JP5691815B2 - Signal processing apparatus, signal processing method, and biological information measuring apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、時系列信号からノイズ成分を除去する信号処理装置、信号処理方法および生体情報測定装置に関する。 The present invention relates to a signal processing device, a signal processing method, and a biological information measurement device that remove noise components from a time-series signal.
従来、ノイズ成分が重畳した時系列データからノイズ成分を除去する信号処理に関する技術が、様々な信号処理装置に応用されてきた。特に時系列データが生体情報に関する情報を含んでいる場合には、上記の信号処理装置は、生体情報測定装置と呼ばれている。生体情報測定装置は、生体組織から生体情報を非侵襲で検出する装置であり、具体的には光電脈波計と呼ばれる生体の脈波波形および脈拍数を測定する測定装置や、パルスオキシメータと呼ばれる動脈血中酸素飽和濃度を測定する測定装置等である。これらの測定装置の原理は、生体組織を透過または反射した光を受光することによって得られる、生体組織の脈動による変動分に対応した信号成分に基づいて、血中における吸光物質の濃度等の生体情報を求めるものである。 Conventionally, techniques relating to signal processing for removing noise components from time-series data on which noise components are superimposed have been applied to various signal processing apparatuses. In particular, when the time-series data includes information related to biological information, the above signal processing device is called a biological information measuring device. The biological information measuring device is a device that non-invasively detects biological information from biological tissue, specifically, a measuring device called a pulse wave meter and a pulse oximeter that measures the pulse waveform and pulse rate of a living body called a photoelectric pulse wave meter. It is a measuring device or the like that measures the arterial blood oxygen saturation concentration. The principle of these measuring devices is that a living body such as the concentration of a light-absorbing substance in blood is obtained based on a signal component obtained by receiving light transmitted or reflected through a living tissue and corresponding to fluctuations due to pulsation of the living tissue. It seeks information.
一般に、生体組織を透過または反射した光を受光することによって得られる、生体情報の検出に必要なデータには様々なノイズ成分が重畳されている。ノイズ成分は、主に、生体情報測定装置を使用している際に、生体が体を動かす等の体動を行うことによるものである。ノイズ成分が信号成分に重畳すると生体情報の算出において誤差要因となるため、ノイズ成分を除去することが望まれている。 In general, various noise components are superimposed on data necessary for detection of biological information, which is obtained by receiving light transmitted or reflected through biological tissue. The noise component is mainly due to body movement such as movement of the body when the biological information measuring device is used. If the noise component is superimposed on the signal component, it causes an error in the calculation of biological information, and therefore it is desired to remove the noise component.
互いに波長の異なる複数の光を生体にそれぞれ照射した場合に、生体組織を透過または反射した光の強度における直流交流比に基づいて、生体情報を算出する技術が提案されてきた。特に、信号成分にノイズ成分が重畳している場合には、各波長についての直流交流比は、信号成分とノイズ成分とで表される。このように表されたノイズ成分を除去する技術として、測定されたデータに基づいて生成された周期性を有する信号成分を含むデータから、周期性を用いることによって信号成分を抽出し、データからノイズ成分を除去する技術が提案されている(特許文献1等参照)。 There has been proposed a technique for calculating biological information based on a direct-current alternating current ratio in intensity of light transmitted or reflected through a living tissue when a living body is irradiated with a plurality of lights having different wavelengths. In particular, when a noise component is superimposed on a signal component, the DC / AC ratio for each wavelength is represented by the signal component and the noise component. As a technique for removing the noise component represented in this way, the signal component is extracted from the data including the signal component having the periodicity generated based on the measured data by using the periodicity, and the noise is extracted from the data. Techniques for removing components have been proposed (see Patent Document 1).
この技術によれば、信号成分とノイズ成分との相互相関を用いた従来の手法に比べ、ノイズ成分除去のための演算処理量を低減することができる。 According to this technique, it is possible to reduce the amount of calculation processing for removing noise components, compared to the conventional method using the cross-correlation between signal components and noise components.
しかしながら、特許文献1の技術によって演算処理量が低減したとはいえ、乗算回数が比較的多いため、消費電力が大きくなってしまうことは否めない。特に、携帯用の生体情報測定装置では、通常、電池で駆動されるため、消費電力は重大な問題である。
However, although the amount of calculation processing is reduced by the technique of
また、生体情報測定装置は、手術室、集中治療室等の病棟のみならず、呼吸不全患者、在宅酸素療法患者の日常生活中の呼吸状態のデータ収集や管理、睡眠時無呼吸症候群のスクリーニング、登山等のスポーツ分野等常時身に着ける用途にまで用いられつつある。このような状況に鑑みても、生体情報測定装置には、小型化、軽量化、省電力化および低価格化等も求められている。 In addition, the biological information measuring device is not only for operating rooms, intensive care units, etc., but also for respiratory failure patients, home oxygen therapy patients in daily life respiratory data collection and management, sleep apnea syndrome screening, It is being used even for sportswear such as mountain climbing that can be worn at all times. Even in view of such a situation, the biological information measuring apparatus is also required to be reduced in size, weight, power saving, price reduction, and the like.
例として取りあげた生体情報測定装置に限らず、一般に、時系列データからノイズ成分を除去する信号処理を行う信号処理装置においても、ノイズ成分を除去する信号処理は消費電力の点で重大な問題といえる。 In addition to the biological information measuring device taken up as an example, in general, in signal processing devices that perform signal processing for removing noise components from time-series data, signal processing for removing noise components is a serious problem in terms of power consumption. I can say that.
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、信号処理量を低減し消費電力を抑えた信号処理装置、信号処理方法および生体情報測定装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a signal processing device, a signal processing method, and a biological information measurement device that reduce the amount of signal processing and suppress power consumption. .
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。 As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below.
本発明の一態様に係る信号処理装置は、周期性を有する第1信号成分と、第1ノイズ成分とを含む第1の時系列信号と、前記第1信号成分と所定の関係を有する第2信号成分および前記第1ノイズ成分と所定の関係を有する第2ノイズ成分を含む第2の時系列信号と、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係とに基づいて、前記第1の時系列信号と前記第2の時系列信号とから前記第1信号成分を含む信号であって、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を所定の差分ずつ異ならせた複数の信号を生成する信号生成部と、第1の所定時間範囲での前記信号生成部で生成した各信号の周期性を用いて、前記第1の所定時間範囲での前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定する推定部とを備え、前記信号生成部は、基準となる1つの信号を生成し、当該信号と、前記第1時系列信号と前記所定の差分とから算出したデータとを用いた漸化式によって、前記複数の信号のうち前記基準となる1つの信号以外の信号である他の信号を生成し、更に、前記基準となる信号の2値化処理に用いるための閾値を算出し、当該閾値と、前記第1の時系列信号又は前記第2の時系列信号と前記所定の差分とを用いて算出したデータとを用いて、漸化式によって前記他の信号それぞれの2値化処理に用いるための閾値をそれぞれ算出し、そして、生成した信号に前記閾値を用いて2値化処理を行うことで2値化信号を生成し、前記推定部は、前記2値化信号の周期性を用いて前記信号生成部で生成した信号の周期を推定して、前記所定の関係を推定することを特徴とする。
A signal processing apparatus according to an aspect of the present invention includes a first time-series signal including a first signal component having periodicity and a first noise component, and a second signal having a predetermined relationship with the first signal component. Based on a second time-series signal including a signal component and a second noise component having a predetermined relationship with the first noise component, and the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component, A signal including the first signal component from the first time-series signal and the second time-series signal, wherein the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component is a predetermined difference. The signal generation unit that generates a plurality of signals that are different from each other and the periodicity of each signal generated by the signal generation unit in the first predetermined time range, the first in the first predetermined time range. The predetermined relationship between one noise component and the second noise component is estimated. The signal generation unit generates one reference signal, and a recurrence formula using the signal and data calculated from the first time series signal and the predetermined difference To generate another signal that is a signal other than the reference signal among the plurality of signals , and further calculate a threshold value used for binarization processing of the reference signal. And the data calculated using the first time-series signal or the second time-series signal and the predetermined difference, and used for binarization processing of each of the other signals by a recurrence formula Each of the threshold values is calculated, and a binarization process is performed on the generated signal using the threshold value to generate a binarized signal, and the estimation unit uses the periodicity of the binarized signal. Estimating the period of the signal generated by the signal generator And estimating a predetermined relationship.
そして、本発明の他の一態様に係る信号処理方法は、信号処理方法であって、第1の所定時間範囲での、周期性を有する第1信号成分と第1ノイズ成分とを含む第1の時系列信号と、前記第1信号成分と所定の関係を有する第2信号成分および前記第1ノイズ成分と所定の関係を有する第2ノイズ成分を含む第2の時系列信号と、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係とに基づいて、前記第1の時系列信号と前記第2の時系列信号とから前記第1信号成分を含む信号であって、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を所定の差分ずつ異ならせた複数の信号を生成する信号生成ステップと、第1の所定時間範囲での前記生成ステップで生成した各信号の周期性を用いて、前記第1の所定時間範囲での前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定する推定ステップとを備え、前記信号生成ステップは、基準となる1つの信号を生成し、当該信号と、前記第1時系列信号と前記所定の差分とから算出したデータとを用いた漸化式によって、前記複数の信号のうち前記基準となる1つの信号以外の信号である他の信号を生成し、更に、前記基準となる信号の2値化処理に用いるための閾値を算出し、当該閾値と、前記第1の時系列信号又は前記第2の時系列信号と前記所定の差分とを用いて算出したデータとを用いて、漸化式によって前記他の信号それぞれの2値化処理に用いるための閾値をそれぞれ算出し、そして、生成した信号に前記閾値を用いて2値化処理を行うことで2値化信号を生成し、前記推定ステップは、前記2値化信号の周期性を用いて前記信号生成ステップで生成した信号の周期を推定して、前記所定の関係を推定することを特徴とする。
A signal processing method according to another aspect of the present invention is a signal processing method including a first signal component having a periodicity and a first noise component in a first predetermined time range. A second time-series signal including a second signal component having a predetermined relationship with the first signal component and a second noise component having a predetermined relationship with the first noise component; A signal including the first signal component from the first time-series signal and the second time-series signal based on the predetermined relationship between the noise component and the second noise component; A signal generation step for generating a plurality of signals in which the predetermined relationship between one noise component and the second noise component is different by a predetermined difference, and each signal generated in the generation step in a first predetermined time range Using the periodicity of the first predetermined time range An estimation step for estimating the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component, wherein the signal generation step generates one reference signal, the signal and the first noise component. when the recurrence formula using the the data calculated from the time-series signal and the predetermined difference, generates other signal is a signal other than one signal serving as the reference of the plurality of signals, further, the A threshold value used for binarization processing of a reference signal is calculated, and the threshold value and data calculated using the first time-series signal or the second time-series signal and the predetermined difference; Is used to calculate a threshold value to be used for binarization processing of each of the other signals by a recurrence formula, and binarization is performed by performing binarization processing on the generated signal using the threshold value Generating a signal and said estimating step The estimates the period of the signal generated by said signal generating step using the periodicity of the binary signal, and estimates the predetermined relationship.
このような構成の信号処理装置では、前記周期性を用いることによってノイズ成分を除去する際に必要な信号処理において、漸化式を用いることで、乗除算よりも加減算を多用するので、結果的に従来技術より信号処理量を低減することができる。このため、信号処理量の低減により、必要とされるCPU性能を低く抑えることが可能となり、また、ノイズ成分除去の演算に伴う消費電力も抑制することが可能となる。 In the signal processing apparatus having such a configuration, since the recurrence formula is used in the signal processing necessary for removing the noise component by using the periodicity, addition / subtraction is used more frequently than multiplication / division. In addition, the amount of signal processing can be reduced as compared with the prior art. For this reason, it is possible to reduce the required CPU performance by reducing the signal processing amount, and it is also possible to suppress the power consumption associated with the calculation of noise component removal.
このような構成の信号処理装置によれば、2値化処理を行う際の閾値を、生成信号毎に設定でき、且つ、閾値を求める際の信号処理量が従来よりも低減できるので、より正確で迅速な2値化処理が可能となる。 According to the signal processing apparatus having such a configuration, the threshold value for performing the binarization process can be set for each generated signal, and the amount of signal processing for obtaining the threshold value can be reduced as compared with the conventional technique. This makes it possible to perform binarization processing quickly.
また、上述の信号処理装置において、前記信号生成部が生成した信号は、時系列信号であり、前記信号生成部は、生成した信号から所定数毎に間引かれた結果のデータを用いて2値化処理を行うことを特徴とする。 Further, in the above-described signal processing device, the signal generated by the signal generation unit is a time-series signal, and the signal generation unit uses the data obtained by thinning out the generated signal every predetermined number. A value processing is performed.
このような構成の信号処理装置によれば、測定データのうちの一部のデータを用いて信号処理を行うので、より信号処理量を低減することができる。 According to the signal processing device having such a configuration, since the signal processing is performed using a part of the measurement data, the amount of signal processing can be further reduced.
また、上述の信号処理装置において、前記閾値を挟む2つの前記間引かれた結果のデータの間の間引いたデータに、前記2値化処理を行うことを特徴とする。 In the above-described signal processing device, the binarization process is performed on data thinned between two pieces of the thinned data sandwiching the threshold value.
このような構成の信号処理装置によれば、閾値近辺では、測定した間隔のデータを用いて2値化するので、迅速であり、且つ、より正確な2値化処理が可能となる。 According to the signal processing apparatus having such a configuration, binarization is performed using the data of the measured intervals in the vicinity of the threshold value, so that a quick and more accurate binarization process can be performed.
また、本発明の一態様に係る生体情報測定装置は、互いに波長の異なる複数の光を生体へそれぞれ照射して前記生体を透過または反射した各光をそれぞれ受光することによって得られた少なくとも第1測定データまたは第2測定データに基づいて、前記生体の生体情報を測定する生体情報測定装置であって、周期性を有する第1信号成分と、第1ノイズ成分からなる第1測定データを測定する第1測定部と、前記第1信号成分と所定の関係を有する第2信号成分および第1ノイズ成分と所定の関係を有する第2ノイズ成分を含む第2測定データを測定する第2測定部と、前記第1測定データと、前記第2測定データと、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係とに基づいて、前記第1測定データと前記第2測定データとから前記第1信号成分を含む信号であって、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を所定の差分ずつ異ならせた複数の信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部が生成した信号の周期性を用いて、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定する推定部とを備え、前記信号生成部は、基準となる1つの信号を生成し、当該信号と、前記第1測定データと前記所定の差分とから算出したデータとを用いた漸化式によって、前記複数の信号のうち前記基準となる1つの信号以外の信号である他の信号を生成し、更に、前記基準となる信号の2値化処理に用いるための閾値を算出し、当該閾値と、前記第1の時系列信号又は前記第2の時系列信号と前記所定の差分とを用いて算出したデータとを用いて、漸化式によって前記他の信号それぞれの2値化処理に用いるための閾値をそれぞれ算出し、そして、生成した信号に前記閾値を用いて2値化処理を行うことで2値化信号を生成し、前記推定部は、前記2値化信号の周期性を用いて前記信号生成部で生成した信号の周期を推定して、前記所定の関係を推定することを特徴とする。
In addition, the biological information measuring device according to one aspect of the present invention is obtained by irradiating a living body with a plurality of lights having different wavelengths and receiving each of the lights transmitted or reflected through the living body. A biological information measuring apparatus for measuring biological information of the living body based on measurement data or second measurement data, and measuring first measurement data including a first signal component having periodicity and a first noise component. A first measurement unit; a second measurement unit that measures second measurement data including a second signal component having a predetermined relationship with the first signal component and a second noise component having a predetermined relationship with the first noise component; , Based on the first measurement data, the second measurement data, and the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component, the first measurement data and the second measurement data, A signal generation unit that generates a plurality of signals that include the first signal component and that differ in the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component by a predetermined difference; An estimation unit that estimates the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component using the periodicity of the signal generated by the signal generation unit, and the signal generation unit is a reference 1 A signal other than the one signal serving as the reference among the plurality of signals is generated by a recurrence formula using the signals and the data calculated from the first measurement data and the predetermined difference. And further calculating a threshold value used for the binarization process of the reference signal, and the threshold value and the first time series signal or the second time series signal Data calculated using the predetermined difference The threshold value to be used for the binarization processing of each of the other signals is calculated by the recurrence formula, and the binarization processing is performed on the generated signal using the threshold value, thereby obtaining the binarized signal. And the estimation unit estimates the predetermined relationship by estimating a period of the signal generated by the signal generation unit using periodicity of the binarized signal .
このような構成の生体情報測定装置によれば、演算処理量を低減し消費電力を抑制した生体の血中酸素飽和度を測定する生体情報測定装置を提供することができる。また、演算処理量が低減されていることから、高性能な処理機能を備える必要が少なくなり、低価格化、小型化、軽量化の実現が可能となる。 According to the biological information measuring apparatus having such a configuration, it is possible to provide a biological information measuring apparatus that measures the blood oxygen saturation of a living body that reduces the amount of calculation processing and suppresses power consumption. In addition, since the amount of calculation processing is reduced, it is less necessary to provide a high-performance processing function, and it is possible to realize a reduction in price, size, and weight.
また、上述の生体情報測定装置において、前記推定部が推定した所定の関係に基づいて、所定の周期で血中酸素飽和度を算出する血中酸素飽和度算出部を備え、前記信号生成部は、前記所定の周期よりも長い周期で、前記複数の信号を生成して、2値化信号を生成し、前記推定部は、前記2値化信号の周期性に基づいて、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定することを特徴とする。 Further, in the above-described biological information measurement device, based on a predetermined relationship in which the estimating unit has estimated, with a blood oxygen saturation calculating unit for calculating a blood oxygen saturation at a predetermined cycle, said signal producing formation unit Generates a plurality of signals with a period longer than the predetermined period to generate a binarized signal, and the estimation unit generates the first noise based on the periodicity of the binarized signal. The predetermined relationship between a component and the second noise component is estimated.
測定データから血中酸素飽和度を求める周期よりも長い周期で、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との比である所定の関係k_vを算出する。k_vは、急激には変化しないからである。従って、複数の信号を生成し2値化する等の処理、データを測定するごとk_vを求めるよりも信号処理量が減ることになり、より迅速な信号処理量が可能となる。 A predetermined relationship k_v, which is a ratio between the first noise component and the second noise component, is calculated with a period longer than the period for obtaining blood oxygen saturation from the measurement data. This is because k_v does not change abruptly. Accordingly, the amount of signal processing is reduced compared to obtaining k_v every time data is measured, such as generating and binarizing a plurality of signals, and a more rapid signal processing amount is possible.
また、上述の生体情報測定装置において、前記推定部が推定した所定の関係を有する信号に2値化処理を行うことで2値化信号を生成し、当該2値化信号の周期性を用いて脈拍数を算出する脈拍数算出部を備えることを特徴とする。 Moreover, in the above-described biological information measuring device, a binarization signal is generated by performing binarization processing on a signal having a predetermined relationship estimated by the estimation unit, and the periodicity of the binarization signal is used. It is provided with the pulse rate calculation part which calculates a pulse rate.
このような構成の信号処理装置では、前記周期性を用いることによってノイズ成分を除去し、心拍数を推定する際に必要な信号処理において、漸化式を用いることで、乗除算よりも加減算を多用するので、結果的に従来技術より信号処理量を低減することができる。 In the signal processing apparatus having such a configuration, noise components are removed by using the periodicity, and addition / subtraction is performed rather than multiplication / division by using a recurrence formula in signal processing necessary for estimating the heart rate. As a result, the amount of signal processing can be reduced as compared with the prior art.
本発明に係る信号処理装置、信号処理方法および生体情報測定装置は、ノイズ成分除去のために必要な信号処理量を低減することができ、これにより、ノイズ成分除去の信号処理に伴う消費電力を抑制することが可能となる。 The signal processing device, the signal processing method, and the biological information measurement device according to the present invention can reduce the amount of signal processing necessary for noise component removal, thereby reducing power consumption associated with signal processing for noise component removal. It becomes possible to suppress.
以下に、本発明の前提となる従来技術および実施形態について述べる。なお、便宜上、信号処理装置のうち、特に生体情報測定装置を例として取りあげるが、生体情報測定装置のみならず、ノイズ成分を除去する信号処理装置にも本発明は適用可能である。
<本発明の前提となる従来技術>
まず、本発明の前提となる従来技術について説明する。この説明をするにあたり、一例として、互いに波長IR、Rの異なる複数の光を生体へそれぞれ照射して前記生体を透過または反射した各光をそれぞれ受光することによって得られた各測定データに基づいて前記生体の生体情報として血中酸素飽和度を測定する場合について説明する。
The prior art and embodiments that are the premise of the present invention will be described below. For convenience, a biological information measuring device is taken as an example of signal processing devices, but the present invention is applicable not only to a biological information measuring device but also to a signal processing device that removes noise components.
<Conventional Technology as a Premise of the Present Invention>
First, the prior art as a premise of the present invention will be described. In this description, as an example, based on measurement data obtained by irradiating a living body with a plurality of lights having different wavelengths IR and R, respectively, and receiving or transmitting each light transmitted or reflected by the living body. A case where blood oxygen saturation is measured as the biological information of the living body will be described.
ランバート・ベールの法則によって、生体組織を透過または反射したある波長の光の強度における交流成分と直流成分との比は、その波長での生体組織の吸光度の変化分に等しいと近似される。 According to Lambert-Beer's law, the ratio of the alternating current component to the direct current component in the intensity of light having a certain wavelength transmitted or reflected through living tissue is approximated to be equal to the change in absorbance of the living tissue at that wavelength.
上記ランバート・ベールの法則による近似を用いることによって、赤外波長IRについての、透過光または反射光の強度の直流成分と交流成分との比である赤外直交比IR_signalは、波長IRについての生体組織の吸光度の変化分と等しいと見なすことができる。同様に、赤色波長Rについての、透過光または反射光の強度の直流成分と交流成分との比である赤色直交比R_signalも、波長Rについての生体組織の吸光度の変化分と等しいと見なすことができる。 By using the Lambert-Beer law approximation described above, the infrared orthogonal ratio IR_signal, which is the ratio of the direct current component and the alternating current component of the transmitted or reflected light intensity for the infrared wavelength IR, It can be regarded as equal to the change in the absorbance of the tissue. Similarly, the red orthogonal ratio R_signal, which is the ratio of the direct current component to the alternating current component of the intensity of transmitted light or reflected light for the red wavelength R, may also be regarded as equal to the change in the absorbance of the living tissue for the wavelength R. it can.
前記赤外直交比IR_signalは、式(1)のように表される。 The infrared orthogonal ratio IR_signal is expressed as shown in Equation (1).
ここで、sは、吸光度の変化分の信号成分で、nは、信号成分に重畳しているノイズ成分である。 Here, s is a signal component corresponding to a change in absorbance, and n is a noise component superimposed on the signal component.
そして、前記赤色直交比R_signalは、式(2)で表される。 The red orthogonal ratio R_signal is expressed by Expression (2).
ここで、k_aは、波長IRにおける吸光度の変化分の信号成分sと波長Rの吸光度の変化分の信号成分との比であり、k_vは、波長IRの信号成分に重畳したノイズ成分nと波長Rの信号成分に重畳したノイズ成分との比である。 Where k_a is the ratio of the signal component s of the absorbance change at the wavelength IR to the signal component of the absorbance change at the wavelength R, and k_v is the noise component n and the wavelength superimposed on the signal component of the wavelength IR. This is the ratio of the noise component superimposed on the R signal component.
この式(2)のk_aと動脈血中酸素飽和度とは、一対一に対応することが知られており、k_aを求めることによって、動脈血中酸素飽和度を求めることができる。 It is known that k_a and arterial blood oxygen saturation in the formula (2) correspond one-to-one, and the arterial oxygen saturation can be obtained by obtaining k_a.
また、式(1)にk_vを乗算することによって式(3)が得られ、式(3)から式(2)を減算することによって、以下の式(4)が得られる。 Further, the equation (3) is obtained by multiplying the equation (1) by k_v, and the following equation (4) is obtained by subtracting the equation (2) from the equation (3).
同様に、上の式(1)にk_aを乗算することによって式(5)が得られ、式(5)から(式2)を減算することによって、以下の式(6)が得られる。 Similarly, equation (5) is obtained by multiplying the above equation (1) by k_a, and the following equation (6) is obtained by subtracting (equation 2) from equation (5).
ここで、信号成分sとノイズ成分nは、独立であるという関係、すなわち以下の関係式(7)を用い、かつ、短い時間内では、k_aおよびk_vが一定という条件の下で、上の(4)式と(6)式の相関をとることによって、式(8)が得られる。 Here, the relationship that the signal component s and the noise component n are independent, that is, the following relational expression (7) is used, and under the condition that k_a and k_v are constant within a short time ( Equation (8) is obtained by correlating equations 4) and (6).
ここで、Σは、k_aおよびk_vが一定であるような短い時間に関しての総和である。iは、光の強度の変化分の時系列データIR_signal、R_signalのデータ番号であり、データの測定時間間隔をΔt、測定開始時刻をt0として、t=Δt*i+t0という関係で時間tと結ばれている。
式(8)にはk_vとk_aという未知数が2つ含まれているため、式(8)のみからk_aとk_vとを求めることができない。
Here, Σ is the sum for a short time such that k_a and k_v are constant. i is the data number of the time-series data IR_signal and R_signal corresponding to the change in the intensity of light, and the measurement time interval of the data is Δt, the measurement start time is t0, and t = Δt * i + t0 Tied.
Since Equation (8) contains two unknowns k_v and k_a, k_a and k_v cannot be obtained from Equation (8) alone.
ここで、k_vを求めるために式(4)の右辺は、ほぼ周期的であることに着目し、式(4)の左辺が周期性をもつようなk_vを求める。 Here, in order to obtain k_v, paying attention to the fact that the right side of equation (4) is substantially periodic, k_v is obtained such that the left side of equation (4) has periodicity.
このように求められたk_vを式(8)に代入して、式(8)を満たす場合のk_aを求める。このk_aに基づいて、ノイズ成分を低減した動脈血中酸素飽和度を求めることができる。そして、上述の演算方法では、例えば、演算処理量が比較的大きなフーリエ変換等を用いる必要がないので、その分演算処理量を低減することが可能となっている。
<実施形態>
本実施形態は、式(4)の左辺が周期性をもつようなk_vを求める際の演算処理量を上記式をそのまま演算してk_vを求める場合の演算処理量に比べて大幅に削減するものである。
Substituting k_v obtained in this way into equation (8), k_a when equation (8) is satisfied is obtained. Based on this k_a, the arterial oxygen saturation with reduced noise components can be determined. In the above-described calculation method, for example, it is not necessary to use a Fourier transform or the like having a relatively large calculation processing amount, so that the calculation processing amount can be reduced accordingly.
<Embodiment>
In the present embodiment, the amount of calculation processing for obtaining k_v such that the left side of equation (4) has periodicity is significantly reduced compared to the amount of calculation processing for obtaining k_v by directly calculating the above equation. It is.
ここで、k_vを求める際の演算処理の削減方法について説明する。 Here, a method of reducing the arithmetic processing when obtaining k_v will be described.
式(4)の左辺に相当するq(以下の式参照)が最も周期性を持つようなk_vを求める。 K_v is calculated such that q (see the following equation) corresponding to the left side of equation (4) has the most periodicity.
q(i)=IR_signal(i)*k_v-R_signal(i)
ここで、iは、1からN個まである時系列データのi番目であることを表し、iと時間との対応は、上記<本発明の前提となる従来技術>で述べた通りである。Nは、動脈酸素飽和度の算出に必要なデータ数が選ばれ、例えば200等の値が用いられる。
q (i) = IR_signal (i) * k_v-R_signal (i)
Here, i represents the i-th time series data from 1 to N, and the correspondence between i and time is as described above in <Prior Art as a Premise of the Present Invention>. For N, the number of data necessary for calculating the arterial oxygen saturation is selected, and a value such as 200 is used.
動脈血中酸素飽和度を求めるには、まず、qを求め、qを2値化してそのパルス周期のバラツキを表わす指標が最小になるk_vを決定する。そして、決定したk_vをkv_minとして(以下、パルス周期のバラツキを表わす指標が最小になるk_vを「kv_min」という。)、
ΣR_signal(i)2-kv_min*ΣR_signal(i)*IR_signal(i)
-k_a*{ΣR_signal(i)*IR_signal(i)-kv_min*ΣIR_signal(i)2}=0
を解いて、
k_a={ΣR_signal(i)2-kv_min*ΣR_signal(i)*IR_signal(i)}
/{ΣR_signal(i)*IR_signal(i)-kv_min*ΣIR_signal(i)2}
よりk_aを決定する。そして、k_aに基づいて血中酸素飽和度を算出する。Σはiに関して1からNまで取られる総和である(以下の式でも同様である。)。また、ΣR_signal(i)2、ΣIR_signal(i)2、ΣR_signal(i)*IR_signal(i)を、それぞれR_signal2、ΣIR_signal2、ΣR_signal*IR_signalと記載することがある。
In order to obtain the arterial oxygen saturation, first, q is obtained, and q is binarized to determine k_v that minimizes an index representing the variation in the pulse period. Then, the determined k_v is set as kv_min (hereinafter, k_v at which the index indicating the variation in pulse period is minimized is referred to as “kv_min”).
ΣR_signal (i) 2 -kv_min * ΣR_signal (i) * IR_signal (i)
-k_a * {ΣR_signal (i) * IR_signal (i) -kv_min * ΣIR_signal (i) 2 } = 0
Solve
k_a = {ΣR_signal (i) 2 -kv_min * ΣR_signal (i) * IR_signal (i)}
/ {ΣR_signal (i) * IR_signal (i) -kv_min * ΣIR_signal (i) 2 }
To determine k_a. Then, the blood oxygen saturation is calculated based on k_a. Σ is a sum taken from 1 to N with respect to i (the same applies to the following equations). Further, ΣR_signal (i) 2 , ΣIR_signal (i) 2 , and ΣR_signal (i) * IR_signal (i) may be described as R_signal 2 , ΣIR_signal 2 , and ΣR_signal * IR_signal, respectively.
k_a={ΣR_signal(i)2-kv_min*ΣR_signal(i)*IR_signal(i)}
/{ΣR_signal(i)*IR_signal(i)-kv_min*ΣIR_signal(i)2}
において、R_signal、IR_signalをそれぞれ時間差分に置き換えたものでも良い。
k_a = {ΣR_signal (i) 2 -kv_min * ΣR_signal (i) * IR_signal (i)}
/ {ΣR_signal (i) * IR_signal (i) -kv_min * ΣIR_signal (i) 2 }
, R_signal and IR_signal may be replaced with time differences, respectively.
kv_minを求める方法は、次の通りである。 The method for obtaining kv_min is as follows.
まず、k_vをΔk_vずつ変化させて、それぞれのk_vについてqを求める。 First, k_v is changed by Δk_v and q is obtained for each k_v.
例えば、k_vをある値からΔk_vずつM回プラスし、また、M回マイナスして、(2*M+1)通りのqを算出する。この場合、各k_vについての演算では、N回の乗算を行うことになるので、すべてのk_vについてのqを求めるには、N*(2*M+1)回の乗算を行うことになる。 For example, k_v is incremented by Δk_v M times from a certain value, and is subtracted M times to calculate (2 * M + 1) ways of q. In this case, in the calculation for each k_v, N multiplications are performed. Therefore, to obtain q for all k_v, N * (2 * M + 1) multiplications are performed.
次に、それぞれのqにおける周期性を判断するために、それぞれのqを2値化する。2値化信号を生成する場合に用いる閾値は、各k_v応じて閾値を設定することが好ましい。qの振幅の大きさは各k_vによって異なるからである。 Next, in order to determine the periodicity at each q, each q is binarized. It is preferable that the threshold used when generating the binarized signal is set according to each k_v. This is because the amplitude of q varies depending on each k_v.
閾値は例えば、以下の式
閾値=f*√(1/N)Σq(i)2
より求めることができる。fは、例えば0.2である。
The threshold is, for example, the following formula: threshold = f * √ (1 / N) Σq (i) 2
It can be obtained more. For example, f is 0.2.
(1/N)Σq(i)2をQと表わすと
Q=(1/N)*Σq2
=k_v*k_v*(1/N)*ΣIR_signal2
-2*k_v*(1/N)*ΣR_signal*IR_signal+(1/N)*ΣR_signal2
である。
(1 / N) Σq (i) 2 is expressed as Q
Q = (1 / N) * Σq 2
= k_v * k_v * (1 / N) * ΣIR_signal 2
-2 * k_v * (1 / N) * ΣR_signal * IR_signal + (1 / N) * ΣR_signal 2
It is.
従って、(1/N)*ΣIR_signal2、(1/N)*ΣR_signal*IR_signal、(1/N)*ΣR_signal2は一度求めておけばよい。しかし、各k_vのQの算出には4回の乗算が必要であるので、すべてのk_vについては、4*(2*M+1)回の乗算が必要であることになり、計算量が非常に多くなる。 Therefore, (1 / N) * ΣIR_signal 2 , (1 / N) * ΣR_signal * IR_signal, and (1 / N) * ΣR_signal 2 need only be obtained once. However, since the calculation of Q for each k_v requires 4 multiplications, every k_v requires 4 * (2 * M + 1) multiplications, which is very computationally intensive. To be more.
さらに、より精度を求めて、k_vを細かく変化させてq(i)のパルス幅のバラツキを調べる場合には、計算量が大幅に増えてしまうことになる。 Furthermore, if more accuracy is required and k_v is changed finely to examine the variation in the pulse width of q (i), the amount of calculation will increase significantly.
そこで、本実施形態では計算量を削減するために、以下に示す手順でqおよびQを求める。 Therefore, in this embodiment, in order to reduce the amount of calculation, q and Q are obtained by the following procedure.
m番目(mは-M〜Mの範囲の整数)のk_vに対応するqおよびQは、q(m,i)、Q(m)と表し、m=0のときのq(0,i)、Q(0)、及び、mが0でない場合のQ(m)を求めるために必要なT(0)は、以下の式(A1)〜(A3)で求める。 q and Q corresponding to the m-th (m is an integer in the range of -M to M) k_v are expressed as q (m, i) and Q (m), and q (0, i) when m = 0 , Q (0), and T (0) necessary for obtaining Q (m) when m is not 0 are obtained by the following equations (A1) to (A3).
q(0,i)=R_signal(i)-k_v(0)*IR_signal(i) ・・・(A1)
Q(0)=k_v(0)2*SUM_sq_IR-2*k_v(0)*SUM_prdct_R_IR+SUM_sq_R ・・・(A2)
T(0)=2*k_v(0)*dkv_SUM_sq_IR-2*dkv_SUM_prdct_R_IR ・・・(A3)
なお、以下の値は事前に計算しておく。
q (0, i) = R_signal (i) -k_v (0) * IR_signal (i) (A1)
Q (0) = k_v (0) 2 * SUM_sq_IR-2 * k_v (0) * SUM_prdct_R_IR + SUM_sq_R (A2)
T (0) = 2 * k_v (0) * dkv_SUM_sq_IR-2 * dkv_SUM_prdct_R_IR (A3)
The following values are calculated in advance.
SUM_sq_R=(1/N)*ΣR_signal(i)2 ・・・(A4)
SUM_sq_IR=(1/N)*ΣIR_signal(i)2 ・・・(A5)
SUM_prdct_R_IR=(1/N)*ΣR_signal(i)*IR_signal(i) ・・・(A6)
次に、1≦m≦Mのとき(m=0から増加させる)のq及びQは、以下の式(B1)〜(B3)で求める。
SUM_sq_R = (1 / N) * ΣR_signal (i) 2 (A4)
SUM_sq_IR = (1 / N) * ΣIR_signal (i) 2 (A5)
SUM_prdct_R_IR = (1 / N) * ΣR_signal (i) * IR_signal (i) (A6)
Next, q and Q when 1 ≦ m ≦ M (increase from m = 0) are obtained by the following equations (B1) to (B3).
q(m,i)=q(m-1,i)+dkv_IR(i) ・・・(B1)
Q(m)=Q(m-1)+T(m-1) ・・・(B2)
T(m)=T(m-1)+U ・・・(B3)
また、-M≦m≦-1のとき(m=0から減少させる)のq及びQは、以下の式(B4)〜(B6)で求める。
q (m, i) = q (m-1, i) + dkv_IR (i) (B1)
Q (m) = Q (m-1) + T (m-1) (B2)
T (m) = T (m-1) + U (B3)
Further, q and Q when −M ≦ m ≦ −1 (decrease from m = 0) are obtained by the following equations (B4) to (B6).
q(m,i)=q(m+1,i)-dkv_IR(i) ・・・(B4)
Q(m)=Q(m+1)-T(m+1)+U ・・・(B5)
T(m)=T(m+1)-U ・・・(B6)
なお、以下の値は事前に計算しておく。
q (m, i) = q (m + 1, i) -dkv_IR (i) (B4)
Q (m) = Q (m + 1) -T (m + 1) + U (B5)
T (m) = T (m + 1) -U (B6)
The following values are calculated in advance.
dkv_IR(i)=Δk_v*IR_signal(i) ・・・(A7)
U=2*sq_dkvSUM_sq_IR ・・・(A8)
dkv_SUM_prdct_R_IR=Δk_v*SUM_prdct_R_IR ・・・(A9)
dkv_SUM_sq_IR=Δk_v*SUM_sq_IR ・・・(A10)
sq_dkvSUM_sq_IR=Δk_v*dkv_SUM_sq_IR ・・・(A11)
なお、dkv_IR(i)はIR_signal(i)を算出するごとに算出しておいてもよい。
dkv_IR (i) = Δk_v * IR_signal (i) (A7)
U = 2 * sq_dkvSUM_sq_IR (A8)
dkv_SUM_prdct_R_IR = Δk_v * SUM_prdct_R_IR (A9)
dkv_SUM_sq_IR = Δk_v * SUM_sq_IR (A10)
sq_dkvSUM_sq_IR = Δk_v * dkv_SUM_sq_IR (A11)
Dkv_IR (i) may be calculated every time IR_signal (i) is calculated.
このように、式(A1)を用いてq(0,i)、式(A7)を用いてdkv_IR(i)を算出しておけば、q(m,i)の算出は式(B1)および式(B4)で示すように加減算のみで実行できる。 Thus, if q (0, i) is calculated using equation (A1) and dkv_IR (i) is calculated using equation (A7), q (m, i) is calculated using equation (B1) and As shown by the equation (B4), it can be executed only by addition and subtraction.
また、同様に式(A2)を用いてQ(0)、式(A3)を用いてT(0)、式(A8)を用いてUを算出しておけば、Q(m)の算出は式(B2)および式(B3)、並びに、式(B5)および式(B6)で示すように加減算のみで実行できる。従って、計算量を大幅に少なくすることができる。 Similarly, Q (0) is calculated using equation (A2), T (0) is calculated using equation (A3), and U is calculated using equation (A8). As shown in the formulas (B2) and (B3), and the formulas (B5) and (B6), it can be executed only by addition and subtraction. Therefore, the calculation amount can be greatly reduced.
ここで、式(B2)および式(B3)、式(B5)および式(B6)について、説明する。
mを増加させるときのQ(m)(式B(2))は以下のように求めることができる。
Q(m)={k_v'(m)}2*SUM_sq_IR
-2*k_v'(m)*SUM_prdct_R_IR+SUM_sq_IR
={k_v'(m-1)+Δk_v}2*SUM_sq_IR
-2*{k_v'(m-1)+Δk_v}*SUM_prdct_R_IR+SUM_sq_IR
={k_v'(m-1)}2*SUM_sq_IR+2*k_v'(m-1)*dkv_SUM_sq_IR+sq_dkv_SUM_sq_IR
-2*k_v'(m-1)*SUM_prdct_R_IR-2*dkv_SUM_prdct_R_IR+SUM_sq_IR
ここで
{k_v'(m-1)}2*SUM_sq_IR-2*k_v'(m-1)*SUM_prdct_R_IR+SUM_sq_IR=Q(m-1)だから、
Q(m)=Q(m-1)+2*k_v'(m-1)*dkv_SUM_sq_IR+sq_dkv_SUM_sq_IR-2*dkv_SUM_prdct_R_IR
2*k_v'(m)*dkv_SUM_sq_IR+sq_dkv_SUM_sq_IR-2*dkv_SUM_prdct_R_IR=T(m)と定義すると、
2*k_v'(m-1)*dkv_SUM_sq_IR+sq_dkv_SUM_sq_IR-2*dkv_SUM_prdct_R_IR=T(m-1)だから
Q(m)=Q(m-1)+T(m-1)
また、
T(m)=2*k_v'(m)*dkv_SUM_sq_IR+sq_dkv_SUM_sq_IR-2*dkv_SUM_prdct_R_IR
=2*k_v'(m-1)*dkv_SUM_sq_IR+sq_dkv_SUM_sq_IR-2*dkv_SUM_prdct_R_IR
+2*sq_dkv_SUM_sq_IR
=T(m-1)+2*sq_dkv_SUM_sq_IR
である。
Here, Formula (B2), Formula (B3), Formula (B5), and Formula (B6) will be described.
Q (m) (formula B (2)) when m is increased can be obtained as follows.
Q (m) = {k_v '(m)} 2 * SUM_sq_IR
-2 * k_v '(m) * SUM_prdct_R_IR + SUM_sq_IR
= {k_v '(m-1) + Δk_v} 2 * SUM_sq_IR
-2 * {k_v '(m-1) + Δk_v} * SUM_prdct_R_IR + SUM_sq_IR
= {k_v '(m-1)} 2 * SUM_sq_IR + 2 * k_v' (m-1) * dkv_SUM_sq_IR + sq_dkv_SUM_sq_IR
-2 * k_v '(m-1) * SUM_prdct_R_IR-2 * dkv_SUM_prdct_R_IR + SUM_sq_IR
here
{k_v '(m-1)} 2 * SUM_sq_IR-2 * k_v' (m-1) * SUM_prdct_R_IR + SUM_sq_IR = Q (m-1)
Q (m) = Q (m-1) + 2 * k_v '(m-1) * dkv_SUM_sq_IR + sq_dkv_SUM_sq_IR-2 * dkv_SUM_prdct_R_IR
2 * k_v '(m) * dkv_SUM_sq_IR + sq_dkv_SUM_sq_IR-2 * dkv_SUM_prdct_R_IR = T (m)
2 * k_v '(m-1) * dkv_SUM_sq_IR + sq_dkv_SUM_sq_IR-2 * dkv_SUM_prdct_R_IR = T (m-1)
Q (m) = Q (m-1) + T (m-1)
Also,
T (m) = 2 * k_v '(m) * dkv_SUM_sq_IR + sq_dkv_SUM_sq_IR-2 * dkv_SUM_prdct_R_IR
= 2 * k_v '(m-1) * dkv_SUM_sq_IR + sq_dkv_SUM_sq_IR-2 * dkv_SUM_prdct_R_IR
+ 2 * sq_dkv_SUM_sq_IR
= T (m-1) + 2 * sq_dkv_SUM_sq_IR
It is.
2*sq_dkv_SUM_sq_IR=Uと表わすとT(m)は次の漸化式で求めることができる。
T(m)=T(m-1)+U
したがって、以下の2つの漸化式によりQ(m)を順次求めることができる。
Q(m)=Q(m-1)+T(m-1)
T(m)=T(m-1)+U
次に、mを減少させるときのQ(m)(式B(5))は以下のように求めることができる。
mを増加させるときのT(m)=T(m-1)+Uより
T(m-1)=T(m)-U
だからこれをQ(m)=Q(m-1)+T(m-1)に代入すると
Q(m)=Q(m-1)+T(m)-U
Q(m-1)=Q(m)-T(m)+U
mをm+1に置き換えると、以下の漸化式でmを-1から順次減少させてQ(m)を求めることができる。
Q(m)=Q(m+1)-T(m+1)+U
T(m)=T(m+1)-U
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。
When expressed as 2 * sq_dkv_SUM_sq_IR = U, T (m) can be obtained by the following recurrence formula.
T (m) = T (m-1) + U
Therefore, Q (m) can be obtained sequentially by the following two recurrence formulas.
Q (m) = Q (m-1) + T (m-1)
T (m) = T (m-1) + U
Next, Q (m) (formula B (5)) when m is decreased can be obtained as follows.
From T (m) = T (m-1) + U when increasing m
T (m-1) = T (m) -U
So substituting this into Q (m) = Q (m-1) + T (m-1)
Q (m) = Q (m-1) + T (m) -U
Q (m-1) = Q (m) -T (m) + U
If m is replaced by m + 1, Q (m) can be obtained by sequentially decreasing m from −1 using the following recurrence formula.
Q (m) = Q (m + 1) -T (m + 1) + U
T (m) = T (m + 1) -U
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted suitably.
<構成>
まず、本発明の実施形態の構成について説明する。図1は、実施形態における生体情報測定装置の構成を示すブロック図である。なお、図中の実線は、後述する脈派の時系列データに相当する電気信号成分の各ブロック間での流れを表す。
<Configuration>
First, the configuration of the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a biological information measuring device according to an embodiment. In addition, the solid line in the figure represents the flow between each block of the electric signal component corresponding to the time-series data of the pulse group described later.
この生体情報測定装置40は、例えば体動等によるノイズ成分の影響を除去した生体情報を測定するために、測定対象(被験体)の生体を透過または反射した光の強度の時系列データを用いて測定対象の体動等による生体情報測定値への影響を除去し、ノイズ成分が除去された時系列データに基づいて、例えば血中酸素飽和度等の生体情報を測定する測定装置である。
This biological
本発明の一態様に即してより具体的に言えば、生体情報測定装置40の生体情報測定装置本体は、互いに波長の異なる複数の光を生体へそれぞれ照射して生体を透過または反射した各光をそれぞれ受光することによって得られた各測定データに基づいて生体の生体情報を測定する。該生体情報測定装置本体は、測定データに基づいて生成され周期性を有する信号成分を含むデータから、信号成分の周期性を用いることによってデータからノイズ成分を除去し、ノイズ成分を除去したデータに基づいて生体の生体情報を測定する測定部10を備える。
More specifically, in accordance with one aspect of the present invention, the biological information measuring device main body of the biological
すなわち、生体情報測定装置40は、互いに波長の異なる複数の光を生体へそれぞれ照射して生体を透過または反射した各光をそれぞれ受光することによって各測定データを取得するデータ取得部1と、データ取得部1で得られた各測定データに基づいて生体の生体情報を測定する該生体情報測定装置本体とを備える。
That is, the biological
以下、より詳細に、この生体情報測定装置40の構成について述べる。生体情報測定装置40は、例えば、図1に示すように、データ取得部1と、測定部10と、出力部30とを備えて構成される。
Hereinafter, the configuration of the biological
データ取得部1は、測定部10での生体情報の測定に必要な、生体の脈動に関する時系列データを、所定の時間間隔(測定周期)で測定して取得するための装置である。ここで、脈動を検出する方法としては、各種の方法が採用可能であるが、例えば生体組織のヘモグロビンの吸光特性を利用する方法を好適に採用することができる。周知の通り、酸素は、ヘモグロビンによって生体の各細胞に運ばれるが、ヘモグロビンは、肺で酸素と結合して酸化ヘモグロビンとなり、生体の細胞で酸素が消費されるとヘモグロビンに戻る。酸素飽和度は、血中の酸化ヘモグロビンの割合をいう。これらヘモグロビンの吸光度および酸化ヘモグロビンの吸光度は、波長依存性を有しており、例えば、ヘモグロビンは、赤色領域の波長Rの赤色光に対し酸化ヘモグロビンよりも光を多く吸収するが、赤外線領域の波長IRの赤外光に対しては酸化ヘモグロビンよりも光の吸収が少ない。この方法は、このようなヘモグロビンと酸化ヘモグロビンとの赤色光と赤外光とに対する吸光特性の違いを利用して例えば血中酸素飽和度や脈拍数等の生体情報を求めるものである。データ取得部1は、例えば、図1に示すように、赤色光(以下、R)を所定の生体組織に照射する発光素子(R)、および、前記発光素子(R)で照射され測定対象の生体組織を透過または反射した光を受光する受光素子(R)を備えたセンサ(R)部2と、赤外光(以下、IR)を前記所定の生体組織に照射する発光素子(IR)、および、前記発光素子(IR)で照射され測定対象の生体組織を透過または反射した各光を受光する受光素子(IR)を備えたセンサ(IR)部3とを含む反射型若しくは透過型センサである。このような構成のデータ取得部1は、所定の生体組織にセットされ、前記受光素子(R、IR)によって各受光量をそれぞれモニタして、これら受光された各光を光強度に従って電気信号へそれぞれ光電変換することによって脈波に関する前記各時系列データをそれぞれ取得する。データ取得部1は、測定部10に接続され、これら各時系列データを後述するAC/DC(R)部11へ出力する。
The
出力部30は、測定部10に接続され、測定部10で測定された生体に関する生体情報の測定値等を出力するための装置である。出力部30は、例えば、液晶表示装置(LCD;Liquid Crystal Display)、7セグメントLED、有機フォトルミネセンス表示装置、CRT(Cathode Ray Tube)表示装置およびプラズマ表示装置等の表示装置や、マイクやスピーカー等の音出力装置や、プリンタ等の印刷装置等である。例えば、脈波データのデータ解析結果等の各種測定情報は、光点灯(点消灯、点滅を含む)、文字、画像、音声あるいは印刷等の適宜に任意の形態で出力される。
The
この出力部30は、例えば、図1に示すように、SpO2出力部31と、脈拍数出力部32と、信頼度出力部33とを備えて構成される。SpO2出力部31は、後述するSvO2推定SpO2決定部19で算出された血中酸素飽和度を出力するための装置である。脈拍数出力部32は、後述する脈拍数算出部20で算出された脈拍数を出力するための装置である。そして、信頼度出力部33は、後述する信頼度算出部21で算出された信頼度を出力するための装置である。
For example, as shown in FIG. 1, the
この測定部10は、例えば、図1に示すように、機能的に、AC/DC(R)変換部11、AC/DC(IR)変換部12、BPF(R)部13、BPF(IR)部14、ΣR_signal*IR_signal算出部15、ΣR2算出部16、ΣIR2算出部17、初期値算出部18、SvO2推定SpO2決定部19、脈拍数算出部20、信頼度算出部21および差分算出部22を備え、そして、予め記憶された制御プログラムに従い、データ取得部1および出力部30を当該機能に応じてそれぞれ制御する。
For example, as shown in FIG. 1, the
測定部10は、データ取得部1によって取得された脈波の時系列データに対して、所定の前処理を行った後に、ノイズ成分の除去および生体情報の演算に必要な初期値を算出し、前記初期値を用いて、脈波の時系列データに含まれるノイズ成分を除去するノイズ成分除去処理を行い、ノイズ成分除去後の脈波の時系列データに基づき、生体情報等を測定し、その生体情報の測定値を出力部30へ出力する装置である。測定部10は、例えば、後述する演算処理を行う各演算処理プログラム等を記憶するROM(Read Only Memory)、いわゆるワーキングメモリとして機能し一時的にデータを格納するRAM(Random Access Memory)および前記演算処理プログラム等を前記ROMから読み出して実行する中央処理装置(CPU)およびその周辺回路等である。
The
AC/DC(R)変換部11は、データ取得部1のセンサ(R)部2から入力される赤色光(R)の時系列データに対し、直流成分と交流成分との比であるデータに変換する回路である。なお、本実施形態では、AC/DC(R)変換部11は、前記前処理として、暗電流による成分を除去するダーク処理を行う。
The AC / DC (R)
BPF(R)部13は、AC/DC(R)変換部11から赤色光(R)の時系列データが入力され、ノイズ成分を除去して赤色光(R)についての周波数成分を得るためのバンドパスフィルタ(BPF)である。BPF(R)部13は、フィルタリング後の時系列データであるR_signalをΣR_signal*IR_signal算出部15、Σ(R_signal)2算出部16およびSvO2推定SpO2決定部19へそれぞれ出力する。
The BPF (R)
AC/DC(IR)変換部12は、データ取得部1のセンサ(IR)部3から入力される赤外光(IR)の時系列データに対し、直流成分と交流成分との比であるデータに変換する回路である。なお、本実施形態では、AC/DC(IR)変換部12は、前記前処理として、暗電流による成分を除去するダーク処理を行う。
The AC / DC (IR)
BPF(IR)部14は、AC/DC(IR)変換部12から赤外光(IR)の時系列データが入力され、ノイズ成分を除去して赤外光(IR)についての周波数成分を得るためのバンドパスフィルタである。BPF(IR)部14は、フィルタリング後の時系列データであるIR_signalをΣR_signal*IR_signal算出部15、ΣIR_signal2算出部17およびSvO2推定SpO2決定部19へそれぞれ出力する。
The BPF (IR)
ΣR_signal*IR_signal算出部15は、BPF(R)部13から入力される赤色光(R)の時系列データと、BPF(IR)部14から入力される赤外光(IR)の時系列データとを用いて、相互相関ΣR_signal*IR_signalを算出し、算出した相互相関ΣR_signal*IR_signalを初期値算出部18および信頼度算出部21に出力する回路である。
The ΣR_signal *
Σ(R_signal)2算出部16は、BPF(R)部13から入力される赤色光(R)の時系列データを用いて、自己相関Σ(R_signal)2を算出し、算出した自己相関Σ(R_signal)2を初期値算出部18および信頼度算出部21に出力する回路である。
The Σ (R_signal) 2 calculating
Σ(IR_signal)2算出部17は、BPF(IR)部14から入力される赤外光(IR)の時系列データを用いて、自己相関Σ(IR_signal)2を算出し、算出した自己相関Σ(IR_signal)2を初期値算出部18および信頼度算出部21に出力する回路である。
The Σ (IR_signal) 2 calculating
差分算出部22は、BPF(R)部13から入力される赤色光(R)の時系列データと、BPF(IR)部14から入力される赤外光(IR)の時系列データとを用いて、q(0,i)およびdkv_IR(i)(式(A1)および式(A7)参照)を算出し、算出したq(0,i)およびdkv_IR(i)をSvO2推定SpO2決定部19に出力する回路である。
The
初期値算出部18は、初期値および後の演算で使用する値を算出する回路であり、より具体的には、ΣR_signal*IR_signal算出部15から入力される相互相関ΣR_signal*IR_signal、Σ(R_signal)2算出部16から入力される自己相関Σ(R_signal)2、および、Σ(IR_signal)2算出部17から入力される自己相関Σ(IR_signal)2を用いて、初期値および後の演算で使用する値(以下、まとめて「初期値」という場合がある。)を算出し、算出した初期値等をSvO2推定SpO2決定部19へ出力する。
The initial
SvO2推定SpO2決定部19は、周期性を有する信号成分を含む時系列データから、周期性を用いて信号成分に重畳したノイズ成分を除去し、ノイズ成分を除去した時系列データに基づいて、動脈の血中酸素飽和度を算出する回路である。SvO2推定SpO2決定部19は、課題を解決するための手段で開示した信号生成部および推定部に相当する。SvO2推定SpO2決定部19は、より具体的には、BPF(R)部13から入力される時系列データR_signal、BPF(IR)部14から入力される時系列データIR_signalおよび差分算出部22から入力される時系列データq(0,i)およびdkv_IR(i)から、初期値算出部18で算出された初期値を基に、動脈の血中酸素飽和度を算出する回路であり、必要に応じてノイズ成分に基づき静脈の血中酸素飽和度を算出し、算出した血中酸素飽和度をSpO2出力部31へ出力する。
The SvO2 estimation
脈拍数算出部20は、SvO2推定SpO2決定部19でノイズ成分を除去した時系列データに基づいて、脈拍数を算出し、算出した脈拍数を脈拍数出力部32へ出力する。
The pulse
信頼度算出部21は、測定した生体情報について、誤差の度合いを表す信頼度を算出する回路であり、算出した信頼度を信頼度出力部33へ出力する。
The
なお、必要に応じて生体情報測定装置40は、図略の外部記憶部をさらに備えてもよい。外部記憶部は、例えば、メモリカード、フレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Compact Disc Recordable)、DVD−R(Digital Versatile Disc Recordable)およびブルーレイディスク(Blue-ray Disc)等の記憶媒体との間でデータを読み込みおよび/または書き込みを行う装置であり、例えば、メモリカードインタフェース、フレキシブルディスクドライブ、CD−ROMドライブ、CD−Rドライブ、DVD−Rドライブおよびブルーレイディスクドライブ等である。
Note that the biological
ここで、生体情報測定装置40は、測定部10に演算処理プログラム等が格納されていない場合には、これらプログラム等を記録した記録媒体から、前記外部記憶部を介して測定部10にインストールされるように構成されてもよい。あるいは、生体情報測定装置40は、検出された生体情報等のデータが前記外部記憶部を介して記録媒体に記録されるように構成されてもよい。
Here, when an arithmetic processing program or the like is not stored in the
<動作>
次に、本実施形態の動作について、図2〜7を用いて説明する。
<Operation>
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.
図2の生体情報測定処理のフローチャート(ステップS10〜ステップS23)は、主に3つの処理を行っている。ステップS10は初期処理を示し、ステップS11〜ステップS20は血中酸素飽和度検出処理を示し、ステップS21は脈拍数検出処理を示す。ステップS22は、算出した血中酸素飽和度、脈拍数等を表示する処理を示し、ステップS23は、血中酸素飽和度等を測定周期で測定するよう制御する処理を示している。また、図3は、初期処理の詳細を示すフローチャートであり、図4〜図8は、血中酸素飽和度検出処理の中の一部の処理の詳細を示すフローチャートおよび説明のための図である。図9は、脈拍数検出処理の詳細を示すフローチャートである。 The biological information measurement process flowchart (steps S10 to S23) in FIG. 2 mainly performs three processes. Step S10 shows an initial process, steps S11 to S20 show a blood oxygen saturation detection process, and step S21 shows a pulse rate detection process. Step S22 shows a process for displaying the calculated blood oxygen saturation, pulse rate, etc., and step S23 shows a process for controlling the blood oxygen saturation etc. to be measured in the measurement cycle. FIG. 3 is a flowchart showing details of the initial processing, and FIGS. 4 to 8 are flowcharts showing details of some of the blood oxygen saturation detection processing and diagrams for explanation. . FIG. 9 is a flowchart showing details of the pulse rate detection process.
生体情報測定装置40は、例えば、その起動によって演算処理プログラムを実行する。この演算処理プログラムの実行によって、測定部10の各部(11〜22)が機能的に構成される。そして、生体情報測定装置40は、以下の動作によって、データ取得部1で取得された時系列データに基づいて、ノイズ成分を低減した例えば血中酸素飽和度等の生体情報を測定する。
The biological
<初期処理(ステップ10)>
生体情報測定装置40は、まず初期処理を行う(ステップS10)。初期処理では、主に、4つの処理を行う。1つは、所定数の時系列データを収集する処理である。2つ目は、k_vを求める処理で用いる値(後述するqの差分)等を算出して記憶する処理であり、3つ目は、演算で用いる固定値(SUMで始まる定数等)を算出して記憶する処理であり、4つ目は、初期値を算出する処理である。
<Initial processing (step 10)>
The biological
初期処理の詳細を、図3を用いて説明する。図3は、初期処理を示すフローチャートである。 Details of the initial processing will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the initial processing.
生体情報測定装置40の測定が開始されると、測定部10には、データ取得部1から、センサ(R)部2の暗電流による成分R_dark、および、センサ(IR)部3の暗電流による成分IR_darkがそれぞれ入力される。そして、測定部10には、データ取得部1から、生体組織を透過または反射した波長IRおよび波長Rの光の強度変化に関するデータ時系列であるR_signal_and_dark(i)およびIR_signal_and_dark(i)がそれぞれ入力される。ここで、iは、1からN個まである時系列データのi番目であることを表し、iと時間との対応は、前記発明の原理で述べた通りである。Nは、酸素飽和度の算出に必要なデータ数が選ばれ、例えば200等の値が用いられる。簡便のため、以降は、時系列データのiを省略して記載する場合がある。なお、波長Rに関するデータR_signal_and_darkには、センサ(R)部2の暗電流による成分R_darkが、波長IRに関するデータIR_signal_and_darkには、センサ(IR)部3の暗電流による成分IR_darkがそれぞれ含まれている。
When the measurement of the biological
次に、AC/DC(R)部11は、R_signal_and_darkからR_darkを差し引くダーク処理を行う。同様に、AC/DC(IR)部12は、IR_signal_and_darkからIR_darkを差し引くダーク処理を行う(ステップS30)。
Next, the AC / DC (R)
次に、ダーク処理された各波長の信号を直流成分と交流成分との比(交流成分/直流成分)にそれぞれ変換する(ステップS31)。より具体的には、IR_signal_and_darkからIR_dark成分が除去され、生体由来の光の強度のみからなる直流成分と交流成分との比であるIR_signalが算出される。同様にR_signal_and_darkからR_dark成分が除去され、生体由来の光の強度のみからなる直流成分と交流成分との比であるR_signalが算出される。 Next, the dark-processed signal of each wavelength is converted into a ratio between the DC component and the AC component (AC component / DC component) (step S31). More specifically, the IR_dark component is removed from IR_signal_and_dark, and IR_signal, which is the ratio of the direct current component consisting only of the intensity of light derived from the living body to the alternating current component, is calculated. Similarly, the R_dark component is removed from R_signal_and_dark, and R_signal, which is the ratio of the direct current component consisting only of the intensity of light derived from the living body to the alternating current component, is calculated.
次に、BPF(R)部13は、R_signalをフィルタリングし、不要な周波数成分を除去して所望の周波数成分のみを得るための処理を行う。同様にBPF(IR)部14は、IR_signalをフィルタリングし、不要な周波数成分を除去して所望の周波数成分信号成分を得るための処理を行う(ステップS32)。
Next, the BPF (R)
次に、差分算出部22は、式(A1)を用いて、q(0,i)を算出し、また、式(A7)を用いて、IR_signal(i)からdkv_IR(i)を算出する(ステップS33)。差分算出部22は、算出したq(0,i)およびdkv_IR(i)を、SvO2推定SpO2決定部19に出力する。
Next, the
また、ステップS32で取り出されたデータR_signal、IR_signalに対し、ΣR_signal*IR_signal算出部15、Σ(R_signal)2算出部16、Σ(IR_signal)2算出部17は、相互相関ΣR_signal*IR_signal、波長Rについての自己相関ΣR_signal2および波長IRについての自己相関ΣIR_signal2をそれぞれを算出し、初期値算出部18に出力する。なお、Σはiに関して1からNまで取られる総和であり、短い時間間隔で、k_vとk_aは、一定であるという仮定が成り立つ。
Further, with respect to the data R_signal and IR_signal extracted in step S32, the ΣR_signal *
次に、初期値算出部18は、所定数(N個)のデータを収集したら(ステップS34:Yes)、SUM_sq_R、SUM_sq_IR、および、SUM_prdct_R_IRを、式(A4)、式(A5)、および、式(A6)を用いて算出する(ステップS35)。
Next, when the initial
次に、初期値算出部18は、k_vの初期値であるk_v_0に、適当な値を代入する(ステップS36)。なお、2度目の測定からは、前回求められたkv_minを記憶しておき、それを代入する。
Next, the initial
次に、ステップS35およびステップS36で求めたSUM_sq_R、SUM_sq_IR、SUM_prdct_R_IRおよびk_v_0を用いて、初期値算出部18は、血中酸素飽和度検出フローで必要となる、k_aの仮値k_a_0およびk_nsの仮値であるk_ns_0をそれぞれ算出する(ステップS37)。初期値算出部18は、算出した各値を、SvO2推定SpO2決定部19に出力する。
Next, using the SUM_sq_R, SUM_sq_IR, SUM_prdct_R_IR, and k_v_0 obtained in steps S35 and S36, the initial
SvO2推定SpO2決定部19は、SUM_sq_R、SUM_sq_IR、SUM_prdct_R_IR、k_v_0、k_a_0、および、k_ns_0を前記メモリ等(図示せず)に記憶する。
The SvO2 estimation
ここで、k_nsは、ノイズ成分を抽出するか否かを判定するための指標であり、ノイズ成分の強度と信号成分の強度との比等で表され、例えば、式(9)のように表される。 Here, k_ns is an index for determining whether or not to extract a noise component, and is represented by a ratio between the strength of the noise component and the strength of the signal component, for example, as shown in Expression (9). Is done.
ここで、ノイズ成分の強度に関する値であるn_squareと信号成分の強度に関する値であるs_squareは、式(8)にk_v_0を代入して等号が成り立つか否かによって異なる式で与えられる。 Here, n_square, which is a value related to the intensity of the noise component, and s_square, which is a value related to the intensity of the signal component, are given by different expressions depending on whether or not an equal sign holds by substituting k_v_0 into Expression (8).
式(8)にk_v_0を代入して、等号が成り立つ(すなわち左辺がゼロに等しくなる)ようなk_aの値が求められた場合には、そのk_aの値がk_a_0とされ、以下の式(10)と式(11)と(9)を用いてk_ns_0が算出される。 When k_v_0 is substituted into equation (8) and the value of k_a such that the equal sign holds (that is, the left side becomes equal to zero) is obtained, the value of k_a is set to k_a_0, and the following equation ( 10) and equations (11) and (9) are used to calculate k_ns_0.
一方、式(8)にk_v_0を代入し、等号が成り立つ生理学的に妥当なk_aが求まらない場合には、前回のk_aなど適当なk_aをk_a_0とし、以下の式(12)と式(13)と式(9)を用いてk_ns_0が算出される。また、動脈血と静脈血の酸素飽和度の差として例えば10%と仮定して、それに相当する値をk_v_0から差し引いた値をk_a_0としても良い。 On the other hand, if k_v_0 is substituted into the equation (8) and a physiologically valid k_a for which the equal sign holds is not obtained, an appropriate k_a such as the previous k_a is set to k_a_0, and the following equations (12) and K_ns_0 is calculated using (13) and Equation (9). Further, assuming that the difference in oxygen saturation between arterial blood and venous blood is 10%, for example, a value obtained by subtracting a corresponding value from k_v_0 may be k_a_0.
<血中酸素飽和度検出(ステップS11〜ステップS20)>
上述の初期処理(図2のステップS10)が終了した後、SvO2推定SpO2決定部19によって血中酸素飽和度検出処理が実行される。
<Blood oxygen saturation detection (steps S11 to S20)>
After the above-described initial process (step S10 in FIG. 2) is completed, the blood oxygen saturation detection process is executed by the SvO2 estimated
SvO2推定SpO2決定部19は、はじめに、ノイズ成分の指標であるk_ns_0と所定の値とを比較することにより、ノイズ成分状態を判定する(ステップS11)。この判定結果により次の2通りに処理が分かれる。なお、所定の値は、除去すべきノイズ成分のレベルに応じて適宜に選定され、例えば、この実施例では0.05等である。
The SvO2 estimation
ノイズ成分の指標が所定の値以下であるとSvO2推定SpO2決定部19が判定した場合(ステップS11:No)には、例えば、従来の技術として知られている、k_aを波長IRの吸光度の変化分の信号成分と波長Rの吸光度の変化分の信号成分との比の平均値として求める方法である式(14)を用いてk_aが算出され(ステップS12)、続いてステップS20が実行される。
When the SvO2 estimation
尚、式(8)から式(14)はR_signal、IR_signalをそれぞれ時間差分に置き換えたものでも良い。 It should be noted that the equations (8) to (14) may be obtained by replacing R_signal and IR_signal with time differences, respectively.
一方、ノイズ成分の指標が所定の値より大きいとSvO2推定SpO2決定部19が判定した場合(ステップS11:Yes)には、kv_minが算出されたことがあるか、すなわち、生体情報測定装置40が起動されて最初の測定処理か否かを判断する(ステップS12)。
On the other hand, when the SvO2 estimation
この判断は、算出済フラグを参照して判断する。算出済フラグがONであり「算出がされた」旨を示している場合には(ステップS12:Yes)、保存しておいたkv_minを用いる(ステップS15)。また、算出済フラグがOFFであり「算出がされていない」旨を示している場合には(ステップS12:No)、ステップS16が実行され、kv_minが算出され、続いてステップS18が実行される。kv_min算出処理は、後の<kv_min算出処理>の項で説明する。 This determination is made with reference to the calculated flag. When the calculated flag is ON, indicating that “calculation has been performed” (step S12: Yes), the stored kv_min is used (step S15). If the calculated flag is OFF, indicating that “calculation has not been performed” (step S12: No), step S16 is executed, kv_min is calculated, and then step S18 is executed. . The kv_min calculation process will be described later in <kv_min calculation process>.
kv_minが求まると、メモリに記憶し、算出済フラグをONにして「算出がされた」旨を設定する(ステップS17)。 When kv_min is obtained, it is stored in the memory, the calculated flag is turned on and "calculated" is set (step S17).
次に、SvO2推定SpO2決定部19は、ステップS16で求めたkv_minを式(8)に代入してこの方程式を解くことでk_aを算出する(ステップS18)。
Next, the SvO2 estimation
k_aを算出したSvO2推定SpO2決定部19は、次に、式(9)を用いて、ノイズ成分の指標となるk_nsを算出する(ステップS19)。k_nsの算出には、初期処理(ステップS10)でメモリに記憶されたΣR_signal*IR_signal、ΣR_signal2およびΣIR_signal2が用いられる。
The SvO2 estimation
次に、SvO2推定SpO2決定部19は、k_aの信頼度又はk_vの信頼度を算出し、k_aに基づき、血中酸素飽和度を算出する(ステップS20)。ここで、k_aの信頼度とは、k_aに含まれる誤差の度合いを表す値である。同様に、k_vの信頼度とは、k_vに含まれる誤差の度合いを表す値である。これら信頼度の算出処理は、後の<信頼度算出処理>の項で説明する。
Next, the SvO2 estimation
SvO2推定SpO2決定部19は、次回の測定に備えて、kv_minを記憶する。
The SvO2 estimation
次に、脈拍数算出部20は、脈拍数PRを算出する(ステップS21)。脈拍数PR算出処理は、後の<脈拍数PR算出処理>の項で説明する。
Next, the pulse
SpO2出力部31、脈拍数出力部32および信頼度出力部33は、それぞれステップS20およびステップS21で検出した血中酸素飽和度と脈拍数PRとk_aの信頼度とを出力する(ステップS22)。
The
なお、信頼度出力部33は、k_aの信頼度に代えてk_vの信頼度を出力してもよい。また、測定部10は、ステップS19で算出したk_nsと所定の値(ステップS11の所定値)とを比較し、k_nsが所定の値(ステップS11の所定値)を超えた場合には、k_nsが所定の値を超えた旨を警告するための警告をSpO2出力部31に出力する。さらに、測定部10は、k_aの信頼度と予め設定されているk_aの信頼度判定用の値とを比較し、k_aがその値を超えた場合には、k_aがその値を超えた旨を示す警告をさらに信頼度出力部33に出力してもよい。また、測定部10は、k_aの信頼度に代えてk_vの信頼度を用いて、k_vの信頼度と予め設定されているk_vの信頼度判定用の値とを比較し、k_vがその値を超えた場合には、k_vがその値を超えた旨を示す警告をさらに信頼度出力部33に出力してもよい。
The
測定部10は、測定周期が経過したことを内部のタイマから検出するまで待ち(ステップS23:No)、測定周期が経過したことを検出すると(ステップS23:Yes)、k_v算出周期が経過したか否かを判断する(ステップS24)。
The
k_v算出周期が経過していた場合は(ステップS24:Yes)、算出済みフラグをOFFにし(ステップS25)、経過していなかった場合は(ステップS24:No)、算出済みフラグをONのままにしておく。そして、ステップS10から処理を開始する。 If the k_v calculation cycle has elapsed (step S24: Yes), the calculated flag is turned off (step S25). If it has not elapsed (step S24: No), the calculated flag is left on. Keep it. And a process is started from step S10.
ここで、k_v算出周期とは、kv_minを算出する周期であり、k_vが変化しないと想定される時間である。k_vは急激には変化しないことから、k_aおよびSpO2の算出周期よりもkv_minの算出周期を長くする。例えば、k_aおよびSpO2の算出が例えば1秒毎に実施されるとする(ステップ23の測定周期に該当)。これに対して、kv_minを算出する周期を、k_aおよびSpO2の算出周期よりも長い周期(例えば2秒)とする(ステップS24のk_v算出周期に該当)。このようにすることで、測定結果の正しさを変えることなく、kv_minの算出回数を減らして計算量を減らすことが可能となる。 Here, the k_v calculation cycle is a cycle in which kv_min is calculated, and is a time during which k_v is assumed not to change. Since k_v does not change abruptly, the calculation cycle of kv_min is made longer than the calculation cycle of k_a and SpO2. For example, it is assumed that k_a and SpO2 are calculated every second, for example (corresponding to the measurement period of step 23). On the other hand, the cycle for calculating kv_min is set to a cycle (for example, 2 seconds) longer than the calculation cycle of k_a and SpO2 (corresponding to the k_v calculation cycle in step S24). By doing so, it is possible to reduce the amount of calculation by reducing the number of times kv_min is calculated without changing the correctness of the measurement result.
<信頼度算出処理>
一般に、算出された動脈血酸素飽和度の値の大小によって、それに含まれる誤差は異なることが知られており、例えば、動脈血酸素飽和度が約95%の場合と70%の場合とでは動脈血酸素飽和度の誤差の大きさが異なる。そこで、k_nsの所定値は、以下のように変化させる。k_nsの所定値は、動脈血酸素飽和度が所定の動脈血酸素飽和度より小さい場合(k_aとk_vとは大きく、静脈の血中酸素飽和度が小さい場合に相当)にはk_nsの所定値を小さく設定し、一方、逆に動脈血酸素飽和度が所定の動脈血酸素飽和度より大きい場合(k_aとk_vとは小さく、静脈の血中酸素飽和度が大きい場合に相当)にはk_nsの所定値を大きく設定するとよい。このように算出された動脈血酸素飽和度の値に応じて、k_nsの所定値を変化させることで、例えば、動脈血酸素飽和度が大きい場合は閾値を大きくし、動脈血酸素飽和度の誤差が動脈血酸素飽和度が小さい場合とほぼ同じ値で警告や出力禁止を行うことができる。ここで、所定の動脈血酸素飽和度および所定の動脈血酸素飽和度に応じたk_nsの所定値は、過去の測定データを元にして決定した値を測定部10に予め記憶しておいてもよいし、生体や生体の状態に応じて適宜に変化させてもよい。求められたk_a又はk_vの信頼度の指標として前記k_ns以外に、例えば、式(16)から式(21)の何れかの式で与えられる値zを用いてもよい。zの絶対値が大きいと、k_aの信頼度は低い。また、zの絶対値が大きいと、k_vの信頼度は低い。
<Reliability calculation processing>
In general, it is known that the error contained therein varies depending on the value of the calculated arterial oxygen saturation, for example, the arterial oxygen saturation is approximately 95% and 70%. The degree of error in degrees is different. Therefore, the predetermined value of k_ns is changed as follows. The predetermined value of k_ns is set to a small value when the arterial oxygen saturation is smaller than the predetermined arterial oxygen saturation (when k_a and k_v are large and the venous blood oxygen saturation is small) On the other hand, if the arterial oxygen saturation is greater than the predetermined arterial oxygen saturation (k_a and k_v are small and the venous blood oxygen saturation is large), the predetermined value of k_ns is set large. Good. By changing the predetermined value of k_ns according to the value of arterial oxygen saturation calculated in this way, for example, when arterial oxygen saturation is large, the threshold value is increased, and the error in arterial oxygen saturation is Warning and output prohibition can be performed with almost the same value as when the degree of saturation is small. Here, for the predetermined arterial blood oxygen saturation and the predetermined value of k_ns corresponding to the predetermined arterial oxygen saturation, values determined based on past measurement data may be stored in the
さらに、k_aの信頼度の指標の代わりとして、以下の式(22)で与えられる値wのバラツキ(標準偏差、最大値−最小値など)を用いてもよい。値wのバラツキが小さいことは、求めたk_aの信頼度は高いことを示している。 Further, as a substitute for the reliability index of k_a, the variation of the value w given by the following equation (22) (standard deviation, maximum value−minimum value, etc.) may be used. A small variation in the value w indicates that the reliability of the obtained k_a is high.
この他、R_signalをy、IR_signalをxとした場合における(x,y)の回帰直線に対するyのバラツキや最大値と最小値との差等からk_aの信頼性を評価してもよい。式(16)から式(22)はR_signal、IR_signalをそれぞれ時間差分に置き換えたものでも良い。 In addition, the reliability of k_a may be evaluated from the variation of y with respect to the regression line of (x, y), where R_signal is y and IR_signal is x, the difference between the maximum value and the minimum value, or the like. Expressions (16) to (22) may be obtained by replacing R_signal and IR_signal with time differences, respectively.
<kv_min算出処理>
ステップS16のkv_min算出処理について、図4を用いて説明する。
<Kv_min calculation process>
The kv_min calculation process in step S16 will be described with reference to FIG.
上記<本発明の前提となる従来技術>で説明したように、式(4)の左辺に相当するq(以下の式(15)参照)が最も強く周期性を持つように選択されたk_vが、最適なk_vである。 As described above in <Prior Art as a Premise of the Present Invention>, k_v selected so that q corresponding to the left side of Expression (4) (see Expression (15) below) has the strongest periodicity is Is the optimal k_v.
ここで、qは、あるk_vに対する、i番目のデータ系列である式(15)の左辺についての値を表す。 Here, q represents a value for the left side of Equation (15), which is the i-th data series, for a certain k_v.
より具体的に、k_vの値に応じて、式(15)は、どのように変化するかについて、図5を用いて以下に説明する。 More specifically, how equation (15) changes according to the value of k_v will be described below with reference to FIG.
図5は、測定データによるR-kv*IRの波形を示す図である。図5(a)は、k_vを最適値より小さい値で与えた場合の、k_vに対する式(15)で与えられるデータ系列による波形を示し、図5(b)は、k_vを最適値に近似される値で与えた場合の、k_vに対する式(15)で与えられるデータ系列による波形を示し、そして、図5(c)は、k_vを最適値より大きい値で与えた場合の、k_vに対する式(15)で与えられるデータ系列による波形を示す。なお、波形は、時系列データのデータ間で補間している。図5(a)から(c)において、これら横軸は、所定の短い時間(データ系列の番号iでは1からNまでのデータ系列に相当)であり、縦軸は、式15のqである。
FIG. 5 is a diagram illustrating a waveform of R-kv * IR based on measurement data. FIG. 5A shows a waveform according to the data sequence given by equation (15) for k_v when k_v is given by a value smaller than the optimum value, and FIG. 5B shows that k_v is approximated to the optimum value. FIG. 5 (c) shows an equation for k_v when k_v is given by a value larger than the optimum value (FIG. 5C). The waveform by the data series given by 15) is shown. Note that the waveform is interpolated between the data of the time series data. 5A to 5C, these horizontal axes are predetermined short times (corresponding to data series from 1 to N in the data series number i), and the vertical axis is q in
最適値より小さいk_vを式(15)に与えた場合には、図5(a)に示す波形で、最適値に近似される値k_vを式(15)に与えた場合には、図5(b)に示す波形となっている。これら2つの図を比較すると分かるように、最適値に近似される値k_vが代入されている場合(図5(b)では、信号成分にノイズ成分が重畳している場合でも波形に強い周期性が認められるが、最適値より小さいk_vを式(15)に与えた場合には、信号成分にノイズ成分が重畳していると、波形は、乱れ、周期性が弱い。そして、最適値より大きいk_vを式(15)に与えた場合には、図5(c)に示す波形となっている。この図5(c)を図5(b)と比較すると分かるように、最適値より大きいk_vを式(15)に与えた場合(図5(c))には、信号成分にノイズ成分が重畳していると、波形は、乱れ、周期性が弱い。 When k_v smaller than the optimum value is given to equation (15), when the value k_v approximated to the optimum value is given to equation (15) with the waveform shown in FIG. The waveform is as shown in b). As can be seen by comparing these two figures, when the value k_v approximated to the optimum value is substituted (in FIG. 5B), the waveform has strong periodicity even when the noise component is superimposed on the signal component. However, when k_v smaller than the optimum value is given in Equation (15), if the noise component is superimposed on the signal component, the waveform is disturbed and the periodicity is weak, and is larger than the optimum value. When k_v is given in equation (15), the waveform is as shown in Fig. 5 (c), as can be seen by comparing Fig. 5 (c) with Fig. 5 (b). Is given to equation (15) (FIG. 5C), if a noise component is superimposed on a signal component, the waveform is disturbed and the periodicity is weak.
以上のk_vに対する式(15)の変化を利用するため、式(15)の周期性が検出される。 In order to use the change in the equation (15) with respect to k_v, the periodicity of the equation (15) is detected.
図4は、kv_min算出処理のフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart of the kv_min calculation process.
実施形態のkv_min算出処理では、k_vの初期値をk_v_sとして、k_vを所定の範囲内(例えば、k_v_s-0.5<k_v<k_v_s+0.5)で、Δk_vずつ、プラス側とマイナス側にそれぞれM回ずつ変化させて、(2*M+1)個のq(式(15)参照)を得る。そして、それぞれのqを2値化することによって、それぞれの波形の幅を算出する。 In the kv_min calculation process of the embodiment, the initial value of k_v is k_v_s, and k_v is within a predetermined range (for example, k_v_s-0.5 <k_v <k_v_s + 0.5), Δk_v by M, plus and minus by M Change to obtain (2 * M + 1) q (see equation (15)). Then, the width of each waveform is calculated by binarizing each q.
以下、具体的に、kv_min算出処理を説明する。 Hereinafter, the kv_min calculation process will be specifically described.
まず、SvO2推定SpO2決定部19は、本処理における初期値を設定する(ステップS40)。k_vを変化させた回数を示すカウンタmに0(ゼロ)を設定し、パルス幅のバラツキ指数の最小値を示す変数Var_PW_minに、バラツキ指数としてあり得ない値、例えば、100を設定する。また、k_v_sに、初回は例えば1を、2回目からは前回のkv_minを設定する。
First, the SvO2 estimation
次に、各qに適した閾値を算出する際に用いる値を算出し、メモリ等に記憶する(ステップS41)。具体的には、式(A2)を用いてQ(0)を、式(A3)を用いてT(0)を算出し、式(A8)を用いてUを算出する。これらの算出に必要な値は、初期処理で算出してメモリに記憶されているSUM_sq_R、SUM_sq_IRおよびSUM_prdct_R_IRを読み出し、式(A9)を用いてdkv_SUM_prdct_R_IRを算出し、(A10)を用いてdkv_SUM_sq_IRを算出し、式(A11)を用いてsq_dkvSUM_sq_IRを算出する。 Next, a value used when calculating a threshold suitable for each q is calculated and stored in a memory or the like (step S41). Specifically, Q (0) is calculated using equation (A2), T (0) is calculated using equation (A3), and U is calculated using equation (A8). The values necessary for these calculations are calculated in the initial process and stored in the memory. SUM_sq_R, SUM_sq_IR, and SUM_prdct_R_IR are read, dkv_SUM_prdct_R_IR is calculated using equation (A9), and dkv_SUM_sq_IR is calculated using (A10) Then, sq_dkvSUM_sq_IR is calculated using Expression (A11).
次に、q(0,i)を、メモリから読み出す(ステップS42)。なお、2度目の測定からは、後述のステップS62においてk_v_minに対応するq_min(i)をストアしておき、q_min(i)を初期値q(0,i)とする。より、計算量の増加を防ぐことができる。 Next, q (0, i) is read from the memory (step S42). From the second measurement, q_min (i) corresponding to k_v_min is stored in step S62 described later, and q_min (i) is set as the initial value q (0, i). Thus, an increase in calculation amount can be prevented.
次に、ステップS43〜ステップS50の処理、すなわち、k_vをΔk_vずつプラスしてバラツキを算出する処理をM回繰り返す。 Next, the process of step S43 to step S50, that is, the process of calculating variation by adding k_v by Δk_v is repeated M times.
まず、Q(m)を、式(B2)で算出し、2値化処理で用いる閾値を算出する(ステップS43)。本実施形態では、Q(m)から、以下の式で求められる閾値thresh_1と閾値thresh_2とを設定する。なお、f_1およびf_2は、例えば、それぞれ、0.2、−0.2である。 First, Q (m) is calculated by equation (B2), and a threshold value used in binarization processing is calculated (step S43). In this embodiment, a threshold value thresh_1 and a threshold value thresh_2 obtained by the following equations are set from Q (m). Note that f_1 and f_2 are, for example, 0.2 and −0.2, respectively.
Sqr_Q=Q(m)0.5
thresh_1=f_1*Sqr_Q
thresh_2=f_2*Sqr_Q
なお、m=0の場合は、ステップS41で求めたQ(0)を用いる。
Sqr_Q = Q (m) 0.5
thresh_1 = f_1 * Sqr_Q
thresh_2 = f_2 * Sqr_Q
If m = 0, Q (0) obtained in step S41 is used.
次に、q(m,i)の2値化処理を行う(ステップS44)。m=0の場合は、ステップS42で求めたq(0,i)を用い、m>0の場合は、ステップS50で求めたq(m,i)を用いる。 Next, binarization processing of q (m, i) is performed (step S44). When m = 0, q (0, i) obtained at step S42 is used, and when m> 0, q (m, i) obtained at step S50 is used.
次に、2値化処理によって得た情報から、バラツキ指数Var_PWを算出する(ステップS44)。2値化処理については、後の<2値化処理>の項で説明し、バラツキ指数算出処理については、後の<バラツキ指数算出処理>の項で説明する。 Next, the variation index Var_PW is calculated from the information obtained by the binarization process (step S44). The binarization process will be described in the later section <Binarization process>, and the variation index calculation process will be described in the later section <Variation index calculation process>.
ステップS45で求めたバラツキ指数Var_PWと、最小バラツキ指数Var_PW_minとを比較し、小さいほうの値を最小バラツキ指数Var_PW_minに設定する。また、最小バラツキ指数Var_PW_minが設定された場合には、設定されたVar_PWのk_vをkv_minに設定する(ステップS46)。 The variation index Var_PW obtained in step S45 is compared with the minimum variation index Var_PW_min, and the smaller value is set as the minimum variation index Var_PW_min. If the minimum variation index Var_PW_min is set, k_v of the set Var_PW is set to kv_min (step S46).
ステップS43〜ステップS50の処理をM回繰り返していない場合は(ステップS47:Yes)、k_vにΔk_vをプラスして、次の処理で用いるk_vを求める(ステップS48)。 If the processing of step S43 to step S50 has not been repeated M times (step S47: Yes), k_v is added to Δk_v to obtain k_v used in the next processing (step S48).
そして、式(B2)および式(B3)を用いて、Q(m)およびT(m)を算出する(ステップS49)。また、式(B1)を用いて、q(m,i)を算出する(ステップS50)。 Then, Q (m) and T (m) are calculated using the equations (B2) and (B3) (step S49). Further, q (m, i) is calculated using the formula (B1) (step S50).
ステップS43〜ステップS50の処理をM回繰り返した場合には(ステップS47:No)、Δk_vずつ、マイナス側に変化させて、バラツキを算出する処理に移る。 When the processing of step S43 to step S50 is repeated M times (step S47: No), the process is changed to the minus side by Δk_v and the process proceeds to the process of calculating the variation.
まず、SvO2推定SpO2決定部19は、k_vを変化させた回数を示すカウンタmに−1を設定し(ステップS51)、式(B5)を用いてQ(-1)を、式(B6)を用いてT(-1)を算出し(ステップS52)、式(B4)を用いてq(-1,i)を算出する(ステップS53)。
First, the SvO2 estimation
次に、ステップS54〜ステップS61の処理、すなわち、k_vをΔk_vずつマイナスしてバラツキを算出する処理をM回繰り返す。 Next, the process of step S54 to step S61, that is, the process of calculating variation by subtracting k_v by Δk_v by M times is repeated.
ステップS54〜ステップS57の処理は、ステップS43〜ステップS46の処理と同様である。 The processing from step S54 to step S57 is the same as the processing from step S43 to step S46.
ステップS54〜ステップS61の処理をM回繰り返していない場合は(ステップS58:Yes)、k_vからΔk_vをマイナスして、次の処理で用いるk_vを求める(ステップS59)。 When the processing of step S54 to step S61 has not been repeated M times (step S58: Yes), Δk_v is subtracted from k_v to obtain k_v used in the next processing (step S59).
そして、式(B5)および式(B6)を用いて、Q(m)およびT(m)を算出する(ステップS60)。また、式(B4)を用いて、q(m,i)を算出する(ステップS61)。 Then, Q (m) and T (m) are calculated using the equations (B5) and (B6) (step S60). Further, q (m, i) is calculated using equation (B4) (step S61).
ステップS54〜ステップS61の処理をM回繰り返した場合には(ステップS58:No)、最小バラツキ指数Var_PW_minの時のq(m,i)を、q_min(i)として記憶する(ステップS62)。この時には最小バラツキ指数Var_PW_minには、最小のバラツキ指数Var_PWが設定されており、kv_minには、最小バラツキ指数Var_PW_minのk_vが設定されている。 When the processing from step S54 to step S61 is repeated M times (step S58: No), q (m, i) at the time of the minimum variation index Var_PW_min is stored as q_min (i) (step S62). At this time, the minimum variation index Var_PW_min is set to the minimum variation index Var_PW, and kv_min is set to k_v of the minimum variation index Var_PW_min.
本実施形態では、固定値であるΔk_vを用いているが、まずは大きいΔk_vを用いて広いk_vの範囲で、2値化したq(m,i)のパルス幅のバラツキを最小にするkv_min_1を求め、次にkv_min_1の周辺のより狭いk_vの範囲で小さいΔk_vを用いて、2値化したq(m,i)のパルス幅のバラツキを最小にするkv_minを求めることとしてもよい。これにより、計算量を増やすことなく高い精度でkv_minを決定することが可能となる。 In this embodiment, Δk_v that is a fixed value is used. First, kv_min_1 that minimizes the variation in the pulse width of binarized q (m, i) is obtained in a wide k_v range using a large Δk_v. Then, kv_min that minimizes the variation in the pulse width of binarized q (m, i) may be obtained by using a small Δk_v in a narrower k_v range around kv_min_1. This makes it possible to determine kv_min with high accuracy without increasing the amount of calculation.
<2値化処理>
ここで、ステップS44の2値化処理について、図6及び図7を用いて説明する。
<Binarization processing>
Here, the binarization process in step S44 will be described with reference to FIGS.
図6は、2値化処理のフローチャートである。図7は、2値化処理を説明するためのqの波形の拡大図である。 FIG. 6 is a flowchart of the binarization process. FIG. 7 is an enlarged view of the waveform of q for explaining the binarization process.
本2値化処理では、ステップS43で求めた閾値thresh_1と閾値thresh_2とを用いる。 In the binarization process, the threshold value thresh_1 and the threshold value thresh_2 obtained in step S43 are used.
そして、q(m,i)が、閾値thresh_1を下回る値から超えた時のiをテーブルt1_l_to_h(kr_1)に、閾値thresh_1を上回る値から下回った時のiをテーブルt1_h_to_l(kf_1)に記憶する。同様に、q(m,i)が、閾値thresh_2を下回る値から超えた時のiをテーブルt2_l_to_h(kr_2)に、閾値thresh_2を上回る値から下回った時のiをテーブルt2_h_to_l(kf_2)に記憶する(図7参照)。kr_1、kf_1、kr_2及びkf_2は、0から始まるインデックスである。 Then, i is stored in the table t1_l_to_h (kr_1) when the q (m, i) exceeds the value below the threshold thresh_1, and i is stored in the table t1_h_to_l (kf_1) when the q (m, i) is below the value exceeding the threshold thresh_1. Similarly, i is stored in table t2_l_to_h (kr_2) when q (m, i) exceeds a value below threshold thresh_2, and i is stored in table t2_h_to_l (kf_2) when it is below a value exceeding threshold thresh_2. (See FIG. 7). kr_1, kf_1, kr_2 and kf_2 are indices starting from 0.
まず、2値化処理で用いる変数の初期化を行う(ステップS70)。ここで、status_1は、q(m,i)が閾値thresh_1を超えている場合に1が設定され、以下の場合に0が設定されるフラグである。status_2は、q(m,i)が閾値thresh_2を超えている場合に1が設定され、以下の場合に0が設定されるフラグである。このフラグは、現在処理しているq(m,i)のひとつ前のq(m,i-1)の値の状態を示す。なお、閾値は、図4のステップS43で算出されている。 First, variables used in the binarization process are initialized (step S70). Here, status_1 is a flag that is set to 1 when q (m, i) exceeds the threshold value thresh_1, and is set to 0 in the following cases. status_2 is a flag that is set to 1 when q (m, i) exceeds the threshold thresh_2, and is set to 0 in the following cases. This flag indicates the state of the value of q (m, i-1) immediately before q (m, i) currently being processed. The threshold value is calculated in step S43 in FIG.
フラグstatus_1が0で且つq(m,i)が閾値thresh_1より大きい場合、すなわち、閾値thresh_1を下回る値から閾値thresh_1を超えた場合(ステップS71:Yes)は、iをテーブルt1_l_to_h(kr_1)に記憶する(ステップS72)。その他の場合は(ステップS71:No)、何も記憶しない。 When the flag status_1 is 0 and q (m, i) is larger than the threshold thresh_1, that is, when the threshold thresh_1 is exceeded from a value below the threshold thresh_1 (step S71: Yes), i is stored in the table t1_l_to_h (kr_1). (Step S72). In other cases (step S71: No), nothing is stored.
フラグstatus_1が1で且つq(m,i)が閾値thresh_1以下である場合、すなわち、閾値thresh_1を上回る値から閾値thresh_1以下となった場合(ステップS73:Yes)は、iをテーブルt1_h_to_l(kf_1)に記憶する(ステップS74)。その他の場合は(ステップS73:No)、何も記憶しない。 When the flag status_1 is 1 and q (m, i) is less than or equal to the threshold thresh_1, that is, when the value exceeding the threshold thresh_1 is less than or equal to the threshold thresh_1 (step S73: Yes), i is stored in the table t1_h_to_l (kf_1). (Step S74). In other cases (step S73: No), nothing is stored.
そして、q(m,i)が閾値thresh_1を超えているか、以下かを判断し、フラグstatus_1に0又は1を設定する(ステップS75)。 Then, it is determined whether q (m, i) exceeds the threshold thresh_1 or below, and 0 or 1 is set to the flag status_1 (step S75).
次に同様に、フラグstatus_2が0で且つq(m,i)が閾値thresh_2より大きい場合、すなわち、閾値thresh_2を下回る値から閾値thresh_2を超えた場合(ステップS76:Yes)は、iをテーブルt2_l_to_h(kr_2)に記憶する(ステップS77)。その他の場合は(ステップS77:No)、何も記憶しない。 Next, similarly, when the flag status_2 is 0 and q (m, i) is larger than the threshold thresh_2, that is, when the threshold thresh_2 is exceeded from a value lower than the threshold thresh_2 (step S76: Yes), i is stored in the table t2_l_to_h. (kr_2) is stored (step S77). In other cases (step S77: No), nothing is stored.
フラグstatus_2が1で且つq(m,i)が閾値thresh_2以下である場合、すなわち、閾値thresh_2を上回る値から閾値thresh_2以下となった場合(ステップS78:Yes)は、iをテーブルt2_h_to_l(kf_2)に記憶する(ステップS79)。その他の場合は(ステップS78:No)、何も記憶しない。 When the flag status_2 is 1 and q (m, i) is less than or equal to the threshold value thresh_2, that is, when the value exceeds the threshold value thresh_2 and becomes less than or equal to the threshold value thresh_2 (step S78: Yes), i is stored in the table t2_h_to_l (kf_2). (Step S79). In other cases (step S78: No), nothing is stored.
そして、q(m,i)が閾値thresh_2を超えているか、否かを判断し、フラグstatus_2に0又は1を設定する(ステップS80)。 Then, it is determined whether q (m, i) exceeds the threshold value thresh_2, and 0 or 1 is set to the flag status_2 (step S80).
ステップS71〜ステップS80の処理を、iが1〜Nまで繰り返し(ステップS81、ステップS82)、t1_l_to_h(kr_1)等のテーブルに記憶されたiの数をkr_1_max等に記憶する(ステップS83)。 The processes in steps S71 to S80 are repeated from i to 1 to N (steps S81 and S82), and the number of i stored in the table such as t1_l_to_h (kr_1) is stored in kr_1_max and the like (step S83).
<バラツキ指数算出処理>
ここで、ステップS45のバラツキ指数算出処理について、図8を用いて説明する。
<Dispersion index calculation process>
Here, the variation index calculation process in step S45 will be described with reference to FIG.
図8は、バラツキ指数算出処理のフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart of the variation index calculation process.
本実施形態では、2値化処理で求めたテーブルt1_l_to_h(kr_1)、t1_h_to_l(kf_1)、t2_l_to_h(kr_2)およびt2_h_to_l(kf_2)から、バラツキ指数Var_PWを求める。 In this embodiment, the variation index Var_PW is obtained from the tables t1_l_to_h (kr_1), t1_h_to_l (kf_1), t2_l_to_h (kr_2), and t2_h_to_l (kf_2) obtained by the binarization process.
具体的には、図7で示すように、すべての波形の山と谷のa1、a2、b1およびb3の長さを求め、a1、a2、b1およびb3それぞれの最小値と最大値を求める。そして、その調和平均を求めてバラツキ指数とする。 Specifically, as shown in FIG. 7, the lengths of a1, a2, b1, and b3 of peaks and valleys of all waveforms are obtained, and the minimum and maximum values of a1, a2, b1, and b3 are obtained. And the harmonic average is calculated | required and it is set as a variation index.
まず、テーブルt1_l_to_h(0)とテーブルt1_h_to_l(0)に登録されているiの大きさを比べる。波形が山から始まっているのか、谷から始まっているのかを判断する為である。 First, the size of i registered in the table t1_l_to_h (0) and the table t1_h_to_l (0) is compared. This is to determine whether the waveform starts from a mountain or a valley.
t1_l_to_h(0)>t1_h_to_l(0)の場合は(ステップS90:Yes)、谷から始まっていると判断し、テーブルt1_h_to_lのインデックスを1ずらして計算し、a1を求める。すべての山のa1を算出し、その最大値t_1_h_maxと最小値t_1_h_minとを求める(ステップS93)。 If t1_l_to_h (0)> t1_h_to_l (0) (step S90: Yes), it is determined that it starts from the valley, the index of the table t1_h_to_l is shifted by 1, and a1 is obtained. A1 of all the peaks is calculated, and the maximum value t_1_h_max and the minimum value t_1_h_min are obtained (step S93).
また、すべての山のb1を算出し、その最大値t_1_l_maxと最小値t_1_l_minとを求める(ステップS94)。 Further, b1 of all the peaks is calculated, and the maximum value t_1_l_max and the minimum value t_1_l_min are obtained (step S94).
一方、t1_l_to_h(0)≦t1_h_to_l(0)の場合は(ステップS90:No)、山から始まっていると判断し、すべての山のa1を算出し、その最大値t_1_h_maxと最小値t_1_h_minとを求める(ステップS91)。 On the other hand, if t1_l_to_h (0) ≦ t1_h_to_l (0) (step S90: No), it is determined that it starts from the mountain, a1 of all the mountains is calculated, and the maximum value t_1_h_max and the minimum value t_1_h_min are obtained. (Step S91).
また、テーブルt1_h_to_lのインデックスを1ずらして計算し、すべての山のb1を算出し、その最大値t_1_l_maxと最小値t_1_l_minとを求める(ステップS92)。 Further, the index of the table t1_h_to_l is shifted by 1, and b1 of all the peaks is calculated, and the maximum value t_1_l_max and the minimum value t_1_l_min are obtained (step S92).
次に、テーブルt2_l_to_h(0)とテーブルt2_h_to_l(0)に登録されているiの大きさを比べる。波形が山から始まっているのか、谷から始まっているのかを判断する為である。 Next, the size of i registered in the table t2_l_to_h (0) and the table t2_h_to_l (0) is compared. This is to determine whether the waveform starts from a mountain or a valley.
t2_l_to_h(0)>t2_h_to_l(0)の場合は(ステップS95:Yes)、谷から始まっていると判断し、テーブルt1_h_to_lのインデックスを1ずらして計算し、a2を求める。すべての山のa2を算出し、その最大値t_2_h_maxと最小値t_2_h_minとを求める(ステップS98)。 If t2_l_to_h (0)> t2_h_to_l (0) (step S95: Yes), it is determined that it starts from the valley, the index of the table t1_h_to_l is shifted by 1, and a2 is obtained. The a2 of all the peaks is calculated, and the maximum value t_2_h_max and the minimum value t_2_h_min are obtained (step S98).
また、すべての山のb2を算出し、その最大値t_2_l_maxと最小値t_2_l_minとを求める(ステップS99)。 Further, b2 of all the peaks is calculated, and the maximum value t_2_l_max and the minimum value t_2_l_min are obtained (step S99).
一方、t2_l_to_h(0)≦t2_h_to_l(0)の場合は(ステップS95:No)、山から始まっていると判断し、すべての山のa2を算出し、その最大値t_2_h_maxと最小値t_2_h_minとを求める(ステップS96)。 On the other hand, if t2_l_to_h (0) ≦ t2_h_to_l (0) (step S95: No), it is determined that it starts from the mountain, a2 of all the mountains is calculated, and the maximum value t_2_h_max and the minimum value t_2_h_min are obtained. (Step S96).
また、テーブルt2_h_to_lのインデックスを1ずらして計算し、すべての山のb2を算出し、その最大値t_2_l_maxと最小値t_2_l_minとを求める(ステップS97)。 Further, the index of the table t2_h_to_l is shifted by 1, and b2 of all the peaks is calculated, and the maximum value t_2_l_max and the minimum value t_2_l_min are obtained (step S97).
次に、最大値t_1_l_max、最小値t_1_l_min、最大値t_1_h_max、最小値t_1_h_min、最大値t_2_l_max、最小値t_2_l_min、最大値t_2_h_max、および、最小値t_2_h_minからバラツキ指数Var_PWを求める(ステップS100)。 Next, a variation index Var_PW is obtained from the maximum value t_1_l_max, the minimum value t_1_l_min, the maximum value t_1_h_max, the minimum value t_1_h_min, the maximum value t_2_l_max, the minimum value t_2_l_min, the maximum value t_2_h_max, and the minimum value t_2_h_min (step S100).
具体的には、まず、(t_1_l_max-t_1_l_min)と(t_2_l_max-t_2_l_min)との平均調和t_l_max_minを例えば、以下の式で求める。 Specifically, first, an average harmonic t_l_max_min between (t_1_l_max-t_1_l_min) and (t_2_l_max-t_2_l_min) is obtained by the following equation, for example.
t_l_max_min = {(t_1_l_max-t_1_l_min)*(t_2_l_max-t_2_l_min)}
/{(t_1_l_max-t_1_l_min)+(t_2_l_max-t_2_l_min)}
また、同様に、(t_1_h_max-t_1_h_min)と(t_2_h_max-t_2_h_min)との平均調和t_h_max_minを求める。
t_l_max_min = {(t_1_l_max-t_1_l_min) * (t_2_l_max-t_2_l_min)}
/ {(t_1_l_max-t_1_l_min) + (t_2_l_max-t_2_l_min)}
Similarly, an average harmony t_h_max_min between (t_1_h_max-t_1_h_min) and (t_2_h_max-t_2_h_min) is obtained.
そして、t_l_max_minとt_h_max_minとの内、大きい方をバラツキ指数Var_PWとする。 The larger one of t_l_max_min and t_h_max_min is set as a variation index Var_PW.
<脈拍数PR算出処理(ステップS21)>
上述の血中酸素飽和度検出処理(図2のステップS11〜ステップS20)が終了した後、脈拍数算出部20によって脈拍数PR算出処理が実行される。
<Pulse rate PR calculation process (step S21)>
After the above-described blood oxygen saturation detection process (steps S11 to S20 in FIG. 2) is completed, the pulse
図9は、脈拍数PR算出処理のフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart of the pulse rate PR calculation process.
実施形態では、図4のステップS62で記憶したq_min(i)の状態変化の間隔の平均T_aveを算出し、脈拍数PRを求める。 In the embodiment, the average T_ave of the state change intervals of q_min (i) stored in step S62 of FIG. 4 is calculated to obtain the pulse rate PR.
まず、q_min(i)に対し、2値化処理を行う(ステップS110〜ステップS118)。閾値を0(ゼロ)として、図6の2値化処理と同様に行う。この場合の閾値は、前記のk_vを決めるときに用いた閾値でも良い。 First, binarization processing is performed on q_min (i) (steps S110 to S118). The threshold value is set to 0 (zero), and the same process as the binarization process in FIG. 6 is performed. The threshold used in this case may be the threshold used when determining k_v.
詳細には、2値化処理で用いる変数の初期化を行う(ステップS110)。ここで、statusは、q_min(i)が閾値を超えている場合に1が設定され、閾値以下の場合に0が設定されるフラグである。このフラグは、現在処理しているq_min(i)のひとつ前のq_min(i-1)の値の状態を示す。 Specifically, variables used in the binarization process are initialized (step S110). Here, status is a flag that is set to 1 when q_min (i) exceeds the threshold value, and is set to 0 when the value is equal to or less than the threshold value. This flag indicates the state of the value of q_min (i-1) immediately before q_min (i) currently being processed.
フラグstatusが0で且つq_min(i)が閾値より大きい場合、すなわち、閾値を下回る値から閾値を超えた場合(ステップS111:Yes)は、iをテーブルt_l_to_h(kr)に記憶する(ステップS112)。その他の場合は(ステップS111:No)、何も記憶しない。 When the flag status is 0 and q_min (i) is larger than the threshold value, that is, when the threshold value is exceeded from a value below the threshold value (step S111: Yes), i is stored in the table t_l_to_h (kr) (step S112). . In other cases (step S111: No), nothing is stored.
フラグstatusが1で且つq_min(i)が閾値以下である場合、すなわち、閾値を上回る値から閾値以下となった場合(ステップS113:Yes)は、iをテーブルt_h_to_l(kf)に記憶する(ステップS114)。その他の場合は(ステップS113:No)、何も記憶しない。 When the flag status is 1 and q_min (i) is less than or equal to the threshold value, that is, when the value exceeding the threshold value is less than or equal to the threshold value (step S113: Yes), i is stored in the table t_h_to_l (kf) (step S114). In other cases (step S113: No), nothing is stored.
そして、q_min(i)が閾値を超えているか、閾値以下かを判断し、フラグstatusに0又は1を設定する(ステップS115)。 Then, it is determined whether q_min (i) exceeds the threshold value or less than the threshold value, and 0 or 1 is set to the flag status (step S115).
ステップS111〜ステップS117の処理を、iが1〜Nまで繰り返し(ステップS116、ステップS117)、テーブルt_l_to_h(kr)およびt_h_to_l(kf)に記憶されたiの数をkr_maxおよびkf_maxに記憶する(ステップS118)。 Steps S111 to S117 are repeated until i is 1 to N (steps S116 and S117), and the numbers of i stored in the tables t_l_to_h (kr) and t_h_to_l (kf) are stored in kr_max and kf_max (steps). S118).
次に、脈拍数算出部20は、q_min(i)の所定時間内の周期T(j)の平均値T_aveを以下の式で算出する(ステップS119)。
T_ave=((Σk=0 kr_max-1|t_l_to_h(k)-t_l_to_h(k+1)|)
+(Σk=0 kf_max-1|t_h_to_l(k)-t_h_to_l(k+1)|))/(kr_max+kf_max)
次に、脈拍数を算出する(ステップS120)。脈拍数は、前記周期の逆数として求められる。すなわち、脈拍数をPR(回/min)として、PR=60/T_aveで表される。
<変形例>
実施形態では、kv_min算出処理(図4)において、q(m,i)の2値化処理を行う場合、測定データとして記憶しているすべてのデータ、すなわち、i=1〜i=Nまでのデータそれぞれについて2値化の処理を行っている。変形例では、このデータを間引いて、例えば、iが偶数のデータのみで2値化処理を行うことで、計算量を減らす。
Next, the pulse
T_ave = ((Σ k = 0 kr_max-1 | t_l_to_h (k) -t_l_to_h (k + 1) |)
+ (Σ k = 0 kf_max-1 | t_h_to_l (k) -t_h_to_l (k + 1) |)) / (kr_max + kf_max)
Next, the pulse rate is calculated (step S120). The pulse rate is obtained as the reciprocal of the period. That is, PR = 60 / T_ave, where the pulse rate is PR (times / min).
<Modification>
In the embodiment, when the binarization process of q (m, i) is performed in the kv_min calculation process (FIG. 4), all data stored as measurement data, i.e., i = 1 to i = N. A binarization process is performed for each data. In the modified example, the amount of calculation is reduced by thinning out this data and performing binarization processing using only data having an even number i, for example.
この場合、データを間引いたことによってパルス幅検出の精度を落とさないために、信号qが閾値をまたいだ場合には、またいだデータの間で間引いたデータについて2値化の処理を行い、閾値をまたいだ時刻を正確に取得するものとする。なお、データの間引きは、信号qのパルス幅のバラツキを検出できて、適切なkv_minを算出できる範囲で行うものとする。 In this case, in order not to reduce the accuracy of pulse width detection by thinning out the data, when the signal q crosses the threshold value, binarization processing is performed on the data thinned between the crossed data, and the threshold value is set. It is assumed that the time straddling is accurately acquired. It should be noted that the data thinning is performed within a range in which variation in the pulse width of the signal q can be detected and an appropriate kv_min can be calculated.
また、実施形態では、脈拍数PR算出処理(図9)において、q_min(i)から心拍数PRを求める場合、i=1〜i=Nまでのデータすべてを用いているが、変形例の2値化処理と同様に、このデータを間引いて、例えば、iが偶数のデータのみで2値化処理を行うことで、計算量を減らす。 In the embodiment, when the heart rate PR is obtained from q_min (i) in the pulse rate PR calculation process (FIG. 9), all data from i = 1 to i = N are used. Similar to the binarization process, the amount of calculation is reduced by thinning out this data and performing the binarization process using only data having an even number i, for example.
以下、変形例の2値化処理および脈拍数PR算出処理を説明する。 Hereinafter, the binarization process and the pulse rate PR calculation process of the modification will be described.
<2値化処理>
図10は、変形例の2値化処理のフローチャートである。ここでは、1つ置きにデータを間引くものとする。
<Binarization processing>
FIG. 10 is a flowchart of a binarization process according to a modification. Here, every other data is thinned out.
変形例の2値化処理は、図6を用いて説明した実施形態の2値化処理と、処理の流れはほぼ同様である。異なる点は、まず、q(m,i)のインデックスiに2を加算する点(ステップS214)である。1つ置きのデータを処理するからである。また、実施形態では、q(m,i)が閾値をまたいだ時には、そのiをテーブルに記憶している。しかし、変形例では、q(m,i)が閾値をまたいだ時には、その時飛ばしたデータq(m,i-1)が閾値をまたいでいるかを確認して、そのiまたはi-1をテーブルに記憶する(ステップS202〜ステップS205、ステップS207〜ステップS209、ステップS213〜ステップS216、ステップS218〜ステップS221)。 The binarization process of the modification is almost the same as the binarization process of the embodiment described with reference to FIG. The difference is that 2 is first added to the index i of q (m, i) (step S214). This is because every other data is processed. In the embodiment, when q (m, i) crosses the threshold value, i is stored in the table. However, in the modified example, when q (m, i) crosses the threshold, it is checked whether the data q (m, i-1) skipped at that time crosses the threshold, and i or i-1 is stored in the table. (Step S202 to Step S205, Step S207 to Step S209, Step S213 to Step S216, Step S218 to Step S221).
まず、2値化処理で用いる変数の初期化を行う(ステップS200)。この変数は、図6と同じである。 First, variables used in the binarization process are initialized (step S200). This variable is the same as in FIG.
フラグstatus_1が0で且つq(m,i)が閾値thresh_1より大きい場合、すなわち、閾値thresh_1を下回る値から閾値thresh_1を超えた場合(ステップS201:Yes)は、q(m,i-1)の値を算出する(ステップS202)。すなわち、飛ばしたデータを算出する。 When the flag status_1 is 0 and q (m, i) is larger than the threshold thresh_1, that is, when the threshold thresh_1 is exceeded from a value lower than the threshold thresh_1 (step S201: Yes), the q (m, i-1) A value is calculated (step S202). That is, the skipped data is calculated.
そして、q(m,i-1)が閾値thresh_1より大きい場合、すなわち、飛ばしたデータが閾値thresh_1を下回る値から閾値thresh_1を超えた場合(ステップS203:Yes)は、i-1をテーブルt1_l_to_h(kr_1)に記憶し(ステップS204)、超えない場合(ステップS203:No)は、iをテーブルt1_l_to_h(kr_1)に記憶する(ステップS205)。 When q (m, i-1) is larger than the threshold thresh_1, that is, when the skipped data exceeds the threshold thresh_1 from a value lower than the threshold thresh_1 (step S203: Yes), i-1 is stored in the table t1_l_to_h ( kr_1) (step S204), and if not exceeded (step S203: No), i is stored in the table t1_l_to_h (kr_1) (step S205).
次に、フラグstatus_1が1で且つq(m,i)が閾値thresh_1以下である場合、すなわち、閾値thresh_1を上回る値から閾値thresh_1以下となった場合(ステップS206:Yes)も、q(m,i-1)の値を算出する(ステップS207)。 Next, when the flag status_1 is 1 and q (m, i) is less than or equal to the threshold thresh_1, that is, when the value exceeds the threshold thresh_1 and becomes less than or equal to the threshold thresh_1 (step S206: Yes), q (m, The value of i-1) is calculated (step S207).
そして、q(m,i-1)が閾値thresh_1以下の場合、すなわち、飛ばしたデータが閾値thresh_1を上回る値から閾値thresh_1以下となった場合(ステップS208:Yes)は、i-1をテーブルt1_l_to_h(kr_1)に記憶し(ステップS209)、以下とならなかった場合(ステップS208:No)は、iをテーブルt1_h_to_l(kf_1)に記憶する(ステップS210)。 When q (m, i-1) is equal to or less than the threshold thresh_1, that is, when the skipped data becomes less than the threshold thresh_1 from a value exceeding the threshold thresh_1 (step S208: Yes), i-1 is stored in the table t1_l_to_h. (kr_1) is stored (step S209), and if not (step S208: No), i is stored in the table t1_h_to_l (kf_1) (step S210).
そして、q(m,i)が閾値thresh_1を超えているか、以下かを判断し、フラグstatus_1に0又は1を設定する(ステップS211)。 Then, it is determined whether q (m, i) exceeds the threshold value thresh_1 or below, and 0 or 1 is set to the flag status_1 (step S211).
次に同様に、フラグstatus_2が0で且つq(m,i)が閾値thresh_2より大きい場合、すなわち、閾値thresh_2を下回る値から閾値thresh_2を超えた場合(ステップS212:Yes)は、q(m,i-1)の値を算出する(ステップS213)。すなわち、飛ばしたデータを算出する。 Similarly, when the flag status_2 is 0 and q (m, i) is larger than the threshold value thresh_2, that is, when the threshold value thresh_2 is exceeded from a value lower than the threshold value thresh_2 (step S212: Yes), q (m, The value of i-1) is calculated (step S213). That is, the skipped data is calculated.
そして、q(m,i-1)が閾値thresh_2より大きい場合、すなわち、飛ばしたデータが閾値thresh_2を下回る値から閾値thresh_2を超えた場合(ステップS214:Yes)は、i-1をテーブルt2_l_to_h(kr_1)に記憶し(ステップS215)、超えない場合(ステップS214:No)は、iをテーブルt2_l_to_h(kr_1)に記憶する(ステップS216)。 When q (m, i-1) is larger than the threshold thresh_2, that is, when the skipped data exceeds the threshold thresh_2 from a value lower than the threshold thresh_2 (step S214: Yes), i-1 is stored in the table t2_l_to_h ( kr_1) (step S215), and if not exceeded (step S214: No), i is stored in the table t2_l_to_h (kr_1) (step S216).
次に、フラグstatus_2が1で且つq(m,i)が閾値thresh_2以下である場合、すなわち、閾値thresh_2を上回る値から閾値thresh_2以下となった場合(ステップS217:Yes)も、q(m,i-1)の値を算出する(ステップS218)。 Next, when the flag status_2 is 1 and q (m, i) is less than or equal to the threshold thresh_2, that is, when the value exceeds the threshold thresh_2 and becomes less than or equal to the threshold thresh_2 (step S217: Yes), q (m, The value of i-1) is calculated (step S218).
そして、q(m,i-1)が閾値thresh_2より小さい場合、すなわち、飛ばしたデータが閾値thresh_2を上回る値から閾値thresh_2以下となった場合(ステップS219:Yes)は、i-1をテーブルt2_h_to_l(kf_1)に記憶し(ステップS220)、以下とならなかった場合(ステップS219:No)は、iをテーブルt2_h_to_l(kf_1)に記憶する(ステップS221)。 If q (m, i-1) is smaller than the threshold value thresh_2, that is, if the skipped data falls below the threshold value thresh_2 from a value exceeding the threshold value thresh_2 (step S219: Yes), i-1 is stored in the table t2_h_to_l. (kf_1) is stored (step S220), and if not (step S219: No), i is stored in the table t2_h_to_l (kf_1) (step S221).
そして、q(m,i)が閾値thresh_2を超えているか、以下かを判断し、フラグstatus_2に0又は1を設定する(ステップS222)。 Then, it is determined whether q (m, i) exceeds the threshold value thresh_2 or below, and 0 or 1 is set to the flag status_2 (step S222).
ステップS201〜ステップS222の処理を、iが1〜Nまで繰り返し(ステップS213、ステップS214)、t1_l_to_h(kr_1)等のテーブルに記憶されたiの数をkr_1_max等に記憶する(ステップS215)。 The processing of step S201 to step S222 is repeated from i to 1 to N (steps S213 and S214), and the number of i stored in the table such as t1_l_to_h (kr_1) is stored in kr_1_max and the like (step S215).
<脈拍数PR算出処理>
図11は、変形例の脈拍数PR算出処理のフローチャートである。
<Pulse rate PR calculation process>
FIG. 11 is a flowchart of a pulse rate PR calculation process according to a modification.
図4のステップS62で記憶したq_min(i)の状態変化の間隔の平均T_aveを算出し、脈拍数PRを求める。 The average T_ave of q_min (i) state change intervals stored in step S62 in FIG. 4 is calculated to obtain the pulse rate PR.
まず、q_min(i)に対し、2値化処理を行う(ステップS220〜ステップS234)。閾値を0(ゼロ)として、図10の2値化処理と同様に行う。この場合の閾値は、前記のk_vを決めるときに用いた閾値でも良い。 First, binarization processing is performed on q_min (i) (steps S220 to S234). The threshold value is set to 0 (zero), and the same process as the binarization process in FIG. 10 is performed. The threshold used in this case may be the threshold used when determining k_v.
詳細には、2値化処理で用いる変数の初期化を行う(ステップS220)。この変数は、図9と同じである。 Specifically, variables used in the binarization process are initialized (step S220). This variable is the same as in FIG.
フラグstatusが0で且つq_min(i)が閾値より大きい場合、すなわち、閾値を下回る値から閾値を超えた場合(ステップS221:Yes)は、q_min(i-1)の値を算出する(ステップS222)。すなわち、飛ばしたデータを算出する。 When the flag status is 0 and q_min (i) is larger than the threshold value, that is, when the threshold value is exceeded from the value below the threshold value (step S221: Yes), the value of q_min (i-1) is calculated (step S222). ). That is, the skipped data is calculated.
そして、q_min(i-1)が閾値より大きい場合、すなわち、飛ばしたデータが閾値を下回る値から閾値を超えた場合(ステップS223:Yes)は、i-1をテーブルt_l_to_h(kr)に記憶し(ステップS224)、超えない場合(ステップS223:No)は、iをテーブルt_l_to_h(kr)に記憶する(ステップS225)。 If q_min (i-1) is larger than the threshold, that is, if the skipped data exceeds the threshold from a value below the threshold (step S223: Yes), i-1 is stored in the table t_l_to_h (kr). (Step S224) When not exceeding (Step S223: No), i is stored in the table t_l_to_h (kr) (Step S225).
次に、フラグstatusが1で且つq_min(i)が閾値以下である場合、すなわち、閾値を上回る値から閾値以下となった場合(ステップS226:Yes)も、q_min(i-1)の値を算出する(ステップS227)。 Next, also when the flag status is 1 and q_min (i) is less than or equal to the threshold, that is, when the value exceeding the threshold is less than or equal to the threshold (step S226: Yes), the value of q_min (i-1) is also set. Calculate (step S227).
そして、q_min(i-1)が閾値以下の場合、すなわち、飛ばしたデータが閾値を上回る値から閾値以下となった場合(ステップS228:Yes)は、i-1をテーブルt_h_to_l(kf)に記憶し(ステップS229)、以下とならなかった場合(ステップS228:No)は、iをテーブルt_h_to_l(kf)に記憶する(ステップS230)。 If q_min (i-1) is equal to or smaller than the threshold value, that is, if the skipped data falls below the threshold value from the value exceeding the threshold value (step S228: Yes), i-1 is stored in the table t_h_to_l (kf). However, if not the following (step S228: No), i is stored in the table t_h_to_l (kf) (step S230).
そして、q_min(i)が閾値を超えているか、以下かを判断し、フラグstatusに0又は1を設定する(ステップS231)。 Then, it is determined whether q_min (i) exceeds the threshold value or below, and 0 or 1 is set to the flag status (step S231).
次に、q_min(i)の所定時間内の周期T(j)の平均値T_aveを、図9のステップS119と同様に算出する(ステップS235)。 Next, the average value T_ave of the period T (j) within a predetermined time of q_min (i) is calculated in the same manner as Step S119 in FIG. 9 (Step S235).
次に、脈拍数PRを、図9のステップS120と同様に算出する(ステップS236)。 Next, the pulse rate PR is calculated in the same manner as in step S120 in FIG. 9 (step S236).
以上のような実施形態及び変形例によれば、漸化式を用いて周期性が最も良い信号成分を求めているので、従来技術より演算処理を簡単化することができ、演算処理量を低減することができる。変形例では、更に、より少ないデータに対して処理を行うため、より演算処理量を低減できる。そのため、演算処理に伴う消費電力を抑制することができる。この結果、生体情報測定装置40に電池を使用することが可能となり、携帯に便利な小型軽量な生体情報測定装置を提供することができる。このため、例えば、登山者や在宅酸素療法患者が常時携帯しても体力的な負担を低下させることができる。
According to the embodiment and the modification as described above, since the signal component having the best periodicity is obtained using the recurrence formula, the arithmetic processing can be simplified as compared with the conventional technique, and the arithmetic processing amount is reduced. can do. In the modified example, since the processing is further performed on a smaller amount of data, the calculation processing amount can be further reduced. Therefore, it is possible to suppress power consumption associated with arithmetic processing. As a result, a battery can be used for the biological
また、本実施形態に係る生体情報測定装置40は、信号成分の強度と前記ノイズ成分の強度との比に関する情報を有する指標に基づいて、ノイズ成分を抽出するか否かの判断を行うので、ノイズ成分が無視できるほど小さい場合においては、このノイズ成分の除去を行う演算を省略することができるので、生体情報を得るための演算時間が短縮され、消費電力を抑えて電池動作時間をより長くできるとともに、より早く生体情報を得ることができる。
Moreover, since the biological
また、本実施形態に係る生体情報測定装置40は、音声、文字および光等によって生体情報、信号信頼度およびノイズ信頼度を出力するので、これらを容易に確認することが可能となる。さらに、本実施形態に係る生体情報測定装置40は、指標が所定の値を超えたことを示す警告、あるいは信号信頼度またはノイズ信頼度の低下を示す警告を出力するので、測定対象者や測定者等に生体情報の取り扱いに関して注意を喚起することもできる。そして、前記指標、前記ノイズ信頼度および前記信号信頼度に応じて、演算された生体情報の取り扱いを変更することが可能となり、例えば、指標を基に再計測等を行うことができる。
Moreover, since the biological
また、本実施形態に係る生体情報測定装置40は、脈拍数を算出する際に、2値化した波形を用いることで、例えばダブルピーク等による誤測定を低減することができる。
Moreover, the biological
また、本実施形態に係る生体情報測定方法は、同じ計算資源(ハードウェア資源)において、生体情報をより早い計算時間で算出することできる。 In addition, the biological information measuring method according to the present embodiment can calculate biological information in an earlier calculation time with the same calculation resource (hardware resource).
上記実施形態では、一例として、周期性をもつ2波長の光の強度変化を検出して血中酸素飽和度を求める生体情報測定装置40を例示した。この他、周期性をもつ1波長の光の強度変化に基づき、脈拍、不整脈(心房細動・期外収縮)の検出、除細動時のモニター、自律神経障害、血管年齢等の診断等を行う生体情報測定装置にも本発明を適用することができる。さらに、脈波波形以外に、心電等の生体情報を測定対象とする装置にも適用することができる。
In the above-described embodiment, as an example, the biological
実施形態の2値化処理は、式(15)が周期性を持つようなk_vを求めるための指標として、2値化処理後の波形の山と谷の周期を用いたが、これに限定されるものではない。2値化処理後の波形における、他の指標として、山が繰り返される周期のみ、谷が繰り返される周期のみを用いてもよい。また、山の周期の最大値‐山の周期の最小値、谷の周期の最大値‐谷の周期の最小値、山の周期の標準偏差、谷の周期の標準偏差、山の幅の最大値‐山の幅の最小値、谷の幅の最大値‐谷の幅の最小値、山の幅の標準偏差、谷の幅の標準偏差を用いても良い。さらに、指標として、R_signal - k_v * IR_signalの波形の極大値と極小値から求められる振幅の最大‐最小や標準偏差等を用いてもよい。 In the binarization processing of the embodiment, the period of the peak and valley of the waveform after binarization processing is used as an index for obtaining k_v such that Equation (15) has periodicity, but is not limited thereto. It is not something. As another index in the waveform after binarization processing, only the period in which the peaks are repeated or only the period in which the valleys are repeated may be used. Also, maximum peak period-minimum peak period, maximum peak period-minimum peak period, peak peak standard deviation, peak peak standard deviation, peak peak maximum -Minimum peak width, maximum valley width-minimum valley width, standard deviation of peak width, standard deviation of valley width may be used. Further, the maximum-minimum amplitude or standard deviation of the amplitude obtained from the maximum and minimum values of the waveform of R_signal-k_v * IR_signal may be used as an index.
実施形態では、閾値を2つ用いたが、3つ以上の閾値を設け、式(15)に対応した信号がそれぞれの閾値を超えるか否かで2値化した3種以上の2値化パルスそれぞれについて前記の種々の周期性の指標を算出して、その平均値(単純平均、調和平均、相乗平均を含む)を最小にするk_vを最適値としてもよい。閾値の数を多くすると計算量は増えるが、周期性の評価の精度が向上する利点がある。 In the embodiment, two threshold values are used, but three or more threshold values are provided, and three or more types of binarized pulses that are binarized depending on whether or not the signal corresponding to Expression (15) exceeds each threshold value. The above-mentioned various periodicity indexes may be calculated for each, and k_v that minimizes the average value (including simple average, harmonic average, and geometric average) may be set as the optimal value. Increasing the number of thresholds increases the amount of calculation, but has the advantage of improving the accuracy of periodicity evaluation.
いずれの指標においても、指標の標準偏差や指標の最大値と最小値との差等から、所定の時間内で、最も指標のばらつきが最小となるようなk_vを求めてもよい。複数の指標を用いた場合、それぞれの指標を最小にするk_vが異なる場合がある。その場合はそれぞれの指標を最小にするk_vの調和平均値を最適値とする。平均値としては単純平均値、相乗平均値でもよい。また、複数の指標を最小にする複数のk_vのうち前回のk_vに最も近いものを採用しても良い。また、複数の指標の平均値(単純平均値、調和平均値、相乗平均値など)を指標として評価しても良い。 In any index, k_v that minimizes the variation of the index within a predetermined time may be obtained from the standard deviation of the index, the difference between the maximum value and the minimum value of the index, or the like. When a plurality of indices are used, k_v that minimizes each index may be different. In that case, the harmonic average value of k_v that minimizes each index is set as the optimum value. The average value may be a simple average value or a geometric average value. Alternatively, the closest k_v among the plurality of k_v that minimize the plurality of indices may be employed. Further, an average value of a plurality of indexes (simple average value, harmonic average value, geometric average value, etc.) may be evaluated as an index.
複数の指標に応じて複数のk_vを求めた場合には、各k_vに対して、式(8)の等号が成立するようなk_aをおのおの算出しても良い。複数のk_aから最終的なk_aを決める方法は、複数のk_aの平均値(単純平均値、調和平均値、相乗平均値など)を最終的なk_aとしてもよいし、複数のk_aのうち前回の最終的なk_aに最も近いものを今回の最終的なk_aとしてもよいし、複数のk_aのうち最大と最小を除いたものの平均値を最終的なk_aとしてもよい。さらに、前回のk_aとの差の絶対値に対応した重みを掛けて荷重平均しても良い。 When a plurality of k_v is obtained according to a plurality of indices, k_a that satisfies the equal sign of Expression (8) may be calculated for each k_v. The method of determining the final k_a from a plurality of k_a may be an average value (simple average value, harmonic average value, geometric average value, etc.) of the plurality of k_a as the final k_a, The one closest to the final k_a may be the final k_a this time, or the average value of the plurality of k_a excluding the maximum and minimum may be the final k_a. Furthermore, the load average may be applied by applying a weight corresponding to the absolute value of the difference from the previous k_a.
また、k_vは例えば200組のR_signal、IR_signalについて前記の方法で決定し、k_aを求める際は200組のデータを例えば4分割して4組の式(8)を解いて4個のk_aを算出してそれらの平均値(単純平均、調和平均、相乗平均値、前回k_aとの差の絶対値を重みとする荷重平均値など)を求めても良い。200組のデータ全体で求めたk_aと前記の4個のk_aの平均値をさらに平均しても良い。 Further, k_v is determined by the above method for 200 sets of R_signal and IR_signal, for example, and when k_a is obtained, 200 sets of data are divided into, for example, 4 to calculate 4 sets of k_a by solving 4 sets of equations (8). Then, those average values (simple average, harmonic average, geometric average value, load average value weighted by the absolute value of the difference from the previous k_a, etc.) may be obtained. You may further average the average value of k_a calculated | required with the whole 200 sets of data, and said 4 k_a.
この他、複数の指標からそれぞれに応じて複数のk_vが求められた場合には、連続するk_vの範囲の中央値、または直前の動脈血酸素飽和度演算で得られたk_vに最も近い値を最適値としてもよい。 In addition, when multiple k_v are obtained from multiple indicators, the median of the continuous k_v range or the value closest to k_v obtained by the previous arterial blood oxygen saturation calculation is optimal. It may be a value.
なお、今までの説明ではノイズ成分の指標が所定の値以下のときは式(14)など従来の方法によりk_aを算出しているが、式(8)に前回のk_v(=k_v_0)を代入してk_aを求めても良い。ノイズが小さい場合は式(8)の左辺は
Σ{IR_signal * k_v - R_signal} * {IR_signal * k_a - R_signal}
≒(k_v - k_a) * ΣIR_signal * {IR_signal * k_a - R_signal}
≒(k_v - k_a) * {ΣIR_signal2 * k_a - ΣIR_signal * R_signal}
なので、k_v としてk_aとは異なる値を代入すれば、方程式は
ΣIR_signal2 * k_a - ΣIR_signal * R_signal=0
と等価である。この解は
k_a=ΣIR_signal * R_signal / ΣIR_signal2
が得られる。ノイズが小さいときはR_signal≒真のk_a * IR_signalなので、上式の右辺は真のk_aになる。
In the above description, when the noise component index is equal to or smaller than a predetermined value, k_a is calculated by a conventional method such as Equation (14), but the previous k_v (= k_v_0) is substituted into Equation (8). Then k_a may be obtained. When noise is low, the left side of equation (8) is Σ {IR_signal * k_v-R_signal} * {IR_signal * k_a-R_signal}
≒ (k_v-k_a) * ΣIR_signal * {IR_signal * k_a-R_signal}
≒ (k_v-k_a) * {ΣIR_signal 2 * k_a-ΣIR_signal * R_signal}
So, if a value different from k_a is substituted for k_v, the equation is ΣIR_signal 2 * k_a-ΣIR_signal * R_signal = 0
Is equivalent to This solution is
k_a = ΣIR_signal * R_signal / ΣIR_signal 2
Is obtained. When noise is small, R_signal ≒ true k_a * IR_signal, so the right side of the above equation is true k_a.
したがって、式(8)に前回のk_vなどk_aとは異なると思われる値を代入して解くことにより、真のk_aに十分近い値を得ることができる。 Therefore, a value sufficiently close to true k_a can be obtained by substituting a value that seems to be different from k_a, such as the previous k_v, into Equation (8).
また、ノイズが小さいときはR_signal − k_v * IR_signalは広い範囲のk_vに対して強い周期性を持つが、その場合でも前回のk_vとk_vの差の絶対値を前記の種々の指標に掛けた値を評価すれば、k_vの最適値はほぼ前回のk_vに近い値になるので、ノイズの指標が大きいときと同様の処理を行っても真のk_aに十分近い値を得ることができる。計算速度よりもプログラムの簡素化を重視する場合はノイズ指標の大きさによって処理を分けなくても良い。 In addition, when noise is small, R_signal − k_v * IR_signal has a strong periodicity over a wide range of k_v, but even in that case, the value obtained by multiplying the above various indicators by the absolute value of the difference between the previous k_v and k_v Since the optimal value of k_v is almost the same as the previous k_v, a value sufficiently close to true k_a can be obtained even if the same processing as when the noise index is large is performed. When importance is attached to the simplification of the program rather than the calculation speed, the processing may not be divided depending on the size of the noise index.
なお、周期性を利用する一例として、式(15)の左辺が周期性を満たすようにk_vを求める例を挙げたが、式(15)に限定されるものではなく、k_vが信号成分で表される数式であれば、式(15)に代えて用いてもよい。 As an example of using periodicity, an example is given in which k_v is obtained so that the left side of Equation (15) satisfies the periodicity, but is not limited to Equation (15), and k_v is expressed as a signal component. If it is a mathematical formula to be used, it may be used instead of the formula (15).
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.
1 データ取得部
2 センサ(R)部
3 センサ(IR)部
10 測定部
11 AC/DC(R)変換部
12 AC/DC(IR)変換部
13 BPF(R)部
14 BPF(IR)部
15 ΣR_signal*IR_signal算出部
16 Σ(R_signal)2算出部
17 Σ(IR_signal)2算出部
18 初期値算出部
19 SvO2推定SpO2決定部
20 脈拍数算出部
21 信頼度算出部
22 差分算出部
30 出力部
31 SpO2出力部
32 脈拍数出力部
33 信頼度出力部
40 生体情報測定装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第1の所定時間範囲での前記信号生成部で生成した各信号の周期性を用いて、前記第1の所定時間範囲での前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定する推定部とを備え、
前記信号生成部は、基準となる1つの信号を生成し、当該信号と、前記第1時系列信号と前記所定の差分とから算出したデータとを用いた漸化式によって、前記複数の信号のうち前記基準となる1つの信号以外の信号である他の信号を生成し、更に、前記基準となる信号の2値化処理に用いるための閾値を算出し、当該閾値と、前記第1の時系列信号又は前記第2の時系列信号と前記所定の差分とを用いて算出したデータとを用いて、漸化式によって前記他の信号それぞれの2値化処理に用いるための閾値をそれぞれ算出し、そして、生成した信号に前記閾値を用いて2値化処理を行うことで2値化信号を生成し、
前記推定部は、前記2値化信号の周期性を用いて前記信号生成部で生成した信号の周期を推定して、前記所定の関係を推定する
ことを特徴とする信号処理装置。 A first time-series signal including a first signal component having periodicity and a first noise component, a second signal component having a predetermined relationship with the first signal component, and a predetermined relationship with the first noise component And the second time-series signal including the second noise component and the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component. Signal generation for generating a plurality of signals including the first signal component from a time-series signal, wherein the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component is different by a predetermined difference. And
The predetermined relationship between the first noise component and the second noise component in the first predetermined time range using the periodicity of each signal generated by the signal generation unit in the first predetermined time range. And an estimation unit for estimating
The signal generation unit generates one reference signal, and uses a recurrence formula using the signal and data calculated from the first time-series signal and the predetermined difference, to calculate the plurality of signals. Among them, another signal which is a signal other than the one signal serving as the reference is generated , and a threshold value used for binarization processing of the signal serving as the reference is calculated, and the threshold value and the first time are calculated. Using the series signal or the data calculated using the second time series signal and the predetermined difference, a threshold for use in binarization processing of each of the other signals is calculated by a recurrence formula. Then, a binarized signal is generated by performing binarization processing on the generated signal using the threshold value,
The estimation unit estimates the predetermined relationship by estimating the period of the signal generated by the signal generation unit using the periodicity of the binarized signal .
前記信号生成部が生成した信号は、時系列信号であり、
前記信号生成部は、生成した信号から所定数毎に間引かれた結果のデータを用いて2値化処理を行うこと
を特徴とする信号処理装置。 In claim 1 ,
The signal generated by the signal generation unit is a time-series signal,
The signal generation unit performs binarization using data obtained by thinning out a predetermined number from the generated signal.
前記閾値を挟む2つの前記間引かれた結果のデータの間の間引いたデータに、前記2値化処理を行うこと
を特徴とする信号処理装置。 In claim 2 ,
The signal processing apparatus characterized in that the binarization processing is performed on data thinned between two pieces of the thinned data sandwiching the threshold value.
第1の所定時間範囲での、周期性を有する第1信号成分と第1ノイズ成分とを含む第1の時系列信号と、前記第1信号成分と所定の関係を有する第2信号成分および前記第1ノイズ成分と所定の関係を有する第2ノイズ成分を含む第2の時系列信号と、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係とに基づいて、前記第1の時系列信号と前記第2の時系列信号とから前記第1信号成分を含む信号であって、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を所定の差分ずつ異ならせた複数の信号を生成する信号生成ステップと、
第1の所定時間範囲での前記生成ステップで生成した各信号の周期性を用いて、前記第1の所定時間範囲での前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定する推定ステップとを備え、
前記信号生成ステップは、基準となる1つの信号を生成し、当該信号と、前記第1時系列信号と前記所定の差分とから算出したデータとを用いた漸化式によって、前記複数の信号のうち前記基準となる1つの信号以外の信号である他の信号を生成し、更に、前記基準となる信号の2値化処理に用いるための閾値を算出し、当該閾値と、前記第1の時系列信号又は前記第2の時系列信号と前記所定の差分とを用いて算出したデータとを用いて、漸化式によって前記他の信号それぞれの2値化処理に用いるための閾値をそれぞれ算出し、そして、生成した信号に前記閾値を用いて2値化処理を行うことで2値化信号を生成し、
前記推定ステップは、前記2値化信号の周期性を用いて前記信号生成ステップで生成した信号の周期を推定して、前記所定の関係を推定する
ことを特徴とする信号処理方法。 A signal processing method comprising:
A first time-series signal including a first signal component having periodicity and a first noise component in a first predetermined time range; a second signal component having a predetermined relationship with the first signal component; and Based on the second time-series signal including the second noise component having a predetermined relationship with the first noise component, and the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component, the first A signal including the first signal component from a time-series signal and the second time-series signal, wherein the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component is varied by a predetermined difference. A signal generation step for generating a plurality of signals;
Using the periodicity of each signal generated in the generation step in the first predetermined time range, the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component in the first predetermined time range is obtained. An estimation step for estimating,
The signal generation step generates one signal as a reference, and uses a recurrence formula using the signal and data calculated from the first time-series signal and the predetermined difference . Among them, another signal which is a signal other than the one signal serving as the reference is generated , and a threshold value used for binarization processing of the signal serving as the reference is calculated, and the threshold value and the first time are calculated. Using the series signal or the data calculated using the second time series signal and the predetermined difference, a threshold for use in binarization processing of each of the other signals is calculated by a recurrence formula. Then, a binarized signal is generated by performing binarization processing on the generated signal using the threshold value,
The signal processing method characterized in that the estimation step estimates the predetermined relationship by estimating the period of the signal generated in the signal generation step using the periodicity of the binarized signal .
周期性を有する第1信号成分と、第1ノイズ成分からなる第1測定データを測定する第1測定部と、
前記第1信号成分と所定の関係を有する第2信号成分および第1ノイズ成分と所定の関係を有する第2ノイズ成分を含む第2測定データを測定する第2測定部と、
前記第1測定データと、前記第2測定データと、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係とに基づいて、前記第1測定データと前記第2測定データとから前記第1信号成分を含む信号であって、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を所定の差分ずつ異ならせた複数の信号を生成する信号生成部と、
前記信号生成部が生成した信号の周期性を用いて、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定する推定部とを備え、
前記信号生成部は、基準となる1つの信号を生成し、当該信号と、前記第1測定データと前記所定の差分とから算出したデータとを用いた漸化式によって、前記複数の信号のうち前記基準となる1つの信号以外の信号である他の信号を生成し、更に、前記基準となる信号の2値化処理に用いるための閾値を算出し、当該閾値と、前記第1の時系列信号又は前記第2の時系列信号と前記所定の差分とを用いて算出したデータとを用いて、漸化式によって前記他の信号それぞれの2値化処理に用いるための閾値をそれぞれ算出し、そして、生成した信号に前記閾値を用いて2値化処理を行うことで2値化信号を生成し、
前記推定部は、前記2値化信号の周期性を用いて前記信号生成部で生成した信号の周期を推定して、前記所定の関係を推定すること
を特徴とする生体情報測定装置。 Based on at least the first measurement data or the second measurement data obtained by irradiating the living body with a plurality of lights having different wavelengths and receiving the light transmitted or reflected through the living body, respectively, the living body of the living body A biological information measuring device for measuring information,
A first measurement unit that measures first measurement data including a first signal component having periodicity and a first noise component;
A second measurement unit for measuring second measurement data including a second signal component having a predetermined relationship with the first signal component and a second noise component having a predetermined relationship with the first noise component;
Based on the first measurement data, the second measurement data, and the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component, from the first measurement data and the second measurement data, the A signal generation unit that generates a plurality of signals that include a first signal component and that differ in the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component by a predetermined difference;
An estimation unit that estimates the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component using the periodicity of the signal generated by the signal generation unit;
The signal generation unit generates one signal serving as a reference, and uses a recurrence formula using the signal and data calculated from the first measurement data and the predetermined difference. Generate another signal which is a signal other than the one signal serving as the reference, calculate a threshold for use in the binarization process of the signal serving as the reference, and the threshold and the first time series Using the signal or the data calculated using the second time-series signal and the predetermined difference, each threshold value to be used for the binarization process of each of the other signals is calculated by a recurrence formula, Then, a binarized signal is generated by performing binarization processing on the generated signal using the threshold value,
The biological information measuring device , wherein the estimation unit estimates the period of the signal generated by the signal generation unit using the periodicity of the binarized signal and estimates the predetermined relationship .
前記推定部が推定した所定の関係に基づいて、所定の周期で血中酸素飽和度を算出する血中酸素飽和度算出部を備え、
前記信号生成部は、前記所定の周期よりも長い周期で、前記複数の信号を生成して、2値化信号を生成し、
前記推定部は、前記2値化信号の周期性に基づいて、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定すること
を特徴とする生体情報測定装置。 In claim 5 ,
A blood oxygen saturation calculating unit that calculates blood oxygen saturation at a predetermined cycle based on the predetermined relationship estimated by the estimating unit,
It said signal producing formation unit, said at a cycle longer than a predetermined period, and generates a plurality of signals to produce a binary signal,
The estimation unit estimates the predetermined relationship between the first noise component and the second noise component based on the periodicity of the binarized signal.
前記推定部が推定した所定の関係を有する信号に2値化処理を行うことで2値化信号を生成し、当該2値化信号の周期性を用いて脈拍数を算出する脈拍数算出部を備えること
を特徴とする生体情報測定装置。
In claim 5 or claim 6 ,
A pulse rate calculation unit that generates a binarized signal by performing binarization processing on a signal having a predetermined relationship estimated by the estimation unit, and calculates a pulse rate using the periodicity of the binarized signal. A biological information measuring device comprising:
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