脉搏计、频率分析装置和脉搏测量方法

文档序号:10520561阅读:390来源:国知局
脉搏计、频率分析装置和脉搏测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种脉搏计、频率分析装置和脉搏测量方法。本发明的目的是缩短测量时间,同时防止频率分析期间的分辨率的劣化并且防止测量范围的减小。一种脉搏计(1)包括脉搏数据获取单元(100)、复制单元(16)和频率分析单元(17)。复制单元(16)在获取的用于脉搏率计算的采样数据的数目达到n时,使用n个采样数据和通过复制第n个采样数据所获得的数据来生成m个采样数据。频率分析单元(17)对m个采样数据执行频率分析。
【专利说明】脉搏计、频率分析装置和脉搏测量方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求于2015年2月12日提交的日本专利申请N0.2015-025253的优先权权益,其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及脉搏计、频率分析装置和脉搏测量方法。例如,本发明涉及执行频率分析的脉搏计、频率分析装置和脉搏测量方法。
【背景技术】
[0004]使用脉搏传感器配置的脉搏计是已知的,脉搏传感器包括诸如LED(发光二极管)的发光装置和诸如光电晶体管或光电二极管的光电检测器。作为从脉搏传感器的输出获得脉搏率的方法,存在其中通过对来自传感器的输出执行傅里叶变换处理来执行频率分析并且基于分析结果来计算脉搏率的方法。
[0005]由于计算输入数据的频率分量的傅里叶变换处理的性质,傅里叶变换处理需要近似的数目的输入数据,即,近似数目的样本。输入数据的数目取决于测量时间。为了以高分辨率计算脉搏率并且扩展测量范围的上限,有必要增加输入数据的数目。因此,当对预定样本数目的数据序列执行傅里叶变换处理,以便满足系统所要求的性能时,直到获得所需数目的输入数据之前,都无法执行傅里叶变换处理,使得需要很长的时间来输出脉搏率。
[0006]另一方面,日本未审查专利申请公开Νο.ΗΙΟ-258039公开了一种技术,其中在使用128个采样数据作为处理单元的快速傅里叶变换(FFT)处理中,每当获取了32个脉搏波数据时,对128个最新脉搏波数据执行FFT处理,从而缩短输出结果所需要的时间。

【发明内容】

[0007]在日本未审查专利申请公开Νο.ΗΙΟ-258039中公开的技术中,如果获取的采样数据的数目小于128,则用作为指示脉搏波数据的中心值的数据的“O”数据来对数据进行补充,由此获得128个采样数据。
[0008]然而,问题在于,当用“O”数据来补充数据以获得需要数目的数据作为FFT的处理单元时,由于除了包括在脉搏波数据中的脉搏波之外的信号分量的影响而导致可能难以获取正确的脉搏率。
[0009]要通过本发明的解决的其它问题以及本发明的新颖特征从下面的描述和附图中将变得显而易见。
[0010]本发明的第一方面是一种脉搏计,包括:复制单元,该复制单元在所获取的采样数据的数目达到n(n为正整数)时,使用该η个采样数据和通过复制第η个采样数据所获得的数据来生成m(m为正整数,且m>n)个采样数据;以及频率分析单元,该频率分析单元对m个采样数据执行频率分析。
[0011]根据本发明的第一方面,能够缩短测量时间,同时防止在频率分析期间的分辨率的劣化,并且防止测量范围的减小。
【附图说明】
[0012]从结合附图进行的对特定实施例的以下描述中,上述和其它方面、优点和特征将更加明显,在附图中:
[0013]图1是示出根据第一实施例的脉搏计的配置的框图;
[0014]图2是示出通过发光装置和光电检测器来获取脉搏数据的状态的示意图;
[0015]图3是示出通过复制实际测量的采样数据序列所生成的数据序列的示例的曲线图;
[0016]图4是示出根据第一实施例的脉搏计的操作的流程的示意图;
[0017]图5是示意性示出用“O”数据进行补充的数据序列的示例的曲线图;
[0018]图6是示意性示出针对图5中所示的数据序列的频率分析结果的示例的曲线图;
[0019]图7是示意性示出根据第一实施例的用由复制单元复制的数据进行补充的数据序列的示例的曲线图;
[0020]图8是示意性示出针对图7中所示的数据序列的频率分析结果的示例的曲线图;[0021 ]图9是示出根据第二实施例的脉搏计的操作的流程的示意图;
[0022]图10是示出根据第三实施例的脉搏计的配置的框图;
[0023]图11是示意性示出使用计数器系统的脉搏率测量的曲线图;以及
[0024]图12是示出根据第三实施例的脉搏计的操作的流程的示意图。
【具体实施方式】
[0025]为了解释清楚,适当地减缩和简化了下面的描述和附图。在附图中作为用于执行各种过程的功能框而示出的元件可以由CPU、存储器以及其它电路以硬件方式来实现,以及由加载到存储器等中的程序以软件方式来实现。因此,本领域技术人员可以理解,这些功能框可以以各种形式,包括单独的硬件、单独的软件及其组合来实现,并且不限于它们中的任一个。注意,在附图中,相同的元件用相同的附图标记表示,并且适当地省略了重复的说明。
[0026]可以使用任何类型的非瞬时计算机可读介质将程序存储并提供到计算机。非瞬时计算机可读介质包括任何类型的有形存储介质。非瞬时计算机可读介质的示例包括磁存储介质(例如软盘、磁带、硬盘驱动器等)、光磁性存储介质(例如磁光盘)、CD-ROM(只读存储器)、CD-R、CD-R/W和半导体存储器(例如掩膜R0M、PR0M(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、快闪R0M、RAM(随机存取存储器)等)。可以使用任何类型的瞬时计算机可读介质将程序提供到计算机。瞬时计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。瞬时计算机可读介质可以经由诸如电线和光纤之类的有线通信线路或者无线通信线路将程序提供到计算机。
[0027]〈第一实施例〉
[0028]图1是示出根据第一实施例的脉搏计I的配置的框图。脉搏计I包括脉搏数据获取单元100、复制单元16、频率分析单元17以及脉搏率计算单元18。脉搏数据获取单元100可以具有任何配置,只要它可以顺序地获取用于脉搏率计算的采样数据。在第一实施例中,脉搏数据获取单元100通过包括发光装置10、发光控制单元11、光电检测器12、放大器13、AD转换器14和缓冲器15的配置来实现。
[0029]例如,发光装置10是LED,并且在发光控制单元11的控制下发射光。在测量脉搏的情况下,发光装置10向要测量的人的血管发射光。发光装置10可以包括一个或多个LED。作为要从发光装置10发射的光,可以使用任何颜色的光,诸如绿色、红色和红外线。发光控制单元11控制发光装置10的发光的定时。发光控制单元11向发光装置10发送用于执行诸如连续光发射或以预定周期接通和关闭的重复的操作的控制信号。发光控制单元11可以控制发光装置10的发光量。在这种情况下,例如,发光控制单元11可以根据由光电检测器12检测的信号的强度来控制发光量。
[0030]光电检测器12使用例如光电晶体管或光电二极管来配置。在测量脉搏的情况下,光电检测器12检测穿过要测量的人的血管的来自发光装置10的光。在第一实施例中,如图2中所示,相对于要测量的人体的一部分(在图2所示的示例中的手指50),在相同的方向上布置发光装置10和光电检测器12。因此,光电检测器12检测从发光装置10发射并且由要测量的人体的一部分反射的反射光。更具体地,光电检测器12检测从要测量的人的血管反射的来自发光装置10的光。要通过发光装置10用光进行照射的人体的一部分不限于手指。人体的一部分的示例可以包括手臂。以该方式,当使用反射传感器时,不需要将发光装置和光电检测器布置为彼此相对,其中人体的一部分插入二者之间。这有助于装置的小型化。第一实施例采用其中通过用光照射人体的一部分来测量所提供的人体的脉搏的配置,这导致了要测量的人上的负重减轻。
[0031]由光电检测器12检测到的光的强度根据血管的搏动而变化。脉搏计I通过获得光的强度的变化来如下文所述计算脉搏率。
[0032]放大器13由例如放大器组成,并且放大由光电检测器12检测到的信号。放大器13可以是能够改变增益的可编程仪表放大器或电流到电压转换放大器。然而,当来自光电检测器12的输出足够时,没有必要提供放大器13。
[0033]AD转换器14以预定的采样周期执行由放大器13放大的信号的模拟到数字转换。这允许从放大器13输出的模拟信号被转换成数字数据,该数据是用于脉搏率计算的采样数据。由于在开始测量之后发光装置10的发光是重复的,所以AD转换器14顺序地输出采样数据。
[0034]例如,缓冲器15是诸如存储器的存储单元,并且临时存储从AD转换器14输出的采样数据。
[0035]在执行频率分析的情况下,需要预定数目的采样数据。例如,在傅里叶变换的情况下,分析所要求的采样的数目由根据用于脉搏计I的规范所要求的测量范围和分辨率来确定。本文使用的术语“分辨率”是指要分析的频率(即脉搏率)的分辨率。本文所用的术语“测量范围”是指可测量的频率的范围,即,可测量的脉搏率的范围。在傅里叶变换的情况下,随着采样数据的数目的增加,分辨率和测量范围增加。另一方面,随着采样数据的数目的减少,分辨率和测量范围减小。因此,通过根据用于脉搏计I的规范所要求的分辨率、测量范围等确定的预定数目的采样数据对于频率分析来说是必需的。在下面的描述中,由根据用于脉搏计I的技规范所要求的分辨率、测量范围等确定的预定数目的样本也被称为所要求的样本数目。
[0036]在锻炼或行走期间例如通过使用智能手表、健身机或生命记录装置来测量脉搏率的情况下,存在无法测量脉搏的变化的可能性。为此,有必要缩短测量时间。因此,需要在短的时间段中执行频率分析,来代替以获取所需数目的采样数据的时间间隔执行频率分析。为了实现这一点,在不牺牲分辨率和测量范围的情况下,在第一实施例中复制采样数据,使得数据的数目达到所要求的样本数目。
[0037]在该情况下,作为使用复制的数据来补充数据使得用于频率分析处理的数据的数目达到所要求的样本数目的方法,如图3中所示,可以在复制采样数据序列之后,布置通过复制实际测量的多个采样数据序列所获得的复制的数据序列。然而,当以该方式补充数据时,数据序列的接合部分20和21处发生失真,使得信号的频率被调制。结果,由于数据的复制所产生的失真而生成的频率分量可以被错误地检测为脉搏的频率。
[0038]复制单元16以下面描述的方式复制数据。
[0039]当存储在缓冲器15中的采样数据的数目达到特定数目时,复制单元16提取数据并复制所提取的数据。具体地,复制单元16仅复制预定第一数据数目的顺序获得的采样数据当中的预定第二数据数目的最后获得的采样数据。更具体地,当获得的采样数据的数目达至ljn(n是正整数)时,复制单元16使用该η个采样数据和通过复制第η个采样数据而获得的数据来生成m(m是正整数,且m>n)个采样数据。注意,第一数据数目可以与第二数据数目相同,或者第一数据数目可以大于第二数据数目。第二数据数目可以大于第一数据数目。然而,在这种情况下,第一数据数目和第二数据数目的总和等于所要求的样本数目。
[0040]此外,复制单元16在第一数据数目的采样数据之后插入第二数据数目的复制的数据,并且将包括所要求样本数目的数据的数据序列输出到频率分析单元17。每当新存储在缓冲器15中的采样数据的数目达到第一数据数目时,复制单元16对新存储的第一数据数目的采样数据执行上述复制处理,并且将包括所要求的样本数目的数据的数据序列输出到频率分析单元17。
[0041 ]频率分析单元17对从复制单元16输出的所要求的样本数目的数据序列执行频率分析。具体地,频率分析单元17对m个采样数据执行频率分析。更具体地,频率分析单元17执行FFT处理。
[0042]具体地,当在开始脉搏测量之后获取了第一数据数目的采样数据时,频率分析单元17执行第一频率分析。在获取了第一数据数目的采样数据一次之后,每当获取了第一数据数目的采样数据时,频率分析单元17对数据序列执行频率分析,在该数据序列中,第一数据数目的最新采样数据之后是通过复制在第一数据数目的最新采样数据当中的第二数据数目的最后获得的采样数据所获得的数据。具体地,每当脉搏数据获取单元100获取了 η个采样数据时,复制单元16生成m个采样数据,并且频率分析单元17对m个采样数据执行频率分析。注意,稍后将基于具体示例参照图4描述根据第一实施例的复制单元16和频率分析单元17的操作。
[0043]脉搏率计算单元18基于频率分析单元17的分析的结果来计算脉搏率。具体地,脉搏率计算单元18从由频率分析单元17分析的频率分量中提取具有最大频谱值的频率作为对应于脉搏的频率,并且基于所提取的频率来计算脉搏率。通过将所提取的频率转换成每分钟脉搏的频率来计算脉搏率。脉搏率计算单元18输出所计算的脉搏率。例如,脉搏率计算单元18可以向诸如未示出的显示器的显示单元显示和输出脉搏率。
[0044]将在下面参照图4描述脉搏计I的操作。在图4所示的示例中,假设所要求的样本数目是128;指示实际测量的采样数据的数目的第一数据数目是48;并且指示为确保所要求的样本数目而补充的复制的数据的数目的第二数据数目是80。注意,这些数字仅仅是示例并且没有被具体限制。在图4中,由实线指示的每个矩形表示实际测量的采样数据,并且由虚线指示的每个矩形表示复制的采样数据。
[0045]在该具体示例中,当开始测量并且获取了48个采样数据时,执行第一脉搏率测量。换句话说,当获取了48个采样数据时,获得脉搏率的第一输出。此外,当获取了48个采样数据时,执行第二脉搏率测量。更具体地,随着从测量的开始时间的流逝,采样数据dl、采样数据d2和...被顺序地积累在缓冲器15中。当从测量的开始计数的第48个采样数据d48被积累在缓冲器15中时,复制单元16复制80个采样数据d48。在复制完成时,复制单元16指令频率分析单元17开始频率分析处理。因此,频率分析单元17对128个数据序列执行频率分析,其中从采样数据dl到采样数据d48的48个数据序列之后是80个采样数据d48。通过该处理,在通过实际测量获取的采样数据的数目达到所要求的样本数目之前获得脉搏率。
[0046]此外,随着从测量的开始时间的流逝,当从测量的开始计数的第96个采样数据d96被积累在缓冲器15时,复制单元16复制80个采样数据d96。频率分析单元17对128个数据序列执行频率分析,在该数据序列中,从测量的开始计数的第49个采样数据d49到从测量的开始计数的第96个采样数据d96的48个数据序列之后是80个采样数据d96。因此,根据脉搏计I,每当获取了第一数据数目(在本示例中为48个)的采样数据时,获得脉搏率。
[0047]接下来,将参照比较示例描述根据本实施例的脉搏计I的有利效果。在该比较示例中,假设通过用“O”数据补充数据的不足来执行频率分析。
[0048]通过检测发射到人体的一部分的光所获得的采样数据不仅包括与脉搏相关联的信号分量,而且除了与脉搏相关联的信号分量还包括通过光的反射(光在皮肤、骨等上的反射)获得的信号分量。当使用如图2中所示的反射传感器时,其它信号分量的污染比使用在与发光侧相对一侧接收透射穿过手指的光的透射传感器时更明显。其它信号分量具有大于与脉搏相关联的信号分量的值。因此,可以将其它的信号分量视为相对于与脉搏相关联的信号分量的DC偏移信号。
[0049]因此,其中用“O”数据补充采样数据的情况指示生成了如图5中所示的数据序列。因此,在通过检测发射到人体的一部分的光所获得的采样数据中,在实践中,“O”数据不可能指示与脉搏相关联的信号的中心值。当对如图5中所示的数据序列执行FFT处理时,例如,在比原始要获取的脉搏的频率分量60低的频带中,可以检测到比脉搏的频率分量大的频谱值,如图6中所示。这可以导致脉搏率的测量的失败。
[0050]作为针对这个问题的对策,能够采用在执行FFT处理之前消除DC偏移的方法或计算实际的脉搏信号的振幅的中心值的方法。然而,要测量的信号分量根据装置在测量期间如何配合人体的一部分、人体的一部分的姿势等而变化。为此,即使计算中心值并将其从原始信号中移除,并且用“O”数据补充信号,在“O”数据和从其移除中心值的信号之间也出现不连续性。因此,如上所述的这些方法是不现实的。此外,由于脉搏信号的频率的下限是约0.5Hz,因此可以配置用于消除具有等于或小于0.5Hz的频率的信号的低通滤波器。然而,提供这样的低通滤波器导致了处理时间的增加。当电源电压上升时,当DC波动发生时,或者当要测量的对象中发生改变时,需要长时间来稳定滤波器的输出,并且需要更多的时间来执行测量。
[0051]另一方面,在根据第一实施例的脉搏计I中,为了抑制DC偏移的影响,复制实际测量的多个采样数据中的最后一个,如图7中所示。因此,如图8中所示,可以抑制DC偏移的影响。具体地,因为可以抑制除了原始要获取的脉搏的频率分量60以外的频率分量,所以可以通过从频率分析结果中提取具有最大频谱值的频率来计算脉搏。此外,因为通过确保所要求的样本数目来执行频率分析,所以可以防止在频率分析期间的分辨率的劣化,并且可以抑制测量范围的减小。此外,频率分析被执行,而无需等待直到实际测量的采样数据的数目达到所要求的样本数目,这导致了脉搏测量时间的减少。注意,当代替用“O”数据补充数据,在用实际测量的采样数据的最终值来补充数据之后,从原始信号中移除最终值时,也可以获得相同的有利效果。另一方面,在移除中心值的情况下,如上所述出现不连续性,并且因此不能期望得到有利的效果。
[0052]复制单元16、频率分析单元17和脉搏率计算单元18由微计算机(微控制器单元)来实现。更具体地,微计算机由CPU(中央处理单元)、非易失性存储器等组成,并且将分别对应于复制单元16、频率分析单元17以及脉搏率计算单元18的程序存储在非易失性存储器中。通过使CPU执行该程序来实现每个处理。放大器13、AD转换器14和缓冲器15可以并入该微型计算机。
[0053]〈第二实施例〉
[0054]接下来,将描述第二实施例。每当获取了第一数据数目的采样数据时,根据第一实施例的频率分析单元17对所要求的样本数目的数据执行频率分析。在第二实施例中,每当获取了小于第一数据数目的数据的预定第三数据数目的数据时,对下述数据序列执行第二和后续频率分析,在该数据序列中,包括第三数据数目的采样数据的第一数据数目的最新采样数据之后是通过仅复制在第一数据数目的最新采样数据当中的第二数据数目的最后获得的采样数据所获得的数据。具体地,在获取了η个采样数据之后,当脉搏数据获取单元100进一步获取了k(k为正整数,且k〈n)个采样数据时,复制单元16使用第(k+Ι)至第(n+k)个采样数据和通过复制第(n+k)个数据所获得的数据来生成m个采样数据,并且频率分析单元17对该m个采样数据执行频率分析。可以根据来自用户的指令来改变第三数据数目。注意,除了频率分析单元17执行频率分析的定时,第二实施例的组件类似于第一实施例的组件。
[0055]将在下面参照图9描述根据第二实施例的脉搏计I的操作。在图9所示的示例中,假设所要求的样本数目是128;指示实际测量的采样数据的数目的第一数据数目是48;指示为确保所要求样本数目而补充的复制的数据的数目的第二数据数目是80;并且指示对应于以其执行第二和后续频率分析的间隔的数据的数目的第三数据数目是8。注意,这些数目仅仅是示例并且没有具体限制。在图9中,如同在图4所示的情况,由实线指示的每个矩形表示实际测量的采样数据,并且由虚线指示的每个矩形表示复制的采样数据。黑色矩形区域表示在前一脉搏测量期间用于频率分析的采样数据。
[0056]在该具体示例中,第一脉搏测量类似于图4中所示的第一实施例中的脉搏测量。具体地,当开始测量并且获取了 48个采样数据时,执行第一脉搏率测量。然而,在图4所示的示例中,每当获取了48个采样数据时,执行第二和后续脉搏率测量,而在图9所示的示例中,每当获取了 8个采样数据时执行测量。
[0057]更具体地,随着从测量的开始时间的流逝,采样数据dl、采样数据d2和...被顺序积累在缓冲器15中。当从测量的开始计数的第48个采样数据d48被积累在缓冲器15中时,复制单元16复制80个采样数据d48。在复制完成时,复制单元16指令频率分析单元17开始频率分析处理。因此,频率分析单元17对下述128个数据序列执行频率分析,其中从采样数据dl到采样数据d48的48个数据序列之后是80个采样数据d48。因此,获得第一脉搏测量的结果。
[0058]在自从测量的开始度过了更多的时间之后,当进一步获取第三数据数目的数据,即8个数据时,复制单元16复制新获取的第8个数据。具体地,当从测量开始计数的第56个采样数据d56被积累在缓冲器15中时,复制单元16复制80个采样数据d56。此外,频率分析单元17对下述128个数据序列执行频率分析,其中作为第一数据数目的最新采样数据的从采样数据d9到采样数据d56的48个数据序列之后是80个采样数据d56。因此,获得第二脉搏测量的结果。
[0059]接下来,当从测量的开始计数的第64个采样数据d64被积累在缓冲器15中时,复制单元16复制80个采样数据d64。频率分析单元17对下述128个数据序列执行频率分析,其中作为第一数据数目的最新采样数据的从采样数据dl7到采样数据d64的48个数据序列之后是80个采样数据d64。因此,获得第三脉搏测量的结果。
[0060]类似地,当从测量的开始计数的第72个采样数据d72被存储在缓冲器15中时,复制单元16复制80个采样数据d72。频率分析单元17对下述128个数据序列执行频率分析,其中作为第一数据数目的最新采样数据的从采样数据d25到采样数据d72的48个数据序列之后是80个采样数据d72。因此,获得第四脉搏测量的结果。此后,以相同的方式执行测量。因此,每当获取了8个采样数据时,执行第二和后续测量。即,测量时间可以被减少到图4所示的示例中的测量时间的六分之一。
[0061]如上所述,根据第二实施例的脉搏计I,在第二和后续测量中,可以进一步缩短测量间隔。注意,如图9中所示,使用通过每当执行测量时使第三数据数目的采样数据移位所获得的数据序列来执行频率分析。因此,缓冲器15优选地被配置为环形缓冲器。
[0062]〈第三实施例〉
[0063]在根据上述第一实施例和第二实施例的脉搏计I中,仅在积累了第一数据数目的采样数据之后,输出在第一测量中获得的脉搏率。因此,在第一测量中需要很长的时间来获得脉搏率的输出。为了解决该问题,在第三实施例中,与使用频率分析的脉搏测量结合地使用计数器系统的脉搏测量。
[0064]本文所描述的术语“使用计数器系统的脉搏测量”是指通过检测脉搏波形超过基准值时的定时来计算脉搏率的方法。图11是示意性示出使用计数器系统的脉搏测量的曲线。如图11中所示,在使用计数器系统的脉搏测量中,监视采样数据的每个值,并且每次都检测该值超过预定的基准值时的定时。由于两个邻近定时之间的时间间隔对应于脉搏间隔,所以基于该时间间隔来计算每分钟的脉搏率。使用计数器系统的脉搏测量的特征在于,测量时间比在使用FFT的脉搏率测量中更短。具体地,可以使用对应于人类的一个脉搏的采样数据来执行使用计数器系统的脉搏测量,而使用FFT的脉搏率测量需要对应于人类的一个或多个脉搏的采样数据。然而,在使用计数器系统的脉搏测量的情况下,有必要适当地设定基准值。尤其当使用图2中所示的反射光学传感器时,由于例如诸如手指的要测量的对象的位置在测量期间的变化而导致测量环境不稳定,这使得难以唯一地确定基准值。此外,因为有必要执行采样,使得可以在使用计数器系统的脉搏测量中再现脉搏波形,所以优选的是,使用计数器系统的脉搏测量中的采样周期比使用FFT的脉搏测量更短。因此,存在一种可能性,即LED发光时间增加,这导致了整个系统的电流消耗的增加。为此,在第三实施例中,在频率分析所需要的数据不足的状态下执行使用计数器系统的脉搏测量,并且在积累了频率分析所需要的数据之后,将测量模式切换到使用频率分析的脉搏测量。
[0065]图10是示出根据第三实施例的脉搏计2的配置的框图。脉搏计2包括脉搏数据获取单元100、复制单元16、频率分析单元17、脉搏率计算单元18、切换单元30、计数单元31以及脉搏率计算单元32。也就是说,脉搏计2具有下述配置,其中切换单元30、计数单元31和脉搏率计算单元32被添加到脉搏计I的配置。将省略与脉搏计I的组件相同的脉搏计2的组件的解释,并且将描述附加的组件。
[0066]切换单元30在使用频率分析的脉搏率测量和使用计数器系统的脉搏率测量之间切换测量模式。具体地,切换单元30以下述方式执行控制:该方式使得使用计数器系统的脉搏率测量被执行,直到所获取的采样数据的数目达到第一数据数目,并且在所获取的采样数据的数目达到第一数据数目之后,执行使用频率分析的脉搏率测量。切换单元30可以从使用频率分析的脉搏率测量中的采样周期改变使用计数器系统的脉搏率测量中的采样周期。例如,切换单元30可以以下述方式改变采样周期:该方式使得以第一采样周期获取采样数据,直到所获取的采样数据的数目达到第一数据数目,并且在所获取的采样数据的数目达到第一数据数目之后,以比第一采样周期更长的第二采样周期获取采样数据。
[0067]计数单元31和脉搏率计算单元32是实现使用计数器系统的脉搏率测量的组件。
[0068]计数单元31用作检测单元,并且检测顺序获取的多个采样数据中的每一个的值超过预定的基准值时的定时。每当多个采样数据中的每一个的值超过预定的基准值时,计数单元31就检测该值超过预定的基准值时的定时。
[0069]脉搏率计算单元32基于由计数单元31检测的定时之间的时间间隔来计算脉搏率。根据切换单元30进行的切换,脉搏率计算单元32测量脉搏率,直到获取第一数据数目的采样数据。
[0070]下面将参照图12来描述脉搏计2的操作。在第三实施例中,第一实施例中所说明的方法以及第二实施例中所说明的方法可以适用于使用频率分析的脉搏率测量。然而,第三实施例说明了其中通过第一实施例中所说明的方法来执行频率分析的脉搏率测量的情况。在图12所示的示例中,如在图4所示的情况,假设所要求样本数目是128;指示实际测量的采样数据的数目的第一数据数目是48;并且指示为确保所要求的样本数目而补充的复制的数据的数目的第二数据数目是80。注意,这些数字仅仅是示例,并且没有具体限制。在图12中,如在图4所示的情况,由实线指示的每个矩形表示实际测量的采样数据,并且由虚线指示的每个矩形表示复制的采样数据。
[0071]在该具体示例中,使用计数器系统的测量被重复,直到在开始测量之后获取了48个采样数据,并且在获取了 48个采样数据之后,重复使用频率分析的脉搏测量。更具体地,脉搏计2以如下方式操作。首先,随着从测量的开始时间的流逝,采样数据dl、采样数据d2和...被顺序积累在缓冲器15中。在从测量的开始到第48个采样数据d48被积累在缓冲器15中时的时段期间,切换单元30选择通过计数单元31和脉搏率计算单元32的测量。因此,在该时间期间,计数单元31监视顺序获取的采样数据,并且检测多个采样数据中的每一个的值(AD转换的值)从小于基准值的值改变为等于或大于基准值的值时的定时。脉搏率计算单元32基于由计数单元31检测的两个邻近定时之间的时间间隔来计算脉搏率。通过计数单元31和脉搏率计算单元32进行的脉搏率测量被重复,直到获取了 48个采样数据。在图12所示的示例中,通过计数单元31和脉搏率计算单元32进行的脉搏率测量被重复η次。每当计数单元31以上述方式执行计数时,通过计数单元31和脉搏率计算单元32进行的脉搏率测量可以被执行,或者可以被执行一次。通过使用上述计数器系统执行脉搏测量,可以在获取第一数据数目的数据之前测量脉搏率。
[0072]当采样数据d48被积累在缓冲器15中时,切换单元30将测量切换为使用频率分析的脉搏测量。复制单元16复制80个采样数据d48,并且频率分析单元17对下述128个数据序列执行频率分析,在128个数据序列中,从采样数据dl到采样数据d48的48个数目据序列之后是80个采样数据d48。脉搏率计算单元18基于所获得的频率分析结果来计算脉搏率。因此,完成第(n+1)个测量。
[0073]在从测量的开始更多的时间度过之后,当从测量的开始计数的第96个采样数据d96被积累在缓冲器15中时,复制单元16复制80个采样数据d96。频率分析单元17对下述128个数据序列执行频率分析,在128个数据序列中,从测量的开始计数的第49个采样数据d49到从测量的开始计数的第96个采样数据d96的48个数据序列之后是80个采样数据d96。脉搏率计算单元18基于所获得的频率分析结果来计算脉搏率。因此,完成第(n+2)次测量。此后,每当获取了第一数据数目(在本示例中为48个)的采样数据时,就以相同的方式重复基于频率分析的脉搏率测量。如上所述,在图12所示的示例中,每当获取了第一数据数目的采样数据时,执行频率分析。然而,每当获取了第三数据数目的采样数据时,可以执行频率分析。
[0074]如上所述,根据第三实施例,执行使用计数器系统的脉搏测量,直到获取来第一数据数目的采样数据。因此,第一测量中的脉搏率可以被测量,而无需等等待直至第一数据数目的采样数据被获取。
[0075]已通过实施例的方式详细描述了由本
【发明人】所作的本发明。然而,本发明并不限于上述实施例,并且可以以各种方式进行修改而不脱离本发明的范围。例如,在上述实施例中,采用其中通过图2中所示的反射传感器来获取脉搏数据的配置。然而,也可以使用透射传感器,它向手指发射光并且在与发光侧相对的侧接收透射穿过手指的光,从而获取脉搏数据。注意,要测量的对象不限于人体,也可以是动物。要测量的一部分不限于手指,也可以是手臂、手掌或脚。本发明也可以应用于使用脉搏血氧计的脉搏测量。此外,本发明的应用不限于脉搏测量。本发明可以用作频率分析装置,以测量周期性人体运动,诸如行走周期,并且也可以用于检测结构等的振动。第三实施例说明了其中在第一测量中将测量模式切换到使用计数器系统的测量的配置。然而,不仅在第一测量中,而且当在测量期间发生意外例如由于外部因素对数据的干扰时,可以将测量模式切换到使用计数器系统的测量。
[0076]本领域的普通技术人员可以视需要组合第一至第三实施例。
[0077]虽然已根据若干实施例对本发明进行了描述,但本领域技术人员将认识到,可以在所附权利要求的精神和范围内以各种修改实施本发明并且本发明不限于上文所描述的示例。
[0078]此外,权利要求的范围不受上文所描述的实施例限制。
[0079]此外,应当注意的是,即使在稍后的审查期间修改,
【申请人】也意在涵盖所有权利要求要素的等同形式。
【主权项】
1.一种脉搏计,包括: 脉搏数据获取单元,所述脉搏数据获取单元顺序地获取用于脉搏率计算的采样数据; 复制单元,当所获取的采样数据的数目达到n(n为正整数)时,所述复制单元使用所述η个采样数据以及通过复制第η个采样数据所获得的数据,来生成m(m为正整数,且m>n)个采样数据; 频率分析单元,所述频率分析单元对所述m个采样数据执行频率分析;以及 第一脉搏率计算单元,所述第一脉搏率计算单元基于所述频率分析单元的分析的结果来计算脉搏率。2.根据权利要求1所述的脉搏计,其中,每当所述脉搏数据获取单元获取所述η个采样数据时,所述复制单元生成所述m个采样数据,并且所述频率分析单元对所述m个采样数据执行频率分析。3.根据权利要求1所述的脉搏计,其中,当在获取了所述η个采样数据之后,所述脉搏数据获取单元进一步获取k(k为正整数,且k〈n)个采样数据时,所述复制单元使用第(k+Ι)个至第(n+k)个采样数据以及通过复制所述第(n+k)个数据所获得的数据,来生成所述m个采样数据,并且所述频率分析单元对所述m个采样数据执行频率分析。4.根据权利要求1所述的脉搏计,进一步包括: 检测单元,所述检测单元检测在由所述脉搏数据获取单元顺序获取的数据中的每一个的值超过预定的基准值时的定时;以及 第二脉搏率计算单元,所述第二脉搏率计算单元基于由所述检测单元所检测的定时的时间间隔来计算脉搏率,直到所述脉搏数据获取单元获取所述η个采样数据。5.根据权利要求1所述的脉搏计,其中,所述脉搏数据获取单元包括: 发光装置,所述发光装置向要测量的对象的血管发射光; 光电检测器,所述光电检测器检测穿过所述血管的来自所述发光装置的光;以及 转换器,所述转换器执行来自所述光电检测器的信号的模拟到数字转换。6.根据权利要求5所述的脉搏计,其中,所述光电检测器检测来自所述发光装置的光,所述光是从所述血管反射的。7.根据权利要求1所述的脉搏计,其中,所述频率分析单元通过快速傅里叶变换来执行频率分析。8.—种频率分析装置,包括: 数据获取单元,所述数据获取单元顺序地获取采样数据; 复制单元,当所获取的采样数据的数目达到η(η为正整数)时,所述复制单元使用所述η个采样数据以及通过复制第η个采样数据所获得的数据,来生成m(m为正整数,且m>n)个采样数据;以及 频率分析单元,所述频率分析单元对所述m个采样数据执行频率分析。9.一种脉搏测量方法,包括: 脉搏数据获取步骤,顺序地获取用于脉搏率计算的采样数据; 复制步骤,当所获取的采样数据的数目达到n(n为正整数)时,使用所述η个采样数据以及通过复制第η个采样数据所获得的数据,来生成m(m为正整数,且m>n)个采样数据; 频率分析步骤,对所述m个采样数据执行频率分析;以及 第一脉搏率计算步骤,基于所述频率分析步骤中的分析的结果来计算脉搏率。10.根据权利要求9所述的脉搏测量方法,其中,每当在所述脉搏数据获取步骤中获取所述η个采样数据时,所述复制步骤生成所述m个采样数据,并且所述频率分析步骤对所述m个采样数据执行频率分析。11.根据权利要求9所述的脉搏测量方法,其中,当在获取了所述η个采样数据之后,在所述脉搏数据获取步骤中获取k(k为正整数,且k〈n)个采样数据时,所述复制步骤使用第(k+ 1)个至第(n+k)个采样数据以及通过复制所述第(n+k)个数据所获得的数据,来生成所述m个采样数据,并且所述频率分析步骤对所述m个采样数据执行频率分析。12.根据权利要求9所述的脉搏测量方法,进一步包括: 检测步骤,检测在顺序获取的数据中的每一个的值超过预定的基准值时的定时;以及 第二脉搏率计算步骤,基于由所检测的定时的时间间隔来计算脉搏率,直到所述η个采样数据被获取。
【文档编号】A61B5/024GK105877726SQ201610034237
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年1月19日
【发明人】广岛茜, 时本直也, 清水裕司
【申请人】瑞萨电子株式会社
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