JP2017113191A - 電子機器及び脈拍数算出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】容易な処理で正確に脈拍数を算出すること。【解決手段】電子機器は、運動量ごとにユーザの安静時脈拍数を基準とした脈拍数範囲を対応付けて記憶する記憶部と、ユーザの身体に装着されたセンサであって脈拍を検知する第１のセンサ及び加速度を検知する第２のセンサから、それぞれ第１センサ値及び第２センサ値を取得する取得部と、前記取得部によって取得された第１センサ値に基づいて、複数の脈拍数候補を算出する第１算出部と、前記取得部によって取得された第２センサ値に基づいて、ユーザの運動量を算出する第２算出部と、前記第２算出部によって算出された運動量に対応付けて前記記憶部に記憶された脈拍数範囲を特定し、前記第１算出部によって算出された複数の脈拍数候補のうち、特定された脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定する決定部とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器及び脈拍数算出プログラムに関する。

近年、例えばユーザの腕などに装着可能なウェアラブル端末が普及しつつある。ウェアラブル端末は、ユーザの身体に装着されて使用されるため、例えばユーザの脈拍数を計数し、ユーザの身体の状況をモニタリングすることなどが可能となっている。ユーザの脈拍を検知する脈拍センサとしては、光の反射量を測定するものなどがある。

具体的には、脈拍センサは、光を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）と光を検知するＰＤ（Photo Detector）とを備え、ＬＥＤから人体に向かって照射された光の反射量をＰＤによって検知する。光の反射量は、血流量に応じて変化するため、ＰＤによって検知される光レベルの時間波形は、脈拍に従って変化する。そこで、ＰＤによって検知される光レベルの時間波形を例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理し、得られた周波数スペクトルのピークに対応する脈拍数が算出されるなどの手法が採られる。

特開２０１４−５４４４７号公報

しかしながら、ウェアラブル端末はユーザの身体に装着されて使用されるため、例えばユーザの体動などによって、脈拍センサのセンサ値には種々のノイズが含まれる。すなわち、例えば上述した光の反射を用いる脈拍センサでは、ＰＤによって検知される光レベルの時間波形をＦＦＴ処理すると、得られた周波数スペクトルにはノイズに対応するピークが含まれることがある。このため、ユーザの脈拍数を正確に計数することが困難であるという問題がある。

また、周波数スペクトルに含まれる複数のピークのうち、ノイズに対応するピークを排除してユーザの脈拍に対応するピークを特定するには、複雑な処理が実行されることがある。この結果、ウェアラブル端末に搭載されたプロセッサの処理負荷や消費電力が増大する。

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、容易な処理で正確に脈拍数を算出することができる電子機器及び脈拍数算出プログラムを提供することを目的とする。

本願が開示する電子機器は、１つの態様において、運動量ごとにユーザの安静時脈拍数を基準とした脈拍数範囲を対応付けて記憶する記憶部と、ユーザの身体に装着されたセンサであって脈拍を検知する第１のセンサ及び加速度を検知する第２のセンサから、それぞれ第１センサ値及び第２センサ値を取得する取得部と、前記取得部によって取得された第１センサ値に基づいて、複数の脈拍数候補を算出する第１算出部と、前記取得部によって取得された第２センサ値に基づいて、ユーザの運動量を算出する第２算出部と、前記第２算出部によって算出された運動量に対応付けて前記記憶部に記憶された脈拍数範囲を特定し、前記第１算出部によって算出された複数の脈拍数候補のうち、特定された脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定する決定部とを有する。

本願が開示する電子機器及び脈拍数算出プログラムの１つの態様によれば、容易な処理で正確に脈拍数を算出することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る携帯端末装置の構成を示すブロック図である。 図２は、実施の形態１に係るプロセッサの機能を示すブロック図である。 図３は、脈拍数候補の算出を説明する図である。 図４は、脈拍数候補の具体例を示す図である。 図５は、実施の形態１に係る脈拍数範囲テーブルの具体例を示す図である。 図６は、実施の形態１に係る脈拍数算出処理を示すフロー図である。 図７は、脈拍数候補の絞り込みを説明する図である。 図８は、ＲＨＲ設定処理を示すフロー図である。 図９は、脈拍数候補算出処理を示すフロー図である。 図１０は、運動強度算出処理を示すフロー図である。 図１１は、実施の形態２に係るプロセッサの機能を示すブロック図である。 図１２は、実施の形態２に係る脈拍数範囲テーブルの具体例を示す図である。 図１３は、実施の形態２に係る脈拍数算出処理を示すフロー図である。 図１４は、歩数算出処理を示すフロー図である。

以下、本願が開示する電子機器及び脈拍数算出プログラムの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下においては、電子機器の一例として、ユーザが身体に装着して携帯する携帯端末装置について説明するが、各実施の形態において開示される技術は、その他の電子機器にも広く適用可能である。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る携帯端末装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示す携帯端末装置１００は、無線通信部１１０、脈拍センサ１２０、加速度センサ１３０、プロセッサ１４０、メモリ１５０及びディスプレイ１６０を有する。

無線通信部１１０は、例えばBluetooth（登録商標）による無線通信機能を備えた通信モジュールであり、スマートフォンなどの他の通信端末装置との間で無線通信を実行する。具体的には、無線通信部１１０は、例えば携帯端末装置１００を装着するユーザの脈拍数をＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）によって他の通信端末装置へ報知する。

脈拍センサ１２０は、携帯端末装置１００を装着するユーザの脈拍を検知する。具体的には、脈拍センサ１２０は、ＬＥＤ及びＰＤを備え、ＬＥＤから照射された光の反射をＰＤによって検知し、得られる光の反射量をセンサ値としてプロセッサ１４０へ出力する。ユーザの身体へ向けて照射される光は、ユーザの身体によって反射するが、このときの光の反射量は、ユーザの体内の血流量に応じて変化する。このため、脈拍センサ１２０のセンサ値からユーザの脈拍を検知することが可能である。

加速度センサ１３０は、例えば３軸加速度センサを備え、携帯端末装置１００の３軸方向それぞれの加速度を検知する。そして、加速度センサ１３０は、３軸加速度センサによって検知された加速度をセンサ値としてプロセッサ１４０へ出力する。

プロセッサ１４０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを備え、携帯端末装置１００全体を統括制御する。すなわち、プロセッサ１４０は、メモリ１５０を使用しながら種々の処理を実行する。具体的には、プロセッサ１４０は、脈拍センサ１２０及び加速度センサ１３０を駆動し、脈拍センサ１２０から得られる脈拍センサ値と加速度センサ１３０から得られる加速度センサ値とに基づいて、ユーザの脈拍数を決定する。そして、プロセッサ１４０は、決定された脈拍数をユーザへ通知するための通知処理を実行する。プロセッサ１４０の機能については、後に詳述する。

メモリ１５０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＮＡＮＤ型フラッシュメモリなどを備え、プロセッサ１４０によって実行される処理の際に、種々の情報を記憶する。

ディスプレイ１６０は、例えば液晶パネルなどを備え、プロセッサ１４０から出力される通知情報を表示する。ディスプレイ１６０は、接触を検知するタッチパネルと重ねて配置されていても良い。

図２は、実施の形態１に係るプロセッサ１４０の機能を示すブロック図である。図２に示すプロセッサ１４０は、脈拍センサ制御部１４１、加速度センサ制御部１４２、脈拍数候補算出部１４３、運動強度算出部１４４、脈拍数決定部１４５及び通知処理部１４６を有する。

脈拍センサ制御部１４１は、脈拍センサ１２０を駆動し、脈拍センサ１２０によって所定の周期で検知される光の反射量を脈拍センサ値として取得する。そして、脈拍センサ制御部１４１は、取得した脈拍センサ値を脈拍数候補算出部１４３へ出力する。

加速度センサ制御部１４２は、加速度センサ１３０を駆動し、加速度センサ１３０によって所定の周期で検知される加速度を加速度センサ値として取得する。そして、加速度センサ制御部１４２は、取得した加速度センサ値を運動強度算出部１４４へ出力する。

なお、脈拍センサ制御部１４１及び加速度センサ制御部１４２は、携帯端末装置１００が備えるセンサを制御するセンサドライバに含まれる。

脈拍数候補算出部１４３は、所定の周波数帯域を透過させるバンドパスフィルタによって脈拍センサ値の波形をフィルタリングし、帯域外のノイズを除去する。そして、脈拍数候補算出部１４３は、ノイズ除去後の波形をＦＦＴ処理することにより、脈拍センサ値の波形の周波数スペクトルを得る。さらに、脈拍数候補算出部１４３は、周波数スペクトルにおけるピークを検出し、ピークに対応する周波数（以下「ピーク周波数」という）を有する脈動の単位時間（例えば１分）当たりの回数を脈拍数候補とする。

具体的に例を挙げると、脈拍数候補算出部１４３は、脈拍センサ値の波形をＦＦＴ処理することにより、例えば図３に示すような周波数スペクトルを得る。この周波数スペクトルは、３つのピーク周波数ｆ１、ｆ２及びｆ３を有する。このため、脈拍数候補算出部１４３は、周波数スペクトルから３つのピーク周波数ｆ１、ｆ２及びｆ３を検出する。そして、これらのピーク周波数ｆ１、ｆ２及びｆ３に対応する脈動の回数が脈拍数候補となるため、脈拍数候補算出部１４３は、それぞれのピーク周波数に対応する脈拍数候補を求める。ここでは、例えば図４に示すように、ピーク周波数ｆ１に対応する脈拍数候補Ｃ１、ピーク周波数ｆ２に対応する脈拍数候補Ｃ２、及びピーク周波数ｆ３に対応する脈拍数候補Ｃ３が求められる。

そして、脈拍数候補算出部１４３は、過去の所定時間内に決定されて記憶された脈拍数をメモリ１５０から読み出し、読み出した脈拍数に基づいて、脈拍数候補の絞り込みを実行する。すなわち、脈拍数候補算出部１４３は、過去の脈拍数を中心とした所定範囲内の脈拍数候補を選択し、選択した脈拍数候補をメモリ１５０に記憶させる。なお、脈拍数候補算出部１４３は、過去の脈拍数に基づく脈拍数候補の絞り込みを実行しなくても良く、すべてのピーク周波数に対応する脈拍数候補をメモリ１５０に記憶させても良い。

運動強度算出部１４４は、加速度センサ値に基づいて、ユーザの現在の運動強度を算出する。加速度センサ１３０は、ユーザの身体に装着された携帯端末装置１００の動きを検知することができるため、この動きの量を示す加速度センサ値からユーザの運動強度を算出することができる。運動強度としては、例えば安静時の運動強度を１．０ＭＥＴｓとし、この運動強度を基準として相対的な数値で運動強度を表現するメッツ（ＭＥＴｓ）を用いることができる。

脈拍数決定部１４５は、運動強度算出部１４４によって算出される運動強度に基づいて、ユーザが安静状態にある場合の安静時脈拍数ＲＨＲを設定する。その後、脈拍数決定部１４５は、設定された安静時脈拍数ＲＨＲと運動強度算出部１４４によって算出される運動強度とに基づいて、メモリ１５０に記憶された脈拍数候補の中から１つの脈拍数を決定する。

具体的には、脈拍数決定部１４５は、例えば運動強度が所定値以下の状態が所定時間継続した場合に、ユーザが安静状態であることを検知する。そして、脈拍数決定部１４５は、安静状態であることが検知された時点で脈拍数候補算出部１４３によって算出された脈拍数候補を安静時脈拍数ＲＨＲに設定する。ユーザが安静状態である場合には、ユーザの体動などがほとんどないことから、脈拍センサ値に含まれるノイズが少ない。このため、ユーザが安静状態であることが検知された場合には、脈拍数候補算出部１４３によって算出される脈拍数候補は１つであると考えられる。したがって、算出された１つの脈拍数候補が安静時脈拍数ＲＨＲに設定される。

そして、ユーザの安静時脈拍数ＲＨＲが設定された後は、脈拍数決定部１４５は、安静時脈拍数ＲＨＲを基準とした範囲内にある脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定する。すなわち、脈拍数決定部１４５は、運動強度算出部１４４によって算出された運動強度に対応する脈拍数範囲を特定する。このとき、脈拍数決定部１４５は、例えば図５に示すような脈拍数範囲テーブルをメモリ１５０から読み出し、この脈拍数範囲テーブルを参照することにより、運動強度に対応する脈拍数範囲を特定する。

図５に示す脈拍数範囲テーブルでは、運動強度が１．０ＭＥＴｓ以下の場合、対応する脈拍数範囲の最小値が安静時脈拍数ＲＨＲ−１０ｂｐｍ（beats per minute）で、最大値が安静時脈拍数ＲＨＲ＋１０ｂｐｍであることが示されている。つまり、運動強度が１．０ＭＥＴｓ以下の場合、安静時脈拍数ＲＨＲのプラスマイナス１０回／分の脈拍数範囲が特定される。同様に、運動強度が１．０ＭＥＴｓから１０ＭＥＴｓの間の場合、安静時脈拍数ＲＨＲよりも５〜６０回／分大きい脈拍数範囲が特定される。そして、運動強度が１０ＭＥＴｓを超える場合、安静時脈拍数ＲＨＲよりも２０〜１００回／分大きい脈拍数範囲が特定される。このように、脈拍数範囲テーブルでは、運動強度が高くなるほど、安静時脈拍数ＲＨＲを基準とした大きい脈拍数の範囲が対応付けられている。

脈拍数決定部１４５は、上記のように脈拍数範囲テーブルを参照して、現時点までの運動強度に応じた脈拍数範囲を特定すると、メモリ１５０に記憶された脈拍数候補のうち、特定した脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定する。このとき、特定した脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補が複数ある場合には、これらの脈拍数候補のうち、対応するピークのレベルが最大の脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定する。

通知処理部１４６は、脈拍数決定部１４５によってユーザの脈拍数が決定されると、この脈拍数を通知する通知情報を生成し、生成した通知情報をディスプレイ１６０に表示させる。また、通知処理部１４６は、生成した通知情報を無線通信部１１０から送信させても良い。

次いで、上記のように構成された携帯端末装置１００による脈拍数算出処理について、図６に示すフロー図を参照しながら説明する。

携帯端末装置１００がユーザの身体に装着されると、脈拍数算出の事前準備として、ユーザの安静時脈拍数ＲＨＲが設定される（ステップＳ１０１）。すなわち、運動強度算出部１４４によって算出される運動強度が所定の条件を満たす場合に、ユーザが安静状態にあると判定され、安静状態において脈拍数候補算出部１４３によって算出される脈拍数候補が安静時脈拍数ＲＨＲに設定される。このＲＨＲ設定処理については、後に図８を参照して詳述する。

安静時脈拍数ＲＨＲが設定されると、脈拍数候補算出部１４３によって、複数の脈拍数候補が算出される（ステップＳ１０２）。すなわち、脈拍数候補算出部１４３によって、脈拍センサ値の波形がＦＦＴ処理され、得られた周波数スペクトルの複数のピーク周波数にそれぞれ対応する脈拍数候補が算出される。この脈拍数候補算出処理については、後に図９を参照して詳述する。

脈拍数候補の算出と同時に、運動強度算出部１４４によって、加速度センサ値に基づいて運動強度が算出される（ステップＳ１０３）。すなわち、脈拍数候補算出部１４３によって複数の脈拍数候補が算出されると同時に、運動強度算出部１４４によって、この期間のユーザの運動強度が算出される。この運動強度算出処理については、後に図１０を参照して詳述する。

そして、脈拍数決定部１４５によって、運動強度に基づく脈拍数候補の絞り込みが実行される（ステップＳ１０４）。具体的には、脈拍数決定部１４５によって、メモリ１５０に記憶された脈拍数範囲テーブルが参照されることにより、現時点までの所定期間内の運動強度に対応する脈拍数範囲が特定される。上述したように、脈拍数範囲テーブルでは、運動強度が高くなるほど、安静時脈拍数ＲＨＲを基準とした大きい脈拍数の範囲が対応付けられている。このため、運動強度が高い場合には、脈拍数決定部１４５によって、安静時脈拍数ＲＨＲを基準とした大きい脈拍数が含まれる脈拍数範囲が特定される。

脈拍数範囲が特定されると、脈拍数決定部１４５によって、複数の脈拍数候補のうち特定した脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補が選択される。具体的に例を挙げると、例えば図７（ａ）に示すように、安静時脈拍数ＲＨＲを基準とする脈拍数範囲２０１が運動強度に基づいて特定された場合、脈拍数候補Ｃ１、Ｃ２及びＣ３のうち、脈拍数候補Ｃ２が選択される。同様に、例えば図７（ｂ）に示すように、安静時脈拍数ＲＨＲを基準とする脈拍数範囲２０２が運動強度に基づいて特定された場合、脈拍数候補Ｃ１、Ｃ２及びＣ３のうち、脈拍数候補Ｃ３が選択される。また、例えば図７（ｃ）に示すように、安静時脈拍数ＲＨＲを基準とする脈拍数範囲２０３が運動強度に基づいて特定された場合、脈拍数候補Ｃ１、Ｃ２及びＣ３のうち、脈拍数候補Ｃ２及びＣ３が選択される。

図６に戻って、特定された脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補が選択されると、選択された脈拍数候補が１つであるか否かが判定される（ステップＳ１０５）。この判定の結果、１つの脈拍数候補が選択された場合には（ステップＳ１０５Ｙｅｓ）、この脈拍数候補がユーザの脈拍数と決定される（ステップＳ１０６）。つまり、上述した例では、図７（ａ）、（ｂ）のように、特定された脈拍数範囲内の脈拍数候補が１つであれば、これらの脈拍数候補Ｃ２又はＣ３がユーザの脈拍数と決定される。

一方、複数の脈拍数候補が選択された場合には（ステップＳ１０５Ｎｏ）、選択された脈拍数候補のうち、周波数スペクトルにおいて対応するピークのレベルが最大の脈拍数候補が選択される（ステップＳ１０７）。そして、選択された最大ピークに対応する脈拍数候補がユーザの脈拍数と決定される（ステップＳ１０６）。つまり、上述した例では、図７（ｃ）のように、特定された脈拍数範囲内に複数の脈拍数候補が含まれると、これらの脈拍数候補Ｃ２及びＣ３のうち、最大ピークに対応する脈拍数候補がユーザの脈拍数と決定される。

このようにして、脈拍数決定部１４５によってユーザの脈拍数が決定されると、この脈拍数を通知する通知情報が通知処理部１４６によって生成される。そして、通知処理部１４６によって、通知情報をディスプレイ１６０に表示させたり、通知情報を無線通信部１１０から送信させたりする通知処理が実行される（ステップＳ１０８）。

このように、脈拍センサ値の波形をＦＦＴ処理して得られる周波数スペクトルに複数のピークが含まれる場合、それぞれのピーク周波数に対応する脈拍数候補から運動強度及び安静時脈拍数ＲＨＲに基づく脈拍数範囲内の脈拍数候補を選択し、ユーザの脈拍数を決定する。このため、例えばユーザの体動などに起因するノイズの影響を排除し、容易な処理で正確に脈拍数を算出することができる。

次に、上述した脈拍数算出処理のステップＳ１０１〜Ｓ１０３の各処理について説明する。図８は、上記のステップＳ１０１におけるＲＨＲ設定処理を示すフロー図である。

ＲＨＲ設定処理は、携帯端末装置１００がユーザの身体に装着されると、脈拍数算出の事前準備として実行される。具体的には、脈拍センサ制御部１４１によって脈拍センサ１２０から脈拍センサ値が取得され（ステップＳ２０１）、同様に、加速度センサ制御部１４２によって加速度センサ１３０から加速度センサ値が取得される（ステップＳ２０２）。

脈拍センサ値が取得されると、脈拍数候補算出部１４３によって、脈拍センサ値の波形のフィルタリング及びＦＦＴ処理が実行され、周波数スペクトルにおけるピークが検出される。一方、加速度センサ値が取得されると、運動強度算出部１４４によって、運動強度が算出される（ステップＳ２０３）。算出された運動強度は、脈拍数決定部１４５へ通知され、脈拍数決定部１４５によって、ユーザが安静状態であるか否かが運動強度に基づいて判定される（ステップＳ２０４）。

すなわち、脈拍数決定部１４５によって、運動強度が所定条件を満たすか否かが判定される。この所定条件は、例えば運動強度が１．０ＭＥＴｓである期間が３分以上継続することなどのように、ユーザの脈拍数が上昇する要因がないと判断できる条件である。この判定の結果、運動強度が所定条件を満たさず、ユーザが安静状態ではないと判定される間は（ステップＳ２０４Ｎｏ）、脈拍センサ値及び加速度センサ値の取得が繰り返され、ユーザが安静状態となることが待機される。

そして、運動強度が所定条件を満たし、ユーザが安静状態であると判定されると（ステップＳ２０４Ｙｅｓ）、この時点で脈拍数候補算出部１４３によって検出されたピークに対応する脈拍数が安静時脈拍数ＲＨＲと決定される。ここで、ユーザが安静状態であれば、ユーザの体動などは非常に小さく、脈拍数センサ値の波形にノイズがほとんど含まれない。このため、ユーザが安静状態である際に周波数スペクトルから検出されるピークは、ユーザの脈拍数に対応する１つのみであることが多く、容易に安静時脈拍数ＲＨＲに対応するピーク周波数を決定することができる。また、たとえ周波数スペクトルに複数のピークが含まれる場合でも、ユーザが安静状態であるため、ノイズに対応するピークのレベルは脈拍に対応するピークのレベルよりも大幅に小さく、容易に安静時脈拍数ＲＨＲに対応するピーク周波数を決定することができる。

ユーザが安静状態である際の周波数スペクトルにおけるピークに対応する脈拍数が決定されると、脈拍数決定部１４５によって、この脈拍数が安静時脈拍数ＲＨＲとして設定される（ステップＳ２０５）。すなわち、脈拍数決定部１４５によって、ユーザに固有の安静時脈拍数ＲＨＲが求められ、この安静時脈拍数ＲＨＲを基準とした脈拍数範囲が脈拍数範囲テーブルに設定される。したがって、例えば図５に示した脈拍数範囲テーブルにおいて、ユーザの安静時脈拍数ＲＨＲに応じた脈拍数範囲が設定され、ユーザに固有の脈拍数範囲テーブルがメモリ１５０に記憶される。

図９は、上記のステップＳ１０２における脈拍数候補算出処理を示すフロー図である。脈拍数候補算出処理は、主に脈拍数候補算出部１４３によって実行される。

まず、脈拍センサ制御部１４１によって、脈拍センサ１２０から脈拍センサ値が取得される（ステップＳ３０１）。取得された脈拍センサ値の波形に対しては、脈拍数候補算出部１４３によって、所定帯域を透過させるフィルタリングが施される（ステップＳ３０２）。このフィルタリングは、脈拍数ではあり得ない周波数帯域のノイズを除去するフィルタリングであり、バンドパスフィルタを用いて実行される。これにより、極端な低周波成分や極端な高周波成分が脈拍センサ値の波形から除去される。

バンドパスフィルタを経た脈拍センサ値の波形は、ＦＦＴ処理される（ステップＳ３０３）。すなわち、脈拍センサ値の時間波形が周波数領域の周波数スペクトルに変換される。そして、脈拍数候補算出部１４３によって、周波数スペクトルのピークが検出される（ステップＳ３０４）。周波数スペクトルにおけるピークは、脈拍センサ値の波形に含まれる脈動を示すため、ピーク周波数を有する脈動の単位時間当たりの回数が脈拍数候補として算出される（ステップＳ３０５）。ここでは、ユーザが安静状態であるとは限らないため、例えばユーザの体動などにより多くのノイズが発生し、周波数スペクトルから複数のピークが検出される。結果として、複数の脈拍数候補が算出される。

複数の脈拍数候補が算出されると、過去に脈拍数決定部１４５によって決定された脈拍数の履歴に基づいて、脈拍数候補の絞り込みが実行される（ステップＳ３０６）。具体的には、過去の脈拍数の履歴から所定範囲内にある脈拍数候補が選択され、他の脈拍数候補は破棄される。そして、選択されて残った脈拍数候補がメモリ１５０に記憶される（ステップＳ３０７）。

なお、上記ステップＳ３０６における過去の脈拍数の履歴に基づく脈拍数候補の絞り込みは、必ずしも実行されなくても良い。また、過去の脈拍数の履歴に基づく脈拍数候補の絞り込みが実行される場合でも、複数の脈拍数候補が残ってメモリ１５０に記憶されても良い。このようにしてメモリ１５０に記憶された脈拍数候補のいずれか１つが、ユーザの脈拍数である。

図１０は、上記のステップＳ１０３における運動強度算出処理を示すフロー図である。運動強度算出処理は、主に運動強度算出部１４４によって実行される。

まず、加速度センサ制御部１４２によって、加速度センサ１３０から加速度センサ値が取得される（ステップＳ４０１）。取得された加速度センサ値は、ユーザの動きに伴って発生する加速度の測定値である。したがって、加速度センサ値からユーザの運動量を推定することができるため、運動強度算出部１４４によって、加速度センサ値に基づいてユーザの運動強度が算出される（ステップＳ４０２）。算出された運動強度は、一時的にメモリ１５０に記憶される（ステップＳ４０３）。

一般に、ユーザが運動強度が高い運動をすると、ユーザの脈拍数は上昇する。このため、運動強度によって、想定されるユーザの脈拍数範囲が異なる。したがって、例えば図５に示した脈拍数範囲テーブルにおいては、運動強度ごとに脈拍数範囲が対応付けられており、複数の脈拍数候補からユーザの脈拍数を決定する際には、運動強度に応じた脈拍数範囲が特定される。

以上のように、本実施の形態によれば、加速度センサ値から算出されるユーザの運動強度に基づいてユーザが安静状態であることを検知し、ユーザが安静状態である場合の安静時脈拍数を基準とした運動強度ごとの脈拍数範囲をあらかじめ記憶しておく。その後、脈拍センサ値の波形をＦＦＴ処理し、得られた周波数スペクトルのピークに対応する脈拍数候補のうち、運動強度に応じた脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定する。このため、例えばユーザの体動などに起因するノイズの影響を排除し、容易な処理で正確に脈拍数を算出することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２の特徴は、運動強度に加えて歩数を用いて脈拍数候補を絞り込む点である。

実施の形態２に係る携帯端末装置の構成は、実施の形態１に係る携帯端末装置１００（図１）と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態２においては、プロセッサ１４０の機能が実施の形態１とは異なる。

図１１は、実施の形態２に係るプロセッサ１４０の機能を示すブロック図である。図１１において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１１に示すプロセッサ１４０は、図２に示すプロセッサ１４０に歩数算出部３０１を追加し、脈拍数決定部１４５を脈拍数決定部３０２に代えた構成を採る。

歩数算出部３０１は、加速度センサ値に基づいて、ユーザの歩数を算出する。具体的には、歩数算出部３０１は、例えば３軸加速度センサの加速度センサ値から重力加速度の方向を推定し、重力加速度と平行な方向の加速度の変化のパターンから、歩行による加速度の変化のパターンを抽出する。そして、歩数算出部３０１は、抽出した歩行による加速度の変化パターンからユーザの歩数を算出する。

脈拍数決定部３０２は、運動強度算出部１４４によって算出される運動強度及び歩数算出部３０１によって算出される歩数に基づいて、ユーザが安静状態にある場合の安静時脈拍数ＲＨＲを設定する。その後、脈拍数決定部３０２は、設定された安静時脈拍数ＲＨＲと運動強度及び歩数とに基づいて、メモリ１５０に記憶された脈拍数候補の中から１つの脈拍数を決定する。

具体的には、脈拍数決定部３０２は、例えば運動強度又は所定時間当たりの歩数が所定値以下の状態が所定時間継続した場合に、ユーザが安静状態であることを検知する。そして、脈拍数決定部３０２は、安静状態であることが検知された時点で脈拍数候補算出部１４３によって算出された脈拍数候補を安静時脈拍数ＲＨＲに設定する。

そして、ユーザの安静時脈拍数ＲＨＲが設定された後は、脈拍数決定部３０２は、安静時脈拍数ＲＨＲを基準とした範囲内にある脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定する。すなわち、脈拍数決定部３０２は、運動強度算出部１４４によって算出された運動強度及び歩数算出部３０１によって算出された歩数に対応する脈拍数範囲を特定する。このとき、脈拍数決定部３０２は、例えば図１２に示すような脈拍数範囲テーブルをメモリ１５０から読み出し、この脈拍数範囲テーブルを参照することにより、運動強度及び所定時間当たりの歩数に対応する脈拍数範囲を特定する。

図１２に示す脈拍数範囲テーブルでは、３段階の運動強度がそれぞれ所定時間当たりの歩数によってさらに３段階に細分化されている。すなわち、運動強度が「１．０ＭＥＴｓ以下」、「１．０〜１０ＭＥＴｓ」及び「１０ＭＥＴｓ超」の３段階に分かれており、それぞれの段階の運動強度が閾値Ｔｈ１及び閾値Ｔｈ２を境界とする１分当たりの歩数で細分化されている。ただし、閾値Ｔｈ２は、閾値Ｔｈ１より大きい値である。

例えば運動強度が１．０ＭＥＴｓ以下かつ歩数が閾値Ｔｈ１以下の場合、対応する脈拍数範囲の最小値が安静時脈拍数ＲＨＲ−１０ｂｐｍで、最大値が安静時脈拍数ＲＨＲであることが示されている。つまり、運動強度が１．０ＭＥＴｓ以下かつ歩数が閾値Ｔｈ１以下の場合、安静時脈拍数ＲＨＲより０〜１０回／分小さい脈拍数範囲が特定される。そして、運動強度が１．０ＭＥＴｓ以下であっても、歩数が閾値Ｔｈ１から閾値Ｔｈ２の間の場合、対応する脈拍数範囲の最小値が安静時脈拍数ＲＨＲ−５ｂｐｍで、最大値が安静時脈拍数ＲＨＲ＋５ｂｐｍであることが示されている。つまり、運動強度が１．０ＭＥＴｓ以下かつ歩数が閾値Ｔｈ１から閾値Ｔｈ２の間の場合、安静時脈拍数ＲＨＲのプラスマイナス５回／分の脈拍数範囲が特定される。このように、脈拍数範囲テーブルでは、運動強度が同じでも歩数が多くなるほど、安静時脈拍数ＲＨＲを基準とした大きい脈拍数の範囲が対応付けられている。

また、運動強度が１．０ＭＥＴｓから１０ＭＥＴｓの間かつ歩数が閾値Ｔｈ１以下の場合、安静時脈拍数ＲＨＲよりも５〜２５回／分大きい脈拍数範囲が特定される。そして、運動強度が１０ＭＥＴｓを超えかつ歩数が閾値Ｔｈ１以下の場合、安静時脈拍数ＲＨＲよりも２０〜４５回／分大きい脈拍数範囲が特定される。このように、脈拍数範囲テーブルでは、運動強度が高くなるほど、安静時脈拍数ＲＨＲを基準とした大きい脈拍数の範囲が対応付けられている。

本実施の形態に係る脈拍数範囲テーブルでは、運動強度のみではなく、所定時間当たりの歩数も用いて脈拍数範囲を細分化することにより、個々の運動強度及び歩数に対応する脈拍数範囲を狭くすることができ、より確実に脈拍数候補を絞り込むことが可能となる。

脈拍数決定部３０２は、上記のように脈拍数範囲テーブルを参照して、現時点までの運動強度及び歩数に応じた脈拍数範囲を特定すると、メモリ１５０に記憶された脈拍数候補のうち、特定した脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定する。このとき、特定した脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補が複数ある場合には、これらの脈拍数候補のうち、対応するピークのレベルが最大の脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定する。

次いで、上記のように構成された携帯端末装置１００による脈拍数算出処理について、図１３に示すフロー図を参照しながら説明する。図１３において、図６と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。

携帯端末装置１００がユーザの身体に装着されると、脈拍数算出の事前準備として、ユーザの安静時脈拍数ＲＨＲが設定される（ステップＳ１０１）。なお、安静時脈拍数ＲＨＲの設定に際しては、実施の形態１と同様に、運動強度に基づいてユーザが安静状態であるか否かが判定されても良いが、歩数に基づいてユーザが安静状態であるか否かが判定されても良い。すなわち、歩数算出部３０１によって算出される歩数が所定の条件を満たす場合に、ユーザが安静状態にあると判定されても良い。安静時脈拍数ＲＨＲが設定されると、脈拍数候補算出部１４３によって、複数の脈拍数候補が算出される（ステップＳ１０２）。

脈拍数候補の算出と同時に、歩数算出部３０１によって、加速度センサ値に基づいて歩数が算出される（ステップＳ５０１）。すなわち、脈拍数候補算出部１４３によって複数の脈拍数候補が算出されると同時に、歩数算出部３０１によって、加速度センサ値の時系列変化から歩行に対応するパターンが抽出され、ユーザの歩数が算出される。この歩数算出処理については、後に図１４を参照して詳述する。

脈拍数候補及び歩数の算出と同時に、運動強度算出部１４４によって、加速度センサ値に基づいて運動強度が算出される（ステップＳ１０３）。そして、脈拍数決定部３０２によって、運動強度及び歩数に基づく脈拍数候補の絞り込みが実行される（ステップＳ５０２）。具体的には、脈拍数決定部３０２によって、メモリ１５０に記憶された脈拍数範囲テーブルが参照されることにより、現時点までの所定期間内の運動強度及び歩数に対応する脈拍数範囲が特定される。上述したように、脈拍数範囲テーブルでは、運動強度が高く歩数が多くなるほど、安静時脈拍数ＲＨＲを基準とした大きい脈拍数の範囲が対応付けられている。このため、運動強度が高く歩数が多い場合には、脈拍数決定部３０２によって、安静時脈拍数ＲＨＲを基準とした大きい脈拍数が含まれる脈拍数範囲が特定される。

脈拍数範囲が特定されると、脈拍数決定部３０２によって、複数の脈拍数候補のうち特定した脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補が選択される。そして、選択された脈拍数候補が１つであるか否かが判定され（ステップＳ１０５）、１つの脈拍数候補が選択された場合には（ステップＳ１０５Ｙｅｓ）、この脈拍数候補がユーザの脈拍数と決定される（ステップＳ１０６）。一方、複数の脈拍数候補が選択された場合には（ステップＳ１０５Ｎｏ）、選択された脈拍数候補のうち、周波数スペクトルにおいて対応するピークのレベルが最大の脈拍数候補が選択される（ステップＳ１０７）。そして、選択された最大ピークに対応する脈拍数候補がユーザの脈拍数と決定される（ステップＳ１０６）。

このようにして、脈拍数決定部３０２によってユーザの脈拍数が決定されると、この脈拍数を通知する通知情報が通知処理部１４６によって生成される。そして、通知処理部１４６によって、通知情報をディスプレイ１６０に表示させたり、通知情報を無線通信部１１０から送信させたりする通知処理が実行される（ステップＳ１０８）。

このように、脈拍センサ値の波形をＦＦＴ処理して得られる周波数スペクトルに複数のピークが含まれる場合、それぞれのピーク周波数に対応する脈拍数候補から運動強度、歩数及び安静時脈拍数ＲＨＲに基づく脈拍数範囲内の脈拍数候補を選択し、ユーザの脈拍数を決定する。このため、例えばユーザの体動などに起因するノイズの影響を排除し、容易な処理で正確に脈拍数を算出することができる。また、運動強度のみではなく、歩数も用いて脈拍数範囲を特定するため、より狭い脈拍数範囲を特定することができ、脈拍数候補を確実に絞り込むことができる。

図１４は、上記のステップＳ５０１における歩数算出処理を示すフロー図である。歩数算出処理は、主に歩数算出部３０１によって実行される。

まず、加速度センサ制御部１４２によって、加速度センサ１３０から加速度センサ値が取得される（ステップＳ６０１）。取得された加速度センサ値は、３軸の加速度の測定値であるため、加速度センサ値から重力加速度の方向を推定することが可能である。そこで、歩数算出部３０１によって、重力加速度と平行な方向の加速度の変化のパターンから、歩行による加速度の変化のパターンが抽出される。そして、抽出された歩行による加速度の変化パターンからユーザの歩数が算出される（ステップＳ６０２）。

なお、歩数算出部３０１による歩数の算出は、ユーザが携帯端末装置を身体に装着している間、継続的に実行されても良い。すなわち、脈拍数算出処理とは無関係に、常にユーザの歩数が算出され、累積歩数がカウントされるようにしても良い。算出された歩数は、一時的にメモリ１５０に記憶される（ステップＳ６０３）。

一般に、所定時間当たりのユーザの歩数が多くなると、ユーザの脈拍数は上昇する。このため、歩数によって、想定されるユーザの脈拍数範囲が異なる。したがって、例えば図１２に示した脈拍数範囲テーブルにおいては、所定時間当たりの歩数ごとに脈拍数範囲が対応付けられており、複数の脈拍数候補からユーザの脈拍数を決定する際には、運動強度のみではなく歩数にも応じた脈拍数範囲が特定される。

以上のように、本実施の形態によれば、加速度センサ値から算出されるユーザの運動強度又は歩数に基づいてユーザが安静状態であることを検知し、ユーザが安静状態である場合の安静時脈拍数を基準とした運動強度及び歩数ごとの脈拍数範囲をあらかじめ記憶しておく。その後、脈拍センサ値の波形をＦＦＴ処理し、得られた周波数スペクトルのピークに対応する脈拍数候補のうち、運動強度及び歩数に応じた脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定する。このため、例えばユーザの体動などに起因するノイズの影響を排除し、容易な処理で正確に脈拍数を算出することができる。また、運動強度のみではなく、歩数も用いて脈拍数範囲を特定するため、より狭い脈拍数範囲を特定することができ、脈拍数候補を確実に絞り込むことができる。

なお、上記実施の形態２においては、歩数算出部３０１が歩数を算出し、歩数を用いて脈拍数範囲を特定するものとしたが、ユーザの脈拍数が変化することが判断可能であれば、必ずしも歩数を用いなくても良い。すなわち、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）又は無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの機能を用いれば、携帯端末装置が移動することを検知し、移動距離や移動速度に基づいてユーザが歩行しているか否かを判定することができる。そして、ユーザが歩行している場合には、移動距離や移動速度に基づいてユーザの脈拍数が変化することが判断可能であるため、歩数の代わりに移動距離及び移動速度に対応する脈拍数範囲を特定することもできる。

また、上記各実施の形態においては、ユーザの身体に装着される携帯端末装置によってユーザの脈拍数が算出されるものとしたが、脈拍数算出処理は、他の情報処理装置が実行しても良い。すなわち、ユーザの身体に装着される携帯端末装置は、脈拍センサ１２０及び加速度センサ１３０によって得られたセンサ値を無線通信部１１０から他の情報処理装置へ送信し、センサ値を受信した情報処理装置が脈拍数算出処理を実行しても良い。また、センサ値が例えばインターネットを介して所定のサーバなどへ転送され、所定のサーバにおいて脈拍数算出処理が実行されるようにすることも可能である。

上記各実施の形態において説明した脈拍数算出処理をコンピュータが実行可能なプログラムとして記述することも可能である。この場合、このプログラムをコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納し、コンピュータに導入することも可能である。コンピュータが読み取り可能な記録媒体としては、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、ＵＳＢメモリなどの可搬型記録媒体や、例えばフラッシュメモリなどの半導体メモリが挙げられる。

１１０ 無線通信部
１２０ 脈拍センサ
１３０ 加速度センサ
１４０ プロセッサ
１４１ 脈拍センサ制御部
１４２ 加速度センサ制御部
１４３ 脈拍数候補算出部
１４４ 運動強度算出部
１４５、３０２ 脈拍数決定部
１４６ 通知処理部
１５０ メモリ
１６０ ディスプレイ
３０１ 歩数算出部

Claims (7)

1. 運動量ごとにユーザの安静時脈拍数を基準とした脈拍数範囲を対応付けて記憶する記憶部と、
   ユーザの身体に装着されたセンサであって脈拍を検知する第１のセンサ及び加速度を検知する第２のセンサから、それぞれ第１センサ値及び第２センサ値を取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された第１センサ値に基づいて、複数の脈拍数候補を算出する第１算出部と、
   前記取得部によって取得された第２センサ値に基づいて、ユーザの運動量を算出する第２算出部と、
   前記第２算出部によって算出された運動量に対応付けて前記記憶部に記憶された脈拍数範囲を特定し、前記第１算出部によって算出された複数の脈拍数候補のうち、特定された脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定する決定部と
   を有することを特徴とする電子機器。
2. 前記記憶部は、
   運動強度ごとに脈拍数範囲を対応付けて記憶し、
   前記第２算出部は、
   前記第２センサ値に基づいて、ユーザの運動強度を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記記憶部は、
   運動強度及び所定時間当たりの歩数ごとに脈拍数範囲を対応付けて記憶し、
   前記第２算出部は、
   前記第２センサ値に基づいて、ユーザの運動強度及び所定時間当たりの歩数を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
4. 前記記憶部は、
   前記第２算出部によって算出されたユーザの運動量が所定の条件を満たす場合に前記第１センサによって検知された脈拍数をユーザの安静時脈拍数に設定した脈拍数範囲を記憶することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
5. 前記第１算出部は、
   前記第１センサ値の時間波形を変換して周波数スペクトルを求め、求められた周波数スペクトルの複数のピークを検出し、検出された複数のピークに対応する脈拍数候補を算出することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
6. 前記決定部は、
   特定された脈拍数範囲に複数の脈拍数候補が含まれる場合に、当該複数の脈拍数候補のうち、前記第１算出部によって検出された対応するピークが最大の脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定することを特徴とする請求項５記載の電子機器。
7. コンピュータに、
   ユーザの身体に装着されたセンサであって脈拍を検知する第１のセンサ及び加速度を検知する第２のセンサから、それぞれ第１センサ値及び第２センサ値を取得し、
   取得された第１センサ値に基づいて、複数の脈拍数候補を算出し、
   取得された第２センサ値に基づいて、ユーザの運動量を算出し、
   運動量ごとにユーザの安静時脈拍数を基準とした脈拍数範囲を対応付けて記憶する記憶部から、算出された運動量に対応付けて記憶された脈拍数範囲を読み出し、算出された複数の脈拍数候補のうち、読み出された脈拍数範囲に含まれる脈拍数候補をユーザの脈拍数と決定する
   処理を実行させることを特徴とする脈拍数算出プログラム。

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