專利名稱：脈搏計及其控制方法、以及手表型信息裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈搏計、脈搏計的控制方法、手表型信息裝置、控制程序、記錄介質(zhì)、血管模擬傳感器及生物體信息測試裝置，特別涉及一種適合于佩戴在人體手臂上測定步行時或跑步時的脈搏的脈搏計、脈搏計的控制方法、手表型信息裝置、控制程序、記錄介質(zhì)、血管模擬傳感器及生物體信息測試裝置。
背景技術(shù)：
以往，公知的脈搏計佩戴在人體的某些部位上，測定步行時或跑步時的脈搏。
例如，專利文獻(xiàn)1公開了手表型脈搏計。
上述專利文獻(xiàn)1所公開的脈搏計采用的結(jié)構(gòu)是，根據(jù)用加速度傳感器檢測的體動信號的頻率分析結(jié)果，從脈搏信號的頻率分析結(jié)果中去除相當(dāng)于體動信號的所有諧波成分的頻率成分，從去除了體動信號的諧波成分的脈波信號的頻率分析結(jié)果中抽出具有最大功率的頻率成分，根據(jù)該抽出的頻率成分算出脈搏數(shù)。
專利文獻(xiàn)1 專利第2816944號公報上述以往的脈搏計，通過加速度傳感器進(jìn)行體動成分的檢測，所以不能完全掌握脈波傳感器信號中包含的由生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分，體動成分的去除有可能不徹底。
以往，由于不能完全掌握體動成分，所以具有以下問題，為了去除脈波傳感器信號中包含的體動成分而利用頻率分析結(jié)果的諧波成分的特征來確定體動信號，去除所確定的體動信號以抽出脈波信號，所以在體動不具有周期特性時，不能去除體動成分，進(jìn)而不能正確求出脈搏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種脈搏計、脈搏計的控制方法、手表型信息裝置、控制程序、記錄介質(zhì)、血管模擬傳感器及生物體信息測試裝置，通過更準(zhǔn)確地掌握脈波傳感器信號中包含的體動成分，即使在體動成分不具有周期特性時，也能從脈波成分中可靠去除由生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分，準(zhǔn)確算出脈搏數(shù)。
為了解決上述課題，一種佩戴在人體上測試生物體信息的生物體信息測試裝置，其特征在于，具有脈波檢測單元，其具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號；體動成分檢測去除單元，檢測所述脈波檢測信號中包含的以靜脈血液的流動為起因的體動成分，去除所述脈波檢測信號中包含的體動成分；和生物體信息測試單元，根據(jù)去除所述體動成分后的所述脈波檢測信號來測試生物體信息。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，脈波檢測單元向體動成分檢測去除單元輸出脈波檢測信號。
體動成分檢測去除單元檢測脈波檢測信號中包含的以靜脈血液的流動為起因的體動成分，去除脈波檢測信號中包含的體動成分。
這樣，生物體信息測試單元，根據(jù)去除體動成分后的脈波檢測信號來測試生物體信息。
另外，一種佩戴在人體上測試脈搏的脈搏計，其特征在于，具有脈波檢測單元，其具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號；體動檢測單元，具有加速度傳感器，檢測對應(yīng)于給靜脈血液的流動帶來影響的體動的加速度，并作為體動檢測信號輸出；體動成分去除單元，根據(jù)所述體動檢測信號，去除所述脈波檢測信號中包含的體動成分；和脈搏數(shù)算出單元，根據(jù)去除所述體動成分后的所述脈波檢測信號來算出脈搏數(shù)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，脈波檢測單元向體動成分去除單元輸出脈波檢測信號。
體動檢測單元檢測對應(yīng)于給靜脈血液的流動帶來影響的體動的加速度，并作為體動檢測信號輸出給體動成分去除單元。
這樣，體動成分去除單元，根據(jù)體動檢測信號，去除脈波檢測信號中包含的體動成分，脈搏數(shù)算出單元，根據(jù)去除體動成分后的脈波檢測信號來算出脈搏數(shù)。
該場合時，所述加速度傳感器也可以是把沿著佩戴者的手臂末梢方向的軸作為X軸，把垂直于所述第1軸并垂直于手背的軸作為Z軸，把垂直于所述X軸和所述Z軸的軸作為Y軸，檢測分別沿著所述X軸、所述Y軸、所述Z軸方向的加速度的3軸加速度傳感器。
所述加速度傳感器可以配置在所述脈波傳感器附近。
另外，所述加速度傳感器還可以以大致層疊狀態(tài)配置在所述脈波傳感器上。
所述體動成分去除單元可以具有體動成分生成單元，根據(jù)沿著所述X軸方向的加速度成分即X軸加速度成分、沿著所述Y軸方向的加速度成分即Y軸加速度成分以及沿著所述Z軸方向的加速度成分即Z軸加速度成分，生成所述體動成分。
所述體動成分去除單元也可以具有體動成分生成單元，把所述Y軸加速度成分和所述Z軸加速度成分視為向量，根據(jù)這些向量的合成向量即2軸加速度合成成分和所述X軸加速度成分，生成所述體動成分。
所述體動成分去除單元也可以具有體動成分生成單元，把所述X軸加速度成分、所述Y軸加速度成分和所述Z軸加速度成分的3個加速度成分視為向量，根據(jù)這些向量的合成向量即3軸加速度合成成分，生成所述體動成分。
另外，也可以對所述X軸加速度成分、所述Y軸加速度成分和所述Z軸加速度成分中的至少一個加速度成分進(jìn)行加權(quán)。
所述體動成分去除單元也可以具有濾波系數(shù)生成單元，根據(jù)所述X軸加速度成分、所述Y軸加速度成分和所述Z軸加速度成分，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)；和去除處理單元，從此次的所述脈波檢測信號中去除把所述自適應(yīng)濾波系數(shù)應(yīng)用于前次的所述脈波檢測信號而得到的體動成分。
所述體動成分去除單元也可以使用規(guī)定的偽低頻信號從所述脈波檢測信號中去除作為所述體動成分而包含的規(guī)定的低頻區(qū)域成分。
所述體動成分去除單元還可以具有濾波系數(shù)生成單元，為了使用規(guī)定的偽低頻信號從所述脈波檢測信號中去除作為所述體動成分而包含的規(guī)定的低頻區(qū)域成分，而根據(jù)所述偽低頻成分生成自適應(yīng)濾波系數(shù)；和去除處理單元，從此次的所述脈波檢測信號中去除把所述自適應(yīng)濾波系數(shù)應(yīng)用于前次的所述脈波檢測信號而得到的體動成分。
另外，還可以具有體動信息檢測單元，根據(jù)所述脈波檢測信號中包含的體動成分，檢測節(jié)拍或步數(shù)。
一種佩戴在人體上測試脈搏的脈搏計的控制方法，該脈搏計具有脈波檢測單元，其具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號；和體動檢測單元，具有加速度傳感器，檢測對應(yīng)于給靜脈血液的流動帶來影響的體動的加速度，并作為體動檢測信號輸出，其特征在于，所述加速度傳感器是把沿著佩戴者的手臂末梢方向的軸作為X軸，把垂直于所述第1軸并垂直于手背的軸作為Z軸，把垂直于所述X軸和所述Z軸的軸作為Y軸，檢測分別沿著所述X軸、所述Y軸、所述Z軸方向的加速度的3軸加速度傳感器；具有體動成分生成步驟，根據(jù)沿著所述X軸方向的加速度成分即X軸加速度成分、沿著所述Y軸方向的加速度成分即Y軸加速度成分以及沿著所述Z軸方向的加速度成分即Z軸加速度成分，生成所述體動成分；體動成分去除步驟；從所述脈波檢測信號中去除所生成的所述體動成分；和脈搏數(shù)算出步驟，根據(jù)去除所述體動成分后的所述脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)。
該場合時，所述體動成分去除步驟可以具有體動成分生成步驟，把所述Y軸加速度成分和所述Z軸加速度成分視為向量，根據(jù)這些向量的合成向量即2軸加速度合成成分和所述X軸加速度成分，生成所述體動成分。
所述體動成分去除步驟還可以具有體動成分生成步驟，把所述X軸加速度成分、所述Y軸加速度成分和所述Z軸加速度成分的3個加速度成分視為向量，根據(jù)這些向量的合成向量即3軸加速度合成成分生成所述體動成分。
所述體動成分去除步驟也可以使用規(guī)定的偽低頻信號從所述脈波檢測信號中去除作為所述體動成分而包含的規(guī)定的低頻區(qū)域成分。
一種佩戴在手臂上的手表型信息裝置，其特征在于，具有脈波檢測單元，其具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號；所述加速度傳感器是把沿著佩戴者的手臂末梢方向的軸作為X軸，把垂直于所述第1軸并垂直于手背的軸作為Z軸，把垂直于所述X軸和所述Z軸的軸作為Y軸，檢測分別沿著所述X軸、所述Y軸、所述Z軸方向的加速度的3軸加速度傳感器；體動成分生成單元，根據(jù)沿著所述X軸方向的加速度成分即X軸加速度成分、沿著所述Y軸方向的加速度成分即Y軸加速度成分以及沿著所述Z軸方向的加速度成分即Z軸加速度成分，生成所述體動成分；體動成分去除單元，從所述脈波檢測信號中去除所生成的所述體動成分；脈搏數(shù)算出單元，根據(jù)去除所述體動成分后的所述脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)；和顯示所述脈搏數(shù)的顯示單元。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，所述脈波檢測單元向體動成分去除單元輸出脈波檢測信號。
體動成分生成單元根據(jù)沿著X軸方向的加速度成分即X軸加速度成分、沿著Y軸方向的加速度成分即Y軸加速度成分以及沿著Z軸方向的加速度成分即Z軸加速度成分，生成體動成分。
這樣，體動成分去除單元從脈波檢測信號中去除體動成分，脈搏數(shù)算出單元根據(jù)去除體動成分后的脈波檢測信號算出脈搏數(shù)，顯示單元顯示所算出的脈搏數(shù)。
一種通過計算機(jī)控制佩戴在人體上測試脈搏的脈搏計的控制程序，該脈搏計具有脈波檢測單元，其具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號；和體動檢測單元，具有加速度傳感器，檢測對應(yīng)于給靜脈血液的流動帶來影響的體動的加速度，并作為體動檢測信號輸出，其特征在于，根據(jù)所述體動檢測信號去除所述脈波檢測信號中包含的體動成分，根據(jù)去除所述體動成分后的所述脈波檢測信號算出脈搏數(shù)。
一種佩戴在人體上測試脈搏的脈搏計，其特征在于，具有脈波檢測單元，其具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號；體動成分去除單元，根據(jù)佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差，去除所述脈波檢測信號中包含的體動成分；和脈搏數(shù)算出單元，根據(jù)去除所述體動成分后的所述脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，脈波檢測單元具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號。
體動成分去除單元根據(jù)佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差，去除所述脈波檢測信號中包含的體動成分。
這樣，脈搏數(shù)算出單元根據(jù)去除所述體動成分后的所述脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)。
該場合時，所述體動成分去除單元也可以具有體動檢測單元，檢測作為所述佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差的函數(shù)而表示的體動成分，并輸出體動檢測信號。
所述體動檢測單元也可以具有檢測所述體動成分的壓力傳感器。
所述壓力傳感器可以配置在所述脈波傳感器的附近。
所述壓力傳感器還可以以大致層疊狀態(tài)配置在所述脈波傳感器上。
所述體動成分去除單元還可以具有差檢測單元，檢測佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差；和體動成分生成單元，根據(jù)所述差和所述脈波檢測信號，生成所述體動成分。
所述差檢測單元可以具有角度傳感器，檢測實際配置狀態(tài)相對于該脈搏計的基準(zhǔn)角度的角度差，作為所述高度方向的相對差。
所述角度傳感器可以配置在所述脈波傳感器的附近。
所述角度傳感器還可以以大致層疊狀態(tài)配置在所述脈波傳感器上。
所述角度傳感器根據(jù)靜止加速度檢測所述角度差。
所述角度傳感器也可以具有旋轉(zhuǎn)錘，根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)錘的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測所述角度差。
所述差檢測單元也可以具有角度差校正單元，在所述角度差被視為該脈搏計的佩戴位置位于相對于所述佩戴者的心臟位置更高的位置時，根據(jù)規(guī)定的所述體動成分的衰減曲線校正所述角度差。
所述體動成分去除單元還可以具有去除處理單元，從所述脈波檢測信號中減去對應(yīng)基于所述佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差的所述體動成分的體動成分檢測信號。
所述體動成分去除單元還可以具有第1頻率分析單元，對對應(yīng)基于所述佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差的所述體動成分的體動成分檢測信號進(jìn)行頻率分析，生成第1頻率分析數(shù)據(jù)；第2頻率分析單元，對所述脈波檢測信號進(jìn)行頻率分析，生成第2頻率分析數(shù)據(jù)；和去除處理單元，對所述第2頻率分析數(shù)據(jù)進(jìn)行減去所述第1頻率分析數(shù)據(jù)的減法處理。
所述體動成分去除單元還可以具有濾波系數(shù)生成單元，根據(jù)所述脈波檢測信號以及對應(yīng)基于所述佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差的所述體動成分的體動成分檢測信號，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)；和去除處理單元，從所述脈波檢測信號中減去應(yīng)用了所述自適應(yīng)濾波系數(shù)的所述體動成分檢測信號。
另外，還可以具有體動信息檢測單元，根據(jù)佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差，并根據(jù)所述脈波檢測信號中包含的體動成分檢測節(jié)拍或步數(shù)。
一種具有脈波檢測單元的脈搏計的控制方法，該脈波檢測單元具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號，其特征在于，具有體動成分去除步驟，根據(jù)佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差，去除所述脈波檢測信號中包含的體動成分；和脈搏數(shù)算出步驟，根據(jù)去除所述體動成分后的所述脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)。
一種佩戴在身體的脈波檢測位置的手表型信息裝置，具有脈波檢測單元，其具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號；和佩戴在手臂上的裝置主體單元，其特征在于，所述裝置主體單元具有體動成分去除單元，根據(jù)佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差，去除所述脈波檢測信號中包含的體動成分；脈搏數(shù)算出單元，根據(jù)去除所述體動成分后的所述脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)；和顯示所述脈搏數(shù)的顯示單元。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，裝置主體單元的體動成分去除單元根據(jù)佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差，去除所述脈波檢測信號中包含的體動成分。由此，脈搏數(shù)算出單元，根據(jù)去除體動成分后的脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)，顯示單元顯示脈搏數(shù)。
一種通過計算機(jī)控制具有脈波檢測單元的脈搏計的控制程序，該脈波檢測單元具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號，其特征在于，根據(jù)佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差，去除所述脈波檢測信號中包含的體動成分，根據(jù)去除體動成分后的脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)。
另外，也可以把上述控制程序記錄在計算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)上。
一種佩戴在人體上模擬靜脈血液的流動的血管模擬傳感器，其特征在于，具有殼體；粘度被設(shè)定為相當(dāng)于所述靜脈血液的粘度，并被填充在所述殼體內(nèi)的偽血液；和檢測所述偽血液的流動的流動檢測傳感器。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在佩戴于人體上的狀態(tài)下，通過用流動檢測傳感器檢測填充在殼體內(nèi)的偽血液的流動，可以推測由生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分。
該場合時，所述殼體可以用具有剛性的材料形成。
另外，所述殼體由具有透明性的兩端被堵塞的筒狀樹脂形成，所述流動檢測傳感器的結(jié)構(gòu)可以做成測定所述偽血液的液面變化的光傳感器。
此外，所述殼體由兩端被堵塞的筒狀樹脂形成，所述流動檢測傳感器也可以被設(shè)于所述殼體一端，構(gòu)成檢測壓力隨所述偽血液的移動而變化的壓力傳感器。
所述殼體還可以用具有彈性的材料形成。
所述殼體呈兩端被堵塞的筒狀，所述流動檢測傳感器可以被設(shè)于所述殼體一端，構(gòu)成檢測壓力隨所述偽血液的移動而變化的壓力傳感器。
另外，所述殼體呈兩端被堵塞的筒狀，所述流動檢測傳感器可以被設(shè)于所述殼體側(cè)面，構(gòu)成檢測壓力隨所述偽血液的移動而變化的壓力傳感器。
一種佩戴在人體上模擬靜脈血液的流動的血管模擬傳感器，其特征在于，具有加速度傳感器，在所述人體的末梢方向具有靈敏度軸，輸出對應(yīng)于所述靜脈血液向所述末梢方向流動的輸出信號。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，加速度傳感器在佩戴在人體上的狀態(tài)下，通過輸出對應(yīng)于靜脈血液向末梢方向流動的輸出信號，可以推測由生物體內(nèi)部發(fā)生的體動成分。
一種佩戴在人體上測試脈搏的脈搏計，其特征在于，具有脈波檢測單元，其具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號；上述任一個血管模擬傳感器；體動成分去除單元，從所述脈波檢測信號中去除相當(dāng)于所述流動檢測傳感器的輸出信號的偽體動成分；和脈搏算出單元，根據(jù)去除所述偽體動成分后的所述脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，脈波檢測單元向脈搏數(shù)算出單元輸出脈波檢測信號。
體動成分去除單元從脈波檢測信號中去除相當(dāng)于流動檢測傳感器的輸出信號的偽體動成分。
這樣，脈搏算出單元根據(jù)去除偽體動成分后的脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)。
該場合時，所述血管模擬傳感器可以配置在所述脈波傳感器的附近。
所述血管模擬傳感器也可以以相對于所述脈波傳感器大致層疊的狀態(tài)配置在離開所述人體的方向。
所述體動成分去除單元也可以具有去除處理單元，從所述脈波檢測信號減去相當(dāng)于所述流動檢測傳感器的輸出信號的體動成分檢測信號。
所述體動成分去除單元還可以具有第1頻率分析單元，對相當(dāng)于所述流動檢測傳感器的輸出信號的體動成分檢測信號進(jìn)行頻率分析，生成第1頻率分析數(shù)據(jù)；第2頻率分析單元，對所述脈波檢測信號進(jìn)行頻率分析，生成第2頻率分析數(shù)據(jù)；和去除處理單元，對所述第2頻率分析數(shù)據(jù)進(jìn)行減去所述第1頻率分析數(shù)據(jù)的減法處理。
所述體動成分去除單元還可以具有濾波系數(shù)生成單元，根據(jù)相當(dāng)于所述流動檢測傳感器的輸出信號的體動成分檢測信號，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)；和去除處理單元，從所述脈波檢測信號中減去應(yīng)用了所述自適應(yīng)濾波系數(shù)的所述體動成分檢測信號。
生物體信息測試裝置的特征在于，具有上述任一個血管模擬傳感器；和生物體信息檢測單元，根據(jù)所述血管模擬傳感器的輸出信號，檢測對應(yīng)所述人體運動的節(jié)拍或步數(shù)。


圖1是第1實施方式的脈搏測定裝置的佩戴狀態(tài)的說明圖。
圖2是第1實施方式的脈搏測定裝置的剖面圖。
圖3是第1實施方式的脈搏測定裝置的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
圖4是2軸加速度向量的合成向量變化量和脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動(stroke)分量)的關(guān)系說明圖。
圖5是第1實施方式的自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
圖6是把對應(yīng)從X軸加速度傳感器12X輸出的X軸加速度檢測信號的X軸加速度數(shù)據(jù)Kx按時間序列順序排列的曲線圖。
圖7是向?qū)?yīng)圖6的X軸加速度數(shù)據(jù)Kx實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖8是把對應(yīng)從Y軸加速度傳感器12Y輸出的Y軸加速度檢測信號的Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky按時間序列順序排列的曲線圖。
圖9是向?qū)?yīng)圖8的Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖10是把對應(yīng)從Z軸加速度傳感器12Z輸出的Z軸加速度檢測信號的Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz按時間序列順序排列的曲線圖。
圖11是向?qū)?yīng)圖10的Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖12是把對應(yīng)從Y軸加速度傳感器12Y輸出的Y軸加速度檢測信號的Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky、對應(yīng)從Z軸加速度傳感器12Z輸出的Z軸加速度檢測信號的Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz分別作為向量使用，把作為其合成向量而得到的合成加速度向量數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖13是向?qū)?yīng)圖12的合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Ky2+Kz2)]]>實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖14是把預(yù)先設(shè)定的偽低頻信號(使用三角波)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖15是向?qū)?yīng)圖14的偽低頻信號實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖16是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖17向?qū)?yīng)圖16的脈波檢測數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖18是對圖16的脈波檢測信號，把自適應(yīng)濾波應(yīng)用于圖6的放大X軸加速度檢測信號、圖12的合成加速度向量信號及圖14的偽低頻信號，把對所得到的信號進(jìn)行合成而得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖19是向圖18的殘差數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖20是對圖16的脈波檢測信號，把自適應(yīng)濾波應(yīng)用于圖6的放大X軸加速度檢測信號及圖12的合成加速度向量信號，把對所得到的信號進(jìn)行合成而得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖21是向圖20的殘差數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖22是第1實施方式的第1變形例的自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
圖23是把X軸加速度數(shù)據(jù)Kx按時間序列順序排列的曲線圖。
圖24是向?qū)?yīng)圖23的X軸加速度數(shù)據(jù)Kx實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖25是把Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky按時間序列順序排列的曲線圖。
圖26是向?qū)?yīng)圖25的Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖27是把Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz按時間序列順序排列的曲線圖。
圖28是向?qū)?yīng)圖27的Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖29是把合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Kx2+Ky2+Kz2)]]>按時間序列順序排列的曲線圖。
圖30是向合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Kx2+Ky2+Kz2)]]>實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖31是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖32是向?qū)?yīng)圖31的脈波檢測數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖33是對圖31的脈波檢測數(shù)據(jù)，把自適應(yīng)濾波應(yīng)用于圖29的合成加速度向量數(shù)據(jù)及圖14的偽低頻信號，把對所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成而得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖34是向圖33的殘差數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖35是第1實施方式的第2變形例的自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
圖36是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖37是向?qū)?yīng)圖36的脈波檢測數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖38是對圖31的脈波檢測數(shù)據(jù)，把自適應(yīng)濾波應(yīng)用于圖29的合成加速度向量信號及圖14的偽低頻信號，把對所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行合成而得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖39是向圖38的殘差數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖40是第1實施方式的第3變形例的自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
圖41是第1實施方式的自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
圖42是壓力變化量和脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)的關(guān)系說明圖。
圖43是第2實施方式的脈搏測定系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖44是傳感器模塊的各個傳感器的配置示例說明圖。
圖45是脈搏測定裝置的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
圖46是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖47是把對應(yīng)圖46的脈波檢測數(shù)據(jù)的壓力檢測數(shù)據(jù)在同一時間軸上按時間序列順序排列的曲線圖。
圖48是把根據(jù)圖46的脈波檢測數(shù)據(jù)和圖6的壓力檢測數(shù)據(jù)算出的差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖49是向圖48的差數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖50是脈波檢測數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果的說明圖。
圖51是壓力檢測數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果的說明圖。
圖52是頻率分析后的脈波檢測數(shù)據(jù)和頻率分析后的壓力檢測數(shù)據(jù)之差即差數(shù)據(jù)的說明圖。
圖53是第2實施方式的自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
圖54是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖55是把對應(yīng)圖54的脈波檢測數(shù)據(jù)的壓力檢測數(shù)據(jù)在同一時間軸上按時間序列順序排列的曲線圖。
圖56是把自適應(yīng)濾波器應(yīng)用于圖54的脈波檢測數(shù)據(jù)及圖55的壓力檢測數(shù)據(jù)，把所得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖57是向圖56的殘差數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖58是第2實施方式的第3變形例的脈搏測定系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
圖59是傳感器模塊111A的傳感器的配置示例說明圖。
圖60是傳感器模塊111B的傳感器的配置示例說明圖。
圖61是手臂的高度變化量和和脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)的關(guān)系說明圖。
圖62是手臂的角度和方向的關(guān)系說明圖。
圖63是初始狀態(tài)下的手臂位置(手臂方向)中，手臂位置的高度變化量和作為角度傳感器的輸出的體動分量(跳動分量)的關(guān)系說明圖。
圖64是把高度變化量固定時，作為因手臂位置而變化的角度傳感器的輸出的體動分量(跳動分量)的變化說明圖。
圖65是初始狀態(tài)下的手臂位置(手臂方向)中，手臂位置的高度變化量和校正后的角度傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)的關(guān)系說明圖。
圖66是把第3實施方式的脈搏計裝配到鐘表殼中的剖面圖。
圖67是角度傳感器即差動電容型傳感器的傳感器結(jié)構(gòu)概圖。
圖68是差動電容型傳感器的局部放大圖。
圖69是差動電容型傳感器的工作說明圖。
圖70是用作角度傳感器的旋轉(zhuǎn)錘型角度傳感器的正面圖。
圖71是圖70的旋轉(zhuǎn)錘型角度傳感器的側(cè)面圖。
圖72是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖73是向圖72的脈波檢測數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖74是把角度檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖75是向圖74的角度檢測數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖76是把自適應(yīng)濾波器應(yīng)用于圖72的脈波檢測數(shù)據(jù)及圖74的角度檢測數(shù)據(jù)，把所得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖77是向圖76的殘差數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖78是把校正后的角度檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列時的一個示例的曲線圖。
圖79是向校正后的角度檢測數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖80是把自適應(yīng)濾波器應(yīng)用于圖72的脈波檢測數(shù)據(jù)及圖78的校正后的角度檢測數(shù)據(jù)，把所得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列時的曲線圖。
圖81是向圖80的殘差數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖82是佩戴在人體上模擬靜脈血液移動(流動)的血管模擬傳感器的原理說明圖。
圖83是第1剛體型血管模擬傳感器的示意圖。
圖84是第2剛體型血管模擬傳感器的示意圖。
圖85是第1彈性體型血管模擬傳感器的示意圖。
圖86是第2彈性體型血管模擬傳感器的示意圖。
圖87是剛體型血管模擬傳感器和脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)的關(guān)系說明圖。
圖88是彈性體型血管模擬傳感器和脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)的關(guān)系說明圖。
圖89是第4實施方式的脈搏測定系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖90是佩戴狀態(tài)下的傳感器模塊的各個傳感器的配置示例說明圖。
圖91是脈搏測定裝置的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
圖92是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖93是把對應(yīng)圖92的脈波檢測數(shù)據(jù)的壓力檢測數(shù)據(jù)在同一時間軸上按時間序列順序排列的曲線圖。
圖94是把根據(jù)圖92的脈波檢測數(shù)據(jù)和圖93的壓力檢測數(shù)據(jù)算出的差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖95是向圖94的差數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖96是脈波檢測數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果的說明圖。
圖97是壓力檢測數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果的說明圖。
圖98是頻率分析后的脈波檢測數(shù)據(jù)和頻率分析后的壓力檢測數(shù)據(jù)之差即差數(shù)據(jù)的說明圖。
圖99是自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
圖100是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖101是把對應(yīng)圖100的脈波檢測數(shù)據(jù)的壓力檢測數(shù)據(jù)在同一時間軸上按時間序列順序排列的曲線圖。
圖102是把自適應(yīng)濾波器應(yīng)用于圖100的脈波檢測數(shù)據(jù)及圖20的壓力檢測數(shù)據(jù)，把所得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列時曲線圖。
圖103是向圖102的殘差數(shù)據(jù)實施FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖104是佩戴狀態(tài)下的傳感器模塊的各個傳感器的配置示例說明圖。
圖105是佩戴狀態(tài)下的傳感器模塊的各個傳感器的配置示例說明圖。
圖106是作為加速度傳感器，使用3軸(X、Y、Z軸)加速度傳感器時的后述X軸方向的加速度和脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)的關(guān)系說明圖。
圖107是作為加速度傳感器，使用后述的3軸加速度傳感器時的Y軸方向的加速度和脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)的關(guān)系說明圖。
圖108是作為加速度傳感器，使用后述的3軸(X、Y、Z軸)加速度傳感器時的Z軸方向的加速度和脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)的關(guān)系說明圖。
圖109是3軸的說明圖。
圖110是第5實施方式的脈搏測定裝置的外觀透視圖。
圖111是圖110的傳感器模塊的剖面圖。
圖112是把第6實施方式的脈搏測定裝置裝配到鐘表殼中的外觀透視圖。
圖113是圖112的脈搏測定裝置的剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的最佳實施方式。
第1實施方式圖1是第1實施方式的脈搏測定裝置的佩戴狀態(tài)說明圖。
脈搏測定裝置10佩戴在使用者手臂11上來使用，具有裝置主體(鐘表殼)10A、和用于把裝置主體10A佩戴在手臂上的表帶10B。
圖2是第1實施方式的脈搏測定裝置的剖面圖。
把表帶10B纏繞在手腕上以佩戴脈搏測定裝置10時，裝置主體10A的背面?zhèn)染o貼在手腕背部。
因此，在裝置主體10A的背面?zhèn)仍O(shè)置3軸(X軸、Y軸、Z軸)加速度傳感器12及脈波傳感器13。該場合時，3軸加速度傳感器12起著體動傳感器的功能。
如圖2所示，脈波傳感器單元13具有射出脈波檢測用光的LED13A；接受從人體反射的檢測用光的PD(光電探測器)13B；和透明玻璃13C，保護(hù)LED13A和PD13B，同時透過LED13A的照射光、通過生物體所得到的反射光，使其入射到PD13B。其中，透明玻璃13C由構(gòu)成裝置主體10A的后蓋14固定著。
根據(jù)該脈波傳感器單元13的結(jié)構(gòu)，來自LED13A的光通過透明玻璃55照射手腕背部，其反射光被光電二極管13B所接受。
在裝置主體10A的表面?zhèn)仍O(shè)置液晶顯示裝置15，除當(dāng)前時間和日期外，還顯示基于脈波傳感器13的檢測結(jié)果的脈搏數(shù)HR等生物體信息。
在裝置主體10A的內(nèi)部，在主基板16的上側(cè)設(shè)有CPU等各種IC電路，由此構(gòu)成數(shù)據(jù)處理電路17。
在主基板16的背面?zhèn)仍O(shè)有電池18，由電池18向3軸加速度傳感器12、脈波傳感器13、液晶顯示裝置15及主基板16提供電源。
3軸加速度傳感器12、脈波傳感器13和主基板16通過熱封件(heatseal)19而連接。這樣，利用熱封件19形成的布線，主基板16向3軸加速度傳感器12和脈波傳感器13提供電源。
結(jié)果，3軸加速度傳感器12向主基板16提供加速度檢測信號。脈波傳感器13向主基板16提供脈波檢測信號。
數(shù)據(jù)處理電路17對加速度檢測信號和脈波檢測信號進(jìn)行FFT處理，通過分析其處理結(jié)果，算出脈搏數(shù)HR。另外，如圖1所示，在裝置主體10A的外側(cè)面設(shè)有用于進(jìn)行時間調(diào)整和顯示模式切換等的按鈕開關(guān)20A、20B、20C、20D、20E。
圖3是第1實施方式的脈搏測定裝置的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
如果大致劃分脈搏測定裝置10，具有上述3軸加速度傳感器12、脈波傳感器13、液晶顯示裝置15、以及脈波信號放大電路21、加速度信號放大電路22、A/D變換電路23、MPU24、RAM25和ROM26。
3軸加速度傳感器12具有圖1或圖2所示的檢測X軸方向的加速度的X軸加速度傳感器12X、檢測Y軸方向的加速度的Y軸加速度傳感器12Y、檢測Z軸方向的加速度的Z軸加速度傳感器12Z。
脈波信號放大電路21以規(guī)定的放大率放大從脈波傳感器13輸出的脈波檢測信號，并作為放大脈波檢測信號輸出給A/D變換電路23。
加速度信號放大電路22以規(guī)定的放大率分別放大從3軸加速度體動傳感器12輸出的X軸加速度檢測信號、Y軸加速度檢測信號和Z軸加速度檢測信號，并作為放大X軸加速度檢測信號、放大Y軸加速度檢測信號和放大Z軸加速度檢測信號輸出給A/D變換電路23。
A/D變換電路23把所輸入的放大脈波檢測信號、放大X軸加速度檢測信號、放大Y軸加速度檢測信號、放大Z軸加速度檢測信號、和放大壓力檢測信號分別單獨進(jìn)行模擬/數(shù)字變換，并作為脈波檢測數(shù)據(jù)、X軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kx、Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)Ky、Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kz輸出給MPU24。
MPU24把脈波檢測數(shù)據(jù)、X軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kx、Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)Ky、Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kz存儲在RAM25中，同時根據(jù)存儲在ROM26的控制程序算出脈搏數(shù)，并顯示在顯示裝置15上。
具體而言，MPU24把根據(jù)存儲在RAM25中的脈波檢測數(shù)據(jù)、X軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kx、Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)Ky、Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kz所得到的體動檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列，并對所對應(yīng)的每個取樣時間求出脈波檢測數(shù)據(jù)和體動檢測數(shù)據(jù)的兩者之差即殘差數(shù)據(jù)。
然后，進(jìn)行該殘差數(shù)據(jù)的頻率分析(FFT快速傅立葉變換)，抽出脈波的諧波成分，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
下面，具體說明脈搏數(shù)算出處理。
首先，在具體說明第1實施方式之前，說明第1實施方式的工作原理。
用于檢測脈波的脈波傳感器的輸出中，除脈波成分外，還包含各種體動成分。已知該體動成分是起因于脈搏被測定者即使用者的運動(步行、跑步動作、手臂擺動等)的、由生物體內(nèi)部的變化而產(chǎn)生的。
可是，把3軸加速度傳感器用作檢測體動成分的傳感器時，已知，特別是末梢方向、即X軸方向的體動成分的影響大，但也不能忽視其他2軸(Y軸和Z軸)方向的體動成分。
因此，發(fā)明者們把使產(chǎn)生同一體動成分時的2軸方向的加速度作為向量，研究了2軸加速度向量的合成向量的變化量和脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)的關(guān)系。
圖4是2軸加速度向量的合成向量的變化量和脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)的關(guān)系說明圖。
如圖4所示可以得知，2軸加速度向量的合成向量的變化量和脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)大致成正比關(guān)系。
換言之，如果能夠檢測2軸加速度向量的合成向量的變化量，則可以推測脈波傳感器的輸出中包含的靜脈血液的影響量。
在本第1實施方式中，通過外部的3軸加速度傳感器檢測因靜脈起因的體動成分，同時以規(guī)定比例從脈波傳感器的輸出中減去這些檢測輸出，從而可以根據(jù)去除了靜脈血液的影響的信號準(zhǔn)確檢測脈搏數(shù)。
圖5是第1實施方式的自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
如果大致劃分自適應(yīng)濾波器30，具有濾波系數(shù)生成單元31和合成單元32。
濾波系數(shù)生成單元31的系數(shù)控制單元31A起著體動成分去除單元的功能，根據(jù)應(yīng)用了合成單元32前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)來生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。
濾波系數(shù)生成單元31把系數(shù)控制單元31A生成的自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于所輸入的體動成分檢測信號即X軸加速度數(shù)據(jù)Kx、Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky和Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz的合成數(shù)據(jù)即合成加速度向量數(shù)據(jù)(＝y(tǒng))、以及偽低頻信號(＝z)，分別生成體動去除數(shù)據(jù)h(x)、h(y)、h(z)，并輸出給合成單元32。
合成單元32起著去除處理單元的功能，合成前次輸出的脈波檢測數(shù)據(jù)(＝脈波成分+體動成分)和體動去除數(shù)據(jù)h(x)、h(y)、h(z)，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分e(n)。
下面，說明使用偽低頻信號的理由。
根據(jù)發(fā)明者們的實驗，即使從脈波檢測數(shù)據(jù)中去除體動去除數(shù)據(jù)h(x)、h(y)、h(z)，因所得到的脈波成分中殘留有低頻波動成分，所以往往不能準(zhǔn)確求出脈搏數(shù)。
這可考慮為呼吸和神經(jīng)的影響，但對其進(jìn)行檢測并去除其影響需要大型系統(tǒng)，所以不可能實現(xiàn)便攜式脈搏測定裝置。
因此，發(fā)明者們將體動檢測傳感器即3軸加速度傳感器的輸出信號與相當(dāng)于該低頻波動成分的頻率的偽低頻信號相乘，并且實施自適應(yīng)濾波，從而可以去除該影響。
此時，從偽低頻信號在進(jìn)行頻率分析時具有規(guī)定的頻率分布，需要去除低頻波動成分，和其頻帶區(qū)域小于等于0.5Hz的觀點考慮，優(yōu)選小于等于0.5Hz的三角波或矩形波。該頻帶區(qū)域和波形形狀根據(jù)實際包含的低頻波動成分可以適當(dāng)變更。
下面，說明本第1實施方式的具體的脈搏數(shù)算出處理。
圖6是把對應(yīng)從X軸加速度傳感器12X輸出的X軸加速度檢測信號的X軸加速度數(shù)據(jù)Kx按時間序列順序排列的曲線圖。
圖7是對對應(yīng)圖6的X軸加速度數(shù)據(jù)Kx進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖8是把對應(yīng)從Y軸加速度傳感器12Y輸出的Y軸加速度檢測信號的Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky按時間序列順序排列的曲線圖。
圖9是對對應(yīng)圖8的Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖10是把對應(yīng)從Z軸加速度傳感器12Z輸出的Z軸加速度檢測信號的Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz按時間序列順序排列的曲線圖。
圖11是對對應(yīng)圖10的Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
如果比較圖6、圖8和圖10可知，作為體動成分，X軸加速度成分的影響大于Y軸加速度成分和Z軸加速度成分的影響。
因此，發(fā)明者們?yōu)榱嗽诰S持測定精度同時又簡化處理，如前面所述，把Y軸加速度成分和Z軸加速度成分作為一個整體來進(jìn)行處理，檢測2軸加速度向量的合成向量變化量。
圖12是把對應(yīng)從Y軸加速度傳感器12Y輸出的Y軸加速度檢測信號的Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky、對應(yīng)從Z軸加速度傳感器12Z輸出的Z軸加速度檢測信號的Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz分別作為向量使用，把作為其合成向量而得到的合成加速度向量數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖13是向?qū)?yīng)圖12的合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Ky2+Kz2),]]>即對2軸加速度合成成分進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖14是把預(yù)先設(shè)定的偽低頻信號(使用三角波)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖15是對對應(yīng)圖14的偽低頻信號進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
如圖15所示，該頻率大致小于等于0.5Hz，具有規(guī)定的頻率分布。
圖16是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖17對對應(yīng)圖16的脈波檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
首先，MPU24順序讀出存儲在RAM25中的脈波檢測數(shù)據(jù)、X軸加速度檢測數(shù)據(jù)、Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)、Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)，把一個取樣時間中的脈波檢測數(shù)據(jù)輸出給合成單元32。
與此并行，MPU24向濾波系數(shù)生成單元31輸出對應(yīng)于輸出給合成單元32的脈波檢測數(shù)據(jù)的X軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kx、Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)Ky、Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kz。
這樣，濾波系數(shù)生成單元31的系數(shù)控制單元31A根據(jù)應(yīng)用了合成單元32前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。
濾波系數(shù)生成單元31在系數(shù)控制單元31A的控制下，分別把自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于所輸入的體動成分檢測信號即X軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kx(＝x)、Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)Ky和Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kz的合成數(shù)據(jù)即合成加速度向量數(shù)據(jù)(＝y(tǒng))、以及偽低頻信號(＝z)，分別生成體動去除數(shù)據(jù)h(x)、h(y)、h(z)，輸出給合成單元32。
這樣，合成單元32合成此次的脈波檢測數(shù)據(jù)和體動去除數(shù)據(jù)h(x)、h(y)、h(z)，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分，輸出應(yīng)用了自適應(yīng)濾波后的數(shù)據(jù)即殘差數(shù)據(jù)e(n)。
圖18是對圖16的脈波檢測信號，把自適應(yīng)濾波應(yīng)用于圖6的放大X軸加速度檢測信號、圖12的合成加速度向量信號及圖14的偽低頻信號，把對所得到的信號進(jìn)行合成而得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
然后，MPU24對殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT。
圖19是對圖18的殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
由此所得到的頻率分析結(jié)果實質(zhì)上已從脈波傳感器的輸出信號(脈波成分+體動成分)中去除了靜脈起因的體動成分，即成為主要對應(yīng)脈波成分的脈波數(shù)據(jù)。
下面為了比較，說明未使用偽低頻信號時得到的脈波數(shù)據(jù)。
圖20是對圖16的脈波檢測信號，把自適應(yīng)濾波應(yīng)用于圖6的放大X軸加速度檢測信號及圖12的合成加速度向量信號，把對所得到的信號進(jìn)行合成而得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖21是對圖20的殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
通過比較圖19和圖21可容易得知，根據(jù)本第1實施方式的結(jié)構(gòu)，可以降低低頻波動成分，進(jìn)而容易去除檢測脈搏數(shù)時的低頻波動成分的影響。
另外，MPU24主要把所得到的含有脈波成分的脈波數(shù)據(jù)中的最大頻率成分作為脈搏波譜，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
然后，MPU24把脈搏數(shù)顯示在液晶顯示裝置15上。
如上所述，根據(jù)本第1實施方式，通過使用起著體動傳感器的功能的3軸加速度傳感器12及脈波傳感器13，并使用準(zhǔn)低頻信號，從而可以可靠地檢測把握生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分的主要原因即靜脈的波動。因此，能夠可靠去除體動成分，進(jìn)而進(jìn)行準(zhǔn)確的脈波成分檢測以及準(zhǔn)確的脈搏數(shù)測定。
第1變形例以上說明的是使用Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky和Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz的合成數(shù)據(jù)即合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Ky2+Kz2)]]>時的實施方式，但本第1變形例是使用把X軸加速度數(shù)據(jù)、Y軸加速度數(shù)據(jù)和Z軸加速度數(shù)據(jù)這3個加速度數(shù)據(jù)合成后的合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Kx2+Ky2+Kz2),]]>即使用3軸加速度合成成分時的實施方式。
圖22是第1實施方式的第1變形例的自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
如果大致劃分自適應(yīng)濾波器40，具有濾波系數(shù)生成單元41、求積單元42和合成單元43。
濾波系數(shù)生成單元41起著體動成分去除單元的功能，根據(jù)應(yīng)用了合成單元43前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。
與此并行，求積單元42將X軸加速度數(shù)據(jù)、Y軸加速度數(shù)據(jù)和Z軸加速度數(shù)據(jù)這3個加速度數(shù)據(jù)合成后的合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Kx2+Ky2+Kz2)]]>乘以預(yù)先設(shè)定的偽低頻信號，并輸出給濾波系數(shù)生成單元41。
結(jié)果，濾波系數(shù)生成單元41把所生成的自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于求積單元42的輸出中，生成體動去除數(shù)據(jù)h(Kx2+Ky2+Kz2)，并輸出給合成單元43。
合成單元43起著去除處理單元的功能，合成前次輸出的脈波檢測數(shù)據(jù)(＝脈波成分+體動成分)和體動去除數(shù)據(jù)h(Kx2+Ky2+Kz2)，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分e(n)。
下面，具體說明第1變形例的脈搏數(shù)算出處理。
圖23是把對應(yīng)于從X軸加速度傳感器12X輸出的X軸加速度檢測信號的X軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kx按時間序列順序排列的曲線圖。
圖24是對對應(yīng)圖23的X軸加速度數(shù)據(jù)Kx進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖25是把對應(yīng)于從Y軸加速度傳感器12Y輸出的Y軸加速度檢測信號的Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)Ky按時間序列順序排列的曲線圖。
圖26是對對應(yīng)圖25的Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖27是把對應(yīng)于從Z軸加速度傳感器12Z輸出的Z軸加速度檢測信號的Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kz按時間序列順序排列的曲線圖。
圖28是對對應(yīng)圖27的Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖29是把對應(yīng)于從X軸加速度傳感器12X輸出的X軸加速度數(shù)據(jù)Kx、對應(yīng)于從Y軸加速度傳感器12Y輸出的Y軸加速度檢測信號的Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)Ky、對應(yīng)于從Z軸加速度傳感器12Z輸出的Z軸加速度檢測信號的Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kz分別作為向量使用，把作為其合成向量所得到的合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Kx2+Ky2+Kz2)]]>按時間序列順序排列的曲線圖。
圖30是對對應(yīng)圖29的合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Kx2+Ky2+Kz2)]]>進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖31是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖32是對對應(yīng)圖31的脈波檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
首先，MPU24順序讀出存儲在RAM25中的脈波檢測數(shù)據(jù)、X軸加速度檢測數(shù)據(jù)、Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)、Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)，把一個取樣時間中的脈波檢測數(shù)據(jù)輸出給合成單元43。
與此并行，MPU24向求積單元42輸出對應(yīng)于輸出給合成單元43的脈波檢測數(shù)據(jù)的X軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kx、Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)Ky、Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kz。
求積單元42將X軸加速度數(shù)據(jù)、Y軸加速度數(shù)據(jù)和Z軸加速度數(shù)據(jù)這3個加速度數(shù)據(jù)合成后的合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Kx2+Ky2+Kz2)]]>乘以圖14及圖15所示的偽低頻信號，并輸出給濾波系數(shù)生成單元41。
這樣，濾波系數(shù)生成單元41根據(jù)應(yīng)用了合成單元43前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。
濾波系數(shù)生成單元41把自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于所輸入的合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Kx2+Ky2+Kz2),]]>生成體動去除數(shù)據(jù)h(Kx2+Ky2+Kz2)，并輸出給合成單元43。
由此，合成單元43將此次的脈波數(shù)據(jù)和體動去除數(shù)據(jù)h(Kx2+Ky2+Kz2)進(jìn)行合成，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分，輸出應(yīng)用了自適應(yīng)濾波后的數(shù)據(jù)即殘差數(shù)據(jù)e(n)。
圖33是對圖31的脈波檢測數(shù)據(jù)，把自適應(yīng)濾波應(yīng)用于圖29的合成加速度向量數(shù)據(jù)及圖14的偽低頻信號，合成其數(shù)據(jù)而得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
然后，MPU24對殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT。
圖34是對圖33的殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
這樣，所得到的頻率分析結(jié)果和第1實施方式比，在低頻區(qū)域(＜0.5Hz)仍殘留有與脈波成分無關(guān)的波譜，但并不給脈波成分的頻帶區(qū)域(2Hz～2.5Hz)帶來影響，而是實質(zhì)上從脈波傳感器的輸出信號(脈波成分+體動成分)中去除了靜脈起因的體動成分的波譜，即形成主要對應(yīng)于脈波成分的脈波數(shù)據(jù)。
第2變形例以上說明的是把偽低頻信號用于處理時的情況，但本第2變形例是為了簡化處理和裝置結(jié)構(gòu)，而不把偽低頻信號用于處理時的變形例。
圖35是第1實施方式的第2變形例的自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
如果大致劃分自適應(yīng)濾波器50，具有濾波系數(shù)生成單元51和合成單元52。
濾波系數(shù)生成單元51的系數(shù)控制單元51A起著體動成分去除單元的功能，根據(jù)應(yīng)用了合成單元52前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。
濾波系數(shù)生成單元51把系數(shù)控制單元51A生成的自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于所輸入的體動成分檢測信號即X軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kx、Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)Ky和Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kz，分別生成體動去除數(shù)據(jù)h(x)、h(y)、h(z)，輸出給合成單元52。
合成單元52起著去除處理單元的功能，將前次抽出的脈波檢測數(shù)據(jù)(＝脈波成分+體動成分)和體動去除數(shù)據(jù)h(Kx2+Ky2+Kz2)進(jìn)行合成，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分e(n)。
下面，具體說明處理數(shù)據(jù)的一個示例。
圖36是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖37是對對應(yīng)圖36的脈波檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
圖38是對圖31的脈波檢測數(shù)據(jù)，把自適應(yīng)濾波應(yīng)用于圖29的合成加速度向量數(shù)據(jù)及圖14的偽低頻信號，進(jìn)行合成而得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
圖39是對圖38的殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
MPU24通過對殘差數(shù)據(jù)e(n)進(jìn)行FFT，從而所得到頻率分析結(jié)果如圖34所示，和第1實施方式相同，實質(zhì)上從脈波傳感器的輸出信號(＝脈波成分+體動成分)中去除了因靜脈造成的體動成分，即成為主要對應(yīng)脈波成分的脈波數(shù)據(jù)。
第3變形例本第3變形例是上述第1變形例的進(jìn)一步變形例，是在第1變形例中采用不使用偽低頻信號的結(jié)構(gòu)的變形例。
圖40是第1實施方式的第3變形例的自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
如果大致劃分自適應(yīng)濾波器60，具有濾波系數(shù)生成單元61和合成單元62。
濾波系數(shù)生成單元61起著體動成分去除單元的功能，根據(jù)應(yīng)用了合成單元62前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。
濾波系數(shù)生成單元61把所生成的自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于將X軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kx、Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)Ky和Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kz這3個加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行合成后的合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Kx2+Ky2+Kz2),]]>生成體動去除數(shù)據(jù)h(Kx2+Ky2+Kz2)，輸出給合成單元62。
合成單元62起著去除處理單元的功能，將前次抽出的脈波檢測數(shù)據(jù)(＝脈波成分+體動成分)和體動去除數(shù)據(jù)h(Kx2+Ky2+Kz2)進(jìn)行合成，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分e(n)。
根據(jù)本第3變形例，可以得到和第1變形例相同的效果，同時由于不使用偽低頻信號，所以能夠進(jìn)一步實現(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)及處理的簡化。
第4變形例本第4變形例是在第1實施方式中采用不使用偽低頻信號的結(jié)構(gòu)的變形例。
圖41是第1實施方式的自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
如果大致劃分自適應(yīng)濾波器70，具有濾波系數(shù)生成單元71和合成單元72。
濾波系數(shù)生成單元71的系數(shù)控制單元71A起著體動成分去除單元的功能，根據(jù)應(yīng)用了合成單元72前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。
濾波系數(shù)生成單元71把系數(shù)控制單元71A生成的自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于所輸入的體動成分檢測信號即X軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kx(＝x)、Y軸加速度檢測數(shù)據(jù)Ky和Z軸加速度檢測數(shù)據(jù)Kz的合成數(shù)據(jù)即合成加速度向量數(shù)據(jù)(＝y(tǒng))，分別生成體動去除數(shù)據(jù)h(x)、h(y)，輸出給合成單元72。
合成單元72起著去除處理單元的功能，將前次抽出的脈波檢測數(shù)據(jù)(＝脈波成分+體動成分)和體動去除數(shù)據(jù)h(x)、h(y)進(jìn)行合成，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分e(n)。
根據(jù)本第4變形例，可以得到和第1實施方式相同的效果，同時由于不使用偽低頻信號，所以能夠進(jìn)一步實現(xiàn)裝置結(jié)構(gòu)及處理的簡化。
第5變形例在以上說明中，在算出將X軸加速度數(shù)據(jù)Kx、Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky和Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz這3個加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行合成后的合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Kx2+Ky2+Kz2)]]>或?qū)軸加速度檢測數(shù)據(jù)Ky和Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz這2個加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行合成后的合成加速度向量數(shù)據(jù)(=Ky2+Kz2)]]>時，未進(jìn)行任何加權(quán)，但也可以是對作為各個合成加速度向量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)加權(quán)的結(jié)構(gòu)。
例如，利用X軸加速度數(shù)據(jù)Kx、Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky和Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz這3個加速度數(shù)據(jù)求出合成加速度向量數(shù)據(jù)時，也可以使用下述公式。
a·Kx2+b·Ky2+c·Kz2]]>其中，a＞b≥c＞0另外，即使在不使用合成加速度向量數(shù)據(jù)的場合，也可對X軸加速度數(shù)據(jù)Kx、Y軸加速度數(shù)據(jù)Ky和Z軸加速度數(shù)據(jù)Kz同樣進(jìn)行適當(dāng)加權(quán)，并使用自適應(yīng)濾波系數(shù)。
此外，也可以對偽低頻信號進(jìn)行加權(quán)。
以上說明了在手臂上安裝3軸加速度傳感器時的情況，但也可以設(shè)在手指根部和手指前端。
第2實施方式本第2實施方式是用壓力傳感器來取代第1實施方式的3軸加速度傳感器的實施方式。
原理首先，在具體說明第2實施方式之前，說明第2實施方式的工作原理。
用于檢測脈波的脈波傳感器的輸出中，除脈波成分外，還包含各種體動成分。該體動成分已知是起因于脈搏被測定者即使用者的運動(步行、跑步動作、手臂擺動等)的、由于生物體內(nèi)部的變化而產(chǎn)生的。
因此，把加速度傳感器用作檢測體動成分的傳感器時，雖能夠檢測使用者的運動，但由于脈波傳感器的輸出中包含的體動成分是起因于該運動的、由于生物體內(nèi)部的變化而產(chǎn)生的，所以很難準(zhǔn)確檢測脈波傳感器的輸出中包含的真正體動成分。
另一方面，作為由生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分，作為對用作脈波傳感器的光傳感器影響最大的成分，不能忽視靜脈血液的影響。
可是，已知由于靜脈壁的伸展性大，在血壓上升時靜脈壁拉長，在該部分存有大量血液，伴隨有體表面的壓力隨靜脈膨脹而增加的現(xiàn)象。
隨之，發(fā)明者們研究了使產(chǎn)生同一體動成分時的體表面的壓力變化量和脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)的關(guān)系。
圖42是壓力變化量和脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)的關(guān)系說明圖。
如圖42所示，可知壓力變化量和脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)具有大致成正比的關(guān)系。
換言之，如果能夠檢測體表面的壓力變化量，則可以推測脈波傳感器的輸出中包含的靜脈血液的影響量。
在本第2實施方式中，利用外部的壓力傳感器檢測靜脈的膨脹、即因靜脈造成的體動成分，同時以規(guī)定比例從脈波傳感器的輸出中將其減去，從而根據(jù)去除了靜脈血液的影響的信號來準(zhǔn)確檢測脈搏數(shù)。
詳細(xì)說明下面，詳細(xì)說明第2實施方式。
圖43是第2實施方式的脈搏測定系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)圖。
如果大致劃分脈搏測定裝置80，具有佩戴在使用者手指上的傳感器模塊81；和通過布線L與傳感器模塊81相連接、并佩戴在使用者手臂上的裝置主體82。
圖44是傳感器模塊的各個傳感器的配置示例說明圖。
如果大致劃分傳感器模塊，其結(jié)構(gòu)具有主要檢測脈波成分的脈波傳感器83；和主要檢測體動成分的壓力傳感器84。
其中，脈波傳感器83具有射出檢測用光的LED83A；和接受從人體反射出的檢測用光的PD(光電探測器)。
圖45是脈搏測定裝置的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
如果大致劃分脈搏測定裝置80，具有前述的脈波傳感器83及體動傳感器84；以及脈波信號放大電路91；體動信號放大電路92；A/D變換電路93；MPU94；RAM95；ROM96；和液晶顯示裝置等顯示裝置97。
在本第2實施方式中，體動傳感器84是使用壓力傳感器。
脈波信號放大電路91以規(guī)定的放大率放大從脈波傳感器83輸出的脈波檢測信號，并作為放大脈波檢測信號輸出給A/D變換電路93。
體動信號放大電路92以規(guī)定的放大率放大從體動傳感器84輸出的壓力檢測信號，并作為放大壓力檢測信號輸出給A/D變換電路93。
A/D變換電路93把所輸入的放大脈波檢測信號和放大壓力檢測信號分別單獨進(jìn)行模擬/數(shù)字變換，并作為脈波檢測數(shù)據(jù)和壓力檢測數(shù)據(jù)輸出給MPU94。
MPU94把脈波檢測數(shù)據(jù)和壓力檢測數(shù)據(jù)(體動檢測數(shù)據(jù))存儲在RAM95中，同時根據(jù)存儲在ROM96的控制程序算出脈搏數(shù)，并顯示在顯示裝置97上。
具體而言，MPU94把存儲在RAM95中的脈波檢測數(shù)據(jù)和壓力檢測數(shù)據(jù)(體動檢測數(shù)據(jù))按時間序列順序排列，并對所對應(yīng)的每個取樣時間求出脈波檢測數(shù)據(jù)和壓力檢測數(shù)據(jù)的兩者之差即差數(shù)據(jù)。
然后，進(jìn)行該殘差數(shù)據(jù)的頻率分析(FFT快速傅立葉變換)，抽出脈波的諧波成分，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
下面，具體說明脈搏數(shù)算出處理。
圖46是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖47是把對應(yīng)圖46的脈波檢測數(shù)據(jù)的壓力檢測數(shù)據(jù)在同一時間軸上按時間序列順序排列的曲線圖。
首先，MPU94順序讀出存儲在RAM95中的脈波檢測數(shù)據(jù)和壓力檢測數(shù)據(jù)，從某個取樣時間的脈波檢測數(shù)據(jù)中減去同一取樣時間的壓力檢測數(shù)據(jù)，從而算出差數(shù)據(jù)。
圖48是把根據(jù)圖46的脈波檢測數(shù)據(jù)和圖47的壓力檢測數(shù)據(jù)算出的差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
然后，MPU94對差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT。
圖49是對圖48的差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
這樣，所得到的頻率分析結(jié)果實質(zhì)上已從脈波傳感器的輸出信號(脈波成分+體動成分)中去除靜脈起因的體動成分，即形成主要針對脈波成分的脈波數(shù)據(jù)。
MPU94把所得到的脈波數(shù)據(jù)中的最大頻率成分作為脈搏波譜，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
然后，MPU94把脈搏數(shù)顯示在顯示裝置97上。
如上所述，根據(jù)本第2實施方式，可以使用壓力傳感器可靠地檢測把握以生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分為主要原因的靜脈波動。因此，能夠可靠去除體動成分，進(jìn)行準(zhǔn)確地脈波成分檢測，進(jìn)而可以測定準(zhǔn)確的脈搏數(shù)。
第1變形例下面，說明第2實施方式的第1變形例。
以上說明的結(jié)構(gòu)是，在進(jìn)行頻率分析(FFT)之前，從脈波檢測數(shù)據(jù)中減去壓力檢測數(shù)據(jù)，算出差數(shù)據(jù)，但本第1變形例是對脈波檢測數(shù)據(jù)及壓力檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率分析之后，算出差數(shù)據(jù)的變形例。以下將說明第1變形例。
在本第1變形例中，MPU94分別對存儲在RAM95中的脈波檢測數(shù)據(jù)及壓力檢測數(shù)據(jù)(體動檢測數(shù)據(jù))進(jìn)行頻率分析(FFT)。
然后，MPU94求出頻率分析后的脈波檢測數(shù)據(jù)及頻率分析后的壓力檢測數(shù)據(jù)之差即差數(shù)據(jù)。
從所得到的差數(shù)據(jù)中抽出脈波的諧波成分，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
下面，具體說明脈搏數(shù)算出處理。
圖50是脈波檢測數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果的說明圖。
圖51是壓力檢測數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果的說明圖。
首先，MPU94分別順序讀出存儲在RAM95中的脈波檢測數(shù)據(jù)及壓力檢測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行FFT，進(jìn)行頻率分析。
圖52是頻率分析后的脈波檢測數(shù)據(jù)和頻率分析后的壓力檢測數(shù)據(jù)之差即差數(shù)據(jù)的說明圖。
然后，MPU94比較頻率分析后的脈波檢測數(shù)據(jù)和頻率分析后的壓力檢測數(shù)據(jù)，求出同一頻率成分的差，生成差數(shù)據(jù)。
這樣，作為所得到的差數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果，實質(zhì)上已從脈波傳感器的輸出信號(脈波成分+體動成分)中去除因靜脈造成的體動成分，即成為主要針對脈波成分的脈波數(shù)據(jù)。
MPU94把所得到的脈波數(shù)據(jù)中的最大頻率成分作為脈搏波譜，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
然后，MPU94把脈搏數(shù)顯示在顯示裝置97上。
如上所述，本第2實施方式的第1變形例也能可靠地檢測把握以生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分為主要原因的靜脈波動。因此，能夠可靠去除體動成分，進(jìn)行準(zhǔn)確的脈波成分檢測，進(jìn)而可以測定準(zhǔn)確的脈搏數(shù)。
第2變形例下面，說明第2實施方式的第2變形例。
以上說明的結(jié)構(gòu)是，在進(jìn)行頻率分析(FFT)之前或之后，從脈波檢測數(shù)據(jù)中減去壓力檢測數(shù)據(jù)，算出差數(shù)據(jù)，但本第2變形例是使用自適應(yīng)濾波從脈波檢測數(shù)據(jù)中去除體動成分時的變形例。
圖53是自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
如果大致劃分自適應(yīng)濾波器100，具有濾波系數(shù)生成單元101和合成單元102。
濾波系數(shù)生成單元101起著體動成分去除單元的功能，根據(jù)應(yīng)用了合成單元102前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。把自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于所輸入的起著體動成分檢測信號的功能的壓力檢測數(shù)據(jù)(＝k(n))，生成體動去除數(shù)據(jù)(＝h·k(n))，并輸出給合成單元102。
合成單元102起著去除處理單元的功能，將前次抽出的脈波檢測數(shù)據(jù)(＝脈波成分+體動成分)和體動去除數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分。
下面，具體說明本第2變形例的脈搏數(shù)算出處理。
圖54是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖55是把對應(yīng)圖54的脈波檢測數(shù)據(jù)的壓力檢測數(shù)據(jù)在同一時間軸上按時間序列順序排列的曲線圖。
首先，MPU94順序讀出存儲在RAM95中的脈波檢測數(shù)據(jù)及壓力檢測數(shù)據(jù)，把一個取樣時間中的脈搏檢測數(shù)據(jù)輸出給合成單元102。
MPU94把對應(yīng)于輸出給合成單元102的脈波檢測數(shù)據(jù)的壓力檢測數(shù)據(jù)輸出給濾波系數(shù)生成單元101。
這樣，濾波系數(shù)生成單元101根據(jù)應(yīng)用了合成單元102前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。把自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于所輸入的起著體動成分檢測信號的功能的壓力檢測數(shù)據(jù)(＝k(n))，把體動去除數(shù)據(jù)(＝h·k(n))輸出給合成單元102。
由此，合成單元102將此次的脈波數(shù)據(jù)和體動去除數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分，輸出殘差數(shù)據(jù)(＝應(yīng)用了濾波后的數(shù)據(jù))。
圖56是把自適應(yīng)濾波應(yīng)用于圖54的脈波檢測數(shù)據(jù)及圖55的壓力檢測數(shù)據(jù)，把所得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
然后，MPU94對殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT。
圖57是對圖56的殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
這樣，所得到的頻率分析結(jié)果實質(zhì)上已從脈波傳感器的輸出信號(脈波成分+體動成分)中去除因靜脈造成的體動成分，即成為主要針對脈波成分的脈波數(shù)據(jù)。
MPU94把所得到的主要含有脈波成分的脈波數(shù)據(jù)中的最大頻率成分作為脈波波譜，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
MPU94把脈搏數(shù)顯示在顯示裝置97上。
如上所述，本第2實施方式的第2變形例也能可靠地檢測把握以生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分為主要原因的靜脈波動。因此，能夠可靠去除體動成分，進(jìn)行準(zhǔn)確的脈波成分檢測，進(jìn)而可以測定準(zhǔn)確的脈搏數(shù)。
第3變形例下面，說明第2實施方式的第3變形例。
以上說明的是傳感器模塊具有脈波傳感器和壓力傳感器時的情況，但本第3變形例是把模塊傳感器分成兩個，把脈波傳感器和壓力傳感器分別佩戴在手指上時的變形例。
圖58是第2實施方式的第3變形例的脈搏測定系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
如果大致劃分脈搏測定裝置110，具有佩戴在使用者的第1手指上的模塊傳感器111A；佩戴在使用者的第2手指上的模塊傳感器111B；和裝置主體112，通過布線L1連接模塊傳感器111A，通過布線L2連接模塊傳感器111B，并佩戴在使用者手臂上。
圖59是傳感器模塊111A的傳感器的配置示例說明圖。
傳感器模塊111A具有主要檢測體動成分的壓力傳感器84。
圖60是傳感器模塊111B的傳感器的配置示例說明圖。
傳感器模塊111B具有主要檢測脈波成分的脈波傳感器83，脈波傳感器83具有射出檢測用光的LED83A；和接受從人體反射出的檢測用光的PD(光電探測器)83B。
關(guān)于實際檢測動作，和上述的第2實施方式相同，所以省略詳細(xì)說明。
根據(jù)本第3變形例，在不同手指上分別佩戴主要檢測體動成分的壓力傳感器84和主要檢測脈波成分的脈波傳感器83，來進(jìn)行測試，所以可以降低另一方傳感器的機(jī)械配置的影響和因另一方傳感器的輸出信號造成的對輸出信號的噪音影響等。
第3實施方式[3.1]原理首先，在具體說明第3實施方式之前，說明第3實施方式的工作原理。
上述第2實施方式的結(jié)構(gòu)是為了檢測因靜脈血液造成的體動成分，而利用壓力傳感器檢測靜脈血液的壓力。但是，本第3實施方式是著眼于使用者的心臟位置和脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差與靜脈計的壓力具有正比關(guān)系的實施方式。即，本第3實施方式是把使用者的心臟位置和脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差作為以佩戴了脈搏計的手臂的肩關(guān)節(jié)為中心的角度(例如，手臂朝向正下方下垂時為0°，手臂呈水平狀態(tài)時為90°)，來進(jìn)行檢測時的實施方式。
隨之，發(fā)明者們研究了使產(chǎn)生同一體動成分時的(手臂的)高度變化量和脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)的關(guān)系。
圖61是手臂的高度變化量和脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)的關(guān)系說明圖。
如圖61所示，可知手臂的高度變化量和脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)具有大致成正比的關(guān)系。
換言之，如果能夠檢測手臂的高度變化量，則可以推測脈波傳感器的輸出中包含的靜脈血液的影響量。
圖62是手臂的角度和方向的關(guān)系說明圖。
在本第3實施方式中，把手臂朝向正下方下垂時設(shè)為手臂的角度＝0°、方向＝朝下；手臂呈水平狀態(tài)時設(shè)為手臂的角度＝90°、方向＝居中；手臂朝向正上方抬起時設(shè)為手臂的角度＝180°、方向＝朝上。
另外，把在手臂朝向正下方下垂時和手臂呈水平狀態(tài)時中間并朝向手臂時的方向設(shè)為斜向下，把在手臂呈水平狀態(tài)時和手臂朝向正上方抬起時中間并朝向手臂時的方向設(shè)為斜向上。
圖63是初始狀態(tài)下的手臂位置(手臂方向)中，手臂位置的高度變化量和作為角度傳感器的輸出的體動分量(跳動分量)的關(guān)系說明圖。
如圖63所示，可知在初始狀態(tài)下的手臂的高度方向位置低于使用者的心臟位置時，即手臂方向是從朝下到居中時，即使改變手臂位置的高度時，在任一手臂方向，角度傳感器的輸出即體動分量(跳動分量)的變化都顯示同一傾向。
另一方面，還可知在初始狀態(tài)下的手臂的高度方向位置高于使用者的心臟位置時，即手臂方向是從斜向上到朝上時，伴隨靜脈血液的壓力降低，作為角度傳感器的輸出的體動分量(跳動分量)具有整體降低的傾向。
圖64是把高度變化量固定時，作為因手臂位置而變化的角度傳感器的輸出的體動分量(跳動分量)的變化說明圖。
如圖64所示，可知在手臂角度大于90°時，檢測到作為角度傳感器的輸出的體動分量變小。
根據(jù)這些結(jié)果，在手臂角度大于90°時，對角度傳感器的輸出進(jìn)行校正。
圖65是初始狀態(tài)下的手臂位置(手臂方向)中，手臂位置的高度變化量和校正后的角度傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)的關(guān)系說明圖。
該場合時，在圖63所示示例中，在手臂角度大于90°時，通過手臂的角度X、利用下述公式校正了對應(yīng)于角度傳感器的輸出的體動分量(跳動分量)Y。
Y＝y(tǒng)·(X-90)/22.2其中，y高度變化量(mV)X角度(度)Y校正后的高度變化量(mV)結(jié)果，如圖65所示，可以在不受手臂位置影響的狀態(tài)下檢測脈波傳感器的輸出中包含的體動分量(跳動分量)。
因此，在本第3實施方式中，利用外部的角度傳感器檢測使用者的心臟位置和脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差，以規(guī)定比例從脈波傳感器的輸出中減去因靜脈造成的體動成分，從而可以根據(jù)去除了靜脈血液影響的信號來準(zhǔn)確檢測脈搏數(shù)。
詳細(xì)說明下面，詳細(xì)說明第3實施方式。
圖66是把第3實施方式的脈搏計裝配到鐘表殼中的剖面圖。
所示示例中，在脈搏測定裝置120的鐘表殼121的背面設(shè)有脈波傳感器83和角度傳感器122。
如圖66所示，上述的脈波傳感器單元83在鐘表殼121的背面?zhèn)扰c主體形成為一體。在鐘表殼121設(shè)有用于將其佩戴在手臂上的表帶123，把表帶123纏繞在手腕上進(jìn)行佩戴時，鐘表殼121的背面?zhèn)染o貼在手腕背部。
在鐘表殼121的背面?zhèn)仍O(shè)置構(gòu)成脈波傳感器單元83的透明玻璃83C。該透明玻璃83C通過后蓋124固定在鐘表殼121上。透明玻璃83C保護(hù)構(gòu)成脈波傳感器83的LED83A和PD83B，同時透過LED83A的照射光、通過生物體所得到的反射光，使入射到PD83B。
在鐘表殼121的表面?zhèn)仍O(shè)置液晶顯示裝置等顯示裝置97，除顯示當(dāng)前時間和日期外，還顯示基于脈波傳感器83的檢測結(jié)果的脈搏數(shù)HR等生物體信息。
在鐘表殼121的內(nèi)部，在主基板126的上側(cè)設(shè)有CPU等各種IC電路，由此構(gòu)成數(shù)據(jù)處理電路127。
在主基板126的背面?zhèn)仍O(shè)有電池128，從電池128向顯示裝置97、主基板126、及脈波傳感器83提供電源。
主基板126和脈波傳感器83通過熱封件129而連接。這樣，利用熱封件129形成的布線，從主基板126向脈波傳感器83和角度傳感器122提供電源，從脈波傳感器83向主基板126提供脈波檢測信號，從角度傳感器122提供角度檢測信號。
數(shù)據(jù)處理電路127對脈波信號進(jìn)行FFT處理，通過分析其處理結(jié)果，算出脈搏數(shù)HR。另外，在鐘表殼121的外側(cè)面設(shè)有用于進(jìn)行時間調(diào)整和顯示模式切換等未圖示的按鈕開關(guān)。
把表帶123纏繞佩戴在手腕上時，鐘表殼121的背面?zhèn)让嫦蚴滞蟊巢俊Ｋ?，來自LED83A的光通過透明玻璃83C5照射在手腕背部，其反射光入射到PD83B并被接受。
圖67是把差動電容型傳感器用作角度傳感器時的傳感器結(jié)構(gòu)概圖。
圖68是未施加加速度的狀態(tài)下的差動電容型傳感器的局部放大圖。
差動電容型加速度傳感器122A是兩軸角度傳感器，具有第1靈敏度軸LX1和第2靈敏度軸LX2。
差動電容型加速度傳感器122A的一對固定軸131支撐著具有撓性的各個撐條132。一對撐條132從兩側(cè)支撐著梁133。
在各個梁133設(shè)置突起設(shè)于側(cè)方的電極133A。該電極133A在一對固定外側(cè)電極134A、134B上被保持在距各個固定外側(cè)電極134A、134B的距離大致相同的位置處，并與各個固定外側(cè)電極134相對。
這樣，電極133A和各個固定外側(cè)電極134A、134B分別起著大致具有相同容量的電容的功能。
圖69是施加了加速度的狀態(tài)下的差動電容型傳感器的局部說明圖。
在圖68所示狀態(tài)下，如果差動電容型加速度傳感器122A傾斜，則撐條132因重力加速度而彎曲，形成圖69所示狀態(tài)。
結(jié)果，例如是圖69所示情況時，電極133A和和固定外側(cè)電極134A的距離G1大于電極133A和固定外側(cè)電極134B的距離G2。即，由電極133A和固定外側(cè)電極134B構(gòu)成的電容容量變大。
因此，該容量差與重力加速度的大小、即傾斜角度成正比，所以通過測試容量差可以檢測角度。
圖70是用作角度傳感器的旋轉(zhuǎn)錘型角度傳感器的正面圖。
圖71是圖70的旋轉(zhuǎn)錘型角度傳感器的側(cè)面圖。
如果大致劃分旋轉(zhuǎn)錘型角度傳感器122B，具有支撐軸141；由支撐軸141支撐著可以旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)錘142；與旋轉(zhuǎn)錘142一起旋轉(zhuǎn)的同時，形成有相位不同的兩種切槽組的切槽板143；保持支撐軸141的固定板144；和配置在與固定板144上的切槽板143相對的位置的光學(xué)式傳感器單元145。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)錘142根據(jù)角度變化而旋轉(zhuǎn)，光學(xué)式傳感器單元145向各個切槽組輸出具有相當(dāng)于切槽板143的旋轉(zhuǎn)量的脈沖數(shù)的角度檢測信號。此時，各個切槽組的角度檢測信號的相位關(guān)系在旋轉(zhuǎn)錘的旋轉(zhuǎn)方向上是不同的，所以也能檢測角度的變化方向。
下面，具體說明第3實施方式的脈搏數(shù)算出處理。
圖72是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列時的一個示例的曲線圖。圖73是對圖72的脈波檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。圖74是把角度檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列時的一個示例的曲線圖。圖75是對圖74的角度檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
脈搏測定裝置的結(jié)構(gòu)和第2實施方式相同，所以參照圖45的概要結(jié)構(gòu)方框圖進(jìn)行說明。此時，體動傳感器84是角度傳感器。MPU94用來實現(xiàn)圖53所示的自適應(yīng)濾波的功能。
首先，MPU94順序讀出存儲在RAM95中的脈波檢測數(shù)據(jù)及角度檢測數(shù)據(jù)，把某個取樣時間中的脈搏檢測數(shù)據(jù)輸出給合成單元102。
MPU94把對應(yīng)于各個脈波檢測數(shù)據(jù)的角度檢測數(shù)據(jù)輸出給濾波系數(shù)生成單元101。
這樣，濾波系數(shù)生成單元101根據(jù)應(yīng)用了合成單元102前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。把自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于所輸入的起著體動成分檢測信號的功能的角度檢測數(shù)據(jù)(＝k(n))，把體動去除數(shù)據(jù)(＝h·k(n))輸出給合成單元102。
由此，合成單元102將此次的脈波數(shù)據(jù)和體動去除數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分，輸出殘差數(shù)據(jù)(＝應(yīng)用濾波后的數(shù)據(jù))。
圖76是把自適應(yīng)濾波應(yīng)用于圖72的脈波檢測數(shù)據(jù)及圖74的角度檢測數(shù)據(jù)，把所得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
然后MPU94對圖76的殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT。
圖77是對圖76的殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
這樣，所得到的頻率分析結(jié)果實質(zhì)上已從脈波傳感器的輸出信號(脈波成分+體動成分)中去除因靜脈造成的體動成分，即形成主要針對脈波成分的脈波數(shù)據(jù)。
MPU94把所得到的主要含有脈波成分的脈波數(shù)據(jù)中的最大頻率成分作為脈波波譜SP1，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
MPU94把脈搏數(shù)顯示在顯示裝置97上。
但是，以上說明的是對角度傳感器的輸出未做校正時的情況，如上所述，手臂的角度高于90°時，檢測到較小的作為角度傳感器的輸出的體動分量。因此，在手臂的角度高于90°時，對角度傳感器的輸出進(jìn)行校正。圖78是把校正后的角度檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。圖79是對圖78的校正后的角度檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
同樣，MPU94順序讀出存儲在RAM95中的脈波檢測數(shù)據(jù)及角度檢測數(shù)據(jù)，把某個取樣時間中的脈搏檢測數(shù)據(jù)輸出給合成單元102，把對應(yīng)各個脈波檢測數(shù)據(jù)的校正后的角度檢測數(shù)據(jù)輸出給濾波系數(shù)生成單元101。
這樣，濾波系數(shù)生成單元101根據(jù)應(yīng)用了合成單元102前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。把自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于所輸入的起著體動成分檢測信號的功能的角度檢測數(shù)據(jù)，向合成單元32輸出體動去除數(shù)據(jù)(＝h·k(n))，合成單元32將此次的脈波數(shù)據(jù)和體動去除數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分，輸出殘差數(shù)據(jù)(＝應(yīng)用了濾波后的數(shù)據(jù))。
圖80是把自適應(yīng)濾波器應(yīng)用于圖72的脈波檢測數(shù)據(jù)及圖78的校正后的角度檢測數(shù)據(jù)，把所得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
然后MPU94對該殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT。
圖81是對圖80的殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
如圖81所示，可知所得到的頻率分析結(jié)果中的脈搏波譜SP1的峰高和圖77所示的頻率分析結(jié)果沒有變化，但抑制了其他波譜的峰高，MPU94把脈波數(shù)據(jù)中的最大頻率成分作為脈搏波譜SP1，根據(jù)其頻率可以更可靠地算出脈搏數(shù)。
如上所述，根據(jù)本第3實施方式，能夠進(jìn)一步可靠地檢測把握特別是進(jìn)行了角度校正時以生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分為主要原因的靜脈波動。因此，能夠可靠去除體動成分，進(jìn)行準(zhǔn)確的脈波成分檢測，進(jìn)而可以測定準(zhǔn)確的脈搏數(shù)。
第2實施方式及第3實施方式的變形例[4.1]第1變形例以上說明的是在脈波傳感器的附近或分別設(shè)置體動傳感器(壓力傳感器或角度傳感器)，但也可以形成在離開人體的方向以大致層疊的狀態(tài)把體動傳感器配置在脈波傳感器上的結(jié)構(gòu)。
第2變形例以上說明的是預(yù)先在ROM96內(nèi)存儲了控制用程序的情況，但也可以形成把控制用程序預(yù)先記錄在各種磁盤、光盤、存儲卡等記錄介質(zhì)中，從這些記錄介質(zhì)中讀取并安裝的結(jié)構(gòu)。另外，也可以形成設(shè)置通信接口，通過因特網(wǎng)、LAN等網(wǎng)絡(luò)下載控制用程序，然后安裝并執(zhí)行的結(jié)構(gòu)。
第4實施方式[5.1]原理首先，在具體說明第4實施方式之前，說明第4實施方式的工作原理。
用于檢測脈波的脈波傳感器的輸出中，除脈波成分外，還包含各種體動成分。該體動成分已知是起因于脈搏被測定者即使用者的運動(步行、跑步動作、手臂擺動等)的由于生物體內(nèi)部的變化而產(chǎn)生的。作為檢測生物體內(nèi)部的體動成分的方法，如上所述，使用從發(fā)光元件即LED向生物體內(nèi)部照射檢測光，利用受光元件即PD(光電探測器)接受該反射光的方法。
該場合時，照射到生物體內(nèi)部的檢測光被流過皮膚附近的細(xì)動靜脈的血液和生物體組織所吸收、散射，在未伴隨有體動的安靜狀態(tài)下，由PD所接受的檢測光的光量變化中，占支配性地位的是因脈動而形成的動脈血液的變化，而因靜脈血液、組織而形成的吸光成分大致一定。
但是，在伴隨有體動的運動狀態(tài)下(步行時、跑步時等)，除因脈動而形成的動脈血液的變化外，還和體動同步產(chǎn)生因慣性而形成的靜脈血液的流動和組織變形等變動。
結(jié)果，照射到生物體內(nèi)部的檢測光的吸光、反射特性發(fā)生變化，在PD被接受，不能忽視其影響。
另一方面，利用具有伸縮性的表帶(例如支撐體)把檢測體動成分的傳感器以按壓狀態(tài)佩戴在使用者的體表面上時，由于抑制了組織變形等變動，所以在這種狀況下主要檢測到靜脈血液的移動。
因此，在本第4實施方式，去除生物體內(nèi)的體動成分時，著眼于靜脈血液的移動，通過模擬靜脈血液的流動來推測體動成分，以便從脈波傳感器的輸出信號中去除該體動成分。
圖82是安裝在人體上模擬靜脈血液移動(流動)的血管模擬傳感器的原理說明圖。
靜脈血液和動脈血液相比，血壓低，所以容易受到因重力和手臂擺動而形成的慣性力的影響。
所以，如圖82所示，向模擬末梢方向的血管的圓筒狀密閉容器部位內(nèi)封入具有一定粘性的液體LQ，如果從外部觀察該液體的移動(流動)，可以推測靜脈血液的移動(流動)，能夠根據(jù)所推測的靜脈血液的移動觀察由生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分。
因此，在本第4實施方式，通過用壓力傳感器、光學(xué)傳感器等傳感器檢測封入到圓筒狀密閉容器內(nèi)的液體移動，從而可以根據(jù)該傳感器的輸出信號檢測由生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分。
結(jié)果，根據(jù)本第4實施方式，能夠根據(jù)已去除靜脈血液的影響的信號可靠檢測脈搏數(shù)。
血管模擬傳感器下面，說明血管模擬傳感器的結(jié)構(gòu)形式。
作為血管模擬傳感器的結(jié)構(gòu)形式，可大致劃分剛體型、彈性體型、加速度傳感器型。
剛體型是向具有剛性的圓筒狀密閉容器內(nèi)封入了顯示與血液相同的流動現(xiàn)象的具有粘性的液體的傳感器。
另一方面，彈性體型是堵塞具有彈性的管兩端，向管內(nèi)封入了顯示與血液相同的流動現(xiàn)象的具有粘性(例如，1～100cP)的液體的傳感器。
圖83是第1剛體型血管模擬傳感器的示意圖。
血管模擬傳感器150具有兩端被堵塞了的樹脂(塑料)制殼體151，向其內(nèi)部封入為了在該殼體151內(nèi)顯示與靜脈血液相同的流動現(xiàn)象的設(shè)定粘性的偽血液152。另外，在殼體151的長度方向一端設(shè)置檢測壓力伴隨偽血液152的移動而變化的壓力傳感器(流動檢測傳感器)153。
圖84是第2剛體型血管模擬傳感器的示意圖。
血管模擬傳感器160具有兩端被堵塞了的樹脂(塑料)制殼體161，向其內(nèi)部封入為了在該殼體161內(nèi)顯示與靜脈血液相同的流動現(xiàn)象的設(shè)定粘性的偽血液162。另外，在殼體161的側(cè)壁設(shè)置檢測偽血液162的移動狀態(tài)的光學(xué)傳感器(流動檢測傳感器)163。該光學(xué)傳感器163具有照射檢測光的LED164，和接受檢測光的PD165。
此時，偽血液162被著色成和檢測光顏色相同的顏色，光學(xué)傳感器163檢測液面狀態(tài)的變化。
圖85是第1彈性體型血管模擬傳感器的示意圖。
血管模擬傳感器170具有兩端被堵塞了的橡膠等彈性樹脂制殼體171，向其內(nèi)部封入為了在該殼體171內(nèi)顯示與靜脈血液相同的流動現(xiàn)象的設(shè)定粘性的偽血液172。另外，在殼體171的長度方向一端設(shè)置檢測壓力伴隨偽血液172的移動而變化的壓力傳感器(流動檢測傳感器)173。
圖86是第2彈性體型血管模擬傳感器的示意圖。
血管模擬傳感器180具有兩端被堵塞了的橡膠等彈性樹脂制殼體181，向其內(nèi)部封入為了在該殼體181內(nèi)顯示與靜脈血液相同的流動現(xiàn)象的設(shè)定粘性的偽血液182。另外，在殼體181的側(cè)壁設(shè)置檢測壓力伴隨偽血液182的移動而變化的壓力傳感器(流動檢測傳感器)183。
加速度傳感器型是把在圖82的末梢方向具有靈敏度方向的加速度傳感器用作血管模擬傳感器。
下面，說明剛體型和彈性體型血管模擬傳感器與用其他的脈波傳感器檢測的體動成分(跳動成分)的關(guān)系。
圖87是剛體型血管模擬傳感器和脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)的關(guān)系說明圖。
如圖87所示，可知剛體型血管模擬傳感器的輸出和脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)的大小具有大致成正比的相關(guān)關(guān)系。
圖88是彈性體型血管模擬傳感器和脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)的關(guān)系說明圖。
如圖88所示，可知彈性體型血管模擬傳感器的輸出和剛體型血管模擬傳感器的輸出相同，與脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)的大小具有大致成正比的相關(guān)關(guān)系。
因此，可知如果以在脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)中占支配性地位的是因靜脈血液的移動而形成的體動成分為前提，則使用任一血管模擬傳感器都能推測脈波傳感器的輸出中包含的體動分量。
詳細(xì)說明下面，詳細(xì)說明第4實施方式。
圖89是第4實施方式的脈搏測定系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)圖。
如果大致劃分脈搏測定裝置190，具有佩戴在使用者手指上的傳感器模塊191；和通過布線LN與傳感器模塊191相連接、并佩戴在使用者手臂上的裝置主體192。
圖90是佩戴狀態(tài)下的傳感器模塊的各個傳感器的配置示例說明圖。
如果大致劃分傳感器模塊191，其結(jié)構(gòu)具有主要檢測脈波成分的脈波傳感器83；和主要檢測體動成分的上述第1剛體型血管模擬傳感器150。
該場合時，第1剛體型血管模擬傳感器150被配置在脈波傳感器83的附近，同時以相對于脈波傳感器83在離開使用者(人體)的方向大致層疊的狀態(tài)配置。
其中，脈波傳感器83具有射出檢測用光的LED83A；和接受從人體反射出的檢測用光的PD83B。
圖91是脈搏測定裝置的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
如果大致劃分脈搏測定裝置，具有上述的脈波傳感器83；體動傳感器84(在本第4實施方式中是血管模擬傳感器150)；脈波信號放大電路91；體動信號放大電路92；A/D變換電路93；MPU94；RAM95；ROM96；和顯示裝置97。
脈波信號放大電路91以規(guī)定的放大率放大從脈波傳感器83輸出的脈波檢測信號，并作為放大脈波檢測信號輸出給A/D變換電路93。
體動信號放大電路92以規(guī)定的放大率放大基于偽血液152的移動的壓力檢測信號，并作為放大壓力檢測信號輸出給A/D變換電路93，該偽血液152是從起著體動傳感器84的功能的第1剛體型血管模擬傳感器150輸出的。
A/D變換電路93把所輸入的放大脈波檢測信號和放大壓力檢測信號分別單獨進(jìn)行模擬/數(shù)字變換，并作為脈波檢測數(shù)據(jù)和壓力檢測數(shù)據(jù)輸出給MPU94。
MPU94把脈波檢測數(shù)據(jù)和對應(yīng)于從第1剛體型血管模擬傳感器150輸出的壓力檢測信號的壓力檢測數(shù)據(jù)(體動檢測數(shù)據(jù))存儲在RAM95中，同時根據(jù)存儲在ROM96的控制程序算出脈搏數(shù)，并顯示在顯示裝置97上。
具體而言，MPU94把存儲在RAM95中的脈波檢測數(shù)據(jù)和壓力檢測數(shù)據(jù)(體動檢測數(shù)據(jù))按時間序列順序排列，并對所對應(yīng)的每個取樣時間求出脈波檢測數(shù)據(jù)和壓力檢測數(shù)據(jù)的兩者之差即差數(shù)據(jù)。
然后，進(jìn)行該差數(shù)據(jù)的頻率分析(FFT快速傅立葉變換)，抽出脈波的諧波成分，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
下面，具體說明脈搏數(shù)算出處理。
圖92是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖93是把對應(yīng)圖92的脈波檢測數(shù)據(jù)的壓力檢測數(shù)據(jù)在同一時間軸上按時間序列順序排列的曲線圖。
首先，MPU94順序讀出存儲在RAM95中的脈波檢測數(shù)據(jù)及壓力檢測數(shù)據(jù)，從某個取樣時間的脈波檢測數(shù)據(jù)中減去同一取樣時間的壓力檢測數(shù)據(jù)，從而算出差數(shù)據(jù)。
圖94是把根據(jù)圖92的脈波檢測數(shù)據(jù)和圖93的壓力檢測數(shù)據(jù)算出的差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
然后，MPU94對差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT。
圖95是對圖94的差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
這樣，所得到的頻率分析結(jié)果實質(zhì)上已從脈波傳感器的輸出信號(脈波成分+體動成分)中去除因靜脈造成的體動成分，即成為主要針對脈波成分的脈波數(shù)據(jù)。
MPU94把所得到的脈波數(shù)據(jù)中的最大頻率成分作為脈搏波譜PH1，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
然后，MPU94把脈搏數(shù)顯示在顯示裝置97上。
如上所述，根據(jù)本第4實施方式，可以根據(jù)來自血管模擬傳感器的輸出信號更可靠地推測以生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分為主要原因的靜脈波動。因此，能夠可靠去除體動成分，進(jìn)行準(zhǔn)確的脈波成分檢測進(jìn)而可以測定準(zhǔn)確的脈搏數(shù)。
在本第4實施方式中，作為剛體型血管模擬傳感器，使用第1剛體型血管模擬傳感器150進(jìn)行了說明，但也可以使用第2剛體型血管模擬傳感器160。
第4實施方式的第1變形例以上說明的結(jié)構(gòu)是在進(jìn)行頻率分析(FFT)之前從脈波檢測數(shù)據(jù)中減去對應(yīng)于從第1剛體型血管模擬傳感器150輸出的壓力檢測信號的壓力檢測數(shù)據(jù)，算出差數(shù)據(jù)，但本第4實施方式的第1變形例是在對脈波檢測數(shù)據(jù)以及對應(yīng)于從第1剛體型血管模擬傳感器150輸出的壓力檢測信號的壓力檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率分析之后，算出差數(shù)據(jù)的變形例。以下將說明第1變形例。
在本第1變形例中，MPU94分別對存儲在RAM95中的脈波檢測數(shù)據(jù)及對應(yīng)于從第1剛體型血管模擬傳感器150輸出的壓力檢測信號的壓力檢測數(shù)據(jù)(體動檢測數(shù)據(jù))進(jìn)行頻率分析(FFT)。
然后，MPU94求出頻率分析后的脈波檢測數(shù)據(jù)及頻率分析后的壓力檢測數(shù)據(jù)之差即差數(shù)據(jù)。
從所得到的差數(shù)據(jù)中抽出脈波的諧波成分，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
下面，具體說明脈搏數(shù)算出處理。
圖96是脈波檢測數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果的說明圖。
圖97是對應(yīng)于從第1剛體型血管模擬傳感器150輸出的壓力檢測信號的壓力檢測數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果的說明圖。
首先，MPU94分別順序讀出存儲在RAM95中的脈波檢測數(shù)據(jù)及壓力檢測數(shù)據(jù)，并進(jìn)行FFT及頻率分析。
圖98是頻率分析后的脈波檢測數(shù)據(jù)和頻率分析后的壓力檢測數(shù)據(jù)之差即差數(shù)據(jù)的說明圖。
然后，MPU94比較頻率分析后的脈波檢測數(shù)據(jù)和頻率分析后的壓力檢測數(shù)據(jù)，求出同一頻率成分的差，生成差數(shù)據(jù)。
這樣，作為所得到的差數(shù)據(jù)的頻率分析結(jié)果，實質(zhì)上已從脈波傳感器的輸出信號(脈波成分+體動成分)中去除因靜脈造成的體動成分，即成為主要針對脈波成分的脈波數(shù)據(jù)。
MPU94把所得到的脈波數(shù)據(jù)中的最大頻率成分作為脈搏波譜PH1，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
然后，MPU94把脈搏數(shù)顯示在顯示裝置97上。
如上所述，本第4實施方式的第1變形例利用血管模擬傳感器能更可靠地推測以生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分為主要原因的靜脈波動。因此，能夠可靠去除體動成分，進(jìn)行準(zhǔn)確的脈波成分檢測，進(jìn)而可以測定準(zhǔn)確的脈搏數(shù)。
第2變形例下面，說明第4實施方式的第2變形例。
以上說明的結(jié)構(gòu)是，在進(jìn)行頻率分析(FFT)之前或之后，從脈波檢測數(shù)據(jù)中減去對應(yīng)于從第1剛體型血管模擬傳感器150輸出的壓力檢測信號的壓力檢測數(shù)據(jù)，算出差數(shù)據(jù)，但本第4實施方式的第2變形例是使用自適應(yīng)濾波從脈波檢測數(shù)據(jù)中去除對應(yīng)于從血管模擬傳感器輸出的壓力檢測信號的體動成分時的變形例。
圖99是自適應(yīng)濾波器的一個示例的概要結(jié)構(gòu)方框圖。
如果大致劃分自適應(yīng)濾波器200，具有濾波系數(shù)生成單元201和合成單元202。
濾波系數(shù)生成單元201起著體動成分去除單元的功能，根據(jù)應(yīng)用了合成單元202前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。把自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于從血管模擬傳感器輸入的起著體動成分檢測信號的功能的壓力檢測數(shù)據(jù)(＝k(n))，生成體動去除數(shù)據(jù)(＝h·k(n))，并輸出給合成單元202。
合成單元202起著去除處理單元的功能，將前次抽出的脈波檢測數(shù)據(jù)(＝脈波成分+體動成分)和體動去除數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分。
下面，進(jìn)一步具體說明本第2變形例的脈搏數(shù)算出處理。
圖100是把脈波檢測數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的一個示例的曲線圖。
圖101是把從血管模擬傳感器輸入的對應(yīng)于圖100的脈波檢測數(shù)據(jù)的壓力檢測數(shù)據(jù)在同一時間軸上按時間序列順序排列的曲線圖。
首先，MPU94順序讀出存儲在RAM95中的脈波檢測數(shù)據(jù)及壓力檢測數(shù)據(jù)，把某個取樣時間中的脈搏檢測數(shù)據(jù)輸出給合成單元202。
MPU94把對應(yīng)于各個脈波檢測數(shù)據(jù)的壓力檢測數(shù)據(jù)輸出給濾波系數(shù)生成單元201。
這樣，濾波系數(shù)生成單元201根據(jù)應(yīng)用了合成單元202前次輸出的濾波后的數(shù)據(jù)，生成自適應(yīng)濾波系數(shù)h。把自適應(yīng)濾波系數(shù)h應(yīng)用于從血管模擬傳感器輸入的起著體動成分檢測信號的功能的壓力檢測數(shù)據(jù)(＝k(n))，把體動去除數(shù)據(jù)(＝h·k(n))輸出給合成單元202。
由此，合成單元202將此次的脈波數(shù)據(jù)和體動去除數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，從實質(zhì)上去除(減去)此次的脈波檢測數(shù)據(jù)中包含的體動成分，抽出脈波成分，輸出殘差數(shù)據(jù)(＝應(yīng)用了濾波后的數(shù)據(jù))。
圖102是把自適應(yīng)濾波應(yīng)用于圖100的脈波檢測數(shù)據(jù)及圖101的血管模擬傳感器所輸出的壓力檢測數(shù)據(jù)，把所得到的殘差數(shù)據(jù)按時間序列順序排列的曲線圖。
然后，MPU94對殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT。
圖103是向圖102的殘差數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT而得到的頻率分析結(jié)果。
這樣，所得到的頻率分析結(jié)果，實質(zhì)上已從脈波傳感器的輸出信號(脈波成分+體動成分)中去除根據(jù)血管模擬傳感器的輸出而推測的因靜脈造成的體動成分，即成為主要針對脈波成分的脈波數(shù)據(jù)。
MPU94把所得到的主要含有脈波成分的脈波數(shù)據(jù)中的最大頻率成分作為脈搏波譜，根據(jù)其頻率算出脈搏數(shù)。
MPU94把脈搏數(shù)顯示在顯示裝置97上。
如上所述，本第4實施方式的第2變形例，可以利用血管模擬傳感器更可靠地推測以生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分為主要原因的靜脈波動。因此，能夠可靠去除體動成分，進(jìn)行準(zhǔn)確的脈波成分檢測，進(jìn)而可以測定準(zhǔn)確的脈搏數(shù)。
第3變形例下面，說明第4實施方式的第3變形例。
以上說明的是傳感器模塊具有剛體型血管模擬傳感器時的情況，但本第3變形例是模塊傳感器具有彈性體型血管模擬傳感器時的變形例。
圖104是佩戴狀態(tài)下的傳感器模塊的各個傳感器的配置示例說明圖。
如果大致劃分傳感器模塊191A，具有主要檢測脈波成分的脈波傳感器83；和主要檢測體動成分的上述第1彈性體型血管模擬傳感器170。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以在更接近實際靜脈的狀態(tài)下，可靠地推測由生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分，能夠去除體動成分。
在本第3變形例中，作為彈性體型血管模擬傳感器，使用第1彈性體型血管模擬傳感器170進(jìn)行了說明，但也可以使用第2彈性體型血管模擬傳感器180。
第4變形例以下，說明第4實施方式的第4變形例。
以上說明的是傳感器模塊具有剛體型或彈性體型血管模擬傳感器時的情況，但本第4實施方式的第4變形例是傳感器模塊具有作為血管模擬傳感器的加速度傳感器的變形例。
圖105是佩戴狀態(tài)下的傳感器模塊的各個傳感器的配置示例說明圖。
如果大致劃分傳感器模塊191B，具有主要檢測脈波成分的脈波傳感器83；和主要檢測圖82所示的末梢方向的加速度的加速度傳感器210。
此時，作為血管模擬傳感器的加速度傳感器210被配置在脈波傳感器83的附近，同時以相對于脈波傳感器83在離開使用者(人體)的方向大致層疊的狀態(tài)配置。
下面，詳細(xì)說明加速度傳感器210的結(jié)構(gòu)。
圖106是作為加速度傳感器，使用3軸(X、Y、Z軸)加速度傳感器時的后述X軸方向的加速度和脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)的關(guān)系說明圖。
圖107是作為加速度傳感器，使用后述的3軸加速度傳感器時的Y軸方向的加速度和脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)的關(guān)系說明圖。
圖108是作為加速度傳感器，使用后述的3軸(X、Y、Z軸)加速度傳感器時的Z軸方向的加速度和脈波傳感器的輸出中包含的體動成分(跳動成分)的關(guān)系說明圖。
圖109是3軸的說明圖。
如圖109所示，X軸是向圖82所示的末梢方向(指尖方向)延伸的軸，Y軸是把手掌放于平面上時，與X軸垂直的平面上的軸，Z軸是垂直于支撐手掌的平面的軸。
如圖106～圖108所示，可知脈波傳感器的輸出信號中包含的體動成分中占支配性地位的X軸方向的成分。因此，作為加速度傳感器210，如果使用可以僅檢測X軸方向、即圖82所示的末梢方向的加速度的單軸加速度傳感器，則可以推測由脈波傳感器檢測的體動成分。
第5實施方式在上述第4實施方式中，把脈波傳感器和血管模擬傳感器一起構(gòu)成傳感器模塊，但本第5實施方式是把體動傳感器(血管模擬傳感器或加速度傳感器)裝配到裝置主體上的實施方式。
圖110是第5實施方式的脈搏測定裝置的外觀透視圖。圖111是圖110的傳感器模塊的剖面圖。
如果大致劃分脈搏測定裝置220，具有佩戴在使用者手指上的傳感器模塊221；和通過布線LN連接傳感器模塊221并佩戴在使用者手臂上的裝置主體222。
如圖111所示，如果大致劃分傳感器模塊221，具有主要檢測脈波成分的脈波傳感器83。
其中，脈波傳感器83具有射出檢測用光的LED83A；和接受從人體反射的檢測用光的PD83B。
如圖110所示，體動傳感器(血管模擬傳感器或加速度傳感器)84以其靈敏度軸與人體的末梢方向(指尖方向)大致一致的狀態(tài)被收容在裝置主體222內(nèi)。
關(guān)于第5實施方式的具體動作，和第4實施方式相同，所以省略其詳細(xì)說明。
如上所述，根據(jù)本第5實施方式，在第4實施方式的效果的基礎(chǔ)上，由于體動傳感器被裝配到裝置主體內(nèi)，可以利用體動傳感器準(zhǔn)確無誤地檢測手指運動等細(xì)微運動，能夠使傳感器模塊小型化，更容易佩戴，并且也提高了使用者的佩戴使用感。
第6實施方式在上述第4實施方式或第5實施方式中，分別設(shè)置傳感器模塊和裝置主體，并通過布線進(jìn)行連接，但本第6實施方式是把傳感器模塊裝配到裝置主體內(nèi)的實施方式。
圖112是把第6實施方式的脈搏測定裝置230裝配到鐘表殼中的外觀透視圖。圖113是圖112的脈搏測定裝置的剖面圖，是把第6實施方式的脈搏測定裝置裝配到鐘表殼中的剖面圖。
本實施方式在鐘表殼231的背面設(shè)有脈波傳感器83和血管模擬傳感器232時的示例。
如圖113所示，上述脈波傳感器83和主體一起形成于鐘表殼231的背面?zhèn)?。在鐘表?31設(shè)置用于將其佩戴在手臂上的表帶233，把表帶233纏繞佩戴在手腕上時，鐘表殼231的背面?zhèn)让苜N在手腕背部。
構(gòu)成脈波傳感器單元83的透明玻璃83C通過后蓋234固定在鐘表殼231的背面?zhèn)?。透明玻?3C保護(hù)構(gòu)成脈波傳感器83的LED83A和PD83B，同時透過LED83A的照射光、通過生物體所得到的反射光，使入射到PD83B。
在鐘表殼231的表面?zhèn)仍O(shè)置液晶顯示裝置等顯示裝置97，除顯示當(dāng)前時間和日期外，還顯示基于脈波傳感器83的檢測結(jié)果的脈搏數(shù)HR等生物體信息。
在鐘表殼231的內(nèi)部，在主基板236的上側(cè)設(shè)有CPU等各種IC電路，由此構(gòu)成數(shù)據(jù)處理電路237。
在主基板236的背面?zhèn)仍O(shè)有電池238，由電池238對顯示裝置97、主基板236、脈波傳感器83及血管模擬傳感器232提供電源。
主基板236和脈波傳感器83通過熱封件239而連接。這樣，利用熱封件239形成的布線，由主基板236對脈波傳感器83提供電源，由脈波傳感器83向主基板236提供脈波檢測信號。
數(shù)據(jù)處理電路237對脈波信號進(jìn)行FFT處理，通過分析其處理結(jié)果，算出脈搏數(shù)HR。另外，在鐘表殼231的外側(cè)面設(shè)有用于進(jìn)行時間調(diào)整和顯示模式切換等未圖示的按鈕開關(guān)。
把表帶233纏繞佩戴在手腕上時，鐘表殼231的背面?zhèn)让嫦蚴滞蟊巢俊Ｋ?，來自LED83A的光通過透明玻璃83C照射在手腕背部，其反射光由光電二極管83B接受。
關(guān)于第6實施方式的具體動作，和第4實施方式相同，所以省略其詳細(xì)說明。
如上所述，根據(jù)本第6實施方式，在第4實施方式的效果的基礎(chǔ)上，由于把傳感器模塊裝配到裝置主體內(nèi)，所以更容易佩戴。
第4實施方式～第6實施方式的變形例以上說明的是預(yù)先在ROM96內(nèi)存儲了控制用程序的情況，但也可以形成把控制用程序預(yù)先記錄在各種磁盤、光盤、存儲卡等記錄介質(zhì)中，從這些記錄介質(zhì)中讀取并安裝的結(jié)構(gòu)。另外，也可以形成設(shè)置通信接口，通過因特網(wǎng)、LAN等網(wǎng)絡(luò)下載控制用程序，然后安裝并執(zhí)行的結(jié)構(gòu)。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠可靠檢測脈波檢測信號中包含的體動成分，根據(jù)去除體動成分后的脈波檢測信號算出脈搏數(shù)，所以能夠可靠去除由生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分、特別是因靜脈血液產(chǎn)生的體動成分，容易確定對應(yīng)脈波成分的波譜，提高脈波檢測精度。
權(quán)利要求
1.一種佩戴在人體上測試脈搏的脈搏計，該脈搏計特征在于，具有脈波檢測單元，具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號；體動成分去除單元，根據(jù)佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差，去除所述脈波檢測信號中包含的體動成分；和脈搏數(shù)算出單元，根據(jù)去除所述體動成分后的所述脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏計，其特征在于，所述體動成分去除單元具有體動檢測單元，該體動檢測單元檢測作為所述佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差的函數(shù)而表示的體動成分，并輸出體動檢測信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈搏計，其特征在于，所述體動檢測單元具有檢測靜脈血壓力的壓力傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈搏計，其特征在于，所述壓力傳感器被配置在所述脈波傳感器的附近。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈搏計，其特征在于，所述壓力傳感器以大致層疊狀態(tài)配置在所述脈波傳感器上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈搏計，其特征在于，所述體動成分去除單元具有差檢測單元，該差檢測單元檢測所述佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差，所述差檢測單元具有角度傳感器，該角度傳感器以佩戴了脈搏計的手臂的肩關(guān)節(jié)為中心，檢測實際配置狀態(tài)相對于該脈搏計的基準(zhǔn)角度的角度差，作為所述高度方向的相對差。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脈搏計，其特征在于，所述角度傳感器被配置在所述脈波傳感器的附近。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脈搏計，其特征在于，所述角度傳感器以大致層疊狀態(tài)配置在所述脈波傳感器上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的脈搏計，其特征在于，所述角度傳感器根據(jù)靜止加速度檢測所述角度差。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脈搏計，其特征在于，所述角度傳感器具有旋轉(zhuǎn)錘，根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)錘的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)檢測所述角度差。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脈搏計，其特征在于，所述差檢測單元具有角度差校正單元，該角度差校正單元在所述角度差被視為該脈搏計的佩戴位置位于相對于所述佩戴者的心臟位置更高的位置時，根據(jù)規(guī)定的所述體動成分的衰減曲線校正所述角度差。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11中任一項所述的脈搏計，其特征在于，所述體動成分去除單元具有去除處理單元，該去除處理單元從所述脈波檢測信號中減去對應(yīng)基于所述佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差的所述體動成分的體動成分檢測信號。
13.一種具有脈波檢測單元的脈搏計的控制方法，該脈波檢測單元具有脈波傳感器，并輸出脈波信號，該控制方法特征在于，具有體動成分去除步驟，根據(jù)佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差，去除所述脈波檢測信號中包含的體動成分；和脈搏數(shù)算出步驟，根據(jù)去除所述體動成分后的所述脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)。
14.一種佩戴在身體的脈波檢測位置的手表型信息裝置，具有脈波檢測單元，該脈搏檢測單元具有脈波傳感器，并輸出脈波檢測信號；和佩戴在手臂上的裝置主體單元，所述手表型信息裝置特征在于，所述裝置主體單元具有體動成分去除單元，根據(jù)佩戴者的心臟位置和該脈搏計的佩戴位置的高度方向的相對差，去除所述脈波檢測信號中包含的體動成分；脈搏數(shù)算出單元，根據(jù)去除所述體動成分后的所述脈波檢測信號，算出脈搏數(shù)；和顯示所述脈搏數(shù)的顯示單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種脈搏計及其控制方法、以及手表型信息裝置。即使體動成分不具有周期特性時，也能從脈波成分中可靠去除生物體內(nèi)部產(chǎn)生的體動成分，準(zhǔn)確算出脈搏數(shù)。脈波檢測單元具有脈波傳感器13，向起著體動成分去除單元的功能的MPU24輸出脈波檢測信號。3軸加速度傳感器12檢測對應(yīng)于給靜脈血液的流動帶來影響的體動的加速度，并作為體動檢測信號輸出給MPU24。結(jié)果，MPU24根據(jù)體動檢測信號去除脈波檢測信號中包含的體動成分，脈搏數(shù)算出單元根據(jù)去除體動成分后的脈波檢測信號來算出脈搏數(shù)，并顯示在液晶顯示裝置15上。
文檔編號A61B5/0205GK1954771SQ20061014686
公開日2007年5月2日 申請日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月19日
發(fā)明者小須田司, 座光寺誠, 青島一郎, 川船豊, 馬場教充 申請人:精工愛普生株式會社