JP7615511B2 - Biometric sensor and biological information measuring system - Google Patents
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Description
本発明は、生体センサ及び生体情報測定システムに関わる。 The present invention relates to a biosensor and a bioinformation measuring system.
脈波信号は、心臓が血管を通じて血液を送り出すことに伴って生じる、血管の容積変化を波形としてとらえたものであり、この容積変化を検出するセンサは、脈波センサと呼ばれている。脈波センサとして、光電脈波法により、脈波信号を測定する光電脈波センサが実用化されている。特許文献1には、脈波センサを用いて測定されたユーザの脈波信号から血圧を推定し、心臓の高さと脈波信号の測定位置の高さとの差に基づいて、血圧の推定値を補正する方法が記載されている。A pulse wave signal is a waveform that represents the change in blood vessel volume that occurs when the heart pumps blood through the blood vessels, and a sensor that detects this change in volume is called a pulse wave sensor. Photoplethysmography sensors that measure pulse wave signals have been put to practical use as pulse wave sensors.
しかし、脈波信号と血圧との間の相関関係は一般的に明らかになっておらず、また、個人差も大きいため、心臓の高さと脈波信号の測定位置の高さとの差に基づいて、血圧の推定値を補正するだけでは、十分な精度で血圧を推定することは困難である。However, the correlation between pulse wave signals and blood pressure has not been clarified in general, and there is also a large degree of individual variation, so it is difficult to estimate blood pressure with sufficient accuracy simply by correcting the estimated blood pressure value based on the difference between the height of the heart and the height of the measurement position of the pulse wave signal.
そこで、本発明は、ユーザの脈波信号から生体情報を十分な精度で推定することを課題とする。 Therefore, the objective of the present invention is to estimate biometric information from a user's pulse wave signal with sufficient accuracy.
上述の課題を解決するため、本発明に関わる生体センサは、ユーザの手の指又は手首に装着可能に構成されたセンサ本体と、ユーザの脈波信号を測定する脈波センサと、ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置のそれぞれにおいて脈波センサが測定する脈波信号から脈波特徴量を計算し、少なくとも2つの測定位置の高低と、少なくとも2つの測定位置における脈波特徴量の変化とから、ユーザの血圧と脈波特徴量との間の相関関係を求める信号処理装置とを備える。In order to solve the above-mentioned problems, the biosensor of the present invention comprises a sensor body configured to be worn on a user's finger or wrist, a pulse wave sensor that measures the user's pulse wave signal, and a signal processing device that calculates pulse wave features from the pulse wave signal measured by the pulse wave sensor at at least two measurement positions having different heights from the user's heart, and determines the correlation between the user's blood pressure and the pulse wave features from the heights of the at least two measurement positions and the changes in the pulse wave features at the at least two measurement positions.
本発明に関わる生体センサによれば、ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置の高低と、少なくとも2つの測定位置における脈波特徴量の変化とから、ユーザの血圧と脈波特徴量との間の相関関係をユーザ毎に求めることにより、ユーザの脈波信号から生体情報を十分な精度で推定することができる。 With the biosensor of the present invention, the correlation between the user's blood pressure and pulse wave features is calculated for each user from the height of at least two measurement positions that are at different heights from the user's heart and the changes in the pulse wave features at at least two measurement positions, thereby making it possible to estimate biometric information from the user's pulse wave signal with sufficient accuracy.
以下、各図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、同一符号は、同一の構成要素を示すものとし、重複する説明は省略する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same reference numerals indicate the same components, and duplicate explanations will be omitted.
図1は本発明の実施形態に関わる生体情報測定システム100の構成を示す説明図である。生体情報測定システム100は、ユーザの生体情報を測定する生体センサ200と、生体センサ100と通信可能に構成されている携帯型制御ユニット300とを備えている。1 is an explanatory diagram showing the configuration of a bioinformation measuring
生体センサ200は、ユーザの手の指又は手首に装着可能に構成された環状(指輪型又はリストバンド型)のセンサ本体201と、ユーザの脈波信号を測定する脈波センサ202とを備えている。センサ本体201は、中空筒状の形状を有しており、脈波センサ202は、センサ本体201の内側の部分(すなわち、ユーザの指又は手首などの体表面に対向する部分)に取り付けられている。The
脈波センサ202は、例えば、光電脈波センサである。光電脈波センサとして、例えば、反射型のタイプを使用することができる。反射型の光電脈波センサは、赤外線や赤色光、或いは、550nm付近の緑色波長の光をユーザの体表面に向けて照射し、フォトダイオード又はフォトトランジスタを用いて、ユーザの体表面で反射した光を計測する。動脈の血液内には、酸化ヘモグロビンが存在しており、入射光を吸収する特性を有しているため、心臓の脈動に伴って変化する血流量(血管の容積変化)を時系列的にセンシングすることにより、脈波信号を計測することができる。The
携帯型制御ユニット300は、ユーザを撮影する撮影装置301と、撮影装置301により撮影された画像を表示する表示装置302とを備える。携帯型制御ユニット300は、例えば、スマートフォンと呼ばれる多機能携帯電話端末である。撮影装置301は、例えば、デジタルカメラである。表示装置302は、例えば、液晶ディスプレイである。The
図2は本発明の実施形態に関わる生体情報測定システム100の構成を示す説明図である。生体センサ200は、上述のセンサ本体201及び脈波センサ202の他に、信号処理装置203、通信装置204、及び加速度センサ205を備えている。2 is an explanatory diagram showing the configuration of a bioinformation measuring
信号処理装置203は、脈波センサ202が測定する脈波信号からユーザの各種の生体情報(例えば、血圧、血糖値、心拍数、酸素飽和濃度、血管抵抗、血流量、動脈硬化度、自律神経機能など)を推定する処理を行う。例えば、信号処理装置203は、脈波信号から脈波特徴量を計算し、脈波特徴量に基づいて血圧を推定する処理を行うことができる。脈波信号から脈波特徴量を計算し、脈波特徴量に基づいて血圧を推定する処理に言及した文献として、例えば、特開2016-16295号公報が知られている。また、例えば、信号処理装置203は、脈波信号から血糖値を推定する処理を行うことができる。脈波信号から血糖値を推定する処理に言及した文献として、例えば、特許第6544751号が知られている。また、例えば、信号処理装置203は、脈波信号から、変動の周期を求めることにより、心拍数(脈拍数)を推定することができる。また、例えば、信号処理装置203は、心拍の周期変動の周波数成分をパワースペクトル解析することにより、自律神経機能の指標値を計算することができる。また、例えば、信号処理装置203は、赤外線と赤色色の二つの波長の光を使用する光電脈波センサにより得られる脈波信号から脈動(変化量)を求めることにより、動脈血中酸素飽和濃度を推定することができる。また、例えば、信号処理装置203は、加速度センサ205の検出値から、ユーザの活動量及び睡眠状態(睡眠/覚醒の区別及び睡眠の質)を推定することもできる。生体センサ200は、温度センサを備えてもよく、この場合、信号処理装置203は、温度センサの検出値から、ユーザの体表温を取得することができる。The
このように、脈波信号から各種の生体情報を推定することができる。以下の説明においては、脈波信号から血圧を推定する処理を例に挙げて説明する。In this way, various types of biometric information can be estimated from the pulse wave signal. In the following explanation, we will use the process of estimating blood pressure from the pulse wave signal as an example.
信号処理装置203は、静水圧の影響を考慮に入れて血圧の推定値を補正する処理を行う。一般的に、血圧の測定位置が心臓より高い場合、血圧の測定値は、重力による血管内の静水圧の圧差だけ低くなる。逆に、血圧の測定位置が心臓よりも低い場合には、血圧の測定値は、血管内の静水圧の圧差だけ高くなる。血圧の測定位置が心臓の高さから1cm上下すると、血圧(測定値)は約0.7mmHg変化することが知られている。The
信号処理装置203は、例えば、ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置のそれぞれにおいて脈波センサ202が測定する脈波信号から脈波特徴量を計算し、脈波特徴量から血圧を推定する処理を行う。ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置でユーザが脈波信号を測定する姿勢は、座位の姿勢でもよく、或いは、仰臥位の姿勢でもよい。The
ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置でユーザが脈波信号を測定する姿勢は、例えば、ユーザが座位で手を胸の高さで生体センサ200を水平に保持する姿勢、ユーザが座位で手を顔の高さで生体センサ200を水平に保持する姿勢、及びユーザが座位で手を腹の高さで生体センサ200を水平に保持する姿勢のうち何れか2つ以上の姿勢とすることができる。The posture in which the user measures the pulse wave signal at at least two measurement positions at different heights from the user's heart can be, for example, any two or more of the following postures: the user is seated and holds the
ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置でユーザが脈波信号を測定する姿勢は、例えば、ユーザが平坦面の上で仰臥位の姿勢で手を胸の高さで生体センサ200を水平に保持する姿勢、及びユーザが平坦面の上で仰臥位の姿勢で手を平坦面の高さで生体センサ200を水平に保持する姿勢でもよい。The posture in which the user measures the pulse wave signal at at least two measurement positions at different heights from the user's heart may be, for example, a posture in which the user lies supine on a flat surface and holds the
信号処理装置203は、ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置の高低と、少なくとも2つの測定位置における脈波特徴量の変化とから、ユーザの血圧と脈波特徴量との間の相関関係を求める。この相関関係を求める処理の詳細については、後述する。The
なお、信号処理装置203は、例えば、プロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースを備える電子回路である。The
通信装置204は、生体センサ200と携帯型制御ユニット300との間の無線通信を通じて各種のデータ(例えば、各種の測定データ又は各種の制御データ(例えば、コマンド))の送受信を行うための無線通信回路である。生体センサ200と携帯型制御ユニット300との間の無線通信として、例えば、ブルートゥース(登録商標)などの近距離無線通信を用いることができる。The
加速度センサ205は、少なくとも2つの測定位置でユーザが脈波信号を測定するために姿勢を変えるときの生体センサ200の加速度を測定する。生体センサ200の加速度を測定する理由については、後述する。The
携帯型制御ユニット300は、上述の撮影装置301及び表示装置302の他に、通信装置303、制御装置304、及び傾斜センサ305を備えている。In addition to the above-mentioned
通信装置303は、携帯型制御ユニット300と生体センサ200との間の無線通信を通じて各種のデータ(例えば、各種の測定データ又は各種の制御データ(例えば、コマンド))の送受信を行うための無線通信回路である。The
制御装置304は、撮影装置301、表示装置302、通信装置303、及び傾斜センサ305を制御するための各種の制御処理を行う。制御装置304は、例えば、プロセッサ、メモリ、及び入出力インタフェースを備える電子回路である。制御装置304による制御処理の詳細については、後述する。The
傾斜センサ305は、少なくとも2つの測定位置でユーザが脈波信号を測定するために姿勢を変えるときの所定の基準線(例えば、鉛直線)に対する携帯型制御ユニット300の傾きを検出する。所定の基準線に対する携帯型制御ユニット300の傾きを検出する理由については、後述する。The
次に、図3を参照しながら、脈波特徴量について説明する。符号401は、脈波信号を1階微分することにより得られる速度脈波信号を示す。符号402は、脈波信号を2階微分することにより得られる加速度脈波信号を示す。加速度脈波信号402のピーク(極大ピーク及び極小ピーク)は、それぞれ、同図に示すように、a波、b波、c波、d波、及びe波と呼ばれる。符号403は、容積脈波信号を示す。脈波特徴量として、例えば、各ピーク(a波、b波、c波、d波、及びe波)のピーク時間差、各ピークの高さ、脈拍間隔に対する各ピーク時間差の比率、ピーク半値幅、加速度脈波信号402のa~e波部分のプラス側の面積とマイナス側の面積の比率、測定された脈波波形と脈波波形のテンプレートとの間の一致度などを用いることができる。また、脈波特徴量として、1拍毎の脈波特徴量のみならず、数拍から数十拍程度の脈波特徴量の平均値や標準偏差も用いることができる。Next, the pulse wave feature amount will be described with reference to FIG. 3.
次に、図4乃至図7を参照しながら、ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置の高低(2つの測定位置のうち、どちらの測定位置が相対的に高く、どちらの測定位置が相対的に低いかを示す関係)と、少なくとも2つの測定位置における脈波特徴量の変化とから、ユーザの血圧と脈波特徴量との間の相関関係を求める処理について説明する。例えば、血圧が高い状態から低い状態に変わったとき(測定位置が低い状態から高い状態に変わったとき)の脈波特徴量の変化から、血圧と脈波特徴量との間の相関関係を求めることができる。また、例えば、血圧が低い状態から高い状態に変わったとき(測定位置が高い状態から低い状態に変わったとき)の脈波特徴量の変化から、血圧と脈波特徴量との間の相関関係を求めることができる。ユーザの血圧と脈波特徴量との間の相関関係を求める処理では、血圧の変化に対する脈波特徴量の変化の傾向が分かればよい。血圧の変化に対する脈波特徴量の変化の傾向を求める過程で、2つの測定位置の高さの差を求め、この高さの差に対応する血圧の差を考慮に入れることにより、血圧の変化に対する脈波特徴量の変化の傾向を精度よく推定することができる。Next, referring to FIG. 4 to FIG. 7, a process for determining the correlation between the user's blood pressure and the pulse wave feature amount from the height of at least two measurement positions that are different from the user's heart (the relationship indicating which of the two measurement positions is relatively high and which is relatively low) and the change in the pulse wave feature amount at at least two measurement positions will be described. For example, the correlation between the blood pressure and the pulse wave feature amount can be determined from the change in the pulse wave feature amount when the blood pressure changes from a high state to a low state (when the measurement position changes from a low state to a high state). Also, for example, the correlation between the blood pressure and the pulse wave feature amount can be determined from the change in the pulse wave feature amount when the blood pressure changes from a low state to a high state (when the measurement position changes from a high state to a low state). In the process for determining the correlation between the user's blood pressure and the pulse wave feature amount, it is sufficient to know the tendency of the change in the pulse wave feature amount relative to the change in blood pressure. In the process of determining the trend of change in pulse wave feature quantity in response to change in blood pressure, the difference in height between the two measurement positions is determined and the difference in blood pressure corresponding to this difference in height is taken into account, thereby making it possible to accurately estimate the trend of change in pulse wave feature quantity in response to change in blood pressure.
説明の便宜上、上述の各種の脈波特徴量の中から二つの脈波特徴量を選択し、選択した二つの脈波特徴量のうち一方を脈波特徴量Aと呼び、他方を脈波特徴量Bと呼ぶ。For ease of explanation, two pulse wave feature quantities are selected from the various pulse wave feature quantities described above, and one of the two selected pulse wave feature quantities is referred to as pulse wave feature quantity A and the other is referred to as pulse wave feature quantity B.
ユーザの血圧と脈波特徴量との間の相関関係を示すデフォルトの関係式(1)を以下に示す。 The default relationship equation (1) showing the correlation between the user's blood pressure and pulse wave features is shown below.
血圧=a×A+b×B+c … (1)Blood pressure = a x A + b x B + c … (1)
ここで、Aは脈波特徴量Aを示し、Bは脈波特徴量Bを示す。なお、定数a,b,cは、ユーザ毎に異なり得る。Here, A indicates pulse wave feature A, and B indicates pulse wave feature B. Note that the constants a, b, and c may differ for each user.
図4は、血圧と脈波特徴量Aとの相関関係を示すグラフである。図5は、血圧と脈波特徴量Bとの相関関係を示すグラフである。図4及び図5において、符号501は、関係式(2)のグラフを示し、符号502は、関係式(3)のグラフを示している。
Figure 4 is a graph showing the correlation between blood pressure and pulse wave feature A. Figure 5 is a graph showing the correlation between blood pressure and pulse wave feature B. In Figures 4 and 5,
血圧=a1×A+b1×B+c1 … (2)
血圧=a2×A+b2×B+c2 … (3)
Blood pressure = a1 x A + b1 x B + c1 … (2)
Blood pressure = a2 x A + b2 x B + c2 … (3)
ここで、関係式(2)の定数a1,b1,c1は、例えば、ある特定のユーザに固有のものであり、関係式(3)の定数a2,b2,c2は、例えば、別の特定のユーザに固有のものである。Here, the constants a1, b1, and c1 in relational equation (2) are, for example, specific to a particular user, and the constants a2, b2, and c2 in relational equation (3) are, for example, specific to another particular user.
図6の符号5031,5032は、それぞれ、脈波センサ202による脈波信号の測定結果から求まる、ユーザ(血圧と脈波特徴量Aとの関係が決定されていないユーザ)の血圧に対する脈波特徴量Aの測定点を示す。これらの測定点5031,5032を回帰分析することにより、そのユーザの血圧と脈波特徴量Aとの相関関係を示すグラフ503が得られる。6 each indicate a measurement point of pulse wave feature A for a user's blood pressure (a user for whom the relationship between blood pressure and pulse wave feature A has not been determined), determined from the measurement results of the pulse wave signal by the
図7の符号5033,5034は、それぞれ、脈波センサ202による脈波信号の測定結果から求まる、ユーザ(血圧と脈波特徴量Bとの関係が決定されていないユーザ)の血圧に対する脈波特徴量Bの測定点を示す。これらの測定点5033,5034を回帰分析することにより、そのユーザの血圧と脈波特徴量Bとの相関関係を示すグラフ503が得られる。7 each indicate the measurement points of pulse wave feature quantity B for a user's blood pressure (a user for whom the relationship between blood pressure and pulse wave feature quantity B has not been determined), as determined from the measurement results of the pulse wave signal by
グラフ503を表す関係式(4)は、ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置の高さの差に対応するユーザの血圧の差と、少なくとも2つの測定位置における脈波特徴量の変化量とから求めた相関関係(ユーザの血圧と脈波特徴量との間の相関関係)に基づいて、デフォルトの関係式(1)の定数a,b,cを較正したものであり、以下のように記述することができる。
Relational equation (4) representing
血圧=a3×A+b3×B+c3 … (4)Blood pressure = a3 x A + b3 x B + c3 … (4)
なお、a3、b3の値からc3を求められるようにあらかじめ式、もしくはテーブルを作成しておけば、a3、b3の値からc3を自動的に算出することができる。c3の精度を向上するために、従来のオシロメトリック法等で同時に測定した血圧値を入力するようにしてもよい。また、血圧絶対値精度よりも血圧変動量が重要な場合は、血圧を相対値表示としてもよい。If a formula or table is prepared in advance so that c3 can be calculated from the values of a3 and b3, c3 can be automatically calculated from the values of a3 and b3. To improve the accuracy of c3, a blood pressure value measured at the same time using a conventional oscillometric method or the like may be input. In addition, when the amount of blood pressure fluctuation is more important than the accuracy of the absolute blood pressure value, the blood pressure may be displayed as a relative value.
血圧と脈波特徴量A,Bとの相関関係がグラフ503により与えられるユーザの血圧は、脈波特徴量A,Bから関係式(4)を用いて求めることができる。
The user's blood pressure, whose correlation between blood pressure and pulse wave features A and B is given by
このようにして、デフォルトの関係式(1)を、ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置の高さの差に対応するユーザの血圧の差と、少なくとも2つの測定位置における脈派特徴量の変化量とから求めた相関関係(ユーザの血圧と脈派特徴量との間の相関関係)に基づいて較正し、較正された関係式(4)に基づいて、脈波特徴量からユーザの血圧を推定することができる。血圧の差と脈波特徴量の変化量との間の相関関係をユーザ毎に最適化することにより、脈波特徴量から血圧を高精度に推定することができる。In this way, the default relational expression (1) is calibrated based on the correlation (correlation between the user's blood pressure and the pulse wave feature) calculated from the difference in the user's blood pressure corresponding to the difference in height between at least two measurement positions that are different in height from the user's heart and the amount of change in the pulse wave feature at least two measurement positions, and the user's blood pressure can be estimated from the pulse wave feature based on the calibrated relational expression (4). By optimizing the correlation between the difference in blood pressure and the amount of change in the pulse wave feature for each user, the blood pressure can be estimated from the pulse wave feature with high accuracy.
なお、上述の例では、一つのデフォルトの関係式(1)の定数a,b,cをユーザ毎に最適化する例について説明したが、このようなデフォルトの関係式を1つに決定することができない場合には、複数のデフォルトの関係式を予め用意し、複数のデフォルトの関係式の中から、脈波センサ202による脈波信号の測定結果から求まる相関関係(血圧の差と脈波特徴量の変化量との間の相関関係)を最も近似する関係式を選択し、選択された関係式に基づいて、脈波特徴量からユーザの血圧を推定してもよい。In the above example, the constants a, b, and c of one default relational equation (1) are optimized for each user. However, if it is not possible to determine a single default relational equation, multiple default relational equations may be prepared in advance, and from the multiple default relational equations, a relational equation that most closely approximates the correlation (the correlation between the difference in blood pressure and the change in the pulse wave feature) obtained from the measurement results of the pulse wave signal by the
複数のデフォルトの関係式として、以下の関係式(5),(6)を例示する。 The following equations (5) and (6) are given as examples of multiple default equations.
血圧=a×A+c1 … (5)
血圧=b×B+c2 … (6)
Blood pressure = a × A + c1 … (5)
Blood pressure = b × B + c2 … (6)
ここで、デフォルトの関係式(5),(6)の定数a,b,c1,c2は、ユーザ毎に異なり得る。脈波特徴量Aと血圧との間に相関関係があるものの、脈波特徴量Bと血圧との間に相関関係がみられないユーザに対しては、デフォルトの関係式(5)を適用することができる。一方、脈波特徴量Bと血圧との間に相関関係があるものの、脈波特徴量Aと血圧との間に相関関係がみられないユーザに対しては、デフォルトの関係式(6)を適用することができる。Here, the constants a, b, c1, and c2 in the default relational expressions (5) and (6) may differ for each user. For a user for whom there is a correlation between pulse wave feature quantity A and blood pressure, but no correlation between pulse wave feature quantity B and blood pressure, the default relational expression (5) can be applied. On the other hand, for a user for whom there is a correlation between pulse wave feature quantity B and blood pressure, but no correlation between pulse wave feature quantity A and blood pressure, the default relational expression (6) can be applied.
図8は、血圧と脈波特徴量Aとの相関関係を示すグラフである。図8において、符号504は、デフォルトの関係式(5)のグラフを示す。図9は、血圧と脈波特徴量Bとの相関関係を示すグラフである。図9において、符号505は、デフォルトの関係式(6)のグラフを示す。
Figure 8 is a graph showing the correlation between blood pressure and pulse wave feature A. In Figure 8,
図10の符号5041,5042は、それぞれ、脈波センサ202による脈波信号の測定結果から求まる、ユーザ(血圧と脈波特徴量Aとの関係が決定されていないユーザ)の血圧に対する脈波特徴量Aの測定点を示す。このユーザの場合、血圧が変化しても、脈波特徴量Aには殆ど変化が見られない(相関関係が弱い)ことが分かる。
図11の符号5051,5052は、それぞれ、脈波センサ202による脈波信号の測定結果から求まる、ユーザ(血圧と脈波特徴量Bとの関係が決定されていないユーザ)の血圧に対する脈波特徴量Bの測定点を示す。このユーザの場合、血圧の変化に伴って脈波特徴量Bも変化し、その相関関係は、デフォルトの関係式(6)に近似している。そこで、デフォルトの関係式(5),(6)の中から、デフォルトの関係式(6)を選択し、選択された関係式(6)に基づいて、脈波特徴量からユーザの血圧を推定することができる。
上述の説明では、複数のデフォルトの関係式(5)、(6)の中から、脈波センサ202による脈波信号の測定結果から求まる相関関係(ユーザの血圧と脈波特徴量との間の相関関係)を最も近似する関係式(6)を選択し、選択された関係式(6)に基づいて、脈波特徴量からユーザの血圧を推定する例を示したが、この選択された関係式(6)を、少なくとも2つの測定位置の高さの差に対応するユーザの血圧の差と、少なくとも2つの測定位置における脈波特徴量の変化量に基づいて較正し、較正された関係式(6)に基づいて、脈波特徴量からユーザの血圧を推定してもよい。この較正処理は、デフォルトの関係式(1)を較正して関係式(4)を求める処理と同様である。また、少なくとも2つの測定位置の高さの差に対応するユーザの血圧の差を考慮に入れて、複数のデフォルトの関係式(5)、(6)の中から、脈波センサ202による脈波信号の測定結果から求まる相関関係(ユーザの血圧と脈波特徴量との間の相関関係)を最も近似する関係式(6)を選択してもよい。In the above description, an example was shown in which the relational expression (6) that most closely approximates the correlation (between the user's blood pressure and the pulse wave feature) obtained from the measurement results of the pulse wave signal by the
説明の便宜上、血圧の差と脈波特徴量の変化量との間の相関関係を求めるために用いる脈波特徴量の数が2つである例を説明したが、血圧の差と脈波特徴量の変化量との間の相関関係を求めるために用いる脈波特徴量の数は、2つに限られるものではなく、例えば、1つ又は3つ以上でもよい。また、デフォルトの関係式は、制御装置304のメモリ内に予め記憶してもよく、或いは、クラウド上のサーバに保存されているデフォルトの関係式を携帯型制御ユニット300がネットワーク経由で読み出して、その読み出したデフォルトの関係式を信号処理装置203が用いてもよい。For convenience of explanation, an example has been described in which the number of pulse wave features used to determine the correlation between the difference in blood pressure and the change in pulse wave features is two, but the number of pulse wave features used to determine the correlation between the difference in blood pressure and the change in pulse wave features is not limited to two, and may be, for example, one or three or more. In addition, the default relational equation may be stored in advance in the memory of the
次に、図12乃至図14を参照しながら、ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置でユーザが脈波信号を測定する座位の姿勢について説明する。図12乃至図14において、符号600は、ユーザを示し、符号601は、ユーザの顔(より具体的には、額又は目)を示し、符号602は、ユーザの胸(より具体的には、乳頭)を示し、符号603は、ユーザの腹(より具体的には、へそ)を示す。Next, referring to Figures 12 to 14, a seated posture in which a user measures a pulse wave signal at at least two measurement positions at different heights from the user's heart will be described. In Figures 12 to 14,
図12は、ユーザ600が座位で手を顔601の高さで生体センサ200を水平に保持する姿勢を示す。この姿勢における測定位置は、座位の姿勢をとるユーザ600の顔601の位置である。
Figure 12 shows a posture in which a
図13は、ユーザ600が座位で手を胸602の高さで生体センサ200を水平に保持する姿勢を示す。この姿勢における測定位置は、座位の姿勢をとるユーザ600の胸602の位置である。
Figure 13 shows a posture in which a
図14は、ユーザ600が座位で手を腹603の高さで生体センサ200を水平に保持する姿勢を示す。この姿勢における測定位置は、座位の姿勢をとるユーザ600の腹603の位置である。
Figure 14 shows a posture in which a
ユーザ600の心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置でユーザ600が脈波信号を測定する座位の姿勢として、図12乃至図14に示す姿勢をとることにより、再現性の高い姿勢を実現できるとともに、このような姿勢を維持するために手に力をいれる必要がなく、手の震えを抑制できる。これらの姿勢において、ユーザ600の手のひらを、顔601、胸602、又は腹603に当ててもよく、また、ユーザ600の指(例えば、人指し指)を、顔601、胸602、又は腹603に当ててもよい。12 to 14 as the sitting posture in which the
なお、ユーザ600の手が水平に保持されている姿勢(手が水平方向を向く姿勢)と、ユーザ600の手が垂直に保持されている姿勢(手が垂直方向を向く姿勢)とでは、心臓からの高さが同じであれば、血圧は同じ値になるが、脈波信号に差異が生じる場合がある。ユーザ600が座位で手を顔601の高さで生体センサ200を保持する姿勢、ユーザ600が座位で手を胸602の高さで生体センサ200を保持する姿勢、及びユーザ600が座位で手を腹603の高さで生体センサ200を保持する姿勢では、どの姿勢も、ユーザ600の手は水平方向を向くため、脈波信号の測定値のばらつきを抑制するのに効果的である。信号処理装置203は、加速度センサ205が測定した生体センサ200の加速度から、生体センサ200が装着されている手が各測定位置で水平に保持されているか否か(すなわち、水平方向からずれる向きに手が動いていないかどうか)を判定してもよい。In addition, if the height from the heart is the same in a posture where the
座位の姿勢をとるユーザ600の心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定する方法として、(1)ユーザの身体特徴を示す情報から推定する方法、(2)加速度センサ205が測定した生体センサ200の加速度から推定する方法、及び(3)撮影装置301が撮影したユーザ600の画像から推定する方法がある。これらの方法について、以下に説明する。Methods for estimating the height difference between at least two measurement positions at different heights from the heart of a
まず、ユーザ600の身体特徴を示す情報から、座位の姿勢をとるユーザ600の心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定する方法について説明する。First, we describe a method for estimating the height difference between at least two measurement positions at different heights from the heart of a
ユーザ600の額、乳頭、及びへその高さは、ユーザ600の身長から、統計的に推定することができる。ユーザ600の身体特徴を示す情報(身長などの情報)は、信号処理装置203内のメモリに予め記憶しておいてもよく、或いは、クラウド上のサーバに保存されているユーザ600の身体特徴を示す情報(身長などの情報)を携帯型制御ユニット300からネットワーク経由で読み出して、その読み出した情報を、生体センサ200と携帯型制御ユニット300との間の無線通信を通じて信号処理装置203に転送してもよい。ユーザ600の身体特徴を示す情報(身長などの情報)を利用できない場合には、人間の額、乳頭、及びへその高さの統計上の平均値から、ユーザ600の額、乳頭、及びへその高さを推定してもよい。The height of the
人体寸法データベースには、人間の身長(Height)、内眼角高(Entocanthion height)、乳頭高(Nipple height)、バスト高(Bust height)、及び臍高(Omphalion height)などの情報が格納されている。例えば、心臓の高さとして、乳頭高の値を用いると、心臓とへそとの高さの差は、乳頭高と臍高との差から推定できる。また、例えば、額と内眼角高との差は、5センチ前後であるため、内眼角高と心臓との高さの差に、額と内眼角高との差を加算することで、額の高さを推定できる。 The human body dimension database stores information such as a person's height, entocanthion height, nipple height, bust height, and navel height. For example, if the nipple height value is used as the heart height, the difference in height between the heart and navel can be estimated from the difference between the nipple height and navel height. Also, since the difference between the forehead and entocanthion height is around 5 cm, the forehead height can be estimated by adding the difference between the forehead and entocanthion height to the difference between the height between the entocanthion height and the heart.
信号処理装置203は、ユーザ600の身体特徴を示す情報から、座位の姿勢をとるユーザ600の心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置の高さの差の統計的な平均値を求めることができる。The
次に、加速度センサ205が測定した生体センサ200の加速度から、座位の姿勢をとるユーザ600の心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定する方法について説明する。Next, we will explain a method for estimating the height difference between at least two measurement positions at different heights from the heart of a
生体センサ200は、ある1つの測定位置(例えば、図12に示す測定位置)で静止した状態で脈波信号を測定し、その後、もう一つの測定位置(例えば、図13に示す測定位置)で静止した状態で脈波信号を測定する。信号処理装置203は、2つの測定位置でユーザ600が脈波信号を測定するために姿勢を変えるときに、加速度センサ205が測定した生体センサ200の加速度を重力加速度の影響を考慮して二階積分することにより、2つの測定位置の高さの差(生体センサ200の鉛直方向の移動距離)を計算することができる。このようにして、信号処理装置203は、少なくとも2つの測定位置でユーザ600が脈波信号を測定するために姿勢を変えるときに、加速度センサ205が測定した生体センサ200の加速度から、少なくとも2つの測定位置の高さの差を計算することができる。The
次に、撮影装置301が撮影したユーザ600の画像から、少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定する第1の方法について説明する。Next, we will explain a first method of estimating the height difference between at least two measurement positions from an image of the
図15に示すように、表示装置302は、携帯型制御ユニット300を一方の手(例えば、右手)で把持しているユーザ600に対して、生体センサ200が装着されている他方の手(例えば、左手)を少なくとも2つの測定位置に移動させる旨の指示と、生体センサ200が装着されている他方の手(例えば、左手)が各測定位置に位置しているときに、生体センサ200が装着されている他方の手(例えば、左手)とユーザ600の顔601とを撮影装置301で撮影する旨の指示とをユーザ60に提示するとともに、撮影装置301により撮影された画像を表示する。As shown in FIG. 15, the
例えば、制御装置304は、撮影装置301が撮影した画像からユーザ600の顔601と、生体センサ200が装着されている他方の手(例えば、左手)とを区別して認識する。制御装置304は、各測定位置において、撮影装置301により撮影された画像から、生体センサ200が装着されている他方の手(例えば、左手)と顔601との相対的な位置関係に基づいて、少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定する。制御装置304は、少なくとも2つの測定位置の高さの差の推定結果を、無線通信を通じて信号処理装置203に送信する。For example, the
このように、ユーザ600の身体特徴を示す情報から、ユーザ600の顔の大きさ(全頭高、頭幅など)を推定することで、画像内の顔の大きさから2つの測定位置の高さの差の推定精度を向上できる。In this way, by estimating the size of the user's 600 face (total head height, head width, etc.) from information indicating the physical characteristics of the
また、例えば、制御装置304は、撮影装置301が撮影した画像からユーザ600の顔601と、生体センサ200とを区別して認識する。制御装置304は、各測定位置において撮影装置301により撮影された画像から、生体センサ200と顔601との相対的な位置関係に基づいて、少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定する。制御装置304は、少なくとも2つの測定位置の高さの差の推定結果を、無線通信を通じて信号処理装置203に送信する。
Also, for example, the
図16に示すように、表示装置302は、顔601の目標位置及び表示目標サイズを示す表示目標範囲700を、表示装置302に表示されている顔601にスーパーインポーズするようにグラフィカルに表示してもよい。表示目標範囲700は、例えば、楕円形又は長方形などの図形でよい。顔601の表示位置及び表示サイズが顔601の目標位置及び表示目標サイズにそれぞれ一致するように、顔601と表示装置301との位置関係を調整することにより、撮影装置301により撮影された画像から、(1)生体センサ200が装着されている他方の手(例えば、左手)と顔601との相対的な位置関係又は(2)生体センサ200と顔601との相対的な位置関係に基づいて、少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定することができる。16, the
次に、撮影装置301が撮影したユーザ600の画像から、少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定する第2の方法について説明する。Next, we will explain a second method of estimating the height difference between at least two measurement positions from an image of the
図17に示すように、表示装置302は、生体センサ200が装着されている手(例えば、右手)で携帯型制御ユニット300を把持しているユーザ600に対して、生体センサ200が装着されている手(例えば、右手)を少なくとも2つの測定位置に移動させる旨の指示と、生体センサ200が装着されている手(例えば、右手)が各測定位置に位置しているときに、ユーザ600の顔601を撮影装置301で撮影する旨の指示とをユーザ600に提示するとともに、撮影装置301により撮影された画像を表示する。As shown in FIG. 17, the
制御装置304は、各測定位置において撮影装置301により撮影された画像から、ユーザ600の顔601と携帯型制御ユニット300との位置関係、及び所定の基準線(例えば、鉛直線)に対する携帯型制御ユニット300の傾きに基づいて、少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定する。傾斜センサ305は、少なくとも2つの測定位置でユーザが脈波信号を測定するために姿勢を変えるときの所定の基準線(例えば、鉛直線)に対する携帯型制御ユニット300の傾きを検出する。The
図18に示すように、表示装置302は、顔601の目標位置及び表示目標サイズを示す表示目標範囲700を、表示装置302に表示されている顔601にスーパーインポーズするようにグラフィカルに表示してもよい。顔601の表示位置及び表示サイズが顔601の目標位置及び表示目標サイズにそれぞれ一致するように、顔601と表示装置301との位置関係を調整することにより、撮影装置301により撮影された画像から、ユーザ600の顔601と携帯型制御ユニット300との位置関係、及び所定の基準線(例えば、鉛直線)に対する携帯型制御ユニット300の傾きに基づいて、少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定することができる。制御装置304は、少なくとも2つの測定位置の高さの差の推定結果を、無線通信を通じて信号処理装置203に送信する。18, the
このように、ユーザ600の身体特徴を示す情報から、ユーザ600の顔の大きさ(全頭高、頭幅など)を推定することで、画像内の顔の大きさから2つの測定位置の高さの差の推定精度を向上できる。In this way, by estimating the size of the user's 600 face (total head height, head width, etc.) from information indicating the physical characteristics of the
制御装置304は、生体センサ200が装着されている手でユーザ600が携帯型制御ユニット300を把持しているか否かを判定してもよい。これにより、生体センサ200が装着されている手(例えば、右手)とは異なる手(例えば、左手)でユーザ600が携帯型制御ユニット300を把持したまま、脈波信号を測定してしまうことを抑制できる。制御装置304は、例えば、生体センサ200と携帯型制御ユニット300との間のNFCのような近距離無線通信が可能であるか否か、或いは、生体センサ200からの無線信号の受信強度が閾値以上であるか否かに基づいて、生体センサ200が装着されている手でユーザ600が携帯型制御ユニット300を把持しているか否かを判定することができる。The
次に、脈波信号の安定状態について説明する。ユーザ600の心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置でユーザ600が脈波信号を測定するために姿勢を変えると、姿勢を変えてから一定時間(約10~20秒ほど)の間、脈波信号は不安定に変動し得る。このため、ユーザ600の姿勢が変わってから、一定時間、脈波信号が安定しているか否かを判定し、脈波信号が安定状態にあると判定されてから、血圧と脈波特徴量との間の相関関係の導出を開始するのが望ましい。Next, the stable state of the pulse wave signal will be described. When
脈波信号の安定状態を判定する方法として、(1)ユーザ600の姿勢が変わってからの経過時間を基に安定状態を判定する方法、及び(2)脈波信号の変動値が閾値未満に収束したか否かを基に安定状態を判定する方法がある。これらの方法について、以下に説明する。There are two methods for determining whether a pulse wave signal is stable: (1) determining the stable state based on the time elapsed since the
まず、ユーザ600の姿勢が変わってからの経過時間を基に安定状態を判定する方法について説明する。この方法では、ユーザ600が各姿勢をとってから測定された脈波信号の初期期間(例えば、初期0~15秒、好ましくは、初期0~20秒)の脈波信号は、安定しておらず、初期期間経過後は、脈波信号は安定状態にあると判定する。各姿勢をとる時刻は、例えば、ユーザ600の測定開始操作時刻、又は、携帯型制御ユニット300の撮像画像から自動判定した時刻などでよい。First, a method for determining a stable state based on the time elapsed since the
図19は、生体センサ200を装着した手を、へその高さで30秒間保持した後、胸の高さに上げて30秒間保持し、その後、へその高さに戻して30秒間保持したときに測定した脈波波形から抽出した脈波特徴量の変化をプロットしている。この脈波特徴量として、10秒間の平均値を用いた。点線のグラフは、ユーザ600の姿勢が変化した直後からの10秒間の平均値(0-10sec平均)を示している。実線のグラフは、ユーザ600の姿勢が変化してから15秒経過してからの10秒間の平均値(15-25sec平均)を示している。
Figure 19 plots the changes in pulse wave features extracted from the pulse waveform measured when the hand wearing the
へその高さで血圧を測定すると、血圧の測定値は高くなり、胸の高さで血圧を測定すると、血圧の測定値は低くなる。15-25sec平均は、血圧の変化と強く相関しているのに対し、0-10sec平均は、血圧の変化との相関が弱い。姿勢が変化した直後は、脈波特徴量が安定しないことが分かる。これは、人間の生理反応によるものであり、姿勢変化直後における脈波信号の一時的な不安定化を抑制することは無理である。脈波信号が安定化するまでの時間には、個人差があるため、姿勢が変化した直後からの初期期間(0~15秒、或いは、0~20秒)の脈波信号は、安定しておらず、初期期間経過後は、脈波信号は安定状態にあると判定するのが望ましい。 When blood pressure is measured at navel height, the measured blood pressure value is high, and when blood pressure is measured at chest height, the measured blood pressure value is low. The 15-25 sec average is strongly correlated with changes in blood pressure, whereas the 0-10 sec average is weakly correlated with changes in blood pressure. It can be seen that the pulse wave feature value is not stable immediately after a change in posture. This is due to a human physiological response, and it is impossible to suppress the temporary instability of the pulse wave signal immediately after a change in posture. Since the time it takes for the pulse wave signal to stabilize varies from person to person, the pulse wave signal is not stable in the initial period (0-15 seconds, or 0-20 seconds) immediately after a change in posture, and it is desirable to determine that the pulse wave signal is in a stable state after the initial period has elapsed.
次に、脈波信号の変動値が閾値未満に収束したか否かを基に安定状態を判定する方法について説明する。この方法では、脈波信号の脈波特徴量の変化率、変化速度、又は、変動(ばらつき)の範囲の何れかが閾値未満に収束したときに、脈波信号は安定状態にあると判定する。Next, we will explain a method for determining whether the stable state is reached based on whether the fluctuation value of the pulse wave signal has converged below a threshold. In this method, the pulse wave signal is determined to be in a stable state when any of the rate of change, speed of change, or range of fluctuation (variation) of the pulse wave feature of the pulse wave signal has converged below a threshold.
信号処理装置203は、ユーザ600の姿勢が変化した後に脈波信号が安定する状態になっているか否かを、上述の判定方法(1)又は(2)に従って判定する。信号処理装置203は、脈波信号が安定する状態になっているものと判定した後に、血圧と脈波特徴量との間の相関関係を求める。The
次に、図20及び図21を参照しながら、ユーザ600の心臓からの高さが異なる2つの測定位置でユーザ600が脈波信号を測定する仰臥位の姿勢について説明する。Next, with reference to Figures 20 and 21, we will explain the supine position in which
図20は、ユーザ600が平坦面800の上で仰臥位の姿勢で手を平坦面800の高さで生体センサ200を水平に保持する姿勢を示す。この姿勢における測定位置は、仰臥位の姿勢をとるユーザ600の背面の位置(ユーザ600の背面に接する平坦面800の位置)である。平坦面800は、例えば、寝具又は床である。
Figure 20 shows a
図21は、ユーザ600が平坦面800の上で仰臥位の姿勢で手を胸602の高さで生体センサ200を水平に保持する姿勢を示す。この姿勢における測定位置は、仰臥位の姿勢をとるユーザ600の胸602の位置である。
Figure 21 shows a posture in which a
ユーザ600の心臓からの高さが異なる2つの測定位置でユーザ600が脈波信号を測定する仰臥位の姿勢として、図20及び図21に示す姿勢をとることにより、再現性の高い姿勢を実現できるとともに、このような姿勢を維持するために手に力をいれる必要がなく、手の震えを抑制できる。これらの姿勢において、ユーザ600の手のひらを、胸602、又は平坦面800に当ててもよく、また、ユーザ600の指(例えば、人指し指)を、胸602、又は平坦面800に当ててもよい。20 and 21 as the supine posture in which the
なお、ユーザ600の手が水平に保持されている姿勢(手が水平方向を向く姿勢)と、ユーザ600の手が垂直に保持されている姿勢(手が垂直方向を向く姿勢)とでは、心臓からの高さが同じであれば、血圧は同じ値になるが、脈波信号に差異が生じる場合がある。ユーザ600が平坦面800の上で仰臥位の姿勢で手を平坦面800の高さで生体センサ200を水平に保持する姿勢、及びユーザ600が平坦面800の上で仰臥位の姿勢で手を胸602の高さで生体センサ200を水平に保持する姿勢では、どの姿勢も、ユーザ600の手は水平方向を向くため、脈波信号の測定値のばらつきを抑制するのに効果的である。信号処理装置203は、加速度センサ205が測定した生体センサ200の加速度から、生体センサ200が装着されている手が各測定位置で水平に保持されているか否か(すなわち、水平方向からずれる向きに手が動いていないかどうか)を判定してもよい。In addition, if the height from the heart is the same in a posture where the
仰臥位の姿勢をとるユーザ600の心臓からの高さが異なる2つの測定位置の高さの差を推定する方法として、(1)ユーザの身体特徴を示す情報から推定する方法、及び(2)加速度センサ205が測定した生体センサ200の加速度から推定する方法がある。これらの方法について、以下に説明する。Methods for estimating the height difference between two measurement positions at different heights from the heart of a
まず、ユーザの身体特徴を示す情報から、仰臥位の姿勢をとるユーザ600の心臓からの高さが異なる2つの測定位置の高さの差を推定する方法について説明する。First, we will explain a method for estimating the height difference between two measurement positions at different heights from the heart of a
仰臥位の姿勢をとるユーザ600が手を平坦面800に置くと、ユーザ600の手の高さは、ユーザ600の心臓の高さよりも低くなる。ユーザ600の心臓は、ユーザ600の胸のほぼ中央にあるため、仰臥位の姿勢では、ユーザ600の手の高さは、ユーザ600の胸厚の約半分の高さの分だけ、ユーザ600の心臓の高さより低くなる。
ユーザ600の胸厚は、ユーザ600の身長から、統計的に推定することができる。
When
The chest thickness of the
ユーザ600の身体特徴を示す情報(身長などの情報)は、信号処理装置203内のメモリに予め記憶しておいてもよく、或いは、クラウド上のサーバに保存されているユーザ600の身体特徴を示す情報(身長などの情報)を携帯型制御ユニット300からネットワーク経由で読み出して、その読み出した情報を、生体センサ200と携帯型制御ユニット300との間の無線通信を通じて信号処理装置203に転送してもよい。Information indicating the physical characteristics of the user 600 (such as height) may be pre-stored in memory within the
信号処理装置203は、ユーザ600の身体特徴を示す情報から、仰臥位の姿勢をとるユーザ600の心臓からの高さが異なる2つの測定位置の高さの差の統計的な平均値を求めることができる。The
なお、加速度センサ205が測定した生体センサ200の加速度から、仰臥位の姿勢をとるユーザ600の心臓からの高さが異なる2つの測定位置の高さの差を推定する方法は、加速度センサ205が測定した生体センサ200の加速度から、座位の姿勢をとるユーザ600の心臓からの高さが異なる2つの測定位置の高さの差を推定する方法と同じであるため、その詳細な説明を省略する。
The method for estimating the difference in height between two measurement positions at different heights from the heart of a
上述の説明においては、脈波信号から血圧を推定する処理を例示したが、本発明はこの例に限られるものではない。例えば、脈波信号から、血管抵抗を推定することもできる。血管抵抗を推定する場合、脈波信号は、血圧の影響を受けるため、心臓の高さで脈波信号を測定することにより、測定値のばらつきを低減できる。また、心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置で脈波信号を測定し、少なくとも2つの測定位置の高さの差に対応するユーザ600の血圧の差と、少なくとも2つの測定位置における脈波特徴量の変化量との間の相関関係を求めることにより、血管抵抗の推定精度を高めることができる。In the above description, a process for estimating blood pressure from a pulse wave signal has been exemplified, but the present invention is not limited to this example. For example, vascular resistance can also be estimated from a pulse wave signal. When estimating vascular resistance, the pulse wave signal is affected by blood pressure, so by measuring the pulse wave signal at the height of the heart, the variability of the measured value can be reduced. In addition, the accuracy of estimating vascular resistance can be improved by measuring the pulse wave signal at at least two measurement positions with different heights from the heart and determining the correlation between the difference in blood pressure of the
また、脈波信号から、血糖値、動脈硬化度、及び血流量を推定する場合においても、同様に、心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置で脈波信号を測定し、少なくとも2つの測定位置の高さの差に対応するユーザ600の血圧の差と、少なくとも2つの測定位置における脈波特徴量の変化量との間の相関関係を求めることにより、血糖値、動脈硬化度、及び血流量の推定精度を高めることができる。Similarly, when estimating blood glucose level, degree of arteriosclerosis, and blood flow rate from a pulse wave signal, the accuracy of estimating blood glucose level, degree of arteriosclerosis, and blood flow rate can be improved by measuring the pulse wave signal at at least two measurement positions at different heights from the heart and determining the correlation between the difference in blood pressure of the
また、ユーザ600の姿勢は、脈拍数、血流量、体表温、及び呼吸に影響を与えるため、予め定められた姿勢(例えば、図12,13,14,20,21に示す姿勢)で脈波信号の測定を行うことにより、測定値のばらつきを低減できる。
In addition, since the posture of the
脈波特徴量Aと、血圧及び血管抵抗との間の相関関係を示す関係式(7)を以下に示す。The following equation (7) shows the correlation between pulse wave feature A and blood pressure and vascular resistance.
A=d×血圧+e×血管抵抗+f … (7) A = d x blood pressure + e x vascular resistance + f … (7)
脈波特徴量Bと、血圧及び血管抵抗との間の相関関係を示す関係式(8)を以下に示す。 The following equation (8) shows the correlation between pulse wave feature B and blood pressure and vascular resistance.
B=g×血圧+h×血管抵抗+i … (8) B = g × blood pressure + h × vascular resistance + i … (8)
関係式(7)及び(8)の定数d,e,f,g,h,iは、ユーザ毎に異なり得る。The constants d, e, f, g, h, and i in equations (7) and (8) may vary for each user.
血圧及び血管抵抗を、脈波特徴量A,B及び定数d,e,f,g,h,iを用いて表すと、(9)式及び(10)式が得られる。 When blood pressure and vascular resistance are expressed using pulse wave features A and B and constants d, e, f, g, h, and i, equations (9) and (10) are obtained.
血圧=-h/(e×g-d×h)×A+e/(e×g-d×h)×B+(f×h-e×i)/(e×g-d×h) … (9) Blood pressure = -h/(e×g-d×h)×A + e/(e×g-d×h)×B + (f×h-e×i)/(e×g-d×h) … (9)
血管抵抗=g/(e×g-d×h)×A-d/(e×g-d×h)×B-(f×g-d×i)/(e×g-d×h)… (10)Vascular resistance = g/(e×g-d×h)×A-d/(e×g-d×h)×B-(f×g-d×i)/(e×g-d×h) ... (10)
なお、信号処理装置203によって実行される上述の各種の処理(例えば、(1)脈波センサ202が測定する脈波信号からユーザ600の各種の生体情報(例えば、血圧、血糖値、心拍数、酸素飽和濃度、血管抵抗、血流量、動脈硬化度、自律神経機能など)を推定する処理、(2)ユーザ600の血圧と脈波特徴量との間の相関関係を求める処理、(3)ユーザ600の血圧と脈波特徴量との間の相関関係を示すデフォルトの関係式を較正する処理、(4)ユーザ600の血圧と脈波特徴量との間の相関関係を示す複数のデフォルトの関係式の中から、脈波センサ202による脈波信号の測定結果から求まる相関関係を最も近似する関係式を選択する処理、(5)ユーザ600の姿勢が変化した後に脈波信号が安定する状態になっているか否かを判定する処理、(6)ユーザ600の心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置の高さの差を計算する処理、(7)生体センサ200が装着されている手が少なくとも2つの測定位置で水平に保持されているか否かを判定する処理など)の全部又は一部を、信号処理装置203に替わって、携帯型制御ユニット300の制御装置304が実行してもよい。制御装置304のメモリには、信号処理装置203によって実行される上述の各種の処理の全部又は一部を制御装置304のプロセッサに実行させるためのプログラムが格納されていてもよい。制御装置304のプロセッサは、このプログラムを実行することにより、信号処理装置203によって実行される上述の各種の処理の全部又は一部を信号処理装置203に替わって実行することができる。The various processes described above are executed by the signal processing device 203 (e.g., (1) a process of estimating various biometric information of the user 600 (e.g., blood pressure, blood glucose level, heart rate, oxygen saturation concentration, vascular resistance, blood flow rate, arteriosclerosis level, autonomic nerve function, etc.) from the pulse wave signal measured by the pulse wave sensor 202, (2) a process of determining the correlation between the blood pressure of the user 600 and the pulse wave feature amount, (3) a process of calibrating a default relational equation showing the correlation between the blood pressure of the user 600 and the pulse wave feature amount, (4) a process of selecting from among multiple default relational equations showing the correlation between the blood pressure of the user 600 and the pulse wave feature amount, The control device 304 of the portable control unit 300 may execute all or part of the following processes instead of the signal processing device 203: (1) a process for selecting a relational expression that most closely approximates the correlation obtained from the measurement results of the pulse wave signal by the pulse wave sensor 202, (2) a process for determining whether the pulse wave signal is stable after the posture of the user 600 has changed, (3) a process for calculating the height difference between at least two measurement positions that are different in height from the heart of the user 600, and (4) a process for determining whether the hand on which the biosensor 200 is attached is held horizontally at at least two measurement positions. The memory of the
次に、ユーザの血行状態の変動が、ユーザの血圧と脈波特徴量との間の相関関係に与える影響について説明する。 Next, we explain the effect that fluctuations in the user's blood circulation condition have on the correlation between the user's blood pressure and pulse wave features.
上述のデフォルトの関係式(1)における定数a,b,c,関係式(5)における定数a,c1,及び関係式(6)における定数b,c2は、ユーザ毎に固有の定数である。本発明者の研究により、これらの定数a,b,c,c1,c2は、ユーザの血行状態が異なると、異なる値に変動し得ることが判明している。このため、定数a,b,c,c1,c2は、血行状態の関数として扱うことができる。The constants a, b, and c in the default relational equation (1) above, the constants a and c1 in relational equation (5), and the constants b and c2 in relational equation (6) are unique to each user. Research by the inventor has revealed that these constants a, b, c, c1, and c2 can vary to different values depending on the user's blood circulation condition. For this reason, the constants a, b, c, c1, and c2 can be treated as functions of the blood circulation condition.
脈波センサ202は、例えば、ユーザの異なる血行状態のそれぞれにおいて、ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置のそれぞれにおいて脈波信号を測定する。これにより、信号処理装置203は、血行状態と定数a,b,c,c1,c2との関係を定める関数を推定することができる。The
ユーザの血行状態は、例えば、ユーザの脈波特徴量から推定することができる。血行状態は血管年齢と相関しており、血管年齢は、加速度脈波信号のb波及びd波の波形から推定できるため、b波及びd波の脈波特徴量を用いて、血行状態を推定することができる。信号処理装置203は、このようにして推定した血行状態から関数(血行状態と定数a,b,c,c1,c2との関係を定める関数)に基づいて定数a,b,c,c1,c2を推定し、デフォルトの関係式(1),(5),(6)からユーザの血圧を推定することができる。これにより、血圧の推定精度を高めることができる。The user's blood circulation state can be estimated, for example, from the user's pulse wave feature. The blood circulation state is correlated with vascular age, and the vascular age can be estimated from the waveforms of the b and d waves of the acceleration pulse wave signal, so the blood circulation state can be estimated using the pulse wave feature of the b and d waves. The
ユーザの異なる血行状態は、例えば、ユーザの食事前の血行状態及びユーザの食事後の血行状態を含んでもよい。人間は、食事をすると、代謝量が増大し、血行がよくなることが知られており、このような生理的反応は、食事誘発性熱産生と呼ばれている。ユーザの食事前の血行状態及びユーザの食事後の血行状態のそれぞれにおいて、ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置のそれぞれにおいて脈波信号を測定することにより、血行状態と定数a,b,c,c1,c2との関係を定める関数を推定することができる。The different blood circulation states of the user may include, for example, the user's blood circulation state before a meal and the user's blood circulation state after a meal. It is known that when humans eat, their metabolic rate increases and blood circulation improves, and such a physiological response is called meal-induced thermogenesis. By measuring the pulse wave signal at at least two measurement positions at different heights from the user's heart in each of the user's blood circulation state before a meal and the user's blood circulation state after a meal, a function that defines the relationship between the blood circulation state and the constants a, b, c, c1, and c2 can be estimated.
ユーザの食事前の血行状態及びユーザの食事後の血行状態を区別する方法として、例えば、脈波信号の測定時に、食事の前後の区別をユーザが携帯型制御ユニット300に入力する方法や、ユーザの活動量及び血行状態から食事の前後を生体センサ200又は携帯型制御ユニット300が区別する方法(例えば、ユーザの活動量が増加していないのにも関わらず、ユーザの血行状態がよくなると、ユーザが食事をとったものと判定する方法)などがある。Methods for distinguishing between the user's blood circulation state before a meal and the user's blood circulation state after a meal include, for example, a method in which the user inputs the distinction between before and after a meal into the
ユーザの異なる血行状態は、例えば、ユーザの運動前の血行状態及びユーザの運動後の血行状態を含んでもよい。人間は、運動(特に、有酸素運動)をすると、血行がよくなることが知られている。ユーザの運動前の血行状態及びユーザの運動後の血行状態のそれぞれにおいて、ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置のそれぞれにおいて脈波信号を測定することにより、血行状態と定数a,b,c,c1,c2との関係を定める関数を推定することができる。The different blood circulation states of the user may include, for example, the blood circulation state of the user before exercise and the blood circulation state of the user after exercise. It is known that human blood circulation improves when the person exercises (particularly aerobic exercise). By measuring the pulse wave signal at each of at least two measurement positions at different heights from the user's heart in each of the blood circulation state of the user before exercise and the blood circulation state of the user after exercise, a function that defines the relationship between the blood circulation state and the constants a, b, c, c1, and c2 can be estimated.
ユーザの運動前の血行状態及びユーザの運動後の血行状態を区別する方法として、例えば、脈波信号の測定時に、運動の前後の区別をユーザが携帯型制御ユニット300に入力する方法や、ユーザの活動量及び血行状態から運動の前後を生体センサ200又は携帯型制御ユニット300が区別する方法(例えば、ユーザの活動量が増加し、且つ血行状態がよくなると、ユーザが運動を行ったものと判定する方法)などがある。Methods for distinguishing between the user's blood circulation state before exercise and the user's blood circulation state after exercise include, for example, a method in which the user inputs the distinction between before and after exercise into the
ユーザの異なる血行状態は、例えば、ユーザの入眠前の血行状態及びユーザの起床後の血行状態を含んでもよい。人間は、入眠前では、脳への血流が低下し、逆に、抹消への血流が増加する傾向がある。また、人間は、睡眠中では、血圧が低下し、起床時に血圧が増加する傾向がある。このように、入眠前の血行状態と起床後の血行状態は異なる傾向が見られる。ユーザの入眠前の血行状態及びユーザの起床後の血行状態のそれぞれにおいて、ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置のそれぞれにおいて脈波信号を測定することにより、血行状態と定数a,b,c,c1,c2との関係を定める関数を推定することができる。The different blood circulation states of the user may include, for example, the blood circulation state before the user falls asleep and the blood circulation state after the user wakes up. Before falling asleep, humans tend to have a decreased blood flow to the brain and an increased blood flow to the extremities. Also, humans tend to have a decreased blood pressure during sleep and an increased blood pressure upon waking up. Thus, the blood circulation state before falling asleep and the blood circulation state after waking up tend to differ. By measuring the pulse wave signal at at least two measurement positions at different heights from the user's heart in each of the blood circulation state before the user falls asleep and the blood circulation state after the user wakes up, a function that defines the relationship between the blood circulation state and the constants a, b, c, c1, and c2 can be estimated.
ユーザの入眠前の血行状態及びユーザの起床後の血行状態を区別する方法として、例えば、脈波信号の測定時に、入眠前であるのか或いは起床後であるのかの区別をユーザが携帯型制御ユニット300に入力する方法や、ユーザの活動量の時間経過に伴う変化から、入眠前であるのか或いは起床後であるのかを生体センサ200又は携帯型制御ユニット300が区別する方法(例えば、活動量が一定時間低下すると、ユーザが睡眠に入ったものと判定する方法)などがある。Methods for distinguishing between the blood circulation state before the user falls asleep and the blood circulation state after the user wakes up include, for example, a method in which the user inputs into the
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更/改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。また、実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 Note that the above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention and are not intended to limit the present invention. The present invention can be modified/improved without departing from the spirit thereof, and equivalents are also included in the present invention. In other words, even if a person skilled in the art makes appropriate design changes to the embodiments, they will be included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. Furthermore, the elements of the embodiments can be combined to the extent technically possible, and combinations of these will be included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention.
100…生体情報測定システム 200…生体センサ 201…センサ本体 202…脈波センサ 203…信号処理装置 204…通信装置 205…加速度センサ 300…携帯型制御ユニット 301…撮影装置 302…表示装置 303…通信装置 304…制御装置 305…傾斜センサ 600…ユーザ 700…表示目標範囲 800…平坦面
100... Biometric
Claims (19)
前記ユーザの脈波信号を測定する脈波センサと、
前記ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置のそれぞれにおいて前記脈波センサが測定する脈波信号から脈波特徴量を計算し、前記少なくとも2つの測定位置の高低と、前記少なくとも2つの測定位置における脈波特徴量の変化とから、前記ユーザの血圧と前記脈波特徴量との間の相関関係を求め、前記相関関係の変化から前記ユーザの血行状態を推定する信号処理装置と、
を備える生体センサ。 A sensor body configured to be wearable on a finger or wrist of a user;
a pulse wave sensor for measuring a pulse wave signal of the user;
a signal processing device that calculates a pulse wave feature amount from a pulse wave signal measured by the pulse wave sensor at at least two measurement positions each having a different height from the user's heart, determines a correlation between the user's blood pressure and the pulse wave feature amount from the heights of the at least two measurement positions and a change in the pulse wave feature amount at the at least two measurement positions, and estimates a blood circulation state of the user from the change in the correlation ;
A biosensor comprising:
前記信号処理装置は、前記相関関係を示すデフォルトの関係式を備え、前記少なくとも2つの測定位置の高さの差に対応する前記ユーザの血圧の差と、前記少なくとも2つの測定位置における脈波特徴量の変化量に基づいて前記デフォルトの関係式を較正し、較正された前記関係式に基づいて、前記脈波特徴量から前記ユーザの血圧を推定する、生体センサ。 The biosensor according to claim 1 ,
The signal processing device has a default relational equation that indicates the correlation, calibrates the default relational equation based on a difference in the user's blood pressure corresponding to a difference in height between the at least two measurement positions and an amount of change in pulse wave features at the at least two measurement positions, and estimates the user's blood pressure from the pulse wave features based on the calibrated relational equation.
前記信号処理装置は、前記相関関係を示す複数のデフォルトの関係式の中から、前記脈波センサによる前記脈波信号の測定結果から求まる前記相関関係を最も近似する関係式を選択し、選択された前記関係式に基づいて、前記脈波特徴量から前記ユーザの血圧を推定する、生体センサ。 The biosensor according to claim 1 ,
The signal processing device selects, from a plurality of default relational equations indicating the correlation, a relational equation that most closely approximates the correlation obtained from the measurement results of the pulse wave signal by the pulse wave sensor, and estimates the user's blood pressure from the pulse wave feature based on the selected relational equation.
前記信号処理装置は、選択された前記関係式を、前記少なくとも2つの測定位置の高さの差に対応する前記ユーザの血圧の差と、前記少なくとも2つの測定位置における脈波特徴量の変化量に基づいて較正し、較正された前記関係式に基づいて、前記脈波特徴量から前記ユーザの血圧を推定する、生体センサ。 The biosensor according to claim 3 ,
The signal processing device calibrates the selected relational equation based on the difference in the user's blood pressure corresponding to the difference in height between the at least two measurement positions and the amount of change in the pulse wave feature at the at least two measurement positions, and estimates the user's blood pressure from the pulse wave feature based on the calibrated relational equation.
前記信号処理装置は、前記ユーザの姿勢が変化した後に前記脈波信号が安定する状態になっているか否かを判定し、前記脈波信号が安定する状態になっているものと判定した後に、前記相関関係を求める、生体センサ。 The biosensor according to claim 1 ,
The signal processing device determines whether the pulse wave signal is in a stable state after the user's posture changes, and calculates the correlation after determining that the pulse wave signal is in a stable state.
前記少なくとも2つの測定位置で前記ユーザが前記脈波信号を測定する姿勢は、
前記ユーザが座位で手を胸の高さで前記生体センサを水平に保持する姿勢、
前記ユーザが座位で手を顔の高さで前記生体センサを水平に保持する姿勢、及び
前記ユーザが座位で手を腹の高さで前記生体センサを水平に保持する姿勢、
のうち何れか2つ以上の姿勢である、生体センサ。 The biosensor according to claim 1 ,
The posture in which the user measures the pulse wave signal at the at least two measurement positions is
A posture in which the user is in a sitting position and holds the biosensor horizontally with his/her hands at chest height;
A posture in which the user is in a sitting position and holds the biosensor horizontally with his/her hands at face height; and A posture in which the user is in a sitting position and holds the biosensor horizontally with his/her hands at stomach height.
The biosensor is in any two or more of the above postures.
前記少なくとも2つの測定位置で前記ユーザが前記脈波信号を測定するために姿勢を変えるときの前記生体センサの加速度を測定する加速度センサを更に備え、
前記信号処理装置は、前記加速度センサが測定した前記生体センサの加速度から、前記少なくとも2つの測定位置の高さの差を計算する、生体センサ。 The biosensor according to claim 1 ,
an acceleration sensor that measures an acceleration of the biosensor when the user changes posture to measure the pulse wave signal at the at least two measurement positions;
The signal processing device calculates a difference in height between the at least two measurement positions from the acceleration of the biosensor measured by the acceleration sensor.
前記信号処理装置は、前記ユーザの身体特徴を示す情報から、前記少なくとも2つの測定位置の高さの差の統計的な平均値を求める、生体センサ。 The biosensor according to claim 7,
The signal processing device calculates a statistical average value of the height differences between the at least two measurement positions from information indicating the user's physical characteristics.
前記携帯型制御ユニットは、
撮影装置と、
前記携帯型制御ユニットを一方の手で把持しているユーザに対して、前記生体センサが装着されている他方の手を前記少なくとも2つの測定位置に移動させる旨の指示と、前記生体センサが装着されている他方の手が各測定位置に位置しているときに、前記生体センサが装着されている他方の手と前記ユーザの顔とを前記撮影装置で撮影する旨の指示とを前記ユーザに提示するとともに、前記撮影装置により撮影された画像を表示する表示装置と、
各測定位置において前記撮影装置により撮影された画像から、前記生体センサが装着されている他方の手と前記顔との相対的な位置関係に基づいて、前記少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定する制御装置と、
を備える生体情報測定システム。 A bioinformation measuring system comprising the biosensor according to claim 1 and a portable control unit configured to be able to communicate with the biosensor,
The portable control unit includes:
A photographing device;
a display device that presents to a user, who is holding the portable control unit in one hand, an instruction to move the other hand, on which the biosensor is attached, to the at least two measurement positions, and an instruction to photograph the other hand, on which the biosensor is attached, and the user's face, with the photographing device when the other hand, on which the biosensor is attached, is located at each measurement position, and displays images photographed by the photographing device;
a control device that estimates a height difference between the at least two measurement positions based on a relative positional relationship between the other hand on which the biosensor is attached and the face from images captured by the photographing device at each measurement position; and
A biological information measuring system comprising:
前記携帯型制御ユニットは、
撮影装置と、
前記携帯型制御ユニットを一方の手で把持しているユーザに対して、前記生体センサが装着されている他方の手を前記少なくとも2つの測定位置に移動させる旨の指示と、前記生体センサが装着されている他方の手が各測定位置に位置しているときに、前記生体センサが装着されている他方の手と前記ユーザの顔とを前記撮影装置で撮影する旨の指示とを前記ユーザに提示するとともに、前記撮影装置により撮影された画像を表示する表示装置と、
各測定位置において前記撮影装置により撮影された画像から、前記生体センサと前記顔との相対的な位置関係に基づいて、前記少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定する制御装置と、
を備える生体情報測定システム。 A bioinformation measuring system comprising the biosensor according to claim 1 and a portable control unit configured to be able to communicate with the biosensor,
The portable control unit includes:
A photographing device;
a display device that presents to a user, who is holding the portable control unit in one hand, an instruction to move the other hand, on which the biosensor is attached, to the at least two measurement positions, and an instruction to photograph the other hand, on which the biosensor is attached, and the user's face, with the photographing device, when the other hand, on which the biosensor is attached, is located at each measurement position, and displays images photographed by the photographing device;
a control device that estimates a height difference between the at least two measurement positions based on a relative positional relationship between the biometric sensor and the face from images captured by the photographing device at each measurement position; and
A biological information measuring system comprising:
前記携帯型制御ユニットは、
撮影装置と、
前記生体センサが装着されている手で前記携帯型制御ユニットを把持しているユーザに対して、前記生体センサが装着されている手を前記少なくとも2つの測定位置に移動させる旨の指示と、前記生体センサが装着されている手が各測定位置に位置しているときに、前記ユーザの顔を前記撮影装置で撮影する旨の指示とを前記ユーザに提示するとともに、前記撮影装置により撮影された画像を表示する表示装置と、
各測定位置において前記撮影装置により撮影された画像から、前記ユーザの顔と前記携帯型制御ユニットとの位置関係及び前記携帯型制御ユニットの傾きに基づいて前記少なくとも2つの測定位置の高さの差を推定する制御装置と、
を備える生体情報測定システム。 A bioinformation measuring system comprising the biosensor according to claim 1 and a portable control unit configured to be able to communicate with the biosensor,
The portable control unit includes:
A photographing device;
a display device that presents to a user, who is holding the portable control unit with the hand on which the biosensor is attached, an instruction to move the hand on which the biosensor is attached to the at least two measurement positions and an instruction to photograph the face of the user with the photographing device when the hand on which the biosensor is attached is located at each measurement position, and displays an image photographed by the photographing device;
a control device that estimates a height difference between the at least two measurement positions based on a positional relationship between the user's face and the portable control unit and an inclination of the portable control unit from images captured by the photographing device at each measurement position; and
A biological information measuring system comprising:
前記制御装置は、前記生体センサが装着されている手で前記ユーザが前記携帯型制御ユニットを把持しているか否かを判定する、生体情報測定システム。 The biological information measuring system according to claim 11,
The control device determines whether the user is holding the portable control unit in the hand in which the biosensor is attached.
前記表示装置は、前記顔の目標位置及び目標表示サイズをグラフィカルに表示する、生体情報測定システム。 The biological information measuring system according to claim 9,
The display device graphically displays the target position and target display size of the face.
前記少なくとも2つの測定位置で前記ユーザが前記脈波信号を測定する姿勢は、
前記ユーザが平坦面の上で仰臥位の姿勢で手を胸の高さで前記生体センサを水平に保持する姿勢、及び
前記ユーザが平坦面の上で仰臥位の姿勢で手を前記平坦面の高さで前記生体センサを水平に保持する姿勢
を含む、生体センサ。 The biosensor according to any one of claims 1 to 5,
The posture in which the user measures the pulse wave signal at the at least two measurement positions is
a posture in which the user lies supine on a flat surface and holds the biosensor horizontally with their hands at chest height; and a posture in which the user lies supine on a flat surface and holds the biosensor horizontally with their hands at the height of the flat surface.
前記信号処理装置は、前記加速度センサが測定した前記生体センサの加速度から、前記生体センサが装着されている手が前記少なくとも2つの測定位置で水平に保持されているか否かを判定する、生体センサ。 The biosensor according to claim 7,
The signal processing device determines, from the acceleration of the biosensor measured by the acceleration sensor, whether or not the hand on which the biosensor is attached is held horizontally at the at least two measurement positions.
前記脈波センサは、前記ユーザの異なる血行状態のそれぞれにおいて、前記ユーザの心臓からの高さが異なる少なくとも2つの測定位置のそれぞれにおいて脈波信号を測定する、生体センサ。 The biosensor according to claim 1 ,
The pulse wave sensor is a biosensor that measures a pulse wave signal at each of at least two measurement positions at different heights from the user's heart in each of different blood circulation states of the user.
前記ユーザの異なる血行状態は、前記ユーザの食事前の血行状態及び前記ユーザの食事後の血行状態を含む、生体センサ。 17. The biosensor according to claim 16,
The different blood circulation states of the user include a blood circulation state of the user before a meal and a blood circulation state of the user after a meal.
前記ユーザの異なる血行状態は、前記ユーザの運動前の血行状態及び前記ユーザの運動後の血行状態を含む、生体センサ。 17. The biosensor according to claim 16,
The different blood circulation states of the user include a blood circulation state of the user before exercise and a blood circulation state of the user after exercise.
前記ユーザの異なる血行状態は、前記ユーザの入眠前の血行状態及び前記ユーザの起床後の血行状態を含む、生体センサ。 17. The biosensor according to claim 16,
The different blood circulation states of the user include a blood circulation state before the user falls asleep and a blood circulation state after the user wakes up.
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008061831A (en) | 2006-09-07 | 2008-03-21 | Omron Healthcare Co Ltd | Wrist holding table for pulse wave measuring apparatus and pulse wave measuring apparatus with it |
WO2014136310A1 (en) | 2013-03-08 | 2014-09-12 | 富士フイルム株式会社 | Pulse wave velocity measurement method and system, and imaging device |
WO2014208289A1 (en) | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 株式会社村田製作所 | Biological state-estimating device |
JP2017047016A (en) | 2015-09-03 | 2017-03-09 | オムロンヘルスケア株式会社 | Blood pressure measurement apparatus, body characteristic information calculation method, body characteristic information calculation program |
US20170172431A1 (en) | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus of calculating blood pressure |
WO2017179693A1 (en) | 2016-04-15 | 2017-10-19 | オムロン株式会社 | Biological information analysis device, biological information analysis system, program, and biological information analysis method |
JP2018023768A (en) | 2016-07-28 | 2018-02-15 | パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカPanasonic Intellectual Property Corporation of America | Measured person identification method, measured person identification system, blood pressure measurement state determination method, blood pressure measurement state determination apparatus, and blood pressure measurement state determination program |
JP2018117862A (en) | 2017-01-25 | 2018-08-02 | 京セラ株式会社 | Portable terminal device, biological information measuring method, and biological information measuring system |
US20210000429A1 (en) | 2019-07-04 | 2021-01-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for calibrating bio-information estimation model, and apparatus for estimating bio-information |
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008061831A (en) | 2006-09-07 | 2008-03-21 | Omron Healthcare Co Ltd | Wrist holding table for pulse wave measuring apparatus and pulse wave measuring apparatus with it |
WO2014136310A1 (en) | 2013-03-08 | 2014-09-12 | 富士フイルム株式会社 | Pulse wave velocity measurement method and system, and imaging device |
WO2014208289A1 (en) | 2013-06-28 | 2014-12-31 | 株式会社村田製作所 | Biological state-estimating device |
JP2017047016A (en) | 2015-09-03 | 2017-03-09 | オムロンヘルスケア株式会社 | Blood pressure measurement apparatus, body characteristic information calculation method, body characteristic information calculation program |
US20170172431A1 (en) | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus of calculating blood pressure |
WO2017179693A1 (en) | 2016-04-15 | 2017-10-19 | オムロン株式会社 | Biological information analysis device, biological information analysis system, program, and biological information analysis method |
JP2018023768A (en) | 2016-07-28 | 2018-02-15 | パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカPanasonic Intellectual Property Corporation of America | Measured person identification method, measured person identification system, blood pressure measurement state determination method, blood pressure measurement state determination apparatus, and blood pressure measurement state determination program |
JP2018117862A (en) | 2017-01-25 | 2018-08-02 | 京セラ株式会社 | Portable terminal device, biological information measuring method, and biological information measuring system |
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