CN108685569A - 脉搏测量设备、脉搏测量方法以及非暂态计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本公开涉及脉搏测量设备、脉搏测量方法以及非暂态计算机可读介质。当身体移动时，可以正确地测量脉搏率。频率分析单元13通过将由光传感器20检测的脉搏波检测信号从时域信号转换为频域信号来生成脉搏波频率信号。身体运动等级确定单元14基于由加速计21输出的加速检测信号确定对象的身体运动等级。峰值检测单元15检测峰值搜索范围内的脉搏波频率信号中的频率强度的峰值，根据确定的身体运动等级来改变峰值搜索范围。脉搏计算处理单元16基于由峰值检测单元15检测的峰值的频率位置来生成脉搏信息。

Description

脉搏测量设备、脉搏测量方法以及非暂态计算机可读介质

相关申请的交叉参考

本申请基于2017年3月30日提交的日本专利申请第2017-067338号并要求其优先权，其内容结合于此作为参考。

技术领域

本公开涉及一种脉搏测量设备、脉搏测量方法以及非暂态计算机可读介质，例如，涉及脉搏测量设备、脉搏测量方法以及存储用于基于对象的检测脉搏波信号测量对象的脉搏率的程序的非暂态计算机可读介质。

背景技术

日本未审查专利公开第2016-146933号公开了脉搏率计，其使用包括光发射器(诸如LED(发光二极管))和光电检测器(诸如光电晶体管或光电二极管)的光传感器。在日本未审查专利公开第2016-146933号中公开的脉搏率计中，对从光传感器获取的检测信号执行傅里叶变换处理。日本未审查专利公开第2016-146933号公开了在通过福利叶变换得到的频谱中检测峰值，并且根据峰值的频率位置来计算脉搏率。

发明内容

这里，当脉搏率计在用户运动的时候测量脉搏率时，由于用户的身体运动而引起的频率分量被叠加在光传感器等的检测信号上。在日本未审查专利公开第2016-146933号中公开的脉搏率计中，在傅里叶变换的频谱中，作为预定搜索范围内的最大值的频率强度被检测为峰值。在日本未审查专利公开第2016-146933号中公开的脉搏率计中，当由于身体运动引起的频率分量大于脉搏波的频率分量时，由于身体运动引起的频率分量可能被检测为峰值。在这种情况下，不可能正确地测量脉搏率。

现有技术的其他问题以及本公开的新特征将根据说明书和附图的以下描述中变得明显。

根据一个示例性方面，一种脉搏测量设备包括：脉搏波频率信息生成模块，生成通过将由光传感器等检测的脉搏波检测信号从时域信号转换为频率信号而得到的脉搏波频率信号；以及峰值检测模块，检测脉搏波频率信号中的频谱强度的峰值，并且其中峰值检测模块根据对象的身体运动等级改变从中检测峰值的峰值搜索范围。

根据上述示例性方面，即使对象移动，也可以正确地测量脉搏率。

附图说明

本公开的上述和其他方面、优势和特征将从以下结合附图进行的特定实施例的描述中变得明显，其中：

图1是示出根据第一实施例的脉搏测量设备的框图。

图2是示出用于测量脉搏的过程的流程图。

图3是示出用于确定身体运动等级的过程的流程图。

图4是示出用于设置峰值搜索范围的过程的流程图。

图5是示出用于每个身体运动等级的峰值搜索范围的示图。

图6A是示出由加速计输出的加速检测信号的信号波形的定时图。

图6B是示出由身体运动等级确定单元确定的身体运动等级的定时图。

图6C是示出脉搏率的测量的结果的定时图。

图7是示出第二实施例中用于调整峰值搜索范围的过程的流程图。

图8A是示出由加速计输出的假设检测信号的信号波形的定时图。

图8B是示出由身体运动等级确定单元确定的身体运动等级的定时图。

图8C是示出脉搏率的测量的结果的定时图。

图9是示出根据第三实施例的脉搏测量设备的框图。

图10是示出第三实施例中用于测量脉搏的过程的流程图。

图11是示出当身体不移动时的脉搏波的检测信号的频谱的曲线图。

图12是示出当身体移动时的脉搏波的检测信号的频谱的曲线图。

具体实施方式

在给出实施例的解释之前，解释发明人考虑的问题。一般地，在诸如快速傅里叶变换或小波变换的频率分析中的脉搏值的计算中，在频率转换的频谱中，识别预设脉搏检测范围中频谱强度为最大的频谱位置。例如，脉搏检测范围被设置为30bpm(每分钟心跳)至230bpm。

图11示出了脉搏波的检测信号的频谱。例如，通过对脉搏波的检测信号执行快速傅里叶变换来得到图11中的频谱。当对象处于静止状态时，对应于脉搏率的频谱成为脉搏率的检测信号中的最大值。因此，例如通过从图11所示的频谱中识别脉搏检测范围内频谱强度变成最大值的频率并且将识别的频率转换为脉搏值，得到脉搏率的测量结果。在图11中，峰值出现在对应于脉搏值94bpm的频率处，并且可以通过检测该峰值来得到脉搏率的测量结果。

然而，当对象移动时，除脉搏波之外的分量有时会表现为频率分析结果中的噪声。图12示出了当身体移动时的脉搏波的检测信号的频谱。例如，在可佩戴脉搏监控器附接在手腕上时，由于用户的移动在脉搏波的检测信号(感测数据)上引起波动，并且这些波动表现为频率分析中的频谱强度的峰值。在图12的示例中，在脉搏波的检测信号的频谱中，除了对应于脉搏率的峰值(98bpm)之外，还出现由身体运动引起的两个峰值(55bpm和110bpm)。在这种情况下，当简单地检测频谱强度变为最大值的频率位置时，存在不能得到精确脉搏值的问题。

如上所述，在通过频率分析方法获取脉搏值的情况下，如果在用户移动时从脉搏检测范围的整个范围检测峰值，则由身体运动噪声引起的峰值有时被错误地检测为脉搏值。当用户开始移动时的身体运动噪声趋于强烈地在比实际脉搏值低的频率侧处生成，由此脉搏值趋于被错误地检测。此外，当脉搏计所附接的用户走路、跑步等时，如果他/她以恒定的周期挥动他/她的胳膊，则峰值出现在对应于该周期的频率位置处，由此该峰值趋于被错误地检测为脉搏率。即使当身体移动时设置峰值检测窗范围，当该范围恒定时，当脉搏率在移动开始处剧烈上升时或者当脉搏率在移动结束处剧烈下降时，不能够充分地防止误检测。

下面，将参照附图详细地描述结合有用于解决上述问题的装置的实施例。为了描述的清楚，可以适当地省略或简化以下说明书和附图中的一些内容。此外，附图中被示为功能块的执行各种处理的每个元件可以由CPU(中央处理单元)、存储器和硬件中的其他电路来形成，并且可以通过以软件加载到存储器中的程序来实施。因此，本领域技术人员应理解，这些功能块可以仅通过硬件、仅通过软件或者它们的组合来以各种方式实施而不受限制。在附图中，由相同的参考符号来表示相同的部件，并且将适当地省略重复描述。

使用任何类型的非暂态计算机可读介质，上述程序可以存储并提供给计算机。非暂态计算机可读介质包括任何类型的有形存储介质。非暂态计算机可读介质的示例包括磁性存储介质(诸如软盘、磁带、硬盘驱动器等)、光学磁性存储介质(例如，磁-光盘)、CD-ROM(压缩盘只读存储器)、CD-R(可记录压缩盘)、CD-R/W(可写压缩盘)以及半导体存储器(诸如屏蔽式ROM、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存ROM、RAM(随机存取存储器)等)。可以使用任何类型的暂态计算机可读介质将程序提供给计算机。暂态计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。暂态计算机可读介质可以经由有线通信线(例如，电线和光纤)或无线通信线将程序提供给计算机。

在以下实施例中，本公开将通过在要求方便时将其划分为多个部分或实施例进行描述。然而，除非另有明确指定，否则这些部分或实施例可以彼此相关。一个部分或实施例可以与一些或所有其他部分或实施例的修改、应用、细节、补充解释等相关。当在以下实施例中提到元件等的数字(包括片数、数值、量、范围等)时，其数字不限于特定数字，并且可以大于或小于或等于特定数字，除非另有明确指定且原理上限于特定数字。

此外，在以下实施例中，部件(包括操作步骤等)不总是必要的，除非另有明确指定且原理上认为是必要的。类似地，当在以下实施例中提到部件等的形状、位置关系等时，它们将例如包括基本近似或类似于它们的形状等的形状，除非另有明确指定或者原理上认为不是如此。这类似地适用于上述数字等(包括片数、数值、量、范围等)。

[第一实施例]

图1示出了根据第一实施例的脉搏测量设备。脉搏测量设备10包括PGA(可编程增益放大器)11、AD(模数)转换器12、频率分析单元13、身体运动等级确定单元(身体运动等级确定模块)14、峰值检测单元(峰值检测模块)15、脉搏计算处理单元16、光传感器20和加速计21。例如，脉搏测量设备10是附接至被检查者(对象)的可佩戴设备。例如，脉搏测量设备被配置为腕带型设备，并且附接至用户的胳膊或手腕。脉搏测量设备10例如通过电池来驱动。

光传感器20检测作为对象的用户的脉搏波。例如，光传感器20包括LED(发光二极管)和光电检测器。LED朝向被测部位(对象中存在血管的位置)发射光。对象可以是人或者可以不是人(动物)。例如，LED根据控制单元(未示出)的控制周期性地朝向被测部位发射脉冲光。根据测量条件等适当地选择由LED发射的光的波长。光电检测器接收由LED发射的光从对象反射的反射光，并且输出反射光的检测信号。例如，光电晶体管、光电二极管等可用作光电检测器。在从光电检测器输出的检测信号中，信号强度根据血管的脉动运动而改变。光传感器20输出光电检测器的检测信号作为脉搏波检测信号。

PGA 11放大从光传感器20输出的脉搏波检测信号，以调整其信号等级。例如，PGA11被配置为可改变其增益的可编程增量放大器。AD 12将信号等级被PGA 11调整的脉搏波检测信号转换为数字信号。例如，增量总和(delta-sigma)类型的AD转换器被用作AD转换器12。频率分析单元13是脉搏波频率信息生成模块，并且通过将脉搏波检测信号从时域信号转换为频域信号来生成脉搏频率信号。例如，通过对作为时域信号的脉搏波检测信号执行频率分析，频率分析单元13对转换为数字信号的多个数据点的脉搏波检测信号执行快速傅里叶变换(FFT)，以生成脉搏波频率信号。

加速计21检测对象的加速。例如，加速器21被容纳在构成脉搏测量设备10的腕带类型的设备中。加速计21输出加速检测信号，向身体运动等级确定单元14指示加速的检测结果。例如，AD转换器被构建在加速计21中，并且加速计21输出作为数字信号的加速检测信号。当加速计21是输出模拟信号的传感器时，AD转换器可以设置在加速计21和身体运动等级确定单元14之间。

身体运动等级确定单元14基于从加速计21输出的加速检测信号来确定对象的身体运动等级。例如，身体运动等级确定单元14计算预定时间周期内的加速检测信号的幅度的平均值，并且基于平均值获取临时身体运动等级。身体运动等级确定单元14基于多次的临时身体运动等级确定身体运动等级。此时，身体运动等级确定单元14可以确定多次的临时身体运动等级的平均值来作为身体运动等级。

例如，身体运动等级包括静止状态(没有身体运动)和活动状态(具有身体移动)。以下，例如假设身体运动等级确定单元14根据对象的运动幅度来确定5级身体运动等级。此外，随着对象的身体运动变得更大，身体运动等级被确定得更高。例如，身体运动等级0对应于对象的静止状态，而身体运动等级4对应于对象的运动是最大的状态。

峰值检测单元15在由频率分析单元13生成的脉搏波频率信号中搜索频率强度的峰值，并且检测频率强度的峰值。在本实施例中，峰值检测单元15基于由身体运动等级确定单元14确定的身体运动等级改变从中检测到峰值的峰值搜索范围。峰值检测单元15例如在为每个身体运动等级限定的峰值搜索范围内搜索峰值。例如，随着身体运动等级变得更大，峰值搜索范围被设置得更窄。

脉搏计算处理单元16是脉搏信息生成模块，并且基于由峰值检测单元15检测的峰值的频率位置来生成脉搏信息。例如，在未示出的显示单元(诸如液晶显示器)上显示由脉搏计算处理单元16生成的脉搏信息。脉搏信息可以记录在未示出的存储设备中。

应该注意，在脉搏测量设备10中，PGA 11和AD转换器12可以被配置为硬件，例如设置在微计算机单元的内部。通过根据程序操作的处理器，频率分析单元13、身体运动等级确定单元14、峰值检测单元15和脉搏计算处理单元16的至少一部分功能可以在具有处理器的微计算机单元中实现。

[操作过程]

图2示出了用于测量脉搏的过程。例如，在测量脉搏率之前，脉搏测量设备10执行初始设置(步骤A1)。例如，该初始设置包括光传感器20等中的LED的照射量的校准。光传感器20发射例如来自LED的光，接收反射光，并且向PGA 11输出脉搏波检测信号。光传感器20例如使得LED以预定周期来发射光，并且周期性地输出脉搏波检测信号。

频率分析单元13经由PGA 11和AD转换器12获取脉搏波检测信号(步骤A2)。例如，频率分析单元13对获取的脉搏波检测信号执行快速傅里叶变换，以将脉搏波检测信号转换为频域中的脉搏波频率信号(步骤A3)。例如，每当获取到要求快速傅里叶变换的数据点的脉搏波检测信号时，频率分析单元13就执行步骤A3。

另一方面，例如，加速计21连续地输出加速检测信号。身体运动等级确定单元14获取来自加速计21的加速检测信号(加速数据)(步骤A4)。在脉搏检测设备10中，并行地执行步骤A2的脉搏波检测信号的获取和步骤A3的加速检测信号的获取。身体运动等级确定单元14基于获取的加速检测信号来确定对象的身体运动等级(步骤A5)。

图3示出了用于确定身体运动等级的过程。身体运动等级确定单元14计算加速的幅度(步骤B1)。当加速计21输出针对x轴、y轴和z轴的加速分量α_x、α_y和α_z作为加速检测信号时，身体运动等级确定单元14计算这些分量的平方和的平方根作为加速的幅度。身体运动等级确定单元14对多次的加速幅度进行平均(步骤B2)。在步骤B2中，例如，身体运动等级确定单元14平均16次的加速计21的加速检测信号的幅度，并且在获取到过去16次的加速检测信号的周期内计算加速幅度的平均值。

身体运动等级确定单元14基于步骤B2中计算的加速幅度的平均值确定临时身体运动等级(步骤B3)。例如，在步骤B3中，身体运动等级确定单元14使用多个阈值级，将加速幅度的平均值与阈值进行比较，并且确定身体运动等级0至4的5级临时身体运动等级。例如，当幅度的平均值等于或大于最大的阈值(第四阈值)时，身体运动等级确定单元14确定身体运动等级为表示最高等级的身体运动等级4。例如，当加速的平均值等于或大于小于第四阈值的阈值(第三阈值)时，身体运动等级确定单元14确定临时身体运动等级为具有仅次于身体运动等级4的较高身体运动等级的身体运动等级3。例如，当加速的平均值等于或大于小于第三阈值的阈值(第二阈值)时，身体运动等级确定单元14确定临时身体运动等级为身体运动等级2。例如，当加速的平均值等于或大于小于第二阈值的阈值(第一阈值)时，身体运动等级确定单元14确定临时身体运动等级为身体运动等级1。例如，当加速的平均值小于第一阈值时，身体运动等级确定单元14确定临时身体运动等级为身体运动等级0。应该注意，身体运动等级可以不仅表示身体运动的幅度，而且还表示身体运动的类型并进一步表示身体运动的类型和幅度。

身体运动等级确定单元14基于多次的临时身体运动等级来确定(固定)身体运动等级(步骤B4)。在步骤B4中，身体运动等级确定单元14例如基于16次的临时身体运动等级的确定结果来确定身体运动等级。例如，身体运动等级确定单元14确定16次的临时身体运动等级的确定结果的平均值作为身体运动等级。身体运动等级确定单元14可以基于其他统计值(诸如中值或模数)代替确定平均值来确定身体运动等级作为身体运动等级。例如，每当获取到16次的临时身体运动等级的确定结果时，身体运动等级确定单元14确定身体运动等级。当临时身体运动等级的确定结果的数量小于16时，例如紧接在接通电源之后，身体运动确定单元可以确定身体运动等级为身体运动等级0，直到获取到临时身体运动等级的预定数量的确定结果为止。身体运动等级确定单元14向峰值检测单元15通知身体运动等级的确定结果(固定的身体运动等级)。

返回参照图2，峰值检测单元15根据身体运动等级确定单元14的身体运动等级的确定结果来设置峰值的搜索范围(步骤A6)。在步骤A6中，峰值检测单元15例如设置与脉搏率的先前测量结果(脉搏测量值)相对应的频率位置作为参考频率位置，并且设置具有参考频率位置的峰值搜索范围作为参考。可以通过较低频率侧与参考远离较低侧差值(Low)的位置与较高频率侧与参考远离较高侧差值(High)的位置之间的范围来限定峰值搜索范围。

图4示出了用于设置峰值搜索范围的过程。峰值检测单元15确定从身体运动等级确定单元14通知的身体运动等级(步骤C1)。当身体运动等级为‘0’时，峰值检测单元15将较高侧差值(High)设置为‘25’，并且将较低侧差值(Low)设置为‘30’(步骤C2)。当身体运动等级为‘1’时，峰值检测单元15将较高侧差值(High)设置为‘14’，并且将较低侧差值(Low)设置为‘13’(步骤C3)。

当身体运动等级为‘2’时，峰值检测单元15将较高侧差值(High)设置为‘12’，并且将较低侧差值(Low)设置为‘11’(步骤C4)。当身体运动等级为‘3’时，峰值检测单元15将较高侧差值(High)设置为‘11’，并且将较低侧差值(Low)设置为‘8’(步骤C5)。当身体运动等级为‘4’时，峰值检测单元15将较高侧差值(High)设置为‘8’，并且将较低侧差值(Low)设置为‘6’(步骤C6)。在这种情况下，可以根据身体运动等级来设置峰值搜索范围。

图5示出了用于每个身体运动等级的峰值搜索范围。峰值检测单元15将对应于先前的脉搏测量值的频率位置设置为参考频率位置(0)，并且将分别与参考频率位置远离上述设置的-Low和+High的频率位置之间的范围设置为峰值搜索范围。例如，当先前的脉搏测量值为80bpm时，峰值检测单元15在身体运动等级为‘0’时将50bmp至105bpm的范围设置为峰值搜索范围。当身体运动等级为‘1’时，峰值检测单元15将67bmp到94bpm的范围设置为峰值搜索范围，并且当身体运动等级为‘2’时，峰值检测单元15将69bmp到92bpm的范围设置为峰值搜索范围。当身体运动等级为‘3’时，峰值检测单元15将72bmp到91bpm的范围设置为峰值搜索范围，并且当身体运动等级为‘4’时，峰值检测单元15将74bmp到88bpm的范围设置为峰值搜索范围。

应该注意，当身体运动等级为‘1’以上时，High的值被设置得大于Low的值。即，当身体移动时，相对于先前的脉搏测量值，峰值搜索范围在较高侧上被设置得较宽，并且在较低侧上设置较窄。通过如此设置峰值搜索范围，可以使得在身体移动时更容易抓住脉搏上升。此外，当身体运动等级为低时，对象(用户)的脉搏率在用户开始移动时快速上升。相反，当身体运动等级为高且脉搏率已经上升到一定程度时，脉搏率不太可能从这里进一步快速上升。因此，在本实施例中，随着身体运动等级变得更高，峰值搜索范围被设置变窄，从而可以降低错误检测的可能性。

另一方面，当身体运动等级为‘0’时，Low的值被设置大于High的值。即，当身体不移动时，相对于先前的脉搏测量值，峰值搜索范围被设置为在较低侧上较宽，并且被设置为在较高侧上较窄。通过如此设置峰值搜索范围，例如在身体运动等级在身体移动之后变为‘0’的情况下，可以处理脉搏率上升之后脉搏率的下降。

再次返回参照图2，峰值检测单元15在步骤A6中设置的峰值搜索范围内搜索在步骤A3中由频率分析单元13生成的脉搏波频率信号中的峰值，以检测峰值搜索范围内频谱强度为最大值的频率位置(步骤A7)。脉搏计算处理单元16将步骤A7中搜索的频率位置转换为脉搏值，并且输出脉搏测量的结果(步骤A8)。在步骤A8中，脉搏计算处理单元16例如向显示单元或另一设备输出脉搏测量的结果。

[操作波形示例]

图6A至图6C示出了脉搏率测量期间的每个部分的操作波形。在图6A至图6C中，水平轴分别表示时间。图6A示出了由加速计21输出的加速检测信号的信号波形的示例。在图6A中，垂直轴表示加速检测信号的幅度。加速计21在测量设备10操作的同时检测对象的移动(加速)。由加速计21输出的加速检测信号随着对象的移动变小而具有较小的幅度，并且随着对象的运动变大而具有较大的幅度。加速检测信号的幅度可以根据对象的活动状态而随时变化。

图6B示出了由身体运动等级确定单元14确定的身体运动等级。在图6B中，垂直轴表示身体运动等级的幅度。身体运动等级确定单元14例如根据图3所示的过程来确定对象的身体运动等级。例如，身体运动等级确定单元14确定5级的身体运动等级，包括静止(等级0)、日常活动(等级1)、走路(等级2)、跑步(等级3)和全速跑步(等级4)。

图6C示出了脉搏率的测量结果。在图6C中，垂直轴表示脉冲值。在图6C中，在脉搏波频率信号中搜索频谱强度的峰值的峰值搜索范围也被指示。如图6B所示，对象(用户)的身体运动等级上升，并且据此，用户的脉搏率也随着时间上升。峰值检测单元15设置具有可变脉搏率的峰值搜索范围作为参考，并且检测峰值。

根据身体运动等级来设置峰值搜索。在时间t1之前，峰值检测单元15检测与身体运动等级‘0’相对应的峰值搜索范围内的峰值。在时间t1处，当身体运动等级确定单元14确定身体运动等级为‘1’时，峰值检测单元15检测与身体运动等级‘1’相对应的峰值搜索范围内的峰值。此后，当由身体运动等级确定单元14确定的身体运动等级在时间t2、t3、t4和t5处改变时，峰值检测单元15在根据身体运动等级的改变而改变峰值搜索范围的同时检测峰值。

[总结]

在本实施例中，身体运动等级确定单元14确定对象的身体运动等级，并且峰值检测单元15在根据身体运动等级确定的峰值搜索范围内检测脉搏波频率信号中的峰值。在本实施例中，由于峰值搜索范围根据对象的活动状态而改变，所以可以减小由于身体移动时的身体运动噪声引起的脉搏率的错误检测。此外，当身体移动时，通过将峰值搜索范围设置得窄于身体不移动时的峰值搜索范围，可以防止错误地检测由身体运动频率引起的峰值作为脉搏分量。此外，在本实施例中，将先前的脉搏测量值作为参考，设置峰值搜索范围。由于考虑到对象的脉搏率不会与先前的脉搏测量值相比显著波动，所以通过利用将先前的脉搏测量值作为参考来设置峰值搜索范围，可以减少由身体运动噪声引起的脉搏率的错误检测。

[第二实施例]

接下来，将解释第二实施例。根据本实施例的脉搏测量设备的配置可以与根据第一实施例的图1所示脉搏测量设备10的配置相同。在本实施例中，峰值检测单元15确定先前的脉搏测量值是否大于预定的阈值。峰值检测单元15根据确定结果调整峰值搜索范围的Low和High中的至少一个。除此之外，其他方面与第一实施例相同。

例如当身体移动时，峰值检测单元15执行上述峰值搜索范围调整。例如当由身体运动等级确定单元14确定的身体运动等级为‘1’以上(指示身体移动，并且确定先前的脉搏测量值大于预定的阈值)时，峰值检测单元15增加High的值，通过预定值(第一预定值)相对于先前的脉搏测量值调节较高侧的搜索范围。例如当由身体运动等级确定单元14确定的身体运动等级为‘1’以上(指示身体移动，并且确定先前的脉搏测量值不大于预定阈值)时，峰值检测单元15可以将High的值增加小于第一预定值的预定值(第二预定值)。

例如当由身体运动等级确定单元14确定的身体运动等级为‘1’以上(指示身体移动，并且确定先前的脉搏测量值大于预定阈值)时，峰值检测单元15可以通过与先前的脉搏测量值和预定阈值之间的差值相对应的调整值(第一调整值)来减小Low的值。当身体运动等级为与没有身体运动相关联的身体运动等级且确定先前的脉搏测量值不大于预定阈值时，峰值检测单元15可以通过调整值(第二调整值)来增加Low的值。

[操作过程]

图7示出了用于调整峰值搜索范围的过程。假设例如当步骤A5中确定的身体运动等级为‘1’以上时，在图2的步骤A6中设置峰值搜索范围之后，执行峰值搜索范围的调整。峰值检测单元15确定先前的脉搏测量值是否大于预定阈值(步骤D1)。预定阈值例如被设置为指示用户处于活动状态的脉搏率和处于非活动状态的脉搏率之间的边界的脉搏值。在步骤D1中，峰值检测单元15例如确定先前的脉搏测量值是否大于100bpm。

当在步骤D1中峰值检测单元15确定先前的脉搏测量值大于100bpm时，峰值检测单元15基于先前脉搏测量值与预定阈值之间的差值来计算Low调整值(步骤D2)。例如，峰值计算单元15在步骤D2中根据下面阐述的公式来计算Low调整值。

Low调整值＝(先前脉搏测量值-100)/2

峰值检测单元15将图2的步骤A6中确定的Low的值与步骤D2中计算的Low调整值进行比较，以确定Low的值是否大于Low调整值(步骤D3)。当峰值检测单元15确定Low的值大于Low调整值时，峰值检测单元15将Low的值减小Low调整值(步骤D4)。即，在调整之后，峰值检测单元15将‘Low-Low调整值’设置为Low的值。当峰值检测单元15在步骤D3中确定Low的值不大于Low调整值时，峰值检测单元15将Low的值设置为‘0’(步骤D5)。

峰值检测单元15确定Low的值是否小于预定下限值(步骤D6)。例如，在步骤D6中，峰值检测单元15确定Low的值是否小于‘6’。当步骤D4中调整的Low值小于‘6’时，峰值检测单元15在步骤D6中确定Low的值小于较低侧限值。当Low的值在步骤D5中设置为‘0’时，峰值检测单元15也在步骤D6中确定Low的值小于下限值。

当在步骤D6中确定Low的值小于下限值时，峰值检测单元15将Low的值设置为下限值(步骤D7)。如此，峰值搜索范围至少包括从先前脉搏测量值到比先前脉搏测量值低下限值的频率的范围。当在步骤D6中确定Low的值不小于下限值时，不执行Low的值的校正。

峰值检测单元15将通过将预定值添加至在图2的步骤A6中确定的High值而得到的值设置为调整之后High的值(步骤D8)。在步骤D8，峰值检测单元15将通过将‘10’添加至High的值而得到的值设置为调整之后的High的值。当峰值检测单元15在步骤D1中确定先前的脉搏测量值不大于预定值时，峰值检测单元15将通过将另一预定值添加至在图2的步骤A6中确定的High的值而得到的值设置为调整之后的High的值(步骤D9)。例如，在步骤D9中，峰值检测单元15将通过添加‘5’至High的值而得到的值设置为调整之后的High的值。

通过执行上述过程，当身体运动等级为‘1’以上并且例如先前的脉搏测量值超过100bpm时，与不执行峰值搜索范围的调整的情况相比，峰值搜索范围在较高频率侧相对于先前测量值扩展‘10’。此外，当身体运动等级为‘1’以上并且例如先前的脉搏测量值不超过100bpm时，与不执行峰值搜索范围的调整的情况相比，峰值搜索范围在较高频率侧相对于先前测量值扩展‘5’。关于相对于先前脉搏测量值的较低频率侧，当身体运动等级为‘1’以上并且例如先前脉搏测量值不超过100bpm时，峰值搜索范围通过与例如100bpm与先前脉搏测量值之间的差值相对应的调整量而收紧，例如‘6’作为下限值。

[操作波示例]

图8A至图8C示出了脉搏率的测量期间的每个部分的操作波形。在图8A至图8C中，水平轴分别表示时间。类似于图6A，图8A示出了由加速计21输出的加速检测信号的信号波形的示例。类似于图6B，图8B示出了由身体运动等级确定单元14确定的身体运动等级。类似于图6C，图8C示出了脉搏率的测量结果。在图8C中，还指示了在脉搏波频率信号中搜索频谱强度的峰值的峰值搜索范围。

在时间t10处，用户已经处于活动等级，并且脉搏率的测量值超过100bpm。在这种情况下，峰值检测单元15检测通过图7所示的过程调整的峰值搜索范围内的峰值。当用户的身体运动等级在时间t11、t12和t13处改变时，峰值检测单元15检测通过图7所示的过程调整与身体运动等级对应的峰值搜索范围而得到的峰值搜索范围内的峰值。在时间t14处，当确定身体运动等级为‘0’时，峰值检测单元15结束峰值搜索范围的调整。

考虑身体移动的用户的脉搏率在他/她停止他/她的移动之后快速下降。峰值检测单元15可以通过除图7所示过程之外的过程来调整峰值搜索范围，以在确定身体运动等级为‘0’且先前脉搏测量值超过100bpm时相对于先前脉搏测量值扩展较低频率侧的峰值搜索范围。在这种情况下，可以解决脉搏率的突然下降。在时间t15处，在脉搏率变为100bpm以下之后，峰值检测单元15可以检测正常峰值搜索范围内的峰值。

[总结]

在本实施例中，当身体移动时，例如根据脉搏测量值是否超过100，峰值检测单元15调整峰值搜索范围的Low和High中的至少一个。通过当用户的脉搏率在一定程度上变高时扩展较高频率侧的峰值搜索范围，峰值检测单元15可以在运动期间跟随脉搏率上升的同时检测峰值。

[第三实施例]

接下来，将解释第三实施例。图9示出了根据第三实施例的脉搏测量设备。除根据第一实施例的图1所示脉搏测量设备10的配置之外，根据本实施例的脉搏测量设备10a进一步包括频率分析单元17。频率分析单元17通过将作为时域信号的加速检测信号转换为频域信号来生成加速频率信息。在本实施例中，当由身体运动等级确定单元14确定的身体运动等级指示身体移动时，峰值检测单元15使用由频率分析单元17生成的频率信息信号修改由频率分析单元13生成的脉搏波频率信号。除此之外，其他方面可以与第一实施例或第二实施例相同。

频率分析单元17是加速频率信息生成模块，并且对加速检测信号执行快速傅里叶变换以将作为时域信号的加速检测信号转换为作为频域信号的加速频率信息。频率分析单元17周期性地获取来自加速计21的加速检测信号。例如每当获取到要求快速傅里叶变换的数据点的加速检测信号时，频率分析单元17就执行快速傅里叶变换。例如当由身体运动等级确定单元14确定的身体运动等级指示身体移动时，频率分析单元17执行快速傅里叶变换。当由身体运动等级确定单元14确定的身体运动等级指示没有身体移动时，频率分析单元17可以不执行快速傅里叶变换。

在本实施例中，除了脉搏波频率信号中峰值的检测之外，峰值检测单元15还检测加速频率信息信号中的频谱强度的峰值。峰值检测单元15将脉搏波频率信号的峰值的频率位置与加速频率信息信号的峰值的频率位置进行比较。当比较的频谱位置匹配时，峰值检测单元15在该频率位置处衰减脉搏波频率信号的频谱强度。根据峰值匹配的频率位置处的加速频率信息信号的频谱强度，峰值检测单元15将脉搏波频率信号的频谱强度衰减一衰减量。峰值检测单元15检测来自脉搏波频率信号的峰值、被衰减的频谱强度。在以下描述中，如此的脉搏波频率信号的频谱强度的衰减可以被称为身体运动噪声取消处理。

这里，在本实施例中，假设通过频率分析单元13对其执行快速傅里叶变换的脉搏波检测信号在每单位时间的信号采样数量与通过频率分析单元17对其执行快速傅里叶变换的加速检测信号在每单位时间的信号采样数量是相同的。例如，对脉搏波检测信号执行AD转换的AD转换器12和包括在加速计21中的AD转换器以相同的采样率执行信号的采样。

此外，在本实施例中，假设频率分析单元13对其执行快速傅里叶变换的脉搏波检测信号的数据点与频率分析单元17对其执行快速傅里叶变换的加速检测信号的数据点是相同的。在本实施例中，频率分析单元17对在与频率分析单元13执行快速傅里叶变换的脉搏波检测信号的获取周期相同的周期内获取的加速检测信号执行快速傅里叶变换。以这种方式，可以在相同的周期中比较频率分析的两个结果。此外，可以匹配脉搏波频率信号和加速频率信息信号的频率轴，从而容易确定峰值点是否匹配。

[操作过程]

图10示出了用于测量脉搏的过程。例如，在脉搏率的测量之前，脉搏测量设备10a执行初始设置(步骤E1)。频率分析单元13经由PGA 11和AD转换器12获取脉搏波检测信号(步骤E2)。例如，频率分析单元13对获取的脉搏波检测信号执行快速傅里叶变换，以将脉搏波检测信号转换为频域中的脉搏波频率信号(步骤E3)。例如，每当获取到要求快速傅里叶变换的数据点的脉搏波检测信号时，频率分析单元13执行步骤E3。

另一方面，例如，加速计21连续地输出加速检测信号。身体运动等级确定单元14获取来自加速计21的加速检测信号(加速数据)(步骤E4)。在脉搏检测设备10a中，并行地执行步骤E2的脉搏波检测信号的获取和步骤E3的加速检测信号的获取。身体运动等级确定单元14基于所获取的加速检测信号来确定对象的身体运动等级(步骤E4)。峰值检测单元15根据身体运动等级确定单元14的身体运动等级的确定结果来设置峰值的搜索范围(步骤E6)。应注意，步骤E1至E6可以与图2的步骤A1至A6相同。

频率分析单元17确定身体运动等级确定单元14是否确定身体移动(步骤E7)。当确定身体运动等级确定单元14确定身体移动时，频率分析单元17对加速检测信号执行快速傅里叶变换，以生成加速频率信息信号(步骤E8)。峰值检测单元15获取来自频率分析单元17的加速频率信息信号，并且使用脉搏波频率信号和加速频率信息信号来执行身体运动取消处理(步骤E9)。

在步骤E9的身体运动取消处理中，峰值检测单元15例如检测步骤E6中设置的峰值搜索范围内的加速频率信息信号的频谱强度的峰值。例如，通过频率强度的降序的预定数量，峰值检测单元15在峰值搜索范围内检测加速频率信息信号的频谱强度的峰值。例如，在峰值搜索范围内以频谱强度的降序，峰值检测单元15检测加速频率信息信号的三个峰值。峰值检测单元15确定通过预定数量检测的峰值的每个频率位置是否与脉搏波频率信号的峰值的频率位置匹配。当频率位置匹配时，峰值检测单元15可以衰减脉搏波频率信号的频率强度。

当确定身体运动等级确定单元14没有确定身体移动时，频率分析单元17不生成加速频率信息信号。备选地，频率分析单元17可以总是生成加速频率信息信号，并且峰值检测单元15可以在确定身体移动时获取加速频率信息信号。当仅在身体运动等级确定单元14中确定身体移动的情况下在频率分析单元17中生成加速频率信息信号时，可以减少不需要的频率分析，并且这可有助于脉搏测量设备10a的低功耗。

在步骤E6中设置的峰值搜索范围内，峰值检测单元15在步骤E3中由频率分析单元13生成的脉搏波频率信号或者在步骤E9中对其执行身体运动噪声取消处理的脉搏波频率信号中搜索峰值，从而检测峰值搜索范围内频谱强度最大的频率位置(步骤E10)。脉搏计算处理单元16将在步骤E10中搜索的频率位置转换为脉搏值，并且输出脉搏测量的结果(步骤E11)。应注意，步骤E10和E11可以与图2的步骤A7和A8相同。

[总结]

在本实施例中，频率分析单元17将作为时域信号的加速检测信号转换为作为频域信号的加速频率信息信号。通过使用加速频率信息信号执行身体运动噪声取消处理，可以衰减脉搏波频率信号中包括的身体运动分量。当确定身体移动时，通过从其上执行身体运动噪声取消处理的脉搏波频率信号中检测峰值，可以正确地测量脉搏率，即使在脉搏波频率信号的脉搏分量附近存在身体运动噪声分量的情况下。当以相同的采样率以及对频率分析单元13和频率分析单元17中的相同数据点执行频率分析时，可以改进身体运动噪声取消处理的精度。

应该注意，在每个上述实施例中，尽管在示例中光传感器20被用于测量脉搏率，但本公开不限于此。用于测量脉搏率的脉搏传感器不限于光传感器20。可以使用能够输出对象的脉搏波的检测信号的其他传感器，例如使用压力传感器作为脉搏传感器。

虽然根据多个实施例描述了本发明，但本领域技术人员应理解，在所附权利要求的精神和范围内可以对本发明进行各种修改，并且本发明不限于上述示例。

本领域技术人员可以根据期望来组合两个或更多个上述实施例。

此外，权利要求的范围不通过上述实施例来限制。

此外，应注意，申请人的意图是包括所有权利要求元素的等效，即使稍后在诉讼期间进行修改。

Claims (20)

1.一种脉搏测量设备，包括：

脉搏传感器，被配置为检测对象的脉搏波；

脉搏波频率信息生成模块，被配置为通过将由所述脉搏传感器检测的脉搏波检测信号从时域信号转换为频域信号来生成脉搏波频率信号；

峰值检测模块，被配置为检测所述脉搏波频率信号中的频谱的峰值；

脉搏信息生成模块，被配置为基于由所述峰值检测模块检测的所述峰值的频率位置来生成脉搏信息；

加速计，被配置为检测所述对象的加速并且输出加速检测信号；以及

身体运动等级确定模块，被配置为基于所述加速检测信号确定所述对象的身体运动等级；

并且其中所述峰值检测模块基于所述身体运动等级改变峰值搜索范围，其中所述峰值从所述峰值搜索范围中被检测到。

2.根据权利要求1所述的脉搏测量设备，其中所述峰值检测模块在针对每个所述身体运动等级限定的所述峰值搜索范围内搜索所述峰值。

3.根据权利要求2所述的脉搏测量设备，其中随着所述对象的身体运动变大，所述身体运动等级被确定为更高，并且随着所述身体运动等级变大，所述峰值搜索范围被设置为更窄。

4.根据权利要求1所述的脉搏测量设备，其中所述峰值检测模块将与脉搏率的先前测量结果相对应的频率位置设置为参考频率位置，并且在利用所述参考频率位置确定的所述峰值搜索范围内搜索所述峰值作为参考。

5.根据权利要求4所述的脉搏测量设备，其中所述峰值检测模块将比所述参考频率位置低较低侧差值的频率位置与比所述参考频率位置高较高侧差值的频率位置之间的范围设置为所述峰值搜索范围，并且在所述峰值搜索范围内搜索所述峰值，其中所述较低侧差值是基于所述身体运动等级限定的，并且所述较高侧差值是基于所述身体运动等级限定的。

6.根据权利要求5所述的脉搏测量设备，其中所述峰值检测模块确定所述脉搏率的所述先前测量结果是否大于预定阈值，并且根据确定结果调整所述较低侧差值和所述较高侧差值中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的脉搏测量设备，其中当由所述身体运动等级确定模块确定的所述身体运动等级指示身体移动且所述峰值检测模块确定所述脉搏率的所述先前测量结果大于所述预定阈值时，所述峰值检测模块将所述较高侧差值增加第一预定值。

8.根据权利要求7所述的脉搏测量设备，其中当由所述身体运动等级确定模块确定的所述身体运动等级指示身体移动且所述峰值检测模块确定所述脉搏率的所述先前测量结果不大于所述预定阈值时，所述峰值检测模块将所述较高侧差值增加第二预定值，所述第二预定值低于所述第一预定值。

9.根据权利要求7所述的脉搏测量设备，其中当由所述身体运动等级确定模块确定的所述身体运动等级指示身体移动且所述峰值检测模块确定所述脉搏率的所述先前测量结果大于所述预定值时，所述峰值检测模块将所述较低侧差值减小第一调整值，所述第一调整值对应于所述脉搏率的所述先前测量结果与所述预定阈值之间的差。

10.根据权利要求7所述的脉搏测量设备，其中当所述身体运动等级为与没有身体运动相关联的身体运动等级且所述峰值检测模块确定所述脉搏率的所述先前测量结果不大于所述预定阈值时，所述峰值检测模块将所述较低侧差值增加第二调整值。

11.根据权利要求1所述的脉搏测量设备，还包括加速频率信息生成模块，被配置为通过将所述加速检测信号从时域信号转换为频域信号来生成加速频率信息信号，

并且其中

当所述脉搏波频率信号中的频谱形成峰值的频率位置与所述加速频率信息信号中的频谱形成峰值的频率位置匹配时，所述峰值检测模块还检测所述加速频率信息信号中的频谱的峰值，在匹配的频率位置处衰减所述脉搏波频率信号的频谱强度，并且从所述脉搏波频率信号中检测所述峰值，所述脉搏波频率信号的频谱强度被衰减。

12.根据权利要求11所述的脉搏测量设备，其中所述峰值检测模块根据匹配的频率位置处的所述加速频率信息信号的频谱强度来以一衰减量衰减匹配的频率位置处的所述脉搏波频率信号的频谱强度。

13.根据权利要求11所述的脉搏测量设备，其中所述峰值检测模块在所述峰值搜索范围内检测所述加速频率信息信号中的频谱的峰值。

14.根据权利要求13所述的脉搏测量设备，其中在所述峰值搜索范围内，所述峰值检测模块通过所述频谱强度的降序的预定数量来检测所述加速频率信息信号中的频谱的峰值。

15.根据权利要求11所述的脉搏测量设备，其中所述脉搏波检测信号的每单位时间的信号采样的数量等于所述加速检测信号的每单位时间的信号采样的数量，并且所述脉搏波检测信号的数据点的数量等于所述加速检测信号的数据点的数量，其中所述脉搏波频率信息生成模块根据所述脉搏波检测信号生成所述脉搏波频率信号，并且所述加速频率信息生成模块根据所述加速检测信号生成所述加速频率信息信号。

16.根据权利要求11所述的脉搏测量设备，其中当由所述身体运动等级确定模块确定的所述身体运动等级指示身体移动时，所述加速频率信息生成模块生成所述加速频率信息信号。

17.根据权利要求1所述的脉搏测量设备，其中所述身体运动等级确定单元计算预定周期内的所述加速检测信号的幅度的平均值，基于所述平均值确定临时身体运动等级，并且基于多次的临时身体运动等级来确定所述身体运动等级。

18.根据权利要求17所述的脉搏测量设备，其中所述身体运动等级确定模块将多次的临时身体运动等级的平均值设置为所述身体运动等级的值。

19.一种脉搏测量方法，包括：

从被配置为检测对象的脉搏波的脉搏传感器中获取脉搏波检测信号；

通过将所述脉搏波检测信号从时域信号转换为频域信号来生成脉搏波频率信号；

获取指示所述对象的加速的加速检测信号；

基于所述加速检测信号确定所述对象的身体运动等级；

在基于所述身体运动等级改变的搜索范围内搜索所述脉搏波频率信号中的频谱的峰值；以及

基于通过搜索所述峰值而检测的所述峰值的频率位置来生成脉搏信息。

20.一种非暂态计算机可读介质，存储使处理器执行以下步骤的程序：

从被配置为检测对象的脉搏波的脉搏传感器中获取脉搏波检测信号；

通过将所述脉搏波检测信号从时域信号转换为频域信号来生成脉搏波频率信号；

获取指示所述对象的加速的加速检测信号；

基于所述加速检测信号确定所述对象的身体运动等级；

在基于所述身体运动等级改变的搜索范围内搜索所述脉搏波频率信号中的频谱的峰值；以及

基于通过搜索所述峰值而检测的所述峰值的频率位置来生成脉搏信息。