脉搏检测装置及脉搏检测方法与流程

1.本发明涉及脉搏检测装置及脉搏检测方法。


背景技术：

2.近年来，随着老龄化社会的发展，对人进行照看及监护的需求扩大，由可穿戴终端进行的脉搏检测备受关注。在利用可穿戴终端进行的脉搏检测中，确保便利性也很重要，因而优选搭载小型且轻量的电池。
3.在专利文献1中公开了通过使用模拟电路来抑制消耗电力的上升并且实现脉搏检测的技术。专利文献1的脉搏波检测装置具备光电脉搏波检测部、振幅判定部、通知部等。由光电脉搏波检测部检测到的脉搏波信号作为以基线电压为中心振动的模拟信号被输入到振幅判定部。被输入了模拟信号的振幅判定部将模拟信号的基线电压移位到接地电平。而且，振幅判定部对通知部输出将基线电压移位到接地电平后的模拟信号。通知部在脉搏波信号的振幅成为预先设定的阈值以上的时机，产生与搏动同步的声音。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2009
‑
201801号公报。


技术实现要素：

7.发明要解决的问题
8.然而，在专利文献1的现有技术中，由于将脉搏波信号与振幅恒定的阈值进行对照，所以没有考虑到因脉搏波强度的个体差异、传感器的设置位置等外部因素而引起的脉搏波信号的变动，因此在实现稳定的脉搏检测方面存在改善的余地。
9.本发明的非限定性的实施例有助于提供能够实现稳定的脉搏检测的脉搏检测装置及脉搏检测方法。
10.解决问题的方案
11.本发明的一个实施例的脉搏检测装置具备：脉搏波检测部，其检测脉搏波，并输出表示检测到的上述脉搏波的脉搏波信号；阈值设定电路，其设定与上述脉搏波信号的振幅对应地随时间变化的阈值；以及比较器，其将上述脉搏波信号与上述阈值进行比较，并输出超过上述阈值的上述脉搏波信号作为表示脉搏的信息。
12.本发明的一个实施例的脉搏检测方法包括：检测脉搏波，并输出表示检测到的上述脉搏波的脉搏波信号的步骤；设定与上述脉搏波信号的振幅对应地随时间变化的阈值的步骤；以及将上述脉搏波信号与上述阈值进行比较并输出超过上述阈值的上述脉搏波信号作为表示脉搏的信息的步骤。
13.发明效果
14.根据本发明的一个实施例，可构建能够实现稳定的脉搏检测的脉搏检测装置及脉搏检测方法。
15.本发明的一个实施例的进一步的优点及效果将通过说明书及附图予以阐明。上述优点和/或效果分别由若干个实施方式、以及说明书及附图中公开的特征提供，但未必需要为了获得一个或一个以上的同一特征的优点和/或效果而提供全部特征。
附图说明
16.图1是表示本发明的实施方式的脉搏检测装置101的结构例的图。
17.图2是表示脉搏检测电路103的结构例的图。
18.图3是表示脉搏波信号201(v_in)和信号203(α
×
v_in)的波形的图。
19.图4是表示信号203(α
×
v_in)、阈值206(v_sh)和阈值208(β
×
v_sh)的一个例子的图。
20.图5是表示脉搏波信号201(v_in)和振幅恒定的阈值1的图。
21.附图标记说明
22.1：阈值
23.2：阈值设定电路
24.101：脉搏检测装置
25.102：脉搏波检测部
26.103：脉搏检测电路
27.201：脉搏波信号
28.202：第一常数倍电路
29.203：信号
30.204：采样保持电路
31.205：时间常数电路
32.206：阈值
33.207：第二常数倍电路
34.208：阈值
35.209：比较器
36.210：脉搏输出电路
37.211：恒压电路
38.212：脉搏强度输出部
具体实施方式
39.以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行详细说明。需要说明的是，在本说明书和附图中，对于实质上具有相同功能的构成要素，标注相同的附图标记，而省略重复的说明。
40.[实施方式]
[0041]
<脉搏检测装置101的结构例>
[0042]
图1是表示本发明的实施方式的脉搏检测装置101的结构例的图。脉搏检测装置101具备脉搏波检测部102和脉搏检测电路103。
[0043]
脉搏波检测部102是接近于人体而使用的光电传感器、压电传感器等。脉搏波检测
部102例如安装于人的手臂等，检测人的脉搏波。
[0044]
脉搏检测电路103是基于表示由脉搏波检测部102检测到的脉搏波的信号来检测脉搏波的模拟电路。
[0045]
<脉搏检测电路103>
[0046]
接下来，参照图2说明脉搏检测电路103的结构例。图2是脉搏检测电路103的结构例。
[0047]
脉搏检测电路103具备第一常数倍电路202、采样保持电路204、时间常数电路205、第二常数倍电路207、比较器209、脉搏输出电路210、恒压电路211和脉搏强度输出部212。采样保持电路204、时间常数电路205、第二常数倍电路207和恒压电路211构成阈值设定电路2。阈值设定电路2是设定与脉搏波信号201(v_in)的振幅对应地随时间变化的阈值(阈值206(v_sh)、阈值208(β
×
v_sh))的模拟电路。
[0048]
<第一常数倍电路202>
[0049]
表示由脉搏波检测部102检测到的脉搏波的信号即脉搏波信号201(v_in)被输入至第一常数倍电路202。第一常数倍电路202通过将所输入的脉搏波信号201(v_in)乘以大于1的系数α(例如1.1～3.0等)，来生成放大了的信号203(α
×
v_in)并输出到比较器209。
[0050]
<采样保持电路204>
[0051]
脉搏波信号201(v_in)被输入至采样保持电路204，采样保持电路204生成保持有脉搏波信号201(v_in)的峰值的信号，并将该信号输出到时间常数电路205。
[0052]
<时间常数电路205>
[0053]
时间常数电路205通过将被输入的信号维持时长为特定的时间常数的一段时间，来将被输入到时间常数电路205的信号作为表示阈值206(v_sh)的信息，向第二常数倍电路207输出。
[0054]
<第二常数倍电路207>
[0055]
第二常数倍电路207通过将被输入的阈值206(v_sh)乘以小于1的系数β(例如0.1～0.9等)，来生成衰减后的阈值208(β
×
v_sh)，并向比较器209输出。
[0056]
<比较器209>
[0057]
信号203(α
×
v_in)和阈值208(β
×
v_sh)被输入至比较器209，比较器209将超过阈值208(β
×
v_sh)的信号203(α
×
v_in)作为表示脉搏的信息向脉搏输出电路210输出。
[0058]
<脉搏输出电路210>
[0059]
脉搏输出电路210基于被输入的表示脉搏的信息，例如从扬声器产生与脉搏对应的声音，并将脉搏可视化而显示于显示器。
[0060]
<恒压电路211>
[0061]
恒压电路211是设定经时间常数电路205维持后的阈值206(v_sh)的电压的下限值的电路。恒压电路211的输出端经由二极管与时间常数电路205的输出端连接。恒压电路211的输出电压被施加到时间常数电路205的输出端，从而即使在时间常数电路205的输出(阈值206(v_sh))小的情况下，阈值206(v_sh)也被维持在规定的值。
[0062]
由此，例如，即使在因脉搏波检测部102设置于身体中难以检测脉搏波的部位而脉搏波信号201(v_in)的振幅小的情况下，也能够抑制阈值206(v_sh)埋没于噪声等中，能够进行稳定的脉搏检测。
[0063]
<脉搏强度输出部212>
[0064]
脉搏强度输出部212具有输出由比较器209检测到的脉搏的强度的功能。脉搏强度输出部212例如可以是产生与脉搏强度对应的声音的蜂鸣器、扬声器等声音产生单元，也可以是显示与脉搏强度对应的图像的显示屏等。
[0065]
<脉搏检测动作>
[0066]
接下来，说明脉搏检测电路103的脉搏检测动作。将由脉搏波检测部102检测到的脉搏波信号201(v_in)分别输入到第一常数倍电路202和采样保持电路204。
[0067]
通过将输入到第一常数倍电路202中的脉搏波信号201(v_in)乘以大于1的系数α，来生将脉搏波信号201(v_in)放大了的信号203(α
×
v_in)。将信号203(α
×
v_in)输入到比较器209。在后文中对信号203(α
×
v_in)的波形的具体例子进行叙述。
[0068]
被输入到采样保持电路204的脉搏波信号201(v_in)的峰值被采样保持电路204保持，并由时间常数电路205维持一定时间。由此，生成阈值206(v_sh)，并输入到第二常数倍电路207。通过将输入到第二常数倍电路207中的阈值206(v_sh)乘以小于1的系数β，来生成使阈值206(v_sh)衰减后的阈值208(β
×
v_sh)。
[0069]
被输入了信号203(α
×
v_in)和阈值208(β
×
v_sh)的比较器209将超过阈值208(β
×
v_sh)的信号203(α
×
v_in)作为脉搏检测出来。
[0070]
在此，要检测出脉搏，需要满足信号203(α
×
v_in)＞阈值208(β
×
v_sh)这样的关系，为此需要满足系数α＞系数β这样的关系。
[0071]
参照图3，对乘以系数α之前的脉搏波信号201(v_in)的波形和乘以系数α之后的信号203(α
×
v_in)的波形进行说明。
[0072]
图3是表示脉搏波信号201(v_in)和信号203(α
×
v_in)的波形的图。在图3中的左侧的图中，示出检测到振幅大的脉搏波信号201(v_in)时生成的信号203(α
×
v_in)。在图3中的右侧的图中，示出检测到振幅小的脉搏波信号201(v_in)时生成的信号203(α
×
v_in)。
[0073]
如图3所示，无论是在脉搏波信号201(v_in)的振幅大的情况下还是在振幅小的情况下，信号203(α
×
v_in)的波形都是与脉搏波信号201(v_in)的波形相似的形状。
[0074]
接下来，参照图4，对信号203(α
×
v_in)、阈值206(v_sh)和阈值208(β
×
v_sh)各自的波形进行说明。
[0075]
图4是表示信号203(α
×
v_in)、阈值206(v_sh)和阈值208(β
×
v_sh)的一个例子的图。
[0076]
在图4的左侧部分示出检测到振幅大的脉搏波信号201(v_in)时生成的信号203(α
×
v_in)、阈值206(v_sh)和阈值208(β
×
v_sh)各自的波形。
[0077]
在图4的右侧部分示出检测到振幅小的脉搏波信号201(v_in)时生成的信号203(α
×
v_in)、阈值206(v_sh)和阈值208(β
×
v_sh)各自的波形。
[0078]
如图4所示，阈值206(v_sh)和阈值208(β
×
v_sh)的大小对应于脉搏的大小、即信号203(α
×
v_in)的振幅，而随时间变化。
[0079]
与此相对地，在以往的脉搏检测装置中，使用的是振幅恒定的阈值。参照图5对该阈值进行说明。图5是表示脉搏波信号201(v_in)和振幅恒定的阈值1的图。
[0080]
在图5的左侧部分示出振幅大的脉搏波信号201(v_in)和振幅恒定的阈值1。在是像这样振幅大的脉搏波信号201的情况下，脉搏波信号201的峰值超过阈值1，因此能够进行
稳定的脉搏检测。
[0081]
在图5的右侧部分示出振幅小的脉搏波信号201(v_in)和振幅恒定的阈值1。在是像这样振幅小的脉搏波信号201的情况下，脉搏波信号201的峰值不超过阈值1，因此难以进行稳定的脉搏检测。
[0082]
在本实施方式的脉搏检测装置101中，以设定与脉搏波信号201(v_in)和信号203(α
×
v_in)各自的振幅对应地随时间变化的阈值208(β
×
v_sh)的方式构成。因此，即使是在脉搏波信号201(v_in)的振幅小的情况下，通过利用随时间变化的阈值208，也能够进行稳定的脉搏检测。
[0083]
另外，现有技术利用消耗电力比较大的a/d转换部(模拟
‑
数字转换部)，但本实施方式的脉搏检测装置101具备的是比较器209、采样保持电路204等模拟电路，因此能够在抑制电力消耗量增加的同时进行稳定的脉搏检测。
[0084]
另外，由于能够抑制电力消耗量的增加，所以能够将本实施方式的脉搏检测装置101与小型且轻量的电池组合。因此，通过将本实施方式的脉搏检测装置101应用于使用了压电传感器等的可穿戴设备，能够实现小型且轻量的能够进行脉搏检测的可穿戴设备。
[0085]
应当理解，例如，以下的方式也属于本发明的技术范围。
[0086]
(1)脉搏检测装置具备：脉搏波检测部，其检测脉搏波，并输出表示检测到的上述脉搏波的脉搏波信号；阈值设定电路，其设定与上述脉搏波信号的振幅对应地随时间变化的阈值；以及比较器，其将上述脉搏波信号与上述阈值进行比较，并输出超过上述阈值的上述脉搏波信号作为表示脉搏的信息。
[0087]
(2)脉搏检测装置还具备第一常数倍电路，该第一常数倍电路将表示上述脉搏波的脉搏波信号乘以常数，且该常数为大于1的值，上述阈值设定电路具备：采样保持电路，其保持由上述脉搏波检测部检测到的脉搏波信号的峰值；以及时间常数电路，其将由上述采样保持电路保持的峰值维持一定时间并在该期间将该峰值作为阈值输出，上述比较器将由上述第一常数倍电路乘以常数后的脉搏波信号与从上述采样保持电路输出的阈值进行比较。
[0088]
(3)上述阈值设定电路具备：采样保持电路，其保持由上述脉搏波检测部检测到的脉搏波信号的峰值；时间常数电路，其将由上述采样保持电路保持的峰值维持一定时间并在该期间将该峰值作为阈值输出；以及第二常数倍电路，其将从上述时间常数电路输出的阈值乘以常数，且该常数为小于1的值，上述比较器将从上述脉搏波检测部输出的上述脉搏波信号与由上述第二常数倍电路乘以常数后的阈值进行比较。
[0089]
(4)脉搏检测装置还具备第一常数倍电路，该第一常数倍电路将表示上述脉搏波的脉搏波信号乘以常数，且该常数为大于1的值，上述阈值设定电路具备：采样保持电路，其保持由上述脉搏波检测部检测到的脉搏波信号的峰值；时间常数电路，其将由上述采样保持电路保持的峰值维持一定时间并在该期间将该峰值作为阈值输出；以及第二常数倍电路，其将由上述时间常数电路输出的阈值乘以常数，且该常数为小于1的值，上述比较器将由上述第一常数倍电路乘以常数后的脉搏波信号与由上述第二常数倍电路乘以常数后的阈值进行比较。
[0090]
(5)脉搏检测装置还具备恒压电路，该恒压电路设定从上述时间常数电路输出的阈值的下限值。
[0091]
(6)脉搏检测方法包括：检测脉搏波，并输出表示检测到的上述脉搏波的脉搏波信号的步骤；设定与上述脉搏波信号的振幅对应地随时间变化的阈值的步骤；以及将上述脉搏波信号与上述阈值进行比较，并输出超过上述阈值的上述脉搏波信号作为表示脉搏的信息的步骤。
[0092]
(7)脉搏检测方法包括：将上述脉搏波信号乘以常数的步骤，该常数为大于1的值；保持上述脉搏波信号的峰值的步骤；将所保持的峰值维持一定时间并在该期间将该峰值作为阈值输出的步骤；以及对将乘以常数后的脉搏波信号与被维持了一定时间的阈值进行比较的步骤。
[0093]
(8)脉搏检测方法包括：保持上述脉搏波信号的峰值的步骤；将所保持的峰值维持一定时间并在该期间将该峰值作为阈值输出的步骤；将被维持了一定时间的阈值乘以常数的步骤，该常数为小于1的值；以及将上述脉搏波信号与乘以常数后的阈值进行比较的步骤。
[0094]
(9)脉搏检测方法包括：将上述脉搏波信号乘以常数的步骤，该常数为大于1的值；保持上述脉搏波信号的峰值的步骤；将所保持的峰值维持一定时间并在该期间将该峰值作为阈值输出的步骤；将被维持了一定时间的阈值乘以常数的步骤，该常数为小于1的值；以及将乘以常数后的脉搏波信号与乘以常数后的阈值进行比较的步骤。
[0095]
工业实用性
[0096]
本发明的一个实施例适合用于脉搏检测装置。