有るか否かを判定し、前記測定期間が開始された後に検出された脈波に含まれる、前記撹乱が無いと判定されたパルスの数が設定された数となった場合に前記測定期間を終了させ、判定の対象となるパルスのパルス幅と前記判定の対象となるパルスに隣接するパルスのパルス幅との差が設定された差以上である場合に、前記判定の対象となるパルスのみに対して前記撹乱が有ると判定する、生体情報推定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、生体情報推定装置及び生体情報推定方法に関する。本願は、２０２２年５月３０日に、日本に出願された特願２０２２－０８７４２６号に基づく優先権を主張するものであり、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

カフ式の電子血圧計においては、カフ内の圧力が変化させられる。また、カフ自体がセンサとなってカフにより脈波が検出される。また、検出された脈波から血圧が推定される。

【0003】

特許文献１は、生体情報処理装置を開示する。当該生体情報処理装置においては、脈波成分及び体動ノイズ成分を含む生体信号が検出される。また、脈波成分及び体動ノイズ成分が分離される。また、分離された脈波成分が脈波信号として決定される（要約）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１６１８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

カフ式の電子血圧計においては、血圧が推定される生体が動いた場合又は当該生体が声を発した場合に、血圧の推定の精度が低下する。

【0006】

特許文献１に開示される生体情報処理装置においては、カフ内の圧力を変化させるための時間が必要なため、生体信号を検出する時間が必要以上に長くなり、無駄な待ち時間が発生する場合がある。

【0007】

本開示は、これらの問題に鑑みてなされた。本開示の一態様は、例えば、生体情報の推定の精度を高くすることができ、生体情報を推定するのに要する時間を短くすることができる生体情報推定装置及び生体情報推定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様の生体情報推定装置は、生体から脈波を検出する検出部と、前記脈波に対して撹乱が有るか否かを判定し、前記撹乱が有るか否かの判定の結果に基づいて測定期間の長さを変更する変更部と、前記測定期間内に検出された脈波から生体情報を推定する推定部と、を備える。

【0009】

本開示の他の一態様の生体情報推定方法は、ａ）生体から脈波を検出する工程と、ｂ）前記脈波に対して撹乱が有るか否かを判定し、前記撹乱が有るか否かの判定の結果に基づいて測定期間の長さを変更する工程と、ｃ）前記測定期間内に検出された脈波から生体情報を推定する工程と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態の生体情報推定装置のブロック図である。

【図2】第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により有無が判定される撹乱の例を示す図である。

【図3】第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる画像処理部のブロック図である。

【図4】第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる処理の流れを示すフローチャートである。

【図5】脈波に対して撹乱が無い場合において第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部が測定期間を終了させるタイミングの例を説明するグラフである。

【図6】脈波に対して撹乱が有る場合において第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部が測定期間を終了させるタイミングの例を説明するグラフである。

【図7】第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる極大点の選択の第１の例を示すグラフである。

【図8】第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる極小点の選択の第１の例を示すグラフである。

【図9】第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる極大点の選択の第２の例を示すグラフである。

【図10】第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる極小点の選択の第２の例を示すグラフである。

【図11】第１実施形態の生体情報推定装置に備えらえる変更部により分離されるパルスの波形の例を示すグラフである。

【図12】第１実施形態の生体情報推定装置に備えらえる変更部により分離されるパルスの波形の１次微分の例を示すグラフである。

【図13】第１実施形態の生体情報推定装置に備えらえる変更部により分離されるパルスの波形の２次微分の例を示すグラフである。

【図14】第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる、脈波そのものに基づく撹乱の有無の判定の処理の流れを示すフローチャートである。

【図15】第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる、映像に基づく撹乱の有無の判定の処理の流れを示すフローチャートである。

【図16】第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる、音に基づく撹乱の有無の判定の処理の流れを示すフローチャートである。

【図17】第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる、加速度又は角速度に基づく撹乱の有無の判定の処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0012】

１ 第１実施形態
１．１ 生体情報推定装置
図１は、第１実施形態の生体情報推定装置のブロック図である。

【0013】

図１に図示される生体情報推定装置１は、生体１１の生体情報１２を推定する。生体情報１２が推定される生体１１は、ヒトである。生体１１が、ヒト以外の動物であってもよい。推定される生体情報１２は、生体１１の状態を示す。生体情報１２は、血圧２１及び脈拍数２２を含む。生体情報１２が、血圧２１及び脈拍数２２以外の生体情報を含んでもよい。なお、本開示において、脈拍数は心拍数と同じことを意味する。

【0014】

図１に図示されるように、生体情報推定装置１は、検出部３１、撮像部３２、マイクロフォン３３、モーションセンサ３４、変更部３５、推定部３６及び出力部３７を備える。

【0015】

検出部３１は、生体１１から脈波４１を検出する。

【0016】

撮像部３２は、生体１１を撮像して映像４２を得る。撮像部３２は、ＲＧＢカメラ等により構成される。

【0017】

マイクロフォン３３は、音４３を検出する。

【0018】

モーションセンサ３４は、検出部３１の加速度４４、角速度４５又は方位４６を検出する。モーションセンサ３４は、加速度４４を検出する場合は、加速度４４を検出する加速度センサを備える。モーションセンサ３４は、角速度４５を検出する場合は、角速度４５を検出するジャイロセンサを備える。モーションセンサ３４は、方位４６を検出する場合は、方位４６を検出する方位センサを備える。

【0019】

変更部３５は、脈波４１に対して撹乱が有るか否かを判定し、撹乱が有るか否かの判定の結果に基づいて測定期間の長さを変更する。これにより、測定期間の長さを撹乱の有無に適した長さにすることができる。有無が判定される撹乱は、脈波４１の周期性又は規則性を低下させる撹乱である。撹乱は、脈波４１を発生する系の外部において発生した事象に起因する外乱及び当該系の内部において発生した事象に起因する内乱のいずれであってもよい。変更部３５は、脈波４１そのものに基づいて脈波４１に対して撹乱が有るか否かを判定してもよいし、脈波４１以外のものに基づいて脈波４１に対して撹乱が有るか否かを判定してもよい。脈波４１以外のものは、映像４２、音４３、加速度４４、角速度４５、方位４６等である。変更部３５は、脈波４１に対して撹乱が有ると判定した場合に、測定期間の長さを長くする。これにより、脈波４１に対して撹乱があり測定期間の長さを長くしなければ生体情報１２の推定の精度を高くすることができない場合に、測定期間の長さを長くして生体情報１２の測定精度を高くすることができる。また、脈波４１に対して撹乱がなく測定期間の長さを短くしても生体情報１２の推定の精度を高くすることができる場合に、測定期間の長さを短くして生体情報１２を推定するのに要する時間を短くすることができる。例えば、当該時間を１０秒以下にすることができる。

【0020】

推定部３６は、測定期間内に検出された脈波４１から生体情報１２を推定する。推定部３６は、測定期間に含まれる、脈波４１に対して撹乱が有ると判定された有撹乱期間内に検出された脈波４１を生体情報１２の推定に使用しない。一方、推定部３６は、測定期間に含まれる、脈波４１に対して撹乱がないと判定された無撹乱期間内に検出された脈波４１を生体情報１２の推定に使用する。

【0021】

出力部３７は、推定された生体情報１２を出力する。出力部３７は、生体情報１２を示す画面を表示するディスプレイ、生体情報１２を示す音声を発するスピーカ、生体情報１２を示す信号を送信する送信回路等により構成される。

【0022】

１．２ 撹乱の例
図２は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により有無が判定される撹乱の例を示す図である。

【0023】

図２に示されるように、変更部３５により有無が判定される、脈波４１に対する撹乱５１は、生体１１の動き６１による撹乱を含む。これにより、脈波４１に対して生体１１の動き６１による撹乱５１が無いと判定された期間内に検出された脈波４１を生体情報１２の推定に使用することができる。これにより、生体１１の動き６１により生体情報１２の推定の精度が低くなることを抑制することができる。

【0024】

図２に示されるように、生体１１の動き６１は、発話による口の動き７１、瞬目による目の動き７２、咀嚼による口の動き７３等を含む。

【0025】

変更部３５は、口の特徴点８１を検出し、検出した口の特徴点８１に基づいて発話による口の動き７１、咀嚼による口の動き７３等を検出する。また、変更部３５は、目の特徴点８２を検出し、検出した目の特徴点８２に基づいて瞬目による目の動き７２等を検出する。そのほか、変更部３５は、生体１１の動き６１として、感情の変化に基づく目の動き、口角の動き、眉や頬の動きも同様に検出する（不図示）。

【0026】

１．３ 検出部
検出部３１は、生体１１に含まれる部位から脈波４１を検出する。脈波４１が検出される部位は、指尖、掌、足の裏、頬、額、鼻又は顎である。当該部位が、指尖、掌、足の裏、頬、額、鼻及び顎以外の部位であってもよい。検出部３１は、ひとつの部位から脈波４１を検出してもよいし、複数の部位から同時に脈波４１を検出してもよい。複数の部位は、左手の指尖及び右手の指尖であってもよいし、顔に含まれる頬、額、鼻等から選択されるふたつ以上の部位であってもよいし、指尖及び顔であってもよい。検出部３１は、望ましくは、リアルタイムに脈波４１を検出する。

【0027】

脈波４１の検出の第１の例においては、検出部３１は、接触式センサを備える。

【0028】

接触式センサは、生体１１の指尖に接触し、接触した指尖から脈波４１を検出する。

【0029】

接触式センサは、発光部及び受光部を備える。

【0030】

発光部は、光を発する。発せられる光は、可視光及び不可視光のいずれであってもよい。可視光は、赤色光、緑色光等である。不可視光は、赤外光等である。発光部は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等により構成される。

【0031】

受光部は、検出部３１が接触する指尖が発光部により発せられた光を拡散反射することにより生成される光を受け、受けた光の光量に応じた信号を出力する。出力される信号の大きさの時間変化は、検出される脈波４１である。当該光量は、当該指尖内の血管を流れる血液量を反映する。このため、検出される脈波４１は、当該血液量の時間変化を反映する。受光部は、フォトダイオード等により構成される。

【0032】

検出部３１が、検出した脈波４１に対して信号処理を行って脈波４１からノイズ成分を除去する信号処理部を備えてもよい。行われる信号処理は、長い周期を有する低周波のノイズ成分を除去する処理、短い周期を有する高周波のノイズ成分を除去する処理等である。前者の処理は、ハイパスフィルタ処理、トレンド除去処理等である。後者の処理は、ローパスフィルタ処理等である。行われる処理は、電子回路により行われるアナログ信号処理及びプロセッサにより行われるデジタル信号処理のいずれであってもよい。

【0033】

脈波４１の検出の第２の例においては、検出部３１は、撮像部及び画像処理部を備える。

【0034】

撮像部は、生体１１を撮像して画像を得る。撮像部は、ＲＧＢカメラ等により構成される。ひとつのＲＧＢカメラが、検出部３１に備えられる撮像部及び撮像部３２を兼ねてもよい。

【0035】

画像処理部は、得られた画像に生体１１が写っているか否かを判定し、当該画像に生体１１が写っていると判定した場合は、生体１１が写っている画素の画素値を出力する。出力される画素値の時間変化は、検出される脈波４１である。画像処理部は、プログラムを実行する中央処理装置（ＣＰＵ）等により構成される。画像処理部により行われる処理の全部又は一部が専用の電子回路により行われてもよい。

【0036】

検出部３１は、左手の指尖及び右手の指尖から同時に脈波４１を検出する場合は、左手の指尖用の接触式センサ及び右手の指尖用の接触式センサを備える。左手の指尖用の接触式センサは、左手の指尖に接触し、接触した左手の指尖から脈波４１を検出する。右手の指尖用の接触式センサは、右手の指尖に接触し、接触した右手の指尖から脈波４１を検出する。

【0037】

検出部３１が顔に含まれるふたつ以上の部位から脈波４１を同時に検出する場合は、撮像部が、生体１１の顔を撮像して顔の画像を得る。また、画像処理部が、当該ふたつ以上の部位の各々が写っている画素の画素値から脈波４１を算出する。

【0038】

検出部３１が指尖及び顔から脈波４１を同時に検出する場合は、接触式センサが、生体１１の指尖に接触し、接触した指尖から脈波４１を検出する。また、撮像部が、生体１１の顔を撮像して顔の画像を得る。また、画像処理部が、当該顔が写っている画素の画素値から脈波４１を算出する。

【0039】

１．４ 画像処理部の例
図３は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる画像処理部のブロック図である。

【0040】

図３に図示されるように、検出部３１に備えられる画像処理部９１は、変換部１０１及びフィルタ部１０２を備える。

【0041】

変換部１０１は、検出部３１に備えられる撮像部により得られた画像内の関心領域（ＲＯＩ）内の輝度情報１１１を処理前脈波１１２に変換する。ＲＯＩは、生体１１の頬が写っている領域等である。輝度情報１１１は、ＲＯＩ内の赤色、緑色及び青色の輝度値の時間変化である。処理前脈波１１２は、生体１１の状態を示す値の時間変化である。変換部１０１は、変換式にしたがって、赤色、緑色及び青色の輝度値を当該値に変換する。

【0042】

フィルタ部１０２は、処理前脈波１１２にバンドパスフィルタ処理を行って処理後脈波１１３を出力する。バンドパスフィルタ処理は、処理前脈波１１２から、フリッカ成分等の高い周波数を有する成分を除去する処理及び呼吸を含む緩やかな体動に起因する体動成分等の低い周波数を有する成分を除去する処理を含む。

【0043】

１．５ 変更部
変更部３５は、測定期間が開始された後に検出された脈波４１に含まれる各パルスに対して撹乱が有るか否かを判定し、測定期間が開始された後に検出された脈波４１に含まれる、撹乱が無いと判定されたパルスの数が設定された数となった場合に測定期間を終了させる。変更部３５は、プログラムを実行するＣＰＵ等により構成される。変更部３５により行われる処理の全部又は一部が専用の電子回路により行われてもよい。

【0044】

検出される脈波４１は、生体１１から検出された検出量の時間変化を示す。脈波４１の時間変化は、生体１１の心臓の周期的な拍動に伴う周期的な時間変化を含む。脈波４１に含まれるパルスは、脈波４１から抽出される、生体１１の心臓の１回の拍動に要する時間を有する期間における当該検出量の時間変化を示す。当該パルスの両端は、当該検出量が極小となる極小点及び当該検出量が極大となる極大点のいずれであってもよい。このため、当該パルスの両端は、脈波４１の波形の谷及び山のいずれであってもよい。

【0045】

推定部３６は、測定期間内に検出された脈波４１に含まれる、撹乱５１が無いと判定されたパルスの数がひとつであっても、ひとつのパルスから生体情報１２を推定することができる。このため、設定される数は、１であってもよい。しかし、当該パルスの数が大きくなるほど、推定部３６による生体情報１２の推定の精度を高くすることができる。このため、設定される数は、望ましくは、２以上であり、さらに望ましくは、５以上である。

【0046】

１．６ 変更部により行われる処理
図４は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる処理の流れを示すフローチャートである。

【0047】

変更部３５は、図４に示されるステップＳ１０１からＳ１０６までを実行する。

【0048】

ステップＳ１０１においては、変更部３５が、脈波４１に含まれる複数のパルスを分離する。

【0049】

続くステップＳ１０２においては、変更部３５が、分離された複数のパルスから、これまでに選択されていないひとつのパルスを選択する。

【0050】

続くステップＳ１０３においては、変更部３５が、選択したパルスに対して撹乱５１が有るか否かを判定する。撹乱５１が有ると判定された場合は、再びステップＳ１０２が実行される。撹乱５１が無いと判定された場合は、ステップＳ１０４が実行される。

【0051】

ステップＳ１０４においては、変更部３５が、カウントしているパルスの数をインクリメントする。

【0052】

ステップＳ１０１からＳ１０４までにより、変更部３５は、選択したパルスに対して撹乱５１が有ると判定した場合に、カウントしているパルスの数を維持し、選択したパルスに対して撹乱５１が無いと判定した場合に、カウントしているパルスの数をインクリメントする。このため、変更部３５によりカウントされるパルスの数は、撹乱５１が無いと判定されたパルスの数となる。

【0053】

続くステップＳ１０５においては、変更部３５が、カウントしているパルスの数が設定された数となったか否かを判定する。当該パルスの数が設定された数となったと判定された場合は、ステップＳ１０６が実行される。当該パルスの数が設定された数となっていないと判定された場合は、再びステップＳ１０２が実行される。

【0054】

ステップＳ１０６においては、変更部３５は、測定期間を終了させる。

【0055】

ステップＳ１０１からＳ１０６までにより、変更部３５は、脈波４１に含まれる各パルスに対して撹乱５１が有るか否かを判定し、脈波４１に含まれる、撹乱５１が無いと判定されたパルスの数が設定された数となった場合に、測定期間を終了させる。

【0056】

１．７ 撹乱が有るか否かの判定の結果による測定期間の長さの変化
図５は、脈波に対して撹乱が無い場合において第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部が測定期間を終了させるタイミングの例を説明するグラフである。図６は、脈波に対して撹乱が有る場合において第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部が測定期間を終了させるタイミングの例を説明するグラフである。

【0057】

図５及び図６においては、時刻が横軸にとられている。また、生体１１から検出された検出量が縦軸にとられている。

【0058】

図５及び図６に示される例においては、変更部３５は、時刻０に測定期間が開始された後に検出された脈波４１に含まれる各パルス１２１に対して撹乱５１が有るか否かを判定し、当該脈波４１に含まれる、撹乱５１が無いと判定されたパルス１２２の数が５となった場合に測定期間を終了させる。このため、変更部３５は、図５に示されるように、脈波４１に対して撹乱５１が無い場合は、相対的に早い時刻ｔａに測定期間を終了させる。一方、変更部３５は、図６に示されるように、脈波４１に対して撹乱５１が有る場合は、相対的に遅い時刻ｔｐに測定期間を終了させる。推定部３６は、図５に示されるように、脈波４１に対して撹乱５１が無い場合は、撹乱５１がないと判定された５個のパルス１２２を生体情報１２の推定に使用する。一方、推定部３６は、図６に示されるように、脈波４１に対して撹乱５１が有る場合は、撹乱５１が有ると判定された１個以上のパルス１２３を除外してパルス１２３を生体情報１２の推定に使用せず、撹乱５１が無いと判定された５個のパルス１２２を生体情報１２の推定に使用する。

【0059】

変更部３５は、脈波４１に対して信号処理を行うことにより、脈波４１に含まれる複数のパルス１２１を分離する。行われる信号処理は、ピーク検出等である。

【0060】

１．８ ピーク検出による複数のパルスの分離
変更部３５は、脈波４１に対してピーク検出を行うことにより複数のパルス１２１を分離する場合は、脈波４１から極大点を抽出し、脈波４１の、隣接する極大点の間にある部分をひとつのパルス１２１とする。又は、変更部３５は、脈波４１から極小点を抽出し、脈波４１の、隣接する極小点の間にある部分をひとつのパルス１２１とする。

【0061】

図７は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる極大点の選択の第１の例を示すグラフである。図８は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる極小点の選択の第１の例を示すグラフである。

【0062】

図７及び図８においては、時刻が横軸にとられている。また、生体１１から検出された検出量が縦軸にとられている。

【0063】

第１の例においては、図７に示されるように、変更部３５が、隣接する極大点１３１の時間間隔Ｔ１が設定された範囲内となるように、測定期間が開始された後に検出された脈波４１から高さが高い順に複数の極大点１３１を選択し、当該脈波４１の、隣接する極大点１３１の間にある部分をひとつのパルス１２１とする。範囲は、一般的な脈拍数に基づいて設定される。一般的な脈拍数は、５０～９０回／分である。これにより、隣接するふたつのパルス１２１の区切りとして適した大局的な極大点１３１を選択することができる。また、当該区切りとして適さない局所的な極大点１３２を選択することを抑制することができる。又は、図８に示されるように、変更部３５が、隣接する極小点１４１の時間間隔Ｔ２が設定された範囲内となるように、測定期間が開始された後に検出された脈波４１から深さが深い順に複数の極小点１４１を選択し、当該脈波４１の、隣接する極小点１４１の間にある部分をひとつのパルス１２１とする。範囲は、一般的な脈拍数に基づいて設定される。一般的な脈拍数は、５０～９０回／分である。これにより、隣接するふたつのパルス１２１の区切りとして適した大局的な極小点１４１を選択することができる。また、当該区切りとして適さない局所的な極小点１４２を選択することを抑制することができる。

【0064】

図９は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる極大点の選択の第２の例を示すグラフである。図１０は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる極小点の選択の第２の例を示すグラフである。

【0065】

図９及び図１０においては、時刻が横軸にとられている。また、生体１１から検出された検出量が縦軸にとられている。

【0066】

第２の例においては、図９に図示されるように、変更部３５が、測定期間が開始された後に検出された脈波４１から設定された高さ１５１以上の高さを有する複数の極大点１５２を選択し、当該脈波４１の、隣接する極大点１５２の間にある部分をひとつのパルス１２１とする。高さ１５１は、脈波４１の振幅に基づいて設定される。これにより、隣接するふたつのパルス１２１の区切りとして適した大局的な極大点１５２を選択することができる。また、当該区切りとして適さない局所的な極大点１５３を選択することを抑制することができる。又は、図１０に図示されるように、変更部３５が、測定期間が開始された後に検出された脈波４１から設定された深さ１６１以上の深さを有する複数の極小点１６２を選択し、当該脈波４１の、隣接する極小点１６２の間にある部分をひとつのパルス１２１とする。深さ１６１は、脈波４１の振幅に基づいて設定される。これにより、隣接するふたつのパルス１２１の区切りとして適した大局的な極小点１６２を選択することができる。また、当該区切りとして適さない局所的な極小点１６３を選択することを抑制することができる。

【0067】

そのほか、波形を強調するためのＳＳＦ（Ｓｌｏｐｅ Ｓｕｍ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）フィルタを用いて、極大点又は極小点を選択する方法もある。

【0068】

１．９ 推定部
推定部３６は、測定期間内の、撹乱５１がないと判定された無撹乱期間に検出された脈波４１の波形及び／又は周波数依存性から血圧２１を推定する。検出部３１がふたつ以上の部位から脈波４１を同時に検出する場合は、推定部３６が、ふたつ以上の部位から同時に検出された脈波４１の相関関係から血圧２１を推定してもよい。これらにより、生体情報推定装置１は、カフを用いることなく、生体情報１２を推定することができる。

【0069】

図１１は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えらえる変更部により分離されるパルスの波形の例を示すグラフである。図１２は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えらえる変更部により分離されるパルスの波形の１次微分の例を示すグラフである。図１３は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えらえる変更部により分離されるパルスの波形の２次微分の例を示すグラフである。

【0070】

図１１、図１２及び図１３においては、時間が横軸にとられている。また、生体１１から検出された検出量が縦軸にとられている。

【0071】

推定部３６が、測定期間内の無撹乱期間に検出された脈波４１に含まれる、撹乱５１が無いと判定されたパルス１２１から血圧２１を測定してもよい。この場合は、推定部３６は、図１１に示されるパルス１２１の波形、図１２に示される１次微分、図１３に示される２次微分等から特徴量を算出し、算出した特徴量から血圧２１を推定する。算出される特徴量は、平均値、最大値、最小値、極大値、極小値、パルス１２１の長さ、パルス１２１の始点又は終点における検出量の値、これらの値と閾値との関係、極大値の数、極小値の数等である。

【0072】

また、推定部３６は、測定期間内の無撹乱期間に検出された脈波４１に含まれる、撹乱５１が無いと判定されたパルス１２２の数から脈拍数２２を推定する。例えば、推定部３６は、当該パルス１２２の数を無撹乱期間の長さで除することにより脈拍数２２を推定する。

【0073】

推定部３６は、プログラムを実行するＣＰＵ等である。変更部３５により行われる処理の全部又は一部が専用の電子回路により行われてもよい。

【0074】

１．１０ 脈波そのものに基づく撹乱の有無の判定
図１４は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる、脈波そのものに基づく撹乱の有無の判定の処理の流れを示すフローチャートである。

【0075】

変更部３５は、脈波４１そのものに基づいて判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１があるか否かを判定する場合は、図１４に示されるステップＳ１１１からＳ１１５までを実行する。

【0076】

ステップＳ１１１においては、変更部３５は、パルス１２１を生体情報１２を推定することに用いることができるか否かを判定する。例えば、推定部３６が、各パルス１２１から特徴量を算出し、算出した特徴量から血圧２１を推定する場合は、変更部３５は、血圧２１を推定するために必要な特徴量をパルス１２１から算出することができない場合に、パルス１２１を生体情報１２を推定することに用いることができないと判定する。例えば、変更部３５は、図１２に示される１次微分から抽出することができる極大値の数が基準より少ない場合、図１２に示される１次微分から抽出することができる極小値の数が基準より少ない場合、図１３に示される２次微分から抽出することができる極大値の数が基準より少ない場合、図１３に示される２次微分から抽出することができる極小値の数が一定の範囲内である場合等に、パルス１２１を生体情報１２を推定することに用いることができないと判定する。パルス１２１を生体情報１２を推定することに用いることができると判定された場合は、ステップＳ１１２が実行される。パルス１２１を生体情報１２を推定することに用いることができないと判定された場合は、ステップＳ１１５が実行される。

【0077】

ステップＳ１１２においては、変更部３５は、パルス１２１に含まれる、設定された範囲外の周波数を有する成分の強度が設定された強度より強いか否かを判定する。変更部３５は、当該パルス１２１に対して周波数解析を行って当該成分の強度が設定された強度より強いか否かを判定する。当該強度が設定された強度より強いと判定された場合は、ステップＳ１１５が実行される。当該強度が設定された強度より強くないと判定された場合は、ステップＳ１１３が実行される。

【0078】

ステップＳ１１３においては、変更部３５は、パルス１２１のパルス幅と当該パルス１２１に隣接するパルス１２１のパルス幅との差が設定された差（閾値）以上であるか否かを判定する。例えば、変更部３５は、前者のパルス幅が後者のパルス幅の０．９倍以下である場合又は前者のパルス幅が後者のパルス幅の１．１倍以上である場合に、前者のパルス幅と後者のパルス幅との差が設定された差以上であると判定する。当該差が設定された差以上であると判定された場合は、ステップＳ１１５が実行される。当該差が設定された差以上でないと判定された場合は、ステップＳ１１４が実行される。なお、推定される脈拍数の多少に応じて、パルス１２１のパルス幅と当該パルス１２１に隣接するパルス１２１のパルス幅との差と比較される上記の閾値が調整されてもよい。これは脈拍数の多少によって脈拍間隔が揺らぐ幅も増減することに由来する。

【0079】

ステップＳ１１４においては、変更部３５が、パルス１２１に対して撹乱５１が無いと判定する。

【0080】

ステップＳ１１５においては、変更部３５が、パルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。

【0081】

ステップＳ１１１からＳ１１５までにより、変更部３５は、判定の対象となるパルス１２１を生体情報１２を推定することに用いることができない場合に、判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。

【0082】

また、変更部３５は、判定の対象となるパルス１２１に含まれる、設定された範囲外の周波数を有する成分の強度が設定された強度より強い場合に、判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。

【0083】

また、変更部３５は、判定の対象となるパルス１２１のパルス幅と判定の対象となるパルス１２１に隣接するパルス１２１のパルス幅との差が設定された差以上である場合に、判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。これにより、変更部３５は、生体１１の心臓の不整脈により脈波４１の規則性又は周期性が低下した場合すなわち心拍のリズムが乱れた場合に、判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。また、変更部３５は、パルス１２１の誤検出等により脈波４１の規則性又は周期性が低下した場合に、判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。

【0084】

１．１１ 映像に基づく撹乱の有無の判定
図１５は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる、映像に基づく撹乱の有無の判定の処理の流れを示すフローチャートである。

【0085】

変更部３５は、映像４２に基づいて判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１があるか否かを判定する場合は、図１５に示されるステップＳ１２１からＳ１２４までを実行する。

【0086】

ステップＳ１２１においては、変更部３５は、パルス１２１が検出された期間中に条件を満たす輝度の時間変化が映像４２中に検出されたか否かを判定する。満たされるべき条件は、映像４２の全体の輝度の時間当たりの変化が閾値以上であるという条件等である。当該時間変化が映像４２中に検出されたと判定された場合は、ステップＳ１２３が実行される。当該時間変化が映像４２中に検出されていないと判定された場合は、ステップＳ１２２が実行される。

【0087】

ステップＳ１２２においては、変更部３５は、パルス１２１が検出された期間中に発話による口の動き７１、瞬目による目の動き７２又は咀嚼による口の動き７３が映像４２中に検出されたか否かを判定する。発話による口の動き７１、瞬目による目の動き７２又は咀嚼による口の動き７３が映像４２中に検出されたと判定された場合は、ステップＳ１２３が実行される。発話による口の動き７１、瞬目による目の動き７２及び咀嚼による口の動き７３のいずれも映像４２中に検出されていないと判定された場合は、ステップＳ１２４が実行される。

【0088】

ステップＳ１２３においては、変更部３５が、パルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。

【0089】

ステップＳ１２４においては、変更部３５が、パルス１２１に対して撹乱５１が無いと判定する。

【0090】

ステップＳ１２１からＳ１２４までにより、変更部３５は、判定の対象となるパルス１２１が検出された期間中に条件を満たす輝度の時間変化が映像４２中に検出された場合に、判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。
また、変更部３５は、判定の対象となるパルス１２１が検出された期間中に発話による口の動き７１、瞬目による目の動き７２又は咀嚼による口の動き７３が映像４２中に検出された場合に、判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。
換言すると、パルス１２１が検出された期間中に条件を満たす輝度の時間変化が映像４２中に検出されたか否かを判定するステップＳ１２１では、被写体側である生体側の想定以上の動きに由来する攪乱、および／あるいは、撮影する側である撮像部３２の動きに由来する攪乱を検出することができる。

【0091】

１．１２ 音に基づく撹乱の有無の判定
図１６は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる、音に基づく撹乱の有無の判定の処理の流れを示すフローチャートである。

【0092】

変更部３５は、音４３に基づいて判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱が有るか否かを判定する場合は、図１６に示されるステップＳ１３１からＳ１３４までを実行する。

【0093】

ステップＳ１３１においては、変更部３５は、パルス１２１が検出された期間中に設定された音量以上の音量を有する音４３がマイクロフォン３３により検出されたか否かを判定する。当該音４３が検出されたと判定された場合は、ステップＳ１３３が実行される。当該音４３が検出されていないと判定された場合は、ステップＳ１３２が実行される。

【0094】

ステップＳ１３２においては、変更部３５は、パルス１２１が検出された期間中に生体１１の発話による音４３がマイクロフォン３３により検出されたか否かを判定する。変更部３５は、音声認識機能により当該音４３を検出する。当該音４３が検出されたと判定された場合は、ステップＳ１３３が実行される。当該音４３が検出されていないと判定された場合は、ステップＳ１３４が実行される。

【0095】

ステップＳ１３３においては、変更部３５が、パルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。

【0096】

ステップＳ１３４においては、変更部３５が、パルス１２１に対して撹乱５１が無いと判定する。

【0097】

ステップＳ１３１からＳ１３４までにより、変更部３５は、判定の対象となるパルス１２１が検出された期間中に設定された音量以上の音量を有する音４３がマイクロフォン３３により検出された場合に、判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。
また、変更部３５は、判定の対象となるパルス１２１が検出された期間中に生体１１の発話による音がマイクロフォン３３により検出された場合に、判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。

【0098】

１．１３ 加速度又は角速度に基づく撹乱の有無の判定
図１７は、第１実施形態の生体情報推定装置に備えられる変更部により行われる、加速度又は角速度に基づく撹乱の有無の判定の処理の流れを示すフローチャートである。

【0099】

変更部３５は、加速度４４又は角速度４５に基づいて判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１があるか否かを判定する場合は、図１７に示されるステップＳ１４１からＳ１４３までを実行する。

【0100】

ステップＳ１４１においては、変更部３５は、パルス１２１が検出された期間中に条件を満たす加速度４４又は角速度４５がモーションセンサ３４により検出されたか否かを判定する。満たされるべき条件は、加速度４４又は角速度４５が設定された大きさ以上の大きさを有するという条件等である。条件を満たす加速度４４又は角速度４５が検出されたと判定された場合は、ステップＳ１４２が実行される。条件を満たす加速度４４又は角速度４５が検出されていないと判定された場合は、ステップＳ１４３が実行される。

【0101】

ステップＳ１４２においては、変更部３５が、パルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。

【0102】

ステップＳ１４３においては、変更部３５が、パルス１２１に対して撹乱５１が無いと判定する。

【0103】

ステップＳ１４１からＳ１４３までにより、変更部３５は、判定の対象となるパルス１２１が検出された期間中に条件を満たす加速度４４又は角速度４５がモーションセンサ３４により検出された場合に、判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。これにより、変更部３５は、検出部３１が大きく動いた場合に、判定の対象となるパルス１２１に対して撹乱５１が有ると判定する。

【0104】

なお、モーションセンサ３４により方位４６が検出された場合においても同様である（不図示）。
モーションセンサ３４は、検出部３１に付属することにより、検出側の動きによる攪乱の有無を検出することができるが、それに限らず、指輪、ネックレス、帽子、メガネなどの装備品や装飾品に備えられることにより被写体側である生体に装備されてもよい。モーションセンサ３４が生体に装備される場合は、所定の閾値以上の動きを検出したときに、有線あるいは無線により検出部に通知することにより、検出部３１は「攪乱があった」と判定してもよい（不図示）。

【0105】

本開示は、上記実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えてもよい。

【符号の説明】

【0106】

１ 生体情報推定装置、１１ 生体、１２ 生体情報、２１ 血圧、２２ 脈拍数、３１ 検出部、３２ 撮像部、３３ マイクロフォン、３４ モーションセンサ、３５ 変更部、３６ 推定部、３７ 出力部、４１ 脈波、４２ 映像、４３ 音、４４ 加速度、４５ 角速度、４６ 方位、５１ 撹乱、６１ 動き、７１ 発話による口の動き、７２ 瞬目による目の動き、７３ 咀嚼による口の動き、８１ 口の特徴点、８２ 目の特徴点、９１ 画像処理部、１０１ 変換部、１０２ フィルタ部、１１１ 輝度情報、１１２ 処理前脈波、１１３ 処理後脈波、１２１ パルス、１２２ パルス、１２３ パルス、１３１ 極大点、１３２ 極大点、１４１ 極小点、１４２ 極小点、１５１ 高さ、１５２ 極大点、１５３ 極大点、１６１ 深さ、１６２ 極小点、１６３ 極小点。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】