JP5839698B2 - Biological information processing apparatus and program - Google Patents
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Description
この発明は、例えばユーザが操作したり装着して使用する機器に生体センサを設け、この生体センサによりユーザの生体情報を検出して、当該ユーザの健康状態の診断やユーザ本人の属性判定等を行うシステムで使用される、生体情報加工装置及びプログラムに関する。 In the present invention, for example, a biosensor is provided in a device that is operated and worn by a user, and the biometric information of the user is detected by the biosensor to perform diagnosis of the user's health condition, attribute determination of the user himself, and the like. The present invention relates to a biological information processing apparatus and a program used in a system for performing the same.
生体情報には脈拍、脈波、血流、血圧等があるが、このうち末梢動脈の容積変化を示す波形である容積脈波が注目されている。容積脈波は、人間に関する様々な有益な情報が得られる可能性があることから、動脈の硬化度合や精神的ストレスの検出等といった医学診断分野に留まらず、それ以外にも種々の分野への適用が検討されている。 Biological information includes a pulse, a pulse wave, a blood flow, a blood pressure, and the like. Among these, a volume pulse wave, which is a waveform indicating a volume change of a peripheral artery, has attracted attention. Since plethysmogram may provide various useful information about human beings, it is not limited to medical diagnostic fields such as arteriosclerosis and detection of mental stress. Application is under consideration.
例えば、テレビジョン装置やビデオ機器、STB(Set top Box)のリモートコントローラに代表される操作端末をユーザが操作した際に、当該ユーザの容積脈波からユーザの属性を判定し、その判定結果に基づいて当該ユーザに適したコンテンツ等を選択し配信するシステムが提案されている。 For example, when a user operates an operation terminal represented by a remote controller of a television device, a video device, or an STB (Set top Box), the user attribute is determined from the volume pulse wave of the user, and the determination result is Based on this, a system for selecting and distributing content suitable for the user has been proposed.
容積脈波を取得するための手法としては、指先や耳朶といった末梢動脈が存在する生体部位の近辺に受光素子を配置し、自然光や発光素子により生体部位に照射した光のうち、生体部位内部の末梢動脈中に存在するヘモグロビンに吸収されず生体部位外に散乱する光量の変化を受光素子により計測することにより、末梢動脈中の容積変化を計測する手法が一般的である(例えば、特許文献1を参照。)。 As a method for acquiring the volume pulse wave, a light receiving element is arranged in the vicinity of a living body part where a peripheral artery such as a fingertip or an earlobe exists, and among natural light or light emitted to the living body part by a light emitting element, A technique for measuring a volume change in a peripheral artery by measuring a change in the amount of light that is not absorbed by hemoglobin present in the peripheral artery but scattered outside the living body by a light receiving element is common (for example, Patent Document 1). See).
しかしながら、特許文献1に記載された手法では、受光素子に体動等が加わると受光信号に外乱要素が重畳されることがあり、容積脈波に係る正しい情報を取得できなくなる場合がある。そこで、このような体動による影響を解消するために、脈波センサに加えて加速度センサを設け、この加速度センサにより取得された情報に基づいて脈波信号に重畳された外乱要素を打ち消す技術が提案されている(例えば、非特許文献1を参照)。
However, in the method described in
ところが、脈波センサの設置対象となる操作デバイスとして、例えばコンピュータの入力デバイスの1つであるマウスや、自動車のハンドル等を想定すると、これらの操作デバイスには一般に加速度センサが設けられていないため、非特許文献1に記載された技術をそのまま適用することは不可能である。また、加速度センサを新たに設けることも考えられるが、このようにすると操作デバイスのコストアップを招くことになり好ましくない。さらに加速度センサは、一般にマウスのクリック操作のような顕著な加速度変化が生じない操作からでは、有効な加速度データを取得することができない。このため、上記した加速度センサを利用する外乱除去技術を適用しても、操作デバイスの種類によっては脈波信号に含まれる外来成分を除去することができない場合がある。
However, assuming that, for example, a mouse that is one of the input devices of a computer, a steering wheel of an automobile, or the like as an operation device to be installed as a pulse wave sensor, these operation devices are generally not provided with an acceleration sensor. Therefore, it is impossible to apply the technique described in
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、生体センサの検出信号に含まれる外乱成分を加速度センサを使用することなく低減し、これにより操作デバイスの種類によらずまたコストアップを招くことなく生体情報を用いた判定を高精度に行えるようにした生体情報加工装置及びプログラムを提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and its object is to reduce the disturbance component contained in the detection signal of the biological sensor without using an acceleration sensor, and thereby, depending on the type of operation device. It is another object of the present invention to provide a biological information processing apparatus and program that can perform determination using biological information with high accuracy without incurring a cost increase.
上記目的を達成するためにこの発明の1つの観点は、ユーザによる操作を検出しその操作内容を表す操作情報を出力する操作センサと、前記操作中のユーザの生体情報を出力する生体センサとを備える操作デバイスに接続される生体情報加工装置にあって、前記操作センサから出力された操作情報を受信する手段と、前記生体センサから出力された生体情報を受信する手段と、前記受信された生体情報に含まれる外乱成分を抑圧するための加工処理を行う手段とを備える。この加工処理を行う手段には、前記ユーザによる操作デバイスの操作内容が複数個定義されている場合に、これら複数種類の操作内容を表す情報の各々に関連付けて、当該操作により発生する外乱成分を表すテンプレート波形情報を記憶する記憶部を備える。そして、前記受信された操作情報をもとに、前記ユーザによる操作期間を検出すると共に、操作内容に関連付けられたテンプレート情報を前記記憶部から読み出し、前記受信された生体情報のうち少なくとも前記検出された操作期間に対応する情報から、前記記憶部から読み出されたテンプレート波形情報を減算するように構成したものである。 In order to achieve the above object, one aspect of the present invention provides an operation sensor that detects an operation by a user and outputs operation information indicating the operation content, and a biosensor that outputs the biometric information of the user during the operation. in the biological information processing apparatus connected to the operation device comprising, means for receiving the operation information output from the operation sensor, and means for receiving the biological information output from the biometric sensor, said received biometric Means for performing processing for suppressing disturbance components included in the information . When a plurality of operation contents of the operation device by the user are defined, the means for performing the processing process associates disturbance information generated by the operation with each of the information representing the plurality of types of operation contents. A storage unit for storing the template waveform information to be expressed is provided. Based on the received operation information, an operation period by the user is detected, and template information associated with operation content is read from the storage unit, and at least the detected biometric information is detected. The template waveform information read from the storage unit is subtracted from the information corresponding to the operation period .
したがってこの発明の1つの観点によれば、ユーザが操作デバイスを操作したときの体動により生体センサから出力される生体情報に外乱成分が重畳されたとしても、この生体情報のうち少なくとも上記操作期間に対応する部位に対し加工処理が施され、これにより生体情報に含まれる外乱成分が抑圧される。このため、外乱成分が抑圧された生体情報に基づいてユーザの状態をより正確に判定することが可能となる。
また、ユーザによる操作デバイスの操作内容が複数種ある場合に、実際に行われた操作の形態に対応するテンプレート波形情報が記憶部から選択的に読み出され、この読み出されたテンプレート波形情報により生体情報に含まれる外乱成分が抑圧される。このため、ユーザが操作デバイスを操作している期間においても、またその操作内容が複数種ある場合でも、外乱成分のみが抑圧された生体情報が得られ、これのより操作期間中の生体情報をもとにユーザの状態を正確に判定することが可能となる。
Therefore, according to one aspect of the present invention, even if a disturbance component is superimposed on the biological information output from the biological sensor due to body movement when the user operates the operation device, at least the operation period of the biological information A processing process is performed on the part corresponding to the above, and thereby disturbance components included in the biological information are suppressed. For this reason, it becomes possible to determine a user's state more correctly based on the biometric information in which the disturbance component is suppressed.
In addition, when there are a plurality of types of operation contents of the operation device by the user, template waveform information corresponding to the type of operation actually performed is selectively read from the storage unit, and the read template waveform information is Disturbance components included in the biological information are suppressed. For this reason, even when the user is operating the operation device and there are a plurality of types of operation contents, biometric information in which only the disturbance component is suppressed is obtained. Based on this, it is possible to accurately determine the user's state.
また、この発明の1つの観点は次のような各種態様を備えることも特徴とする。
第1の態様は、前記加工処理を行う手段により、前記受信された操作情報により表される操作内容が予め定めた第1の内容の場合に、前記受信された生体情報のうち少なくとも前記検出された操作期間に対応する情報を無効にするものである。
このようにすると、生体情報の外乱成分が含まれる部位が無効にされるので、生体情報の外乱成分を含む部位によりユーザの状態について誤った判定がなされる不具合を未然に防止することができる。
One aspect of the present invention is also characterized by comprising the following various aspects.
In the first aspect, when the operation content represented by the received operation information is a predetermined first content by means for performing the processing, at least the detected biometric information is detected. The information corresponding to the operation period is invalidated.
In this way, since the part including the disturbance component of the biological information is invalidated, it is possible to prevent a problem that the user's state is erroneously determined by the part including the disturbance component of the biological information.
すなわちこの発明の1つの観点によれば、生体センサの検出信号に含まれる外乱成分を加速度センサを使用することなく低減でき、これにより操作デバイスの種類によらずまたコストアップを招くことなく生体情報を用いた判定を高精度に行えるようにした生体情報加工装置及びプログラムを提供することができる。 That is, according to one aspect of the present invention, the disturbance component included in the detection signal of the biosensor can be reduced without using an acceleration sensor, and thus biometric information can be obtained regardless of the type of operation device and without increasing the cost. It is possible to provide a biological information processing apparatus and a program that can perform determination using a high accuracy.
以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
[第1の実施形態]
(構成)
図1は、この発明の第1の実施形態に係る生体情報加工装置を備えた生体情報検出システムの構成を示すブロック図である。このシステムは、操作デバイスとしてのマウス100と、生体情報加工装置の機能を有する信号処理ユニット200とから構成される。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
(Constitution)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a biological information detection system provided with a biological information processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. This system includes a
マウス100は、周知のようにパーソナル・コンピュータに表示されたポインタの移動、項目の選択と決定等を行うもので、マウスの座標移動量を取得する座標センサ2と、クリック操作による入力を行うためのボタン群3とを備えている。これらの座標センサ2及びボタン群3により操作センサが構成される。
As is well known, the
また、マウス100の筐体の一側面には、生体センサとしての脈波センサ1が配設されている。この脈波センサ1の設置位置は、ユーザがマウス100を操作している状態で当該ユーザの親指又は薬指の指先等が接触することが可能な位置に定められる。なお、その設置位置はマウス100筐体の側面に限らず、上面や後側面等であってもよい。
Further, a
脈波センサ1は、例えば図2に示すように発光素子1aと受光素子1bを並べて配置したものから構成される。発光素子1aには近赤外光LED(Light Emitting Diode)が、また受光素子1bにはフォトダイオードやフォトトランジスタが用いられる。脈波センサ1は、発光素子1aからユーザの指先等の生体部位に近赤外光を照射し、血中のヘモグロビン量に応じて散乱する光量を受光素子1bで受光する。そして、この受光素子1bから、上記散乱光の変化量を電流値あるいは電圧値の変化量に変換した時系列の電気信号を出力するように動作する。なお、脈波センサの構成はこれに限定されるものではなく、圧電素子を用いて血流量の変化を圧力変化として検出し、時系列の電気信号として出力するようなものであってもよい。
The
信号処理ユニット200は、前処理部10と、操作情報取得部11と、信号処理部12と、操作情報データベース(操作情報DB)13を備えている。これらのうち、操作情報DB13を除く前処理部10、操作情報取得部11及び信号処理部12は、図示しないプログラムメモリに格納されたプログラムをCPU(Central Processing Unit)に実行させることにより実現される。
The
前処理部10は、脈波センサ1から出力されたアナログ脈波信号に対し、後段の信号処理部12における信号加工処理に必要な前処理を行う。この前処理には、例えば脈波センサ1から出力されたアナログ脈波信号に対する増幅処理、フィルタ処理、及びA/D変換処理が含まれる。さらに前処理部10では、マウス100から出力される操作情報と時系列的に対応付けるために、上記A/D変換後のディジタル脈波信号に対しタイムスタンプを付与する処理も行われる。
The preprocessing
なお、増幅処理はオペアンプや計装アンプ等の公知の増幅器により実現される。またフィルタ処理としては、一例として蛍光灯等の室内照明から発せられる外乱光を除去するための10Hz程度のローパスフィルタや、電源に重畳されている50/60Hzの交流成分を除去するためのバンドストップフィルタが用いられる。 The amplification processing is realized by a known amplifier such as an operational amplifier or an instrumentation amplifier. Also, as an example of filter processing, a low-pass filter of about 10 Hz for removing ambient light emitted from indoor lighting such as a fluorescent lamp, or a band stop for removing AC components of 50/60 Hz superimposed on the power source. A filter is used.
A/D変換処理では、脈波信号のピーク位置を正確に検出するためにアナログ信号を数百から数kHzのサンプリング周波数でサンプリング処理が行われる。ただし、脈拍数をカウントする場合には、数Hzから数十Hzといったサンプリング周波数でサンプリング処理が行われる。要するに、サンプリング周波数は、特定のサンプリング周波数に限定されるものではなく、用途に応じて任意に設定すればよい。 In the A / D conversion process, an analog signal is sampled at a sampling frequency of several hundreds to several kHz in order to accurately detect the peak position of the pulse wave signal. However, when counting the pulse rate, the sampling process is performed at a sampling frequency of several Hz to several tens Hz. In short, the sampling frequency is not limited to a specific sampling frequency, and may be set arbitrarily according to the application.
また、ディジタル脈波信号と操作情報とを時間的に対応付ける手法としては、例えば前処理部10及び操作情報取得部11にそれぞれ互いに同期する時計を持たせ、これらの時計によりそれぞれ上記ディジタル脈波信号及び操作情報にタイムスタンプを付与する手法が用いられる。ただし、タイムスタンプの付与手法はこれに限定されるものではなく、ディジタル脈波信号と操作情報との時間的な対応付けが行える手法であれば如何なるものを適用してもよい。
Further, as a method for temporally associating the digital pulse wave signal and the operation information, for example, the
操作情報取得部11は、マウス100から座標センサ2及びボタン群3の操作信号を受信する。操作情報DB13には、マウス100の想定される複数の操作内容を識別する操作番号に関連付けて、それぞれテンプレート波形情報が記憶される。テンプレート波形情報は、操作内容を表す操作情報と、信号処理内容を表す情報とを含む。信号処理内容を表す情報には、操作内容ごとに脈波信号に重畳される外乱成分の波形を抑圧するために必要な信号処理の内容と、実際の加工に使用する信号波形データが含まれる。
The operation
図4は、操作情報DB13に記憶されたテンプレート波形情報の一例を示すものである。この例では、操作内容を表す操作情報は、単位時間当たりの座標変化量(つまりマウス100の移動速度)と、単位時間当たりのクリックの回数により定義される。また、信号処理内容を表す情報は、脈波信号のどの時間区間の信号に対しどのような信号処理を行うのかを表す命令文と、この命令文に従い実行される信号処理で用いる波形データとを含む。波形データとしては、「無効値を表すデータ」と、「外乱成分を表す波形データ」が用意される。このうち外乱成分を表す波形データは、例えば学習期間を設定し、この学習期間においてマウス100の操作内容ごとにそのとき脈波信号から外乱成分の波形を抽出し、この抽出された波形データを操作情報DB13に記憶させるようにすればよい。また、信号処理の具体例としては、「脈波信号の対象区間から外乱成分の波形値を減算する処理」と、「脈波信号の対象区間を無効値に置き換える処理」の2つが用意される。但し、信号処理の内容及び当該信号処理に使用する波形データについては、何れも上記2種類に限定されるものではない。
FIG. 4 shows an example of template waveform information stored in the
信号処理部12は、操作情報取得部11から出力される操作情報をもとに操作期間を検出すると共に、操作内容を判定する。そして、上記判定された操作内容に対応するテンプレート波形情報を操作情報DB13から読み出し、前処理部10から出力された前処理後のディジタル脈波信号のうち、上記検出された操作期間とその前後の一定期間に対応する区間の信号に対し、上記読み出されたテンプレート波形情報に従い信号波形の加工処理を行う。
The
(動作)
次に、以上のように構成された生体情報検出システムの動作を、生体信号加工装置として機能する信号処理ユニット200の動作を中心に説明する。
図3は、この信号処理ユニット200における信号処理部12の処理手順と処理内容を示すフローチャートである。
(Operation)
Next, the operation of the biological information detection system configured as described above will be described focusing on the operation of the
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure and processing contents of the
パーソナル・コンピュータ(図示せず)を操作するためにユーザがマウス100を移動又はクリック操作したとする。そうすると、座標移動量が座標センサ2により検出されると共に、クリック操作がボタン群3に連結されたスイッチにより検出され、これらの検出結果が操作情報としてマウス100から信号処理ユニット200に送信される。また、上記マウス操作のためにユーザがマウス100を把持すると、その指先が脈波センサ1に接触して当該ユーザの脈波が検出され、この脈波の波形を表すアナログ脈波信号が信号処理ユニット200に送信される。
Assume that the user moves or clicks the
これに対し信号処理ユニット200では、上記マウス100から送信された操作情報及びアナログ脈波信号がそれぞれ操作情報取得部11及び前処理部10に入力される。このうち前処理部10では、上記入力されたアナログ脈波信号に対し増幅処理、フィルタ処理及びA/D変換処理が行われ、さらにマウス100から出力される操作情報と時系列的に対応付けるためのタイムスタンプが付与される。また、操作情報取得部11においても、上記受信された操作情報に対しタイムスタンプが付与される。
On the other hand, in the
信号処理部12では、先ず上記操作情報取得部11によりタイムスタンプが付与された操作情報をもとに操作期間が検出されると共に、操作内容が判定される。そして、上記前処理部10から出力された前処理後のディジタル脈波信号から、上記検出された操作期間とその前後の一定期間に対応する区間の信号が抽出される。また、上記判定された操作内容に対応するテンプレート波形情報が操作情報DB13に記憶されているか否かが図3に示すステップS1により判定される。この判定の結果、操作内容に対応するテンプレート波形情報が記憶されていれば、ステップS2において当該テンプレート波形情報に記載された信号処理内容に従い、上記抽出されたディジタル脈波信号に対し当該脈波信号に含まれる外乱成分を抑圧するための信号波形の加工処理が行われる。
In the
例えば、いま操作情報DB13に図4に示すテンプレート波形情報が記憶されているものとし、この状態でマウス100により0.1秒当たりの座標変化量が50〜100ピクセルの比較的ゆっくりとした移動操作が行われたとする。この場合、操作情報DB13には該当するテンプレート波形情報が識別情報“2”に関連付けられて記憶されている。このため、この記憶されたテンプレート波形情報に記載された信号処理内容を示す情報に従い、上記前処理後のディジタル脈波信号のうち座標変化が生じていた期間とその前後0.3秒間の信号から、予め記憶しておいた外乱成分に相当する波形値が減算される。
For example, it is assumed that the template waveform information shown in FIG. 4 is stored in the
図5はこのときの信号加工処理の一例を示したものである。同図に示すように、本来の脈波信号(a)にマウス操作の体動により発生した外乱成分が重畳された脈波信号(b)が入力された場合でも、テンプレート波形情報に記載された信号処理内容を示す情報に従い、上記外乱成分に相当する波形値(c)が減算され、これにより外乱成分がキャンセルされた脈波信号(d)が得られる。
したがって、この外乱成分がキャンセルされた脈波信号(d)を図示しない生体情報判定処理部に入力することで、この生体情報判定処理部においてはマウス100の操作期間中に得られた脈波信号からでもユーザの生体情報を正確に判定することが可能となる。
FIG. 5 shows an example of signal processing at this time. As shown in the figure, even when a pulse wave signal (b) in which a disturbance component generated by body movement of a mouse operation is superimposed on the original pulse wave signal (a) is input in the template waveform information. The waveform value (c) corresponding to the disturbance component is subtracted in accordance with the information indicating the signal processing content, whereby a pulse wave signal (d) with the disturbance component canceled is obtained.
Therefore, by inputting the pulse wave signal (d) from which the disturbance component is canceled to a biological information determination processing unit (not shown), the pulse wave signal obtained during the operation period of the
一方、マウス100により0.1秒当たりの座標変化量が100ピクセル以上の高速度の移動操作が行われたとする。この場合、操作情報DB13には該当するテンプレート波形情報が識別情報“1”に関連付けられて記憶されている。このため、この記憶されたテンプレート波形情報に記載された信号処理内容を示す情報に従い、上記前処理後のディジタル脈波信号のうち座標変化が生じていた期間とその前後1秒間の信号が、予め記憶しておいた無効値に置き換えられる。
On the other hand, it is assumed that the
図6はこのときの信号加工処理の一例を示したものである。同図に示すように、本来の脈波信号(a)にマウス操作の体動により発生した激しい外乱成分が重畳された脈波信号(b)が入力された場合でも、テンプレート波形情報に記載された信号処理内容を示す情報に従い、上記外乱成分が重畳されている操作期間とその前後の1秒間の信号波形が無効値(c)に置換される。
したがって、生体情報判定処理部では、上記操作期間とその前後の1秒間の信号波形をもとにユーザの生体情報の判定処理が行われることはなくなり、これにより誤判定が行われることを未然に防ぐことが可能となる。
FIG. 6 shows an example of signal processing at this time. As shown in the figure, even when a pulse wave signal (b) in which a severe disturbance component generated by body movement of a mouse operation is superimposed on the original pulse wave signal (a) is input to the template waveform information. According to the information indicating the signal processing content, the operation period in which the disturbance component is superimposed and the signal waveform for 1 second before and after the operation period are replaced with the invalid value (c).
Therefore, in the biometric information determination processing unit, the determination process of the user's biometric information is not performed based on the above operation period and the signal waveform for one second before and after the operation period, and thus erroneous determination is performed in advance. It becomes possible to prevent.
なお、上記ステップS1の判定において、操作内容に対応するテンプレート波形情報が操作情報DB13に記憶されていなければ、ステップS2の信号加工処理は行われず、上記前処理部10から入力された脈波信号がそのまま図示しない生体情報判定部へ出力される。
If the template waveform information corresponding to the operation content is not stored in the
以上詳述したように第1の実施形態では、信号処理ユニット200に前処理部10、操作情報取得部11、信号処理部12及び操作情報DB13を設け、マウス100の筐体の一側面に配置された脈波センサから出力される脈波信号を上記前処理部10で増幅、フィルタリング及びA/D変換する。そして信号処理部12において、操作情報取得部11から出力される操作情報をもとに操作期間を検出すると共に操作内容を判定し、この判定された操作内容に対応するテンプレート波形情報を操作情報DB13から読み出す。そして、この読み出されたテンプレート波形情報に従い、上記前処理後の脈波信号のうち、上記検出された操作期間とその前後の一定期間に含まれる区間の信号に対し、外乱成分を抑圧するための信号波形の加工処理を行うようにしている。
As described above in detail, in the first embodiment, the
また、信号波形の具体的な加工処理としては、以下のような処理が行われる。すなわち、マウス100の単位時間当たりの移動操作量、つまり移動速度が、予め設定されたしきい値より小さい場合と、単位時間当たりのクリック操作回数が予め設定したしきい値より少ない場合には、外乱成分が重畳された脈波信号から予め学習して記憶しておいた当該外乱成分の波形を減算する処理が行われる。一方、マウス100の移動速度がしきい値以上の場合と、単位時間当たりのクリック操作回数がしきい値以上の場合には、脈波信号の外乱成分が重畳された区間を無効値に置換する処理が行われる。
Further, the following processing is performed as a specific processing of the signal waveform. That is, when the movement operation amount per unit time of the
したがって、生体情報判定処理部では、外乱成分の波形を減算する処理を行った場合には、マウス100の操作期間中に得られた脈波信号からでもユーザの生体情報を正確に判定することが可能となる。また、外乱成分を含む区間を無効化する処理を行った場合には、マウス100の操作期間とその前後の1秒間の信号波形をもとにユーザの生体情報の判定処理が行われることはなくなり、これにより誤判定が行われることを未然に防ぐことができる。
Therefore, in the biological information determination processing unit, when the process of subtracting the waveform of the disturbance component is performed, the biological information of the user can be accurately determined even from the pulse wave signal obtained during the operation period of the
[第2の実施形態]
(構成)
図7は、この発明の第2の実施形態に係る生体情報加工装置を備えた生体情報検出システムの構成を示すブロック図である。なお、同図において前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
[Second Embodiment]
(Constitution)
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a biological information detection system provided with a biological information processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG.
マウス100の筐体の両側面には、生体センサとしての脈波センサ4L,4Rがそれぞれ配設されている。これらの脈波センサ4L,4Rの設置位置は、ユーザがマウス100を操作している状態で当該ユーザの親指及び薬指の指先等がそれぞれ接触することが可能な位置に定められる。
上記脈波センサ4L,4Rは、いずれも例えば図2に示したように近赤外光LEDからなる発光素子1aと、フォトダイオード又はフォトトランジスタからなる受光素子1bを並べて配置したものである。そして、発光素子1aからユーザの指先等の生体部位に近赤外光を照射し、血中のヘモグロビン量に応じて散乱する光量を受光素子1bで受光することにより、当該散乱光の変化量を電流又は電圧値の変化として表したアナログ脈波信号を出力する。
Each of the
信号処理ユニット200の前処理部10は、上記脈波センサ4L,4Rから出力された各アナログ脈波信号に対し、それぞれ増幅処理、フィルタ処理及びA/D変換処理を含む前処理を行い、この前処理後の各ディジタル脈波信号を信号処理部12に入力する。
The preprocessing
信号処理ユニット200の操作情報DB13には、信号処理部12の波形加工処理に必要な複数のテンプレート波形情報が記憶されている。このテンプレート波形情報は、マウス100が操作されたときに上記脈波センサ4L,4Rの脈波信号にそれぞれ重畳される外乱成分の波形を表すもので、操作内容ごとにその識別情報と関連付けられて上記操作情報DB13に記憶される。
The
信号処理ユニット200の信号処理部12は、操作情報取得部11から出力される操作情報をもとに操作期間を検出すると共に、操作内容を判定する。そして、上記判定された操作内容に対応するテンプレート波形情報を操作情報DB13から読み出し、前処理部10から出力された前処理後の各ディジタル脈波信号について、それぞれ上記検出された操作期間とその前後の一定期間に対応する区間の信号を抽出し、この抽出された信号に対しそれぞれ上記読み出されたテンプレート波形情報に従い信号波形の加工処理を行う。
The
(動作)
次に、以上のように構成された生体情報検出システムの動作を、生体信号加工装置として機能する信号処理ユニット200の動作を中心に説明する。
パーソナル・コンピュータ(図示せず)を操作するためにユーザがマウス100を把持すると、その親指及び薬指がそれぞれ脈波センサ4L,4Rに接触し、これらの脈波センサ4L,4Rにおいてそれぞれ当該ユーザの脈波が検出されて、その波形を表すアナログ脈波信号が信号処理ユニット200へ出力される。
(Operation)
Next, the operation of the biological information detection system configured as described above will be described focusing on the operation of the
When the user grips the
これに対し信号処理ユニット200では、上記マウス100から出力された各アナログ脈波信号が前処理部10に入力される。前処理部10では、上記入力された各アナログ脈波信号に対し増幅処理、フィルタ処理及びA/D変換処理が行われ、さらにマウス100から同時に出力される操作情報と時系列的に対応付けるためのタイムスタンプが付与される。
On the other hand, in the
信号処理部12では、先ず操作情報取得部11から出力される操作情報をもとに操作期間が検出されると共に、操作内容が判定される。そして、上記前処理部10から出力された前処理後の各ディジタル脈波信号から、上記検出された操作期間とその前後の一定期間に対応する区間の信号が抽出される。また、上記判定された操作内容に対応するテンプレート波形情報が操作情報DB13に記憶されているか否かが判定され、この判定の結果操作内容に対応するテンプレート波形情報が記憶されていれば、当該テンプレート波形情報に記載された信号処理内容に従い、上記抽出された各ディジタル脈波信号に対し当該脈波信号に含まれる外乱成分を抑圧するための信号波形の加工処理が行われる。
The
例えば、いま操作情報DB13に図8に示すテンプレート波形情報が記憶されているものとし、この状態でマウス100により左クリックが1回行われたとする。この場合、操作情報DB13には該当するテンプレート波形情報が識別情報“4”に関連付けられて記憶されている。このため、この記憶されたテンプレート波形情報に記載された信号処理内容を示す情報に従い、上記前処理後の各ディジタル脈波信号のうちマウス100の左側面に設置された脈波センサ4Lにより得られる脈波信号に対し、上記クリック操作が行われた時刻の前後0.5秒間に対応する区間の信号波形が、予め設定された外乱成分に相当する信号波形分だけ減算する処理が行われる。また、マウス100の右側面に設置された脈波センサ4Rにより得られる脈波信号は、波形加工処理が行われずにそのまま生体情報判定部へ出力される。
For example, it is assumed that the template waveform information shown in FIG. 8 is stored in the
一般に、マウス100の左ボタンをクリック操作した場合、マウス100の左側面に配置された脈波センサ4Lに対する体動の影響はマウス100の右側面に配置された脈波センサ4Rに対する体動の影響に比べて大きいと考えられる。したがって、上記したように左ボタンのクリック操作が行われた場合に、マウス100の左側面に配置された脈波センサ4Lにより得られた脈波信号のうち、上記左クリック操作が行われた期間に対応する区間の信号波形を外乱成分に相当する信号波形により減算処理し、マウス100の右側面に配置された脈波センサ4Rにより得られた脈波信号はそのまま出力するといった信号波形の加工処理を行うことにより、外乱成分が重畳された脈波信号の操作期間に対応する区間に対し選択的に外乱成分の抑圧処理を行うことが可能となる。
In general, when the left button of the
以上詳述したように第2の実施形態では、マウス100の両側面に脈波センサ4L,4Rが配設されている場合に、マウス100の操作内容に対応するテンプレート波形情報に従い、上記脈波センサ4L,4Rにより得られる脈波信号の各々に対し個別に外乱成分を抑圧するための信号波形加工処理を行うようにしている。
したがって、生体情報判定処理部では、脈波センサ4L,4Rにより得られる脈波信号のいずれからでもユーザの生体情報を正確に判定することが可能となる。
As described above in detail, in the second embodiment, when the
Therefore, the biological information determination processing unit can accurately determine the user's biological information from any of the pulse wave signals obtained by the
[第3の実施形態]
図9は、この発明の第3の実施形態に係る生体情報加工装置を備えた生体情報検出システムの構成を示すブロック図である。なお、同図において前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a biological information detection system provided with a biological information processing apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG.
この第3の実施形態は、操作デバイスとして自動車のハンドル装置300を使用したもので、ハンドル5の周面のユーザが左手及び右手で把持する部位にそれぞれ脈波センサ群6L,6Rが配設されている。
In the third embodiment, a
上記脈波センサ群6L,6Rは、いずれも例えば図2に示したように近赤外光LEDからなる発光素子1aと、フォトダイオード又はフォトトランジスタからなる受光素子1bを並べて配置したものである。そして、発光素子1aからユーザの指や掌等の生体部位に近赤外光を照射し、血中のヘモグロビン量に応じて散乱する光量を受光素子1bで受光することにより、当該散乱光の変化量を電流又は電圧値の変化として表したアナログ脈波信号を出力する。
なお、ハンドル装置は自動車用に限らず、列車や航空機、建設機械に設けられているハンドルであってもよい。
In each of the pulse
The handle device is not limited to an automobile, and may be a handle provided in a train, an aircraft, or a construction machine.
信号処理ユニット200の操作情報取得部11は、上記ハンドル装置300から出力されるハンドル5の操作情報、例えばハンドル5の回転方向とその単位時間当たりの回転量を表す情報を受信する。
The operation
信号処理ユニット200の前処理部10は、上記脈波センサ群6L,6Rから出力された各アナログ脈波信号に対し、それぞれ増幅処理、フィルタ処理及びA/D変換処理を含む前処理を行い、この前処理後の各ディジタル脈波信号を信号処理部12に入力する。
The preprocessing
信号処理ユニット200の操作情報DB13には、信号処理部12の波形加工処理に必要な複数のテンプレート波形情報が記憶されている。このテンプレート波形情報は、ハンドル5が操作されたときに上記脈波センサ群6L,6Rにより得られる脈波信号にそれぞれ重畳される外乱成分の波形を表すもので、操作内容ごとにその識別情報と関連付けられて上記操作情報DB13に記憶される。ハンドル5の操作情報としては、例えばハンドル5を回転させたときの回転角の変化量やそれを微分した値等が考えられ、これらの値を考慮して信号処理内容を定め、これを操作情報DB13に予め記憶しておけばよい。
The
信号処理ユニット200の信号処理部12は、操作情報取得部11から出力される操作情報をもとに操作期間を検出すると共に、操作内容を判定する。そして、上記判定された操作内容に対応するテンプレート波形情報を操作情報DB13から読み出し、前処理部10から出力された前処理後の各ディジタル脈波信号について、それぞれ上記検出された操作期間とその前後の一定期間に対応する区間の信号を抽出し、この抽出された信号に対しそれぞれ上記読み出されたテンプレート波形情報に従い信号波形の加工処理を行う。
The
このような構成であるから、ユーザによるハンドル5の操作内容に応じて、脈波センサ群6L,6Rにより得られる各脈波信号に対し個別に、上記ハンドル操作により重畳される外乱成分を抑圧するための信号波形加工処理が行われる。したがって、ユーザがハンドル操作中であっても、その影響を受けることなく当該ユーザの生体情報を正確に判定することが可能となる。
With such a configuration, the disturbance component superimposed by the handle operation is individually suppressed for each pulse wave signal obtained by the pulse
[その他の実施形態]
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、操作デバイスとしては、携帯電話機やスマートホン等の携帯端末、テレビジョン受信機やビデオレコーダ、オーディオ機器で使用されるリモートコントローラを使用することができる。また、前記実施形態では生体情報加工装置を操作デバイスとは別に設けたが、操作デバイス内に内蔵するようにしてもよい。
その他、生体情報加工処理の処理手順と処理内容、生体センサの種類等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, as an operation device, a portable terminal such as a mobile phone or a smart phone, a television receiver, a video recorder, or a remote controller used in an audio device can be used. In the above embodiment, the biological information processing apparatus is provided separately from the operation device, but may be incorporated in the operation device.
In addition, the processing procedure and processing contents of the biological information processing, the type of the biological sensor, and the like can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
要するにこの発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 In short, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in each embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
1,4L,4R,6L,6R…脈波センサ、1a…発光素子、1b…受光素子、2…座標センサ、3…ボタン群、5…ハンドル、10…前処理部、11…操作情報取得部、12…信号処理部、13…操作情報データベース(操作DB)、100…マウス、200…信号処理ユニット、300…ハンドル装置。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記操作センサから出力された操作情報を受信する手段と、
前記生体センサから出力された生体情報を受信する手段と、
前記受信された生体情報に含まれる外乱成分を抑圧するための加工処理を行う手段と
を具備し、
前記加工処理を行う手段は、
前記ユーザによる操作デバイスの操作内容が複数個定義されている場合に、これら複数の操作内容を表す情報の各々に関連付けて、当該操作内容により発生する外乱成分を表すテンプレート波形情報を記憶する記憶部と、
前記受信された操作情報に基づいて、その操作内容に関連付けられたテンプレート情報を前記記憶部から読み出す手段と、
前記受信された操作情報をもとに前記ユーザによる操作期間を検出する手段と、
前記受信された生体情報のうち少なくとも前記検出された操作期間に対応する情報から、前記記憶部から読み出されたテンプレート波形情報を減算する手段と
を備えることを特徴とする生体情報加工装置。 A biological information processing apparatus connected to an operation device comprising an operation sensor for detecting an operation by a user and outputting operation information representing the operation content, and a biosensor for outputting the biometric information of the user during the operation,
Means for receiving operation information output from the operation sensor;
Means for receiving biological information output from the biological sensor;
And means for performing processing for suppressing the disturbance component included in the prior SL received biometric information,
The means for performing the processing is
When a plurality of operation contents of the operation device by the user are defined, a storage unit that stores template waveform information representing a disturbance component generated by the operation contents in association with each of the information representing the plurality of operation contents When,
Means for reading out template information associated with the operation content from the storage unit based on the received operation information;
Means for detecting an operation period by the user based on the received operation information;
Means for subtracting template waveform information read from the storage unit from information corresponding to at least the detected operation period of the received biological information;
Biological information processing apparatus, characterized in that it comprises a.
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