WO2024225047A1 - 心拍測定装置 - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to a heart rate measuring device.
- a known heart rate measuring device equipped with multiple pressure sensor cells is described in Patent Document 1.
- This heart rate measuring device is equipped with a tactile sensor equipped with multiple pressure sensor cells.
- the tactile sensor detects a two-dimensional pressure pattern.
- This heart rate measuring device selects a reference model suitable for measuring the subject's heart rate based on the subject's body pressure distribution information and pressure fluctuation distribution information detected by the tactile sensor.
- the heart rate measuring device selects a heart rate measuring element for detecting heart rate information from among the multiple pressure sensor cells based on the reference model. It is expected that this will enable the subject's heart rate information to be measured with good detection accuracy.
- the heart rate measurement element is selected based on only four predetermined reference models. For this reason, there is room for improvement in terms of maintaining a constant level of measurement accuracy of heart rate information when the subject's posture changes.
- This disclosure has been made in light of this background, and aims to provide a heart rate measuring device with improved stability of measurement accuracy.
- An aspect of the present disclosure is a sensor including a plurality of pressure sensor cells; a measurement unit including a plurality of selected cells selected from the plurality of pressure sensor cells, the measurement unit measuring a body pressure of a subject using the plurality of selected cells; a heart rate calculation unit that estimates heart rate information of the subject from the body pressures measured by the selected cells; a judgment value calculation unit that calculates a judgment value based on the body pressures measured by the selected cells;
- the heart rate measuring device is provided with a judgment unit that compares a current judgment value, which is the judgment value at the time of a current measurement, with a previous judgment value, which is the judgment value at the time of a measurement prior to the current measurement, and maintains the multiple selected cells that constitute the measuring unit when the amount of change between the previous judgment value and the current judgment value is below a selection threshold, and changes the multiple selected cells that constitute the measuring unit when the amount of change exceeds the selection threshold.
- the multiple selection cells that make up the measurement unit are maintained. This makes it possible to maintain the accuracy of the heart rate measurement device.
- the multiple selection cells that make up the measurement unit are changed. This makes it possible to improve the accuracy of the heart rate information.
- FIG. 1 is a block diagram showing a heart rate measuring device according to a first embodiment.
- 1 is a cross-sectional view showing a sheet on which a sensor of a first embodiment is arranged.
- FIG. 2 is an exploded perspective view showing the sensor of the first embodiment.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a sensor according to a first embodiment.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing the position of the highest pressure cell among all cells in the sensor of embodiment 1.
- 10 is a schematic diagram showing a state in which the position of the selected cell with the highest pressure is shifted from the initial position in the sensor of the first embodiment.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a state in which a candidate cell is selected in the sensor of embodiment 1; FIG.
- FIG. 10 is a schematic diagram showing a state in which a candidate cell (maximum pressure cell) is not significantly displaced from an initial position in the sensor of embodiment 1;
- FIG. 10 is a schematic diagram showing a state in which a new selected cell is selected in the sensor of the first embodiment;
- FIG. 10 is a schematic diagram showing a state in which a candidate cell, a maximum pressure cell, is significantly displaced from an initial position in the sensor of the first embodiment.
- FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the heart rate measuring device of the first embodiment.
- 10 is a flowchart showing the operation of a heartbeat body pressure measurement process according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a flowchart showing the operation of candidate cell processing according to the first embodiment
- 10 is a flowchart showing an operation of a selection process when a position deviation occurs according to the first embodiment.
- 10 is a flowchart showing the operation of a heart rate measuring device according to a second embodiment.
- FIG. 11 is a block diagram showing a heart rate measuring device according to a third embodiment.
- 11 is a flowchart showing the operation of a heart rate measuring device according to a third embodiment.
- FIG. 13 is a block diagram showing a heart rate measuring device according to a fourth and fifth embodiment. 13 is a flowchart showing the operation of candidate cell processing according to the fourth embodiment.
- FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which a candidate cell is selected in the sensor of the fourth embodiment.
- FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which a new selected cell is selected in the sensor of embodiment 4.
- FIG. 13 is a flowchart showing the operation of a heart rate measuring device according to a fifth embodiment.
- 13 is a flowchart showing the operation of candidate cell group processing according to the fifth embodiment.
- 13 is a schematic diagram showing a state in which a plurality of candidate cell groups are selected in the sensor of embodiment 5.
- FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which a new selected cell is selected in the sensor of embodiment 5.
- FIG. FIG. 13 is an exploded perspective view showing a sensor according to a sixth embodiment.
- FIG. 13 is a schematic diagram showing a sensor according to a sixth embodiment.
- the heartbeat measuring device 1 measures the body pressure of a subject using a sheet-shaped sensor 3, and estimates heartbeat information.
- reference numerals are given to only some of the multiple components, and reference numerals for the other components may be omitted.
- the heart rate measuring device 1 of this embodiment includes a sensor 3, a power supply 51, an initial selection unit 52, a heart rate calculation unit 53, a judgment value calculation unit 54, a judgment unit 55, a position deviation selection unit 56, and a memory unit 57.
- the memory unit 57 stores an initial position IP, a selection threshold value TV1, a previous judgment value JV1, a current judgment value JV2, and a position deviation threshold value TV2.
- the heart rate measuring device 1 transmits the estimated heart rate information to a state estimation unit 58, and the state estimation unit 58 estimates the state of the subject based on the acquired heart rate information.
- the display unit 59 displays various information to the subject based on the information acquired from the state estimation unit 58 or the heart rate measuring device 1. However, the displayed information is not particularly limited and includes visual information as well as audio information.
- the senor 3 is placed, for example, on the seat 2 of a vehicle (not shown).
- the sensor 3 is formed in a flexible, flat sheet.
- the location of the sensor 3 is not particularly limited, and it may be placed, for example, on the seat 2 of a ship or an airplane, or on a chair used in the home.
- the seat 2 in this embodiment includes a frame portion 8, a cushion portion 9, and a headrest 27.
- the headrest 27 may be omitted.
- the frame section 8 includes a seat frame 11 and a back seat frame 21.
- the cushion section 9 includes a seat cushion 10 attached to the seat frame 11 and a back seat cushion 22 attached to the back seat frame 21.
- the seat frame 11 is made of a hard material such as metal or hard resin, and is attached to the vehicle.
- the seat cushion 10 is attached to the upper surface of the seat frame 11.
- the seat cushion 10 is made of an elastic material such as foamed resin.
- the upper surface of the seat cushion 10 serves as a pressure-receiving surface 14 that receives pressure from the subject's buttocks.
- the surface of the seat cushion 10 is covered with a seat cover member 13.
- the seat cover member 13 covers at least the pressure-receiving surface 14 of the seat cushion 10.
- the seat cover member 13 is made of a material that is less elastic than the seat cushion 10, such as cloth or leather.
- the rear seat frame 21 is formed from a hard material such as metal or hard resin.
- the rear seat frame 21 is formed into a plate or rod shape.
- the rear seat cushion 22 is made of an elastic material such as foamed resin.
- the rear seat cushion 22 is laminated and attached to the rear seat frame 21.
- the surface of the rear seat cushion 22 opposite the rear seat frame 21 becomes the pressure-receiving surface 24 that receives pressure from the back of the passenger.
- the surface of the back seat cushion 22 is covered with a back skin member 23.
- the back skin member 23 covers at least the pressure-receiving surface 24 of the back seat cushion 22.
- the back skin member 23 is made of a material such as cloth or leather.
- the headrest 27 is disposed at the upper end of the back seat cushion 22.
- the headrest 27 includes a cushion 25 and a cover member 26.
- the first seat cushion 12 and the back seat cushion 22 are separate bodies, but they may be integrated.
- the back seat cushion 22 and the headrest 27 are separate bodies, but they may be integrated.
- the senor 3 is disposed inside the seat cushion 10.
- the sensor 3 can be disposed inside the seat cushion 10 by housing it in a recess formed by hollowing out a part of the seat cushion 10 and blocking the recess with an elastic material having a shape corresponding to the recess.
- the sensor 3 may also be disposed between the seat cushion 10 and the seat cover member 13, or between the seat cushion 10 and the seat frame 11, and can be disposed in any position.
- the sensor 3 may be disposed, for example, between the rear seat frame 21 and the rear seat cushion 22, inside the rear seat cushion 22, or between the rear seat cushion 22 and the rear cover member 23, and may be disposed in any position.
- the sensor 3 includes an insulator sheet 36 having a first surface 36a and a second surface 36b, a first electrode sheet 32 laminated on the first surface 36a of the insulator sheet 36, and a second electrode sheet 37 laminated on the second surface 36b of the insulator sheet 36.
- the lamination direction is used to refer to the lamination direction of the first electrode sheet 32, the insulator sheet 36, and the second electrode sheet 37 that constitute the sensor 3.
- the insulator sheet 36 is insulating and flexible, and is formed in a sheet (film) shape.
- the insulator sheet 36 is formed, for example, in a rectangular shape.
- the material constituting the insulator sheet 36 is not particularly limited, but it may be composed of an elastomer.
- the elastomer that can be used include silicone rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, chlorosulfonated polyethylene, chlorinated polyethylene, and urethane rubber.
- the first electrode sheet 32 is flexible and formed in a sheet (film).
- the first electrode sheet 32 is formed, for example, in a rectangular shape.
- the first electrode sheet 32 includes a first electrode layer 34 arranged on a surface (lower surface in FIG. 3) facing the first surface 36a of the insulator sheet 36, and a first shield layer 33 arranged on the surface of the first electrode sheet 32 opposite the first electrode layer 34.
- the first electrode layer 34 constitutes one of a pair of electrodes arranged on the first surface 36a and the second surface 36b of the insulator sheet 36, respectively.
- the first electrode layer 34 is composed of one electrode.
- the first shield layer 33 is composed of one electrode.
- the first shield layer 33 overlaps with the first electrode layer 34 in the stacking direction.
- the first shield layer 33 is formed to be slightly larger than the first electrode layer 34.
- the second electrode sheet 37 is configured separately from the first electrode sheet 32 and is disposed opposite the second surface 36b of the insulator sheet 36.
- the second electrode sheet 37 is formed, for example, in a rectangular shape.
- the insulator sheet 36 is interposed between the second electrode sheet 37 and the first electrode sheet 32.
- the second electrode sheet 37 is flexible and formed in a sheet (film) shape.
- the second electrode sheet 37 includes a second electrode layer 39 disposed on the surface facing the second surface 36b of the insulator sheet 36 (the upper surface in FIG. 2), and a second shield layer 38 disposed on the surface of the second electrode sheet 37 opposite the second electrode layer 39.
- the second electrode layer 39 is disposed opposite the first electrode layer 34 constituting the first electrode sheet 32 at a distance. In other words, the first electrode layer 34 and the second electrode layer 39 are disposed so as to overlap when projected in the stacking direction.
- the second electrode layer 39 constitutes the other of the pair of electrodes in the electrostatic sensor or piezoelectric sensor.
- the second electrode layer 39 is composed of a plurality of second electrode cells 41.
- Each of the plurality of second electrode cells 41 is arranged in the stacking direction so as to face one of the first electrode layers 34 constituting the first electrode sheet 32.
- the second electrode layer 39 is composed of 64 second electrode cells 41 arranged in 8 rows and 8 columns.
- the number of second electrode cells 41 constituting the second electrode layer 39 can be set arbitrarily.
- One second electrode cell 41 and a region of the first electrode layer 34 that faces the one second electrode cell 41 constitute one pressure sensor cell 42. That is, when the pressure receiving surface 14 is pressed by the subject seated on the seat 2, the insulator sheet 36 is compressed. This reduces the distance between the one second electrode cell 41 and the first electrode layer 34, which increases the capacitance of one pressure sensor cell 42 that is composed of the one second electrode cell 41 and the region of the first electrode layer 34 that faces the one second electrode cell 41.
- 64 pressure sensor cells 42 are formed, the same number as the number of second electrode cells 41. However, the number of pressure sensor cells 42 can be set arbitrarily.
- the second shield layer 38 is composed of one electrode.
- the second shield layer 38 overlaps with the second electrode layer 39 in the stacking direction.
- the second shield layer 38 is formed to be slightly larger than the outer shape of the second electrode layer 39.
- FIG. 4 shows a schematic diagram of the external shapes of the sensor 3 and the multiple pressure sensor cells 42. The same applies to the following FIGS. 5 to 10.
- the numbers written to the left of the sensor 3 and the letters written above the sensor 3 are for ease of explanation of the positions of the multiple pressure sensor cells 42.
- the sensor 3 includes a measurement unit 44 that includes a plurality of selected cells 43 selected from a plurality of pressure sensor cells 42.
- the measurement unit 44 is made up of nine pressure sensor cells 42 surrounded by dashed lines.
- the number of pressure sensor cells 42 that make up the measurement unit 44 is not particularly limited.
- the measurement unit 44 measures the subject's body pressure using the plurality of selected cells 43. Heart rate information of the subject is calculated based on the body pressure measured by the plurality of selected cells 43.
- a power supply unit 51 is connected to the sensor 3.
- the power supply unit 51 generates a predetermined voltage and applies the predetermined voltage to the first electrode layer 34 or the second electrode layer 39 of the sensor 3.
- the initial selection unit 52 measures the subject's body pressure using all of the multiple pressure sensor cells 42.
- the initial selection unit 52 designates the pressure sensor cell 42 that measures the highest body pressure among the multiple pressure sensors as the all-cell maximum pressure cell 42a.
- the initial selection unit 52 selects multiple selected cells 43 including the all-cell maximum pressure cell 42a.
- the subject's body pressure is measured by 64 pressure sensor cells 42, and the pressure sensor cell 42 that measures the highest body pressure among the 64 pressure sensor cells 42 is set as the maximum pressure cell 42a of all cells.
- the pressure sensor cell 42 in the fourth row from the top and column C is set as one maximum pressure cell 42a of all cells.
- a dot pattern is applied to the maximum pressure cell 42a of all cells.
- the measurement period for measuring the body pressure is not limited to 400 ⁇ sec.
- That one pressure sensor cell 42 is designated as the highest pressure cell 42a of all cells. Also, if there are multiple pressure sensor cells 42 that measure the highest body pressure, the multiple pressure sensor cells 42 may be designated as the highest pressure cell 42a of all cells.
- the multiple selected cells 43 can be selected from multiple pressure sensor cells 42 arranged near one all-cells maximum pressure cell 42a.
- the positional relationship between the multiple selected cells 43 and the all-cells maximum pressure cell 42a is not particularly limited, and for example, the nine pressure sensor cells 42 surrounding one all-cells maximum pressure cell 42a may be the selected cells 43, or the four pressure sensor cells 42 adjacent to one all-cells maximum pressure cell 42a in the front-to-back and left-to-right directions may be the selected cells 43.
- the nine pressure sensor cells 42 surrounding the maximum pressure cell 42a of all cells are selected cells 43.
- the area surrounded by the dashed line in FIG. 4 is the measurement section 44, and multiple selected cells 43 (nine in this embodiment) are arranged inside the measurement section 44.
- the nine selected cells 43 measure the body pressure of the subject for the purpose of estimating the subject's heart rate information.
- the initial selection unit 52 transmits the subject's body pressure data measured using all pressure sensor cells 42 to the memory unit 57, which stores the data as all-cell body pressure data AD.
- the initial selection unit 52 also transmits position information of the all-cell maximum pressure cell 42a among the multiple pressure sensor cells 42 to the memory unit 57, which stores the position information as information on the initial position IP of the all-cell maximum pressure cell 42a.
- the heart rate calculation unit 53 estimates the subject's heart rate information based on the body pressure measured by the multiple selected cells 43.
- the heart rate operates quickly, with a cycle of 1 to 2 seconds. For this reason, when measuring the subject's body pressure to estimate the subject's heart rate information, higher measurement accuracy is required compared to when simply measuring the subject's body pressure. Therefore, in order to improve the measurement accuracy, for example, data obtained by measuring the subject's body pressure multiple times can be used. However, there is no particular limit to the number of times that the data can be accumulated.
- the measurement period for measuring the body pressure is not limited to 400 ⁇ sec.
- the period for measuring the body pressure in order to estimate the subject's heart rate information can be shortened, so that the subject's heart rate information can be estimated with high accuracy.
- the heart rate calculation unit 53 transmits data on the subject's body pressure measured to estimate the subject's heart rate information to the memory unit 57, and stores the data in the memory unit 57 as selected cell body pressure data SD.
- the heart rate calculation unit 53 also transmits the position of the selected cell maximum pressure cell 43a, which measured the highest body pressure among the multiple selected cells 43, to the memory unit 57, and stores the position in the memory unit 57 as the selected cell maximum pressure cell position SP.
- the heart rate calculation unit 53 transmits the subject's heart rate information to the state estimation unit 58.
- the state estimation unit 58 estimates the subject's state (e.g., health state, state of drowsiness, level of fatigue, etc.) based on the subject's heart rate information.
- the state estimation unit 58 notifies the subject of services based on the estimated state of the subject using the display unit 59. Any device such as a display or speaker can be appropriately selected as the display unit 59.
- the services notified to the subject are not particularly limited, and examples include encouraging the subject to take a break and showing the subject the route to a place to rest.
- the judgment value calculation unit 54 acquires the selected cell body pressure data SD stored in the memory unit 57, and calculates the judgment value JV based on the selected cell body pressure data SD. That is, the selected cell body pressure data SD used by the judgment value calculation unit 54 uses data related to the subject's body pressure measured by the heart rate calculation unit 53 to estimate the subject's heart rate information. The judgment value calculation unit 54 calculates the judgment value JV each time all of the multiple selected cells 43 measure the subject's body pressure to estimate the subject's heart rate information. In this embodiment, the judgment value calculation unit 54 calculates the judgment value JV each time nine selected cells 43 measure the subject's body pressure.
- the judgment value JV is a value for judging whether the position of the selected cell maximum pressure cell 43a that measured the highest body pressure among the multiple selected cells 43 has shifted.
- the judgment value JV has a positive correlation with the body pressure. In other words, the higher the judgment value JV, the higher the body pressure value tends to be.
- the judgment value JV is a statistical quantity of the measurement values related to the subject's body pressure measured by each of the multiple selected cells 43 that make up the measurement unit 44, and is, for example, any one of the sum, average, standard deviation, or maximum value. In this embodiment, the sum of the measurement values related to the subject's body pressure measured by each of the multiple selected cells 43 is used as the judgment value JV.
- the judgment value calculation unit 54 transmits the calculated judgment value JV to the memory unit 57, which stores it.
- the memory unit 57 stores the judgment values JV acquired from the judgment value calculation unit 54 in chronological order in the order in which they were acquired. That is, the judgment value JV calculated in the current body pressure measurement is stored as the current judgment value JV2, and the judgment value JV calculated in the body pressure measurement prior to the current body pressure measurement is stored as the previous judgment value JV1.
- the previous judgment value JV1 includes the previous judgment value, the judgment value before the previous one, the judgment value before the previous one, the judgment value three times before, etc.
- the judgment unit 55 acquires the current judgment value JV2 and the previous judgment value JV1 from the memory unit 57.
- the determination unit 55 obtains the selection threshold value TV1 from the memory unit 57.
- the determination unit 55 compares the amount of change between the current determination value JV2 and the previous determination value JV1 with the selection threshold value TV1 to determine whether to maintain the multiple selected cells 43 or to change the multiple selected cells 43.
- the difference ⁇ JV obtained by subtracting the current determination value JV2 from the previous determination value JV1 is used as the amount of change between the previous determination value JV1 and the current determination value JV2.
- the judgment unit 55 maintains the multiple selection cells 43 that constitute the measurement unit 44.
- the multiple selection cells 43 that constitute the measurement unit 44 are maintained when the difference ⁇ JV obtained by subtracting the current judgment value JV2 from the previous judgment value JV1 is below the selection threshold TV1. Maintaining the multiple selection cells 43 means that the range and number of the multiple pressure sensor cells 42 that constitute the multiple selection cells 43 are not changed.
- the judgment unit 55 changes the multiple selection cells 43 that make up the measurement unit 44.
- the judgment unit 55 changes the multiple selection cells 43 that make up the measurement unit 44 when the difference ⁇ JV obtained by subtracting the current judgment value JV2 from the previous judgment value JV1 exceeds the selection threshold TV1.
- Changing the multiple selection cells 43 means changing the range and number of the multiple pressure sensor cells 42 that make up the multiple selection cells 43.
- the judgment unit 55 selects multiple candidate cells 45 consisting of only a portion of all the multiple pressure sensor cells 42.
- the multiple candidate cells 45 are used to select a new selected cell 43 at the time of the next measurement in order to prevent a decrease in the measurement accuracy of the subject's body pressure.
- the number of the multiple candidate cells 45 is not particularly limited and can be set to any number. In this embodiment, the number of the multiple candidate cells 45 is set to be the same as the number of the multiple selected cells 43 or to be greater than the number of the multiple selected cells 43.
- the number of candidate cells 45 and the number of selected cells 43 are the same is described below. For example, if the selected cell maximum pressure cell 43a that measured the highest body pressure among the nine selected cells 43 has shifted since the previous measurement, nine candidate cells 45, the same number as the selected cells 43, may be selected with the selected cell maximum pressure cell 43a that has shifted since the previous measurement at the center.
- the candidate cells 45 are made up of 25 pressure sensor cells 42 from the second row to the sixth row and columns A to E, as shown in region R surrounded by a dashed line in Figure 7.
- the multiple candidate cells 45 include at least one of the multiple selected cells 43, and also include a pressure sensor cell 42 arranged around the multiple selected cells 43.
- the selected cell 43 included in the multiple candidate cells 45 may be, for example, one selected cell maximum pressure cell 43a that measures the highest body pressure among the selected cells 43. Furthermore, when there are multiple selected cell maximum pressure cells 43a that measure the same body pressure value, the multiple selected cell maximum pressure cells 43a may be included in the candidate cells 45.
- the pressure sensor cells 42 arranged around the multiple selection cells 43 may be pressure sensor cells 42 arranged around the selection cells 43, and may or may not surround the selection cells 43.
- 25 candidate cells 45 are selected, including nine selected cells 43 from rows 3 to 5 and columns B to D, and 16 pressure sensor cells 42 arranged to surround the nine selected cells 43.
- the determination unit 55 measures the subject's body pressure using the multiple pressure sensor cells 42 that constitute the multiple candidate cells 45. Measurement of the subject's body pressure using the multiple candidate cells 45 is simply a measurement of body pressure, so the measurement accuracy may be lower than when estimating heart rate information. It is assumed that it takes, for example, 400 ⁇ sec to calculate the subject's body pressure using the multiple candidate cells 45, including the period for switching channels for each pressure sensor cell 42. Then, if the subject's body pressure is measured in all 25 candidate cells 45, a time of 10,000 seconds is required, as shown in the following formula. That is, the period for measuring the body pressure to estimate the subject's heart rate information is 10,000 ⁇ sec in the 25 candidate cells 45. However, the measurement period for measuring the body pressure is not limited to 400 ⁇ sec.
- the determination unit 55 transmits the body pressure data regarding the subject's body pressure measured by the 25 candidate cells 45 to the memory unit 57, which stores the data as candidate cell body pressure data CD.
- the determination unit 55 determines the pressure sensor cell 42 that measures the highest pressure among the pressure sensor cells 42 that make up the candidate cells 45 based on the subject's body pressure measured by the pressure sensor cells 42 that make up the candidate cells 45 as the candidate cell maximum pressure cell 45a. If there is only one pressure sensor cell 42 that measures the highest body pressure, the single pressure sensor cell 42 is determined to be the candidate cell maximum pressure cell 45a (see Figure 7). Also, if there are multiple pressure sensor cells 42 that measure the highest body pressure, the multiple pressure sensor cells 42 may be determined to be the candidate cell maximum pressure cell 45a.
- the judgment unit 55 acquires the initial position IP, which is the position of the all-cell maximum pressure cell 42a, from the memory unit 57.
- the judgment unit 55 also acquires the selected cell maximum pressure cell position SP, which is the position of the selected cell maximum pressure cell 43a that measured the highest body pressure among the multiple selected cells 43 that make up the measurement unit 44, from the memory unit 57.
- the judgment unit 55 compares the initial position IP with the selected cell maximum pressure cell position SP, and detects a positional deviation ⁇ MV between the initial position IP and the selected cell maximum pressure cell position SP.
- the judgment unit 55 acquires a positional deviation threshold TV2 from the memory unit 57.
- the judgment unit 55 compares the positional deviation ⁇ MV with the positional deviation threshold TV2, and when the positional deviation is greater than the positional deviation threshold TV2, it judges that the subject's posture has shifted significantly.
- the judgment unit 55 judges that the subject's posture has shifted significantly, it transmits information that the subject's posture has shifted significantly to the positional deviation selection unit 56.
- the determination unit 55 transmits information that the subject's posture has changed significantly to the display unit 59, and the display unit 59 notifies the subject of the information that the posture has changed significantly.
- the selected cell maximum pressure cell 43a is the pressure sensor cell 42 located at row 5, column B.
- the initial position IP of the all-cell maximum pressure cell 42a is the pressure sensor cell 42 located at row 4, column C.
- the position of the selected cell maximum pressure cell 43a and the initial position IP are adjacent in the diagonal direction.
- the determination unit 55 determines that the subject's posture has not shifted significantly. In this case, the determination unit 55 selects a new number of selected cells 43, including the candidate cell maximum pressure cell 45a.
- the multiple selected cells 43 can be selected from multiple pressure sensor cells 42 arranged near one candidate cell maximum pressure cell 45a.
- the positional relationship between the multiple selected cells 43 and the candidate cell maximum pressure cell 45a is not particularly limited, and for example, the selected cells 43 may be a total of nine pressure sensor cells 42 consisting of one candidate cell maximum pressure cell 45a and eight pressure sensor cells 42 surrounding the candidate cell maximum pressure cell 45a, or a total of five pressure sensor cells 42 consisting of one candidate cell maximum pressure cell 45a and four pressure sensor cells 42 adjacent to the candidate cell maximum pressure cell 45a in the front-rear and left-right directions.
- the pressure sensor cell 42 located in row 5, column B is the candidate cell maximum pressure cell 45a.
- the candidate cell maximum pressure cell 45a is shown with a dot pattern.
- a total of nine pressure sensor cells 42, consisting of one candidate cell maximum pressure cell 45a and eight pressure sensor cells 42 surrounding this candidate cell maximum pressure cell 45a, are set as the selected cells 43.
- the multiple selected cells 43 are composed of pressure sensor cells 42 from rows 4 to 6 and columns A to C.
- the pressure sensor cell 42 that measured the highest body pressure is, for example, the pressure sensor cell 42 in row 6, column A, which is marked with a dot pattern.
- the position where the subject's body pressure is detected to be the highest will be outside the range in which the multiple pressure sensor cells 42 are arranged, which may reduce the accuracy of the body pressure measurement.
- the initial position IP is the position of the cross-hatched pressure sensor cell 42 in row 4, column C.
- the determination unit 55 compares the initial position IP with the position of the pressure sensor cell 42 in row 6, column A, and detects the positional deviation between the initial position IP and the selected cell maximum pressure cell position SP.
- the position shift selection unit 56 uses all of the multiple pressure sensors to measure the subject's body pressure.
- the position shift selection unit 56 sets the pressure sensor cell 42 that measured the highest body pressure among the multiple pressure sensors as the all-cell maximum pressure cell 42a.
- the position shift selection unit 56 selects multiple selected cells 43 including the all-cell maximum pressure cell 42a.
- the subject's body pressure is measured by 64 pressure sensor cells 42, and the pressure sensor cell 42 that measured the highest body pressure among the 64 pressure sensor cells 42 is set as the all-cell maximum pressure cell 42a.
- the reason why the subject's body pressure is measured using all pressure sensor cells 42 is because it is assumed that the subject, who has been notified that his posture has shifted significantly, will sit back down and correct his posture. In this embodiment, it is assumed that the all-cell maximum pressure cell 42a is in the position shown in FIG. 5 as a result of the subject sitting back down. However, the position of the total cell maximum pressure cell 42a after the subject sits back down is not limited.
- That one pressure sensor cell 42 is designated as the highest pressure cell 42a of all cells. Also, if there are multiple pressure sensor cells 42 that measure the highest body pressure, the multiple pressure sensor cells 42 may be designated as the highest pressure cell 42a of all cells.
- the multiple selected cells 43 can be selected from multiple pressure sensor cells 42 arranged near one all-cells maximum pressure cell 42a.
- the positional relationship between the multiple selected cells 43 and the all-cells maximum pressure cell 42a is not particularly limited, and for example, the nine pressure sensor cells 42 surrounding one all-cells maximum pressure cell 42a may be the selected cells 43, or the four pressure sensor cells 42 adjacent to one all-cells maximum pressure cell 42a in the front-to-back and left-to-right directions may be the selected cells 43.
- the nine pressure sensor cells 42 are the selected cells 43 (see FIG. 4).
- the position deviation selection unit 56 transmits the subject's body pressure data measured using all pressure sensor cells 42 to the memory unit 57, which stores the data as new all-cell body pressure data AD.
- the position deviation selection unit 56 also transmits position information of the all-cell maximum pressure cell 42a in the multiple pressure cells to the memory unit 57, which stores the position information as information on the new initial position IP of the all-cell maximum pressure cell 42a.
- the misalignment selection unit 56 and the initial selection unit 52 have in common that they measure the subject's body pressure using all pressure sensor cells 42. For this reason, the initial selection unit 52 may also be configured to function as the misalignment selection unit 56.
- Fig. 11 shows a main flow of the operation of the heartbeat measuring device 1.
- the all-cell body pressure measurement process (S1) is executed.
- the initial selection unit 52 measures the subject's body pressure using all (64 in this embodiment) pressure sensor cells 42 that make up the sensor.
- the initial selection unit 52 executes the startup selection process (S2). As shown in FIG. 4, the initial selection unit 52 designates the pressure sensor cell 42 that measures the highest body pressure among all the pressure sensor cells 42 as the highest pressure cell of all cells 42a. In this case, the pressure sensor cell 42 located in row 4, column C is designated as the highest pressure cell of all cells 42a. The initial selection unit 52 selects the highest pressure cell of all cells 42a and eight pressure sensor cells 42 located around the highest pressure cell of all cells 42a, and designates them as multiple (nine in this embodiment) selected cells 43.
- the heartbeat body pressure measurement process (S3) is executed.
- the heartbeat body pressure measurement process (S3) is described with reference to FIG. 12.
- the heartbeat calculation unit 53 measures the subject's body pressure using multiple selected cells 43 (S31).
- the subject's body pressure is measured in order to estimate the subject's heartbeat information using nine selected cells 43. This makes it possible to shorten the measurement cycle compared to when the subject's body pressure is measured using all (64 in this embodiment) pressure sensor cells 42.
- the heart rate calculation unit 53 estimates the subject's heart rate information based on the subject's body pressure (S32).
- the condition estimation unit 58 acquires the subject's heart rate information from the heart rate calculation unit 53, and estimates the subject's condition based on the heart rate information (S33).
- the display unit 59 acquires the subject's state from the state estimation unit 58 and provides the subject with a service based on the subject's state (S34). This ends the heartbeat body pressure measurement process.
- the state estimation by the state estimation unit 58 and the service provision by the display unit 59 are not essential processes, and the heartbeat body pressure measurement process may end after the heartbeat information is estimated by the heartbeat calculation unit 53.
- the judgment unit 55 judges whether the difference ⁇ JV obtained by subtracting the current judgment value JV2 from the previous judgment value JV1 is below the selection threshold value TV1 (S4).
- the judgment unit 55 maintains the multiple selected cells 43 and returns to S3 in FIG. 11.
- the judgment unit 55 executes candidate cell processing (S5).
- FIG. 13 shows a flowchart of the candidate cell processing.
- the determination unit 55 selects multiple (25 in this embodiment) candidate cells 45 consisting of only a portion of all the multiple pressure sensor cells 42 (S51).
- the multiple candidate cells 45 include at least one of the multiple selected cells 43 and a pressure sensor cell 42 arranged around the multiple selected cells 43 (see the multiple cells in region R in FIG. 7).
- the 25 candidate cells 45 are used to select a new selected cell 43.
- the determination unit 55 measures the subject's body pressure using the multiple candidate cells 45 (S52).
- the determination unit 55 determines the candidate cell 45 that measures the highest body pressure among the multiple pressure sensor cells 42 that make up the multiple candidate cells 45 as the maximum pressure cell 45a (S53). This completes the candidate cell processing.
- the judgment unit 55 compares the position of the all-cells maximum pressure cell 42a with the position of the candidate cell maximum pressure cell 45a, and judges whether the position shift ⁇ MV, which is the distance between the position of the all-cells maximum pressure cell 42a and the position of the candidate cell maximum pressure cell 45a, is greater than the position shift threshold TV2 (S6).
- the judgment unit 55 executes the update selection process (S7).
- the judgment unit 55 selects new multiple selected cells 43 including the candidate cell maximum pressure cell 45a.
- the process returns to S3 in FIG. 11. As described above, the multiple selected cells 43 are used to calculate the subject's heart rate information.
- FIG. 14 shows a flowchart of the selection process when a positional deviation occurs (S8).
- the misalignment selection unit 56 measures the subject's body pressure using all of the pressure sensor cells 42 (S82). The reason that the subject's body pressure is measured using all (64 in this embodiment) pressure sensor cells 42 is because the subject may sit back correctly after being notified or warned as described above.
- the initial selection unit 52 designates the pressure sensor cell 42 that measured the highest body pressure among all the pressure sensor cells 42 as the highest pressure cell of all cells 42a.
- the selection unit 56 when misaligned selects the highest pressure cell of all cells 42a and the eight pressure sensor cells 42 located around the highest pressure cell of all cells 42a, and sets these as multiple (nine in this case) selected cells 43 (S83). This completes the selection process when misaligned.
- the heart rate measurement device 1 of the present embodiment includes a sensor 3, a measurement unit 44, a heart rate calculation unit 53, a judgment value calculation unit 54, and a judgment unit 55.
- the sensor 3 includes a plurality of pressure sensor cells 42.
- the measurement unit 44 includes a plurality of selected cells 43 selected from the plurality of pressure sensor cells 42, and measures the body pressure of the subject using the plurality of selected cells 43.
- the heart rate calculation unit 53 estimates heart rate information of the subject from the body pressure measured by the plurality of selected cells 43.
- the judgment value calculation unit 54 calculates the judgment value JV based on the body pressure measured by the plurality of selected cells 43.
- the judgment unit 55 compares the current judgment value JV2, which is the judgment value JV at the time of the current measurement, with the previous judgment value JV1, which is the judgment value JV at the time of the measurement prior to the current measurement, and maintains the multiple selection cells 43 that constitute the measurement unit 44 when the difference ⁇ JV between the previous judgment value JV1 and the current judgment value JV2 is below the selection threshold TV1, and changes the multiple selection cells 43 that constitute the measurement unit 44 when the difference ⁇ JV is above the selection threshold TV1.
- the difference ⁇ JV between the previous judgment value JV1 and the current judgment value JV2 is below the selection threshold TV1, which means that the amount of change between the subject's body pressure measured by the measurement unit 44 during the previous measurement and the subject's body pressure measured by the measurement unit 44 during the current measurement is relatively small.
- the accuracy of the heart rate measurement device 1 can be maintained by maintaining the multiple selection cells 43 that make up the measurement unit 44.
- the accuracy of the heart rate information can be improved by changing the multiple selection cells 43 that make up the measurement unit 44.
- the judgment value calculation unit 54 calculates the judgment value JV each time all of the selected cells 43 measure body pressure. According to this embodiment, the judgment value JV is compared with the selection threshold value TV1 each time heart rate information is measured, so that the accuracy of the heart rate measurement device 1 can be improved.
- the judgment value JV has a positive correlation with the body pressure
- the judgment unit 55 uses the difference ⁇ JV obtained by subtracting the current judgment value JV2 from the previous judgment value JV1 as the amount of change, and maintains the multiple selection cells 43 that make up the measurement unit 44 when the difference ⁇ JV is below the selection threshold TV1, and changes the multiple selection cells 43 that make up the measurement unit 44 when the difference ⁇ JV is above the selection threshold TV1.
- the accuracy of the heart rate measurement device 1 can be maintained by maintaining the multiple selection cells 43 that make up the measurement unit 44.
- the selection threshold TV1 if the difference ⁇ JV between the previous judgment value JV1 and the current judgment value JV2 exceeds the selection threshold TV1, it means that the amount of decrease in the subject's body pressure measured by the measurement unit 44 during the current measurement, compared to the subject's body pressure measured by the measurement unit 44 during the previous measurement, is greater than the selection threshold TV1. In this case, there is a risk that the detection accuracy of the subject's heart rate information will decrease during the next measurement. According to this aspect, in this case, by changing the multiple selection cells 43 that make up the measurement unit 44, it is possible to change the body pressure applied to the measurement unit 44 to be larger. This makes it possible to improve the accuracy of the heart rate information.
- the judgment unit 55 when the amount of change between the previous judgment value JV1 and the current judgment value JV2 exceeds the selection threshold TV1, the judgment unit 55 in this embodiment selects multiple candidate cells 45 consisting of only a portion of all the multiple pressure sensor cells 42.
- the multiple candidate cells 45 include at least one of the multiple selected cells 43 and a pressure sensor cell 42 arranged around the multiple selected cells 43.
- the judgment unit 55 selects new multiple selected cells 43 including the candidate cell maximum pressure cell 45a that measured the highest body pressure among the multiple pressure sensor cells 42 that make up the multiple candidate cells 45, based on the subject's body pressure measured by the multiple pressure sensor cells 42 that make up the multiple candidate cells 45.
- the newly selected multiple selected cells 43 include the candidate cell maximum pressure cell 45a that measured the highest body pressure among the multiple candidate cells 45, so the measurement accuracy of the heart rate measured by the newly selected multiple selected cells 43 can be improved.
- the heart rate measuring device 1 further includes an initial selection unit 52 that, when the heart rate measuring device 1 is started, selects a number of selected cells 43 including the maximum pressure cell 42a that measures the highest body pressure among the pressure sensor cells 42, based on the subject's body pressure measured by all of the pressure sensor cells 42.
- a selection cell 43 including the maximum pressure cell 42a that measures the highest body pressure can be selected from the multiple pressure sensor cells 42. This makes it possible to improve the measurement accuracy of the heart rate information measured by the multiple selected cells 43.
- the determination unit 55 in this embodiment compares the position of the all-cells maximum pressure cell 42a with the position of the candidate cell maximum pressure cell 45a, and when the positional deviation ⁇ MV between the position of the all-cells maximum pressure cell 42a and the position of the candidate cell maximum pressure cell 45a is greater than the positional deviation threshold TV2, it determines that the subject's posture has shifted significantly.
- the subject's body pressure can be determined by measuring the body pressure using all pressure sensor cells 42 that make up the sensor. However, performing measurements using all pressure sensor cells 42 is not preferable as it requires a long measurement time. According to this embodiment, it is possible to determine whether the subject's posture has changed significantly based on the position of the all-cell maximum pressure cell 42a used when the initial selection unit 52 selects the multiple selected cells 43, and the position of the candidate cell maximum pressure cell 45a measured by the multiple candidate cells 45. This makes it possible to shorten the measurement time.
- the heart rate measuring device 1 further includes a position shift selection unit 56 that selects a number of selected cells 43, including the maximum pressure cell 42a that measures the highest body pressure among the pressure sensor cells 42, based on the body pressure of the subject measured by all of the pressure sensor cells 42 when the determination unit 55 determines that the subject's posture has shifted significantly.
- multiple selected cells 43 including the maximum pressure cell 42a that measured the highest body pressure, can be selected from the multiple pressure sensor cells 42, improving the measurement accuracy of the heart rate information measured by the multiple selected cells 43.
- the judgment value JV in this embodiment is one of the sum, average, standard deviation, or maximum value of the measurement values related to the subject's body pressure measured by each of the multiple selected cells 43 that make up the measurement unit 44.
- the subject's body pressure measured by the multiple selected cells 43 is measured using data acquired by the heart rate calculation unit 53 to calculate the subject's heart rate. This makes it possible to measure body pressure using data acquired to measure the heart rate, so there is no need to provide a separate process for measuring body pressure. This makes it possible to improve the measurement efficiency of the heart rate measurement device 1 as a whole.
- the multiple selected cells 43 are not selected, so the subject's heart rate cannot be measured by the multiple selected cells 43. According to this embodiment, the period during which the subject's heart rate cannot be measured can be shortened as much as possible.
- the determination unit 55 determines whether or not a current maximum pressure cell that measured the highest body pressure in the current measurement among the multiple selected cells 43 is the same as a previous maximum pressure cell that measured the highest body pressure in the measurement prior to the current measurement (S41).
- the determination unit 55 executes candidate cell processing (S5 in FIG. 15).
- the determination unit 55 selects new multiple candidate cells 45 consisting of only a portion of all the multiple pressure sensor cells 42.
- the new multiple candidate cells 45 include at least one of the multiple selected cells 43 and a pressure sensor cell 42 arranged around the multiple selected cells 43.
- the determination unit 55 selects new multiple selected cells 43 including the candidate cell highest pressure cell 45a that measured the highest body pressure among the multiple pressure sensor cells 42 that make up the multiple candidate cells 45, based on the subject's body pressure measured by the multiple pressure sensor cells 42 that make up the multiple candidate cells 45.
- the storage unit 57 stores a selected cell misalignment threshold TV3 instead of the misalignment threshold TV2.
- the selected cell misalignment threshold TV3 is larger than the selection threshold TV1.
- the judgment unit 55 judges whether the difference ⁇ JV between the previous judgment value JV1 and the current judgment value JV2 exceeds the selected cell position deviation threshold TV3 (S61).
- the judgment unit 55 executes the update selection process (S7).
- the judgment unit 55 executes the position deviation selection process (S8 in FIG. 17).
- Whether or not the subject's posture has changed significantly can be determined by measuring the body pressure using all pressure sensor cells 42 that make up the sensor. However, performing measurements using all pressure sensor cells 42 is not preferable as it requires a long measurement time. According to this embodiment, it is possible to determine whether or not the subject's posture has changed significantly by using a judgment value JV calculated based on the body pressure measured by multiple selected cells 43. This can shorten the measurement time.
- the fourth embodiment differs from the first embodiment in that the storage unit 57 further stores a candidate cell determination value JV3.
- FIG. 19 shows a flowchart of the candidate cell processing (S150) in this embodiment.
- the determination unit 55 selects multiple candidate cells 45.
- the multiple candidate cells 45 are composed of only a portion of all the pressure sensor cells 42.
- the multiple candidate cells 45 include at least one of the multiple selected cells 43. As shown in FIG. 20, in this embodiment, nine candidate cells 45 are selected within the region R. In this embodiment, the number of candidate cells 45 (9) is the same as the number of selected cells 43 (9). However, the number of candidate cells 45 may be different from the number of selected cells 43.
- the judgment unit 55 calculates a candidate cell judgment value JV3 for each of the multiple candidate cells 45 based on the subject's body pressure measured by the multiple pressure sensor cells 42 that make up the multiple candidate cells 45 (S152).
- the candidate cell judgment value JV3 is a statistical quantity of the measurement value related to the subject's body pressure measured by each of the multiple candidate cells 45, and is, for example, any one of the sum, average, standard deviation, or maximum value.
- the determination unit 55 determines whether the amount of change between the candidate cell determination value JV3 calculated for the multiple candidate cells 45 and the previous determination value JV1 is below the selection threshold TV1 (S153). In detail, when the difference obtained by subtracting the candidate cell determination value JV3 from the previous determination value JV1 is below the selection threshold TV1 (S153: Y), the determination unit 55 selects the multiple candidate cells 45 as multiple selected cells 43 (S154). Figure 21 shows a state in which the multiple candidate cells 45 indicated by region R in Figure 20 have been set as the multiple selected cells 43. This ends the candidate cell processing (S150).
- the judgment unit 55 may be configured to select multiple selected cells 43 based on the change amount between the candidate cell judgment value JV3 and the current judgment value JV2 calculated for multiple candidate cells 45, and the candidate cell judgment value JV3.
- the fifth embodiment differs from the first embodiment in that the storage unit 57 further stores a candidate cell determination value JV3.
- FIG. 22 shows a flowchart of the operation of the heart rate measuring device of this embodiment. This embodiment differs from embodiment 1 in that candidate cell group processing (S250) is executed instead of candidate cell processing (S5).
- FIG. 23 shows a flowchart of the candidate cell group process (S250).
- the determination unit 55 selects multiple candidate cells 45.
- the multiple candidate cells 45 are composed of only a portion of all the pressure sensor cells 42.
- the multiple candidate cells 45 include at least one of the multiple selected cells 43.
- the determination unit 55 further selects a candidate cell group 60 having multiple candidate cells 45 as elements.
- the number of candidate cell groups 60 is arbitrary, and may be one or more than one. As shown in FIG. 24, in this embodiment, for example, a first candidate cell group 61, a second candidate cell group 62, a third candidate cell group 63, and a fourth candidate cell group 64 are selected. In the following description, when there is no need to distinguish between the first to fourth candidate cell groups 61 to 64, they may be referred to as candidate cell groups 60.
- the number of candidate cells 45 constituting the first candidate cell group 61 is arbitrary and is selected appropriately. In this embodiment, the number of candidate cells 45 constituting the first candidate cell group 61 is nine, which is set to the same number as the number of selected cells 43. However, the number of candidate cells 45 constituting the first candidate cell group 61 may be different from the number of selected cells 43.
- the number of candidate cells 45 constituting the first to fourth candidate cell groups 61 to 64 is set to be the same. However, the number of candidate cells 45 constituting the first to fourth candidate cell groups 61 to 64 may be different for each of the candidate cell groups 61 to 64.
- the first candidate cell group 61 is set to the range of rows 1 to 3 and columns A to C
- the second candidate cell group 62 is set to the range of rows 4 to 6 and columns A to C
- the third candidate cell group 63 is set to the range of rows 1 to 3 and columns D to F
- the fourth candidate cell group 64 is set to the range of rows 4 to 6 and columns D to F.
- the areas of the first to fourth candidate cell groups 61 to 64 are set so that they do not overlap with each other.
- the areas set as the first to fourth candidate cell groups 61 to 64 are arbitrary and may be set so that they partially overlap.
- the determination unit 55 may also expand the number of candidate cells 45 and set new candidate cells 45 from pressure sensor cells 42 including the multiple pressure sensor cells 42 that make up the multiple candidate cells 45 and the pressure sensor cells 42 surrounding the multiple candidate cells 45. For example, at least one of the surrounding rows or columns adjacent to the multiple pressure sensor cells 42 that make up the multiple candidate cells 45 may be expanded by a predetermined number to measure the subject's body pressure for all pressure sensor cells 42 included in a predetermined range that is set, and a multiple candidate cell group 60 may be set that includes the pressure sensor cell 42 with the highest body pressure and is the same number as the current number of candidate cells 45.
- the candidate cells 45 constituting the first to fourth candidate cell groups 61 to 64 include at least one of the multiple selected cells 43.
- one of the candidate cells 45 constituting the first to fourth candidate cell groups 61 to 64 is set to include a maximum pressure cell 43a, which is the selected cell with the highest measured body pressure among the multiple selected cells 43.
- the judgment unit 55 calculates a candidate cell judgment value JV3 for each of the first to fourth candidate cell groups 61 to 64 based on the subject's body pressure measured by the multiple pressure sensor cells 42 that make up the multiple candidate cells 45 (S252).
- the candidate cell judgment value JV3 is a statistical quantity of the measurement value related to the subject's body pressure measured by each of the multiple candidate cells 45, and is, for example, one of the sum, average, standard deviation, or maximum value.
- the judgment unit 55 may be configured to select multiple selection cells 43 based on the amount of change between the candidate cell judgment value JV3 and the current judgment value JV2 calculated for each of the multiple candidate cell groups 60, and the selection threshold value TV1.
- the determination unit 55 executes a comparison process (S253).
- the comparison process (S253) the determination unit 55 compares the candidate cell determination value JV3 calculated for each of the first to fourth candidate cell groups 61 to 64, and selects a candidate cell group from the first to fourth candidate cell groups 61 to 64 in which the change amount between the calculated candidate cell determination value JV3 and the previous determination value JV1 is below the selection threshold value TV1.
- the second candidate cell group 62 is selected will be described.
- the determination unit 55 updates the multiple (nine in this embodiment) candidate cells 45 included in the selected second candidate cell group 62 as multiple new selected cells 43 (S254). As shown in FIG. 25, the nine candidate cells 45 that were the second candidate cell group 62 in FIG. 24 were selected as the new selected cells 43. This completes the candidate cell group process (S250).
- the number of candidate cells 45 constituting one candidate cell group 60 is the same as the number of selected cells 43 constituting the multiple selected cells 43, so there is no need to select a selected cell 43 from the candidate cells 45 constituting the candidate cell group 60. This makes it possible to shorten the measurement cycle of the subject's body pressure.
- the sensor 103 of this embodiment includes eight rows of first electrodes 134, eight rows of second electrodes 137, and an insulating sheet 36. Note that the number of rows of the first electrodes 134 and second electrodes 137 can be changed as appropriate.
- the first electrodes 134 are formed in a band shape and are arranged parallel to each other.
- the second electrodes 137 are arranged at a distance from the first electrodes 134 in the direction normal to the surface of the sensor 103.
- the second electrodes 137 are formed in a band shape and are arranged parallel to each other.
- the extension direction of the second electrodes 137 is perpendicular to the extension direction of the first electrodes 134.
- the insulator sheet 36 is formed in an elastically deformable shape and is arranged between the first electrodes 134 and the second electrodes 137.
- the first electrode 134 and the second electrode 137 are formed by blending a conductive filler into an elastomer.
- the first electrode 134 and the second electrode 137 are flexible and have the property of being stretchable and contractible.
- the elastomer constituting the first electrode 134 and the second electrode 137 is the same as the elastomer of the first electrode sheet 32 and the second electrode sheet 37 described in embodiment 1, so a duplicated description will be omitted.
- the intersections of the first electrode 134 and the second electrode 137 are located in a matrix.
- the sensor 103 has pressure sensor cells 142 that function as capacitance sensors at the electrode intersections in the matrix.
- the sensor 103 has 64 pressure sensor cells 142 arranged in 8 rows and 8 columns.
- the 64 pressure sensor cells 142 are arranged in a planar shape.
- the numbers written to the left of the sensor 103 and the letters written above the sensor 103 are written for ease of explanation. Note that the insulating sheet 36 has been omitted from FIG. 27 for ease of explanation.
- the insulating sheet 36 When the sensor 103 receives a compressive force in the direction normal to the surface, the insulating sheet 36 is compressed and deformed, shortening the distance between the first electrode 134 and the second electrode 137. In other words, the capacitance between the first electrode 134 and the second electrode 137 increases.
- the nine pressure sensor cells 142 located in rows 3 to 5 and columns B to D are designated as selected cells 43, and the nine selected cells 43 constitute a measurement unit 44.
- the selected cell 43 located in row 4, column C is designated as the selected cell maximum pressure cell 43a.
Landscapes
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
複数の圧力センサセル(42)を備えるセンサ(3)と、複数の圧力センサセル(42)から選択された複数の選択セル(43)によって被験者の体圧を計測する計測部(44)と、複数の選択セル(43)が計測した体圧から被験者の心拍情報を推定する心拍算出部(53)と、複数の選択セル(43)が計測した体圧に基づいて判定値(JV)を算出する判定値算出部(54)と、今回の計測時における判定値(JV)である今回判定値(JV2)と、今回よりも前の計測時における判定値(JV)である先回判定値(JV1)と、を比較して、先回判定値(JV1)と今回判定値(JV2)との間の変化量が選択用閾値(TV1)を下回っているときに計測部(44)を構成する複数の選択セル(43)を維持し、変化量が選択用閾値(TV1)を上回っているときに計測部(44)を構成する複数の選択セル(43)を変更する、判定部(55)と、を備えた心拍測定装置(1)。
Description
本開示は、心拍測定装置に関する。
複数の圧力センサセルを備えた心拍測定装置として、特許文献1に記載のものが知られている。この心拍測定装置は、複数の圧力センサセルを備えた触覚センサを備える。触覚センサは二次元の圧力パターンを検出する。この心拍測定装置は、触覚センサにより検出された被験者の体圧分布情報と圧力変動分布情報とに基づいて、被験者の心拍測定に適した参照モデルを選択する。心拍測定装置は、参照モデルに基づいて、複数の圧力センサセルの中から心拍情報を検出するための心拍測定用素子を選択する。これにより、被験者の心拍情報を良好な検出精度をもって測定することが期待された。
上記の技術においては、心拍測定用素子は、予め定められた、わずか4種類の参照モデルに基づいて選択される。このため、被験者の姿勢が変化する場合に、心拍情報の測定精度を一定の水準に維持させる点において、改良の余地があった。
本開示は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、測定精度の安定性を向上した心拍測定装置を提供しようとするものである。
本開示の態様は、
複数の圧力センサセルを備えるセンサと、
前記複数の圧力センサセルから選択された複数の選択セルを備え、前記複数の選択セルによって被験者の体圧を計測する計測部と、
前記複数の選択セルが計測した前記体圧から前記被験者の心拍情報を推定する心拍算出部と、
前記複数の選択セルが計測した前記体圧に基づいて判定値を算出する判定値算出部と、
今回の計測時における判定値である今回判定値と、今回の計測時よりも前の計測時における判定値である先回判定値と、を比較して、前記先回判定値と前記今回判定値との間の変化量が選択用閾値を下回っているときに前記計測部を構成する前記複数の選択セルを維持し、前記変化量が前記選択用閾値を上回っているときに前記計測部を構成する前記複数の選択セルを変更する、判定部と、を備えた心拍測定装置にある。
複数の圧力センサセルを備えるセンサと、
前記複数の圧力センサセルから選択された複数の選択セルを備え、前記複数の選択セルによって被験者の体圧を計測する計測部と、
前記複数の選択セルが計測した前記体圧から前記被験者の心拍情報を推定する心拍算出部と、
前記複数の選択セルが計測した前記体圧に基づいて判定値を算出する判定値算出部と、
今回の計測時における判定値である今回判定値と、今回の計測時よりも前の計測時における判定値である先回判定値と、を比較して、前記先回判定値と前記今回判定値との間の変化量が選択用閾値を下回っているときに前記計測部を構成する前記複数の選択セルを維持し、前記変化量が前記選択用閾値を上回っているときに前記計測部を構成する前記複数の選択セルを変更する、判定部と、を備えた心拍測定装置にある。
体圧に基づいて算出された判定値について、先回判定値と今回判定値との変化量が選択用閾値を下回っているということは、今回より前の計測時において計測部が計測した被験者の体圧と、今回の計測時に計測部が計測した被験者の体圧との間の変化量が比較的に小さいことを意味する。この場合、本開示の態様によれば、計測部を構成する複数の選択セルを維持する。これにより、心拍測定装置の精度を維持することができる。
一方、体圧に基づいて算出された判定値について、先回判定値と今回判定値との変化量が選択用閾値を上回っている場合、今回より前の計測時において計測部が計測した被験者の体圧に比べて、今回の計測時に計測部が計測した被験者の体圧の変化量が、比較的に大きかったことを意味する。この場合、本開示の態様によれば、次回の計測時において、被験者の心拍情報の検出精度が低下するおそれがある。そこで、本態様によれば、計測部を構成する複数の選択セルを変更する。これにより、心拍情報の精度を向上させることができる。
なお、請求の範囲に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
(実施形態1)
心拍測定装置1の構成
図1~図10を参照して、実施形態1に係る心拍測定装置1の概要を説明する。心拍測定装置1は、シート状に形成されたセンサ3によって、被験者の体圧を計測し、心拍情報を推定する。以下の説明においては、複数の部材については一部の部材にのみ符号を付し、他の部材の符号を省略する場合がある。
心拍測定装置1の構成
図1~図10を参照して、実施形態1に係る心拍測定装置1の概要を説明する。心拍測定装置1は、シート状に形成されたセンサ3によって、被験者の体圧を計測し、心拍情報を推定する。以下の説明においては、複数の部材については一部の部材にのみ符号を付し、他の部材の符号を省略する場合がある。
図1に示すように、本形態の心拍測定装置1は、センサ3、電源装置51、初期選択部52、心拍算出部53、判定値算出部54、判定部55、位置ずれ時選択部56、および、記憶部57を備える。記憶部57は、初期位置IP、選択用閾値TV1、先回判定値JV1、今回判定値JV2、および位置ずれ用閾値TV2を格納する。心拍測定装置1は、推定された心拍情報を状態推定部58に送信し、状態推定部58は、取得した心拍情報に基づいて被験者の状態を推定する。また、表示部59は、状態推定部58、または、心拍測定装置1から取得した情報に基づいて、被験者に様々な情報を表示する。ただし、表示にされる情報は特に限定されず、視覚情報を含むとともに、音声情報等も含む。
図2に示すように、センサ3は、例えば車両(図示せず)のシート2に配置される。センサ3は、可撓性を有する扁平なシート状に形成されている。ただし、センサ3の配置場所は特に限定されず、例えば、船舶や航空機等のシート2に配置しても良いし、家庭内で使用される椅子に配置しても良い。
図2に示すように、本形態のシート2は、フレーム部8と、クッション部9と、ヘッドレスト27と、を備える。ただし、ヘッドレスト27は省略してもよい。
フレーム部8は、座面シートフレーム11と、背面シートフレーム21と、を備える。クッション部9は、座面シートフレーム11に取り付けられる座面シートクッション10と、背面シートフレーム21に取り付けられる背面シートクッション22と、を備える。
座面シートフレーム11は、例えば、金属や硬質樹脂などの硬質材料により形成されており、車両に取付けられる。座面シートフレーム11の上面には座面シートクッション10が取付けられている。座面シートクッション10は、発泡樹脂などの弾性材料により形成される。座面シートクッション10の上面は、被験者の臀部により圧力を受ける受圧面14となる。
座面シートクッション10の表面には、座面表皮部材13が被覆されている。座面表皮部材13は、座面シートクッション10の少なくとも受圧面14を被覆する。座面表皮部材13は、布、革など、座面シートクッション10よりも伸縮しにくい材料により形成されている。
背面シートフレーム21は、例えば、金属や硬質樹脂などの硬質材料により形成されている。背面シートフレーム21は、板状、棒状などに形成される。
背面シートクッション22は、発泡樹脂などの弾性材料により形成される。背面シートクッション22は、背面シートフレーム21に積層して取り付けられる。背面シートクッション22のうち背面シートフレーム21と反対側の面が、搭乗者の背部により圧力を受ける受圧面24となる。
背面シートクッション22の表面には、背面表皮部材23が被覆されている。背面表皮部材23は、背面シートクッション22の少なくとも受圧面24を被覆する。背面表皮部材23は、布、革などの材料により形成されている。
ヘッドレスト27は、背面シートクッション22の上端に配置される。ヘッドレスト27は、クッション25および表皮部材26を備える。ここで、図2においては、第一座面シートクッション12と背面シートクッション22とを別体としたが、一体としても良い。また、背面シートクッション22とヘッドレスト27とを別体としたが、一体としても良い。
本形態においては、センサ3は、座面シートクッション10の内部に配置されている。詳細には図示しないが、例えば、センサ3は、座面シートクッション10の一部をくりぬいて形成した凹部内に収容し、凹部に対応する形状の弾性材料で凹部を塞ぐことにより、座面シートクッション10内に配置することができる。ただし、センサ3は、座面シートクッション10と座面表皮部材13との間に配置しても良いし、座面シートクッション10と座面シートフレーム11との間に配置しても良く、任意の位置に配置することができる。
また、センサ3は、例えば、背面シートフレーム21と背面シートクッション22との間に配置しても良いし、背面シートクッション22の内部に配置しても良いし、背面シートクッション22と背面表皮部材23との間に配置しても良く、任意の位置に配置することができる。
図3に示すように、センサ3は、第一面36aおよび第二面36bを有する絶縁体シート36と、絶縁体シート36の第一面36aに積層される第一電極シート32と、絶縁体シート36の第二面36bに積層される第二電極シート37と、を備える。以下において、積層方向とは、特に断らない限り、センサ3を構成する、第一電極シート32、絶縁体シート36、および第二電極シート37の積層方向として用いる。
絶縁体シート36は、絶縁性を有するとともに、可撓性を有しており、シート状(膜状)に形成されている。絶縁体シート36は、例えば、矩形状に形成される。絶縁体シート36を構成する材料は特に限定されないが、エラストマーから構成されてもよい。エラストマーには、例えば、シリコーンゴム、アクリロニトリル-ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムなどが適用される。
第一電極シート32は、可撓性を有しており、シート状(膜状)に形成されている。第一電極シート32は、例えば、矩形状に形成される。第一電極シート32は、絶縁体シート36の第一面36aと対向する面(図3の下面)に配置された第一電極層34と、第一電極シート32のうち第一電極層34と反対側の面に配置された第一シールド層33と、を備える。第一電極層34は、絶縁体シート36の第一面36aと第二面36bにそれぞれ配される、一対の電極の一方を構成する。本形態においては、第一電極層34は、1枚の電極により構成されている。また、本形態においては、第一シールド層33は、1枚の電極により構成されている。第一シールド層33は、第一電極層34と、積層方向について重畳している。第一シールド層33は、第一電極層34よりもやや大きく形成されている。
第二電極シート37は、第一電極シート32とは別体に構成されており、絶縁体シート36の第二面36bに対向して配置される。第二電極シート37は、例えば、矩形状に形成されている。第二電極シート37と第一電極シート32との間には絶縁体シート36が介在している。第二電極シート37は、可撓性を有しており、シート状(膜状)に形成されている。第二電極シート37は、絶縁体シート36の第二面36bと対向する面(図2の上面)に配置された第二電極層39と、第二電極シート37のうち第二電極層39と反対側の面に配置された第二シールド層38と、を備える。
第二電極層39は、第一電極シート32を構成する第一電極層34に対して距離を隔てて対向して配置される。つまり、第一電極層34と第二電極層39とは、積層方向の投影において、重なるように配置されている。第二電極層39は、静電センサまたは圧電センサにおける一対の電極の他方を構成する。
また、本形態においては、第二電極層39は、複数の第二電極セル41により構成されている。複数の第二電極セル41のそれぞれは、第一電極シート32を構成する1枚の第一電極層34に対向するように積層方向に配列される。本形態においては、図3に示すように、例えば、第二電極層39は、8行×8列に配列された64個の第二電極セル41により構成される。ただし、第二電極層39を構成する第二電極セル41の数は、任意に設定できる。
1つの第二電極セル41と、第一電極層34のうち当該1つの第二電極セル41と対向する領域と、が、1つの圧力センサセル42を構成する。すなわち、シート2に着座した被験者によって受圧面14が押下されると、絶縁体シート36が圧縮される。これにより、1つの第二電極セル41と、第一電極層34との距離が小さくなり、これにより、1つの第二電極セル41と、第一電極層34のうち当該1つの第二電極セル41と対向する領域と、で構成される1つの圧力センサセル42の静電容量が大きくなる構成とされる。本形態では、第二電極セル41の個数と同数の、64個の圧力センサセル42が形成されている。ただし、圧力センサセル42の個数は任意に設定できる。
本形態においては、第二シールド層38は、1枚の電極により構成されている。第二シールド層38は、第二電極層39と、積層方向について重畳している。第二シールド層38は、第二電極層39の外形状よりもやや大きく形成されている。
図4に、説明の便宜のために、センサ3の外形と、複数の圧力センサセル42の外形と、を模式的に記載したものを示す。以下、図5~図10についても同様である。センサ3の左方に記載した数字と、センサ3の上方に記載したアルファベットは、複数の圧力センサセル42の位置を説明する便宜のためのものである。
図4に示すように、センサ3は、複数の圧力センサセル42から選択された複数の選択セル43を備えた計測部44を備える。本形態では、破線で囲まれた9つの圧力センサセル42により、計測部44が構成される。ただし、計測部44を構成する圧力センサセル42の個数は特に限定されない。計測部44は、複数の選択セル43によって被験者の体圧を計測する。複数の選択セル43によって計測された体圧に基づいて、被験者の心拍情報が算出される。
図1に戻って、センサ3には電源装置51が接続されている。電源装置51は、所定の電圧を発生し、センサ3の第一電極層34または第二電極層39に対して所定の電圧を印可する。
初期選択部52は、心拍測定装置1が起動されたときに、複数の圧力センサセル42のすべてを用いて、被験者の体圧を計測する。初期選択部52は、複数の圧力センサのうち最も高い体圧を計測した圧力センサセル42を、全セル最高圧力セル42aとする。初期選択部52は、全セル最高圧力セル42aを含む複数の選択セル43を選択する。
図5に示すように、本形態では、64個の圧力センサセル42によって、被験者の体圧が計測され、64個の圧力センサセル42のうち、最も高い体圧を計測した圧力センサセル42が、全セル最高圧力セル42aとされる。本形態では、例えば、上から4行目、C列の圧力センサセル42が、1つの全セル最高圧力セル42aとされる。全セル最高圧力セル42aには、ドットパターンを付した。
被験者の体圧を計測するために、圧力センサセル42ごとのチャンネルを切替える周期も含めて、例えば400μ秒かかったとする。そうすると、64個の圧力センサセル42のすべてにおいて被験者の体圧を計測すると、下記の式のように、25600秒の時間が必要となる。
400μ秒×64個=25600μ秒
すなわち、すべての圧力センサセル42で被験者の体圧を計測する際の周期は、25600μ秒となる。ただし、体圧を計測するための計測周期は400μ秒に限定されない。
400μ秒×64個=25600μ秒
すなわち、すべての圧力センサセル42で被験者の体圧を計測する際の周期は、25600μ秒となる。ただし、体圧を計測するための計測周期は400μ秒に限定されない。
最も高い体圧が計測された圧力センサセル42が1つである場合、1つの圧力センサセル42を、全セル最高圧力セル42aとする。また、最も高い体圧が計測された圧力センサセル42が複数ある場合、複数の圧力センサセル42を、全セル最高圧力セル42aとしてもよい。
複数の選択セル43は、1つの全セル最高圧力セル42aの近傍に配置された複数の圧力センサセル42から選択される構成とすることができる。複数の選択セル43と、全セル最高圧力セル42aの位置関係は特に限定されず、例えば、1つの全セル最高圧力セル42aを包囲する9個の圧力センサセル42を選択セル43としてもよいし、また、1個の全セル最高圧力セル42aの前後方向および左右方向に隣り合う4個の圧力センサセル42を選択セル43としてもよい。
図4に示すように、本形態では、上記した全セル最高圧力セル42aを包囲する9個の圧力センサセル42が、選択セル43とされる。本形態では、図4にうち、破線で囲まれた領域が計測部44とされ、計測部44の内部に、複数(本実施形態では9個)の選択セル43が配置されている。9個の選択セル43は、被験者の心拍情報を推定する目的で、被検査の体圧を計測する。
図1に戻って、初期選択部52は、すべての圧力センサセル42を用いて計測した被験者の体圧データを記憶部57に送信し、記憶部57に全セル体圧データADとして記憶させる。また、初期選択部52は、全セル最高圧力セル42aの、複数の圧力センサセル42における位置情報を記憶部57に送信し、全セル最高圧力セル42aの初期位置IPに関する情報として、記憶部57に記憶させる。
心拍算出部53は、複数の選択セル43が計測した体圧に基づいて、被験者の心拍情報を推定する。心拍は1秒から2秒の周期で早く動作する。このため、被験者の心拍情報を推定するために被験者の体圧を計測する場合、単に被験者の体圧を計測する場合に比べて、高い計測精度が求められる。そこで、計測精度を高めるため、例えば、被験者の体圧を複数回計測したデータを用いることができる。ただし、積算回数は特に限定されない。
被験者の心拍情報を推定するために、圧力センサセル42ごとのチャンネルを切替える周期も含めて、例えば400μ秒かかったとする。そうすると、9個の選択セル43のすべてにおいて被験者の体圧を計測すると、下記の式のように、3600秒の時間が必要となる。
400μ秒×9個=3600μ秒
すなわち、9個の選択セル43で被験者の心拍情報を推定するために体圧を計測する際の周期は3600μ秒となる。ただし、体圧を計測するための計測周期は400μ秒に限定されない。
400μ秒×9個=3600μ秒
すなわち、9個の選択セル43で被験者の心拍情報を推定するために体圧を計測する際の周期は3600μ秒となる。ただし、体圧を計測するための計測周期は400μ秒に限定されない。
仮に、64個の圧力センサセル42すべてを用いて、被験者の心拍情報を推定するために体圧を計測しようとすると、下記の式のように、25600μ秒必要となる。
400μ秒×64=25600μ秒
本形態によれば、被験者の心拍情報を推定するために体圧を計測する際の周期を短縮できるので、被験者の心拍情報を高精度で推定することができる。
400μ秒×64=25600μ秒
本形態によれば、被験者の心拍情報を推定するために体圧を計測する際の周期を短縮できるので、被験者の心拍情報を高精度で推定することができる。
心拍算出部53は、被験者の心拍情報を推定するために計測した被験者の体圧に関するデータを記憶部57に送信し、記憶部57に、選択セル体圧データSDとして記憶させる。また、心拍算出部53は、複数の選択セル43のうち最も高い体圧を計測した選択セル最高圧力セル43aの位置を記憶部57に送信し、記憶部57に、選択セル最高圧力セル位置SPとして記憶させる。
心拍算出部53は、被験者の心拍情報を状態推定部58に送信する。状態推定部58は、被験者の心拍情報に基づいて、被験者の状態(例えば健康状態、眠気の状態、疲れ具合等)を推定する。
状態推定部58は、推定した被験者の状態に基づいたサービスを、表示部59を用いて被験者に報知する。表示部59としては、ディスプレイ、スピーカ等、任意の装置を適宜に選択できる。被験者に報知するサービスとしては、特に限定されず、例えば、被験者に休憩を促したり、被験者に休憩場所までの道のりを示したり、することが挙げられる。
判定値算出部54は、記憶部57に記憶された選択セル体圧データSDを取得し、選択セル体圧データSDに基づいて判定値JVを算出する。すなわち、判定値算出部54が用いる選択セル体圧データSDは、心拍算出部53が被験者の心拍情報を推定するために計測した被験者の体圧に関するデータを用いる。判定値算出部54は、複数の選択セル43のすべてが、被験者の心拍情報を推定するために被験者の体圧を計測するごとに、判定値JVを算出する。本形態では、9個の選択セル43が被験者の体圧を計測するごとに、判定値算出部54が判定値JVを算出する。
判定値JVは、複数の選択セル43のうち最も高い体圧を計測した選択セル最高圧力セル43aの位置がずれたか否かを判定するための値である。判定値JVは体圧に対して正の相関を有する。すなわち、判定値JVの値が高ければ高いほど、体圧の値も高くなる傾向がある。判定値JVは、計測部44を構成する複数の選択セル43の各選択セル43により計測された被験者の体圧に係る計測値の統計量であり、例えば、合計値、平均値、標準偏差、または最大値のいずれか一つである。本形態においては、判定値JVとして、複数の選択セル43の各選択セル43により計測された被験者の体圧に係る計測値の合計値を用いる。
判定値JVとして、複数の選択セル43の各選択セル43により計測された被験者の体圧に係る計測値の合計値を用いることにより、選択セル43において最も高い体圧を計測する圧力センサセル42についての分析の精度を向上させることができる。以下に説明する。
例えば、2つの隣り合う圧力センサセル42が、複数の選択セル43のうち最も高い体圧を計測した場合を想定する。この場合において、例えば、被験者が座骨の位置を変えずに左右のいずれかに重心をずらしたと仮定する。すると、硬い座骨の位置に対応する、最も高い圧力を計測した圧力センサセル42の位置や、値については変化しない可能性がある。しかし、重心がずれたということは、座骨に比べて柔らかい筋肉部分の、複数の選択セル43への荷重のかかり方については、変化した可能性がある。このような場合に、判定値JVとして、複数の選択セル43の各選択セル43により計測された被験者の体圧に係る計測値の合計値を用いると、被験者の重心のずれに対応して、複数の選択セル43全体に加えられる荷重の変化を検出することが可能となる。
判定値算出部54は、算出した判定値JVを記憶部57に送信し、記憶部57に記憶させる。記憶部57は、判定値算出部54から取得した判定値JVを、取得した順に、時系列にしたがって記憶する。すなわち、今回の体圧計測で算出された判定値JVを今回判定値JV2として記憶し、今回の体圧計測より前の体圧計測で算出された判定値JVは、先回判定値JV1として記憶する。先回判定値JV1には、1回前の前回判定値、2回前の前々回判定値、3回前の3回前判定値などが含まれる。
判定部55は、記憶部57から今回判定値JV2、および、先回判定値JV1を取得する。先回判定値JV1については、何回前の計測時における判定値JVかは特に限定されず、1回前の前回判定値でも良いし、2回前の前々回判定値でも良く、任意の判定値JVを適宜に選択できる。本形態では、先回判定値JV1として、例えば、前回判定値が用いられる。
判定部55は、記憶部57から、選択用閾値TV1を取得する。判定部55は、今回判定値JV2と先回判定値JV1との間の変化量と、選択用閾値TV1と、を比較することにより、複数の選択セル43を維持するか、または、複数の選択セル43を変更するか、を判断する。本形態においては、先回判定値JV1と今回判定値JV2との間の変化量として、先回判定値JV1から今回判定値JV2を減じた差分ΔJVが用いられる。
判定部55は、先回判定値JV1と今回判定値JV2との間の変化量が選択用閾値TV1を下回っているとき、すなわち、先回判定値JV1と今回判定値JV2との差異が比較的に小さいときには、計測部44を構成する複数の選択セル43を維持する。本形態においては、先回判定値JV1から今回判定値JV2を減じた差分ΔJVが選択用閾値TV1を下回っているときに計測部44を構成する複数の選択セル43を維持する。複数の選択セル43を維持するとは、複数の選択セル43を構成する複数の圧力センサセル42の範囲、および個数を変更しないことを意味する。
一方、判定部55は、先回判定値JV1と今回判定値JV2との間の変化量が選択用閾値TV1を上回っているとき、すなわち、先回判定値JV1と今回判定値JV2との差異が比較的に大きいときには、計測部44を構成する複数の選択セル43を変更する。本形態においては、先回判定値JV1から今回判定値JV2を減じた差分ΔJVが選択用閾値TV1を上回っているときに計測部44を構成する複数の選択セル43を変更する。複数の選択セル43を変更するとは、複数の選択セル43を構成する複数の圧力センサセル42の範囲、および個数を変更することを意味する。
図6を参照して、先回判定値JV1と今回判定値JV2との間の変化量が選択用閾値TV1を上回っているとき、すなわち、先回判定値JV1と今回判定値JV2との差異が比較的に大きい場合について説明する。この場合、複数の選択セル43のうち、最も高い体圧を計測する圧力センサセル42の位置がずれたと考えられる。図4と図6を併せて参照すると、図4においてドットパターンが付された全セル最高圧力セル42aの位置(4行、C列)と、図6においてドットパターンが付された圧力センサセル42の位置(5行、B列)と、が異なっていることがわかる。このような場合、被験者の体圧の計測精度が低下する可能性がある。
図7に示すように、判定部55は、先回判定値JV1と今回判定値JV2との間の変化量が選択用閾値TV1を上回っているとき、すべての複数の圧力センサセル42の一部のみにより構成される複数の候補セル45を選択する。複数の候補セル45は、次回の計測時に、被験者の体圧の計測精度が低下することを抑制するために、新たに選択セル43を選択するために用いられる。
複数の候補セル45の個数は、特に限定されず、任意の個数に設定することができる。本形態では、複数の候補セル45の個数は、複数の選択セル43の個数と同じか、または複数の選択セル43の個数よりも多く設定されている。
候補セル45の個数と、選択セル43の個数と、が同じ場合の例を以下に説明する。例えば、9個の選択セル43のうち最も高い体圧を計測した選択セル最高圧力セル43aが、前回の計測時からずれた場合に、前回の計測時からずれた選択セル最高圧力セル43aを中心として、選択セル43と同数の9個の候補セル45を選択しても良い。
また、複数の候補セル45の個数が、複数の選択セル43の個数よりも多い例として、例えば本形態においては、図7において一点鎖線で囲まれた領域Rに示すように、2行目から6行目までと、A列からE列までの、25個の圧力センサセル42により候補セル45が構成されている。
複数の候補セル45は、複数の選択セル43の少なくとも1つを含むとともに、複数の選択セル43の周囲に配された圧力センサセル42を含む。複数の候補セル45に含まれる選択セル43としては、例えば、選択セル43のうち最も高い体圧を計測した、1つの選択セル最高圧力セル43aとしてもよい。また、同じ値の体圧が計測された選択セル最高圧力セル43aが複数個存在するときは、複数の選択セル最高圧力セル43aが候補セル45に含まれる構成としても良い。
複数の選択セル43の周囲に配された圧力センサセル42としては、選択セル43の周囲に配置された圧力センサセル42であればよく、選択セル43の周囲を囲っていてもよいし、また、囲っていなくてもよい。
本形態では、図7に示すように、3行目から5行目までと、B列からD列までの9個の選択セル43と、9個の選択セル43の周囲を囲むように配置された16個の圧力センサセル42と、を含む25個の候補セル45が選択される。
判定部55は、複数の候補セル45を構成する複数の圧力センサセル42によって被験者の体圧を計測する。複数の候補セル45による被験者の体圧の計測は、単なる体圧の計測なので、心拍情報を推定する場合に比べて計測精度が低くても良い。複数の候補セル45によって被験者の体圧を算出するために、圧力センサセル42ごとのチャンネルを切替える周期も含めて、例えば400μ秒かかったとする。そうすると、25個の候補セル45のすべてにおいて被験者の体圧を計測すると、下記の式のように、10000秒の時間が必要となる。
400μ秒×25個=10000μ秒
すなわち、25個の候補セル45で被験者の心拍情報を推定するために体圧を計測する際の周期は10000μ秒となる。ただし、体圧を計測するための計測周期は400μ秒に限定されない。
400μ秒×25個=10000μ秒
すなわち、25個の候補セル45で被験者の心拍情報を推定するために体圧を計測する際の周期は10000μ秒となる。ただし、体圧を計測するための計測周期は400μ秒に限定されない。
図1に戻って、判定部55は、25個の候補セル45によって計測された被験者の体圧に関する体圧データを、記憶部57に送信し、記憶部57に、候補セル体圧データCDとして記憶させる。
判定部55は、複数の候補セル45を構成する複数の圧力センサセル42が計測した被験者の体圧に基づいて、複数の候補セル45を構成する複数の圧力センサセル42のうち最も高い圧力を測定した圧力センサセル42を、候補セル最高圧力セル45aとする。最も高い体圧が計測された圧力センサセル42が1つである場合、1つの圧力センサセル42を、候補セル最高圧力セル45aとする(図7参照)。また、最も高い体圧が計測された圧力センサセル42が複数ある場合、複数の圧力センサセル42を、候補セル最高圧力セル45aとしてもよい。
判定部55は、記憶部57から、全セル最高圧力セル42aの位置である初期位置IPを取得する。また、判定部55は、記憶部57から、計測部44を構成する複数の選択セル43のうち最も高い体圧を計測した選択セル最高圧力セル43aの位置である、選択セル最高圧力セル位置SPを取得する。判定部55は、初期位置IPと、選択セル最高圧力セル位置SPと、を比較し、初期位置IPと、選択セル最高圧力セル位置SPと、の位置ずれΔMVを検出する。判定部55は、記憶部57から、位置ずれ用閾値TV2を取得する。判定部55は、上記の位置ずれΔMVと、位置ずれ用閾値TV2と、を比較し、位置ずれが位置ずれ用閾値TV2よりも大きいとき、被験者の姿勢が大きくずれたと判定する。判定部55は、被験者の姿勢が大きくずれたと判定したとき、位置ずれ時選択部56に、被験者の姿勢が大きくずれたという情報を送信する。また、判定部55は、被験者の姿勢が大きくずれたという情報を、表示部59に送信し、表示部59によって、被験者に、姿勢が大きくずれたという情報を報知する。
まず、図8を参照して、被験者の姿勢が大きくずれてないと判断される場合について説明する。図8において、選択セル最高圧力セル43aは、5行、B列、の位置の圧力センサセル42である。一方、全セル最高圧力セル42aの初期位置IPは、4行、C列、の位置の圧力センサセル42である。この場合、選択セル最高圧力セル43aの位置と、初期位置IPとは、斜め方向について隣接している。このような場合、判定部55は、被験者の姿勢が大きくずれていないと判断する。この場合、判定部55は、候補セル最高圧力セル45aを含む、新たな複数の選択セル43を選択する。
複数の選択セル43は、1つの候補セル最高圧力セル45aの近傍に配置された複数の圧力センサセル42から選択される構成とすることができる。複数の選択セル43と、候補セル最高圧力セル45aの位置関係は特に限定されず、例えば、1つの候補セル最高圧力セル45aと、この候補セル最高圧力セル45aを包囲する8個の圧力センサセル42と、からなる合計9個の圧力センサセル42を選択セル43としてもよいし、また、例えば、1つの候補セル最高圧力セル45aと、この候補セル最高圧力セル45aの前後方向および左右方向に隣り合う4個の圧力センサセル42からなる合計5個の圧力センサセル42を選択セル43としてもよい。
図9に示すように、本形態では、5行、B列に位置する圧力センサセル42が、候補セル最高圧力セル45aである場合を例示する。候補セル最高圧力セル45aは、ドットパターンを付して示す。本形態では、1つの候補セル最高圧力セル45aと、この候補セル最高圧力セル45aを包囲する8個の圧力センサセル42と、からなる合計9個の圧力センサセル42が選択セル43とされる。
次に、図10を参照して、被験者の姿勢が大きくずれた状態について説明する。図10においては、複数の選択セル43は、4行目から6行目までと、A列からC列までの圧力センサセル42により構成されている。一方、最も高い体圧を計測した圧力センサセル42は、例えば、ドットパターンを付した、6行、A列、の圧力センサセル42であったとする。この場合、現状の選択セル43では、被験者の着座姿勢がわずかに左方にずれただけで、被験者の体圧が最も高く検出される位置が、複数の圧力センサセル42が配置された範囲から外れてしまい、体圧計測の精度が低下する可能性がある。
図10において、上記した初期位置IPは、4行、C列、において、クロスハッチングを付した圧力センサセル42の位置となっている。判定部55は、初期位置IPと、6行、A列、の圧力センサセル42の位置と、を比較し、初期位置IPと、選択セル最高圧力セル位置SPと、の位置ずれを検出する。
位置ずれ時選択部56は、判定部55から、被験者の姿勢が大きくずれたという情報を取得した時、複数の圧力センサのすべてを用いて、被験者の体圧を計測する。位置ずれ時選択部56は、複数の圧力センサのうち最も高い体圧を計測した圧力センサセル42を、全セル最高圧力セル42aとする。位置ずれ時選択部56は、全セル最高圧力セル42aを含む複数の選択セル43を選択する。本形態では、64個の圧力センサセル42によって、被験者の体圧が計測され、64個の圧力センサセル42のうち、最も高い体圧を計測した圧力センサセル42が、全セル最高圧力セル42aとされる。なお、すべての圧力センサセル42を用いて被験者の体圧を測定するのは、姿勢が大きくずれたことを報知された被験者が、姿勢を正して座り直す状態を想定しているからである。本形態においては、被験者が座り直した結果、全セル最高圧力セル42aが、例えば、図5に示す位置になったとする。ただし、被験者が座り直した後の、全セル最高圧力セル42aの位置は限定されない。
最も高い体圧が計測された圧力センサセル42が1つである場合、1つの圧力センサセル42を、全セル最高圧力セル42aとする。また、最も高い体圧が計測された圧力センサセル42が複数ある場合、複数の圧力センサセル42を、全セル最高圧力セル42aとしてもよい。
複数の選択セル43は、1つの全セル最高圧力セル42aの近傍に配置された複数の圧力センサセル42から選択される構成とすることができる。複数の選択セル43と、全セル最高圧力セル42aの位置関係は特に限定されず、例えば、1つの全セル最高圧力セル42aを包囲する9個の圧力センサセル42を選択セル43としてもよいし、また、1個の全セル最高圧力セル42aの前後方向および左右方向に隣り合う4個の圧力センサセル42を選択セル43としてもよい。本形態では、9個の圧力センサセル42が選択セル43とされる(図4参照)。
図1に戻って、位置ずれ時選択部56は、すべての圧力センサセル42を用いて計測した被験者の体圧データを記憶部57に送信し、記憶部57に、新たな全セル体圧データADとして記憶させる。また、位置ずれ時選択部56は、全セル最高圧力セル42aの、複数の圧力セルにおける位置情報を記憶部57に送信し、全セル最高圧力セル42aの、新たな初期位置IPに関する情報として、記憶部57に記憶させる。
ただし、位置ずれ時選択部56と、初期選択部52とは、すべての圧力センサセル42を用いて被験者の体圧を計測する点で共通する。このため、初期選択部52が位置ずれ時選択部56を兼ねる構成としても良い。
心拍測定装置1の動作
次に、図4、図7、図11~図14を参照して、本形態の心拍測定装置1の動作について説明する。ただし、心拍測定装置1の動作は、以下の説明に限定されない。図11に、心拍測定装置1の動作のメインフローを示す。
次に、図4、図7、図11~図14を参照して、本形態の心拍測定装置1の動作について説明する。ただし、心拍測定装置1の動作は、以下の説明に限定されない。図11に、心拍測定装置1の動作のメインフローを示す。
心拍測定装置1が起動されると、全セル体圧計測処理(S1)が実行される。S1においては、初期選択部52が、センサを構成するすべて(本形態では64個)の圧力センサセル42を用いて、被験者の体圧を計測する。
次に、初期選択部52は、起動時選択処理(S2)を実行する。図4に示すように、初期選択部52は、すべての圧力センサセル42のうち最も高い体圧を計測した圧力センサセル42を、全セル最高圧力セル42aとする。本件では、4行、C列に位置する圧力センサセル42を全セル最高圧力セル42aとする。初期選択部52は、全セル最高圧力セル42aと、全セル最高圧力セル42aの周囲に位置する8個の圧力センサセル42と、を選択して、複数(本形態では9個)の選択セル43とする。
次に、心拍用体圧計測処理(S3)が実行される。心拍用体圧計測処理(S3)について、図12を参照して説明する。
図12に示すように、心拍用体圧計測処理(S3)が実行されると、心拍算出部53は、複数の選択セル43を用いて、被験者の体圧を計測する(S31)。本形態では、9個の選択セル43によって被験者の心拍情報を推定するために、被験者の体圧を計測する。これにより、すべて(本形態では64個)の圧力センサセル42を用いて被験者の体圧を計測する場合に比べて、計測周期を短くすることができる。
次に、心拍算出部53は、被験者の体圧に基づいて、被験者の心拍情報を推定する(S32)。
状態推定部58は、心拍算出部53から被験者の心拍情報を取得し、心拍情報に基づいて被験者の状態を推定する(S33)。
表示部59は、状態推定部58から被験者の状態を取得し、被験者に、被験者の状態に基づいてサービスを提供する(S34)。以上により、心拍用体圧計測処理が終了する。なお、状態推定部58による状態推定、表示部59によるサービス提供は、必須の処理ではなく、心拍算出部53による心拍情報を推定後に、心拍用体圧計測処理を終了してもよい。
図11に戻って、心拍用体圧計測処理(S3)が終了すると、判定部55は、先回判定値JV1から今回判定値JV2を減じた差分ΔJVが、選択用閾値TV1を下回っているかを判断する(S4)。判定部55は、先回判定値JV1から今回判定値JV2を減じた差分ΔJVが、選択用閾値TV1を下回っていないとき(S4:N)、複数の選択セル43を維持し、図11のS3に戻る。
一方、判定部55は、先回判定値JV1から今回判定値JV2を減じた差分ΔJVが、選択用閾値TV1を下回っているとき(S4:Y)、候補セル処理を実行する(S5)。
図13に、候補セル処理のフローチャートを示す。判定部55は、すべての複数の圧力センサセル42の一部のみによって構成される複数(本形態では25個)の候補セル45を選択する(S51)。複数の候補セル45は、複数の選択セル43の少なくとも1つと、複数の選択セル43の周囲に配された圧力センサセル42と、を含む(図7の領域Rの複数のセル参照)。25個の候補セル45は、新たな選択セル43を選択するために用いられる。
次に、判定部55は、複数の候補セル45を用いて被験者の体圧を計測する(S52)。判定部55は、複数の候補セル45を構成する複数の圧力センサセル42のうち最も高い体圧を計測したものを候補セル最高圧力セル45aとする(S53)。以上により、候補セル処理が終了する。
図11に戻って、判定部55は、全セル最高圧力セル42aの位置と、候補セル最高圧力セル45aの位置と、を比較し、全セル最高圧力セル42aの位置と、候補セル最高圧力セル45aの位置と、の距離である位置ずれΔMVが、位置ずれ用閾値TV2よりも大きいか否かを判断する(S6)。
全セル最高圧力セル42aの位置と、候補セル最高圧力セル45aの位置と、の位置ずれΔMVが、位置ずれ用閾値TV2よりも大きくないとき(S6:N)、判定部55は、更新時選択処理を実行する(S7)。判定部55は、候補セル最高圧力セル45aを含む新たな複数の選択セル43を選択する。新たな複数の選択セル43が選択されると、図11のS3に戻る。上記したように、複数の選択セル43は、被験者の心拍情報の算出に用いられる。
一方、全セル最高圧力セル42aの位置と、候補セル最高圧力セル45aの位置と、の位置ずれΔMVが、位置ずれ用閾値TV2よりも大きいとき(S6:Y)、位置ずれ時選択処理が実行される(S8)。図14に、位置ずれ時選択処理(S8)のフローチャートを示す。位置ずれ時選択処理(S8)が実行されると、表示部59は、被験者に、被験者の姿勢が大きくずれたこととを報知するとともに、正しく座り直すよう注意を促す(S81)。
S81が実行された後、位置ずれ時選択部56は、複数の圧力センサセル42のすべてを用いて、被験者の体圧を計測する(S82)。すべて(本形態では64個)の圧力センサセル42を用いて被験者の体圧を計測するのは、上記した被験者への報知または注意により、被験者が正しく座り直す場合があるからである。
次に、位置ずれ時選択部56は、初期選択部52は、すべての圧力センサセル42のうち最も高い体圧を計測した圧力センサセル42を、全セル最高圧力セル42aとする。位置ずれ時選択部56は、全セル最高圧力セル42aと、全セル最高圧力セル42aの周囲に位置する8個の圧力センサセル42と、を選択して、複数(本件では9個)の選択セル43とする(S83)。以上により、位置ずれ時選択処理が終了する。
図11に戻って、位置ずれ時選択処理(S8)が終了すると、図11のS3に戻る。
本形態の作用効果
続いて、本形態の作用効果について説明する。本形態の心拍測定装置1は、センサ3と、計測部44と、心拍算出部53と、判定値算出部54と、判定部55と、を備える。センサ3は、複数の圧力センサセル42を備える。計測部44は、複数の圧力センサセル42から選択された複数の選択セル43を備え、複数の選択セル43によって被験者の体圧を計測する。心拍算出部53は、複数の選択セル43が計測した体圧から被験者の心拍情報を推定する。判定値算出部54は、複数の選択セル43が計測した体圧に基づいて判定値JVを算出する。判定部55は、今回の計測時における判定値JVである今回判定値JV2と、今回の計測時よりも前の計測時における判定値JVである先回判定値JV1と、を比較して、先回判定値JV1と今回判定値JV2との間の差分ΔJVが選択用閾値TV1を下回っているときに計測部44を構成する複数の選択セル43を維持し、差分ΔJVが選択用閾値TV1を上回っているときに計測部44を構成する複数の選択セル43を変更する。
続いて、本形態の作用効果について説明する。本形態の心拍測定装置1は、センサ3と、計測部44と、心拍算出部53と、判定値算出部54と、判定部55と、を備える。センサ3は、複数の圧力センサセル42を備える。計測部44は、複数の圧力センサセル42から選択された複数の選択セル43を備え、複数の選択セル43によって被験者の体圧を計測する。心拍算出部53は、複数の選択セル43が計測した体圧から被験者の心拍情報を推定する。判定値算出部54は、複数の選択セル43が計測した体圧に基づいて判定値JVを算出する。判定部55は、今回の計測時における判定値JVである今回判定値JV2と、今回の計測時よりも前の計測時における判定値JVである先回判定値JV1と、を比較して、先回判定値JV1と今回判定値JV2との間の差分ΔJVが選択用閾値TV1を下回っているときに計測部44を構成する複数の選択セル43を維持し、差分ΔJVが選択用閾値TV1を上回っているときに計測部44を構成する複数の選択セル43を変更する。
体圧に基づいて算出された判定値JVについて、先回判定値JV1と今回判定値JV2との差分ΔJVが選択用閾値TV1を下回っているということは、以前の計測時において計測部44が計測した被験者の体圧と、今回の計測時に計測部44が計測した被験者の体圧との間の変化量が比較的に小さいことを意味する。この場合、計測部44を構成する複数の選択セル43を維持することにより、心拍測定装置1の精度を維持することができる。
一方、体圧に基づいて算出された判定値JVについて、先回判定値JV1と今回判定値JV2との差分ΔJVが選択用閾値TV1を上回っている場合、以前の計測時において計測部44が計測した被験者の体圧に比べて、今回の計測時に計測部44が計測した被験者の体圧の変化量が、比較的に大きかったことを意味する。この場合、次回の計測時において、被験者の心拍情報の検出精度が低下するおそれがある。本形態によれば、計測部44を構成する複数の選択セル43を変更することにより、心拍情報の精度を向上させることができる。
また、本形態によれば、判定値算出部54は、すべての複数の選択セル43が体圧を計測するごとに、判定値JVを算出する。本形態によれば、判定値JVと選択用閾値TV1との比較を、心拍情報の計測ごとに行うので、心拍測定装置1の精度を向上させることができる。
また、本形態によれば、判定値JVは体圧に対して正の相関を有し、判定部55は、変化量として、先回判定値JV1から今回判定値JV2を減じた差分ΔJVを用い、差分ΔJVが選択用閾値TV1を下回っているときに計測部44を構成する複数の選択セル43を維持し、差分ΔJVが選択用閾値TV1を上回っているときに計測部44を構成する複数の選択セル43を変更する。
体圧に基づいて算出された判定値JVについて、先回判定値JV1から今回判定値JV2を減じた差分ΔJVが選択用閾値TV1を下回っているということは、以前の計測時において計測部44が計測した被験者の体圧に比べて、今回の計測時に計測部44が計測した被験者の体圧の減少幅が、選択用閾値TV1よりも小さかったことを意味する。この場合、計測部44を構成する複数の選択セル43を維持することにより、心拍測定装置1の精度を維持することができる。
一方、体圧に基づいて算出された判定値JVについて、先回判定値JV1から今回判定値JV2との差分ΔJVが選択用閾値TV1を上回っている場合、以前の計測時において計測部44が計測した被験者の体圧に比べて、今回の計測時に計測部44が計測した被験者の体圧の減少幅が、選択用閾値TV1よりも大きかったことを意味する。この場合、次回の計測時において、被験者の心拍情報の検出精度が低下するおそれがある。本態様によれば、この場合に、計測部44を構成する複数の選択セル43を変更することにより、計測部44に加わる体圧をより大きくするように変更することができる。これにより、心拍情報の精度を向上させることができる。
また、本態様に係る判定部55は、先回判定値JV1と今回判定値JV2との間の変化量が選択用閾値TV1を上回っているとき、すべての複数の圧力センサセル42の一部のみにより構成される複数の候補セル45を選択する。複数の候補セル45は、複数の選択セル43の少なくとも1つと、複数の選択セル43の周囲に配された圧力センサセル42と、を含む。判定部55は、複数の候補セル45を構成する複数の圧力センサセル42が計測した被験者の体圧に基づいて、複数の候補セル45を構成する複数の圧力センサセル42のうち最も高い体圧を測定した候補セル最高圧力セル45aを含む新たな複数の選択セル43を選択する。
新たに選択された複数の選択セル43は、複数の候補セル45のうち最も高い体圧を計測した候補セル最高圧力セル45aを含むので、新たに選択された複数の選択セル43によって計測される心拍の測定精度を向上させることができる。
また、本形態に係る心拍測定装置1は、さらに心拍測定装置1が起動されたとき、複数の圧力センサセル42のすべてが計測した被験者の体圧に基づいて、複数の圧力センサセル42のうち最も高い体圧を計測した全セル最高圧力セル42aを含む複数の選択セル43を選択する、初期選択部52を備える。
本形態によれば、心拍測定装置1が起動されたときに、複数の圧力センサセル42の中から、最も高い体圧を計測した全セル最高圧力セル42aを含む選択セル43を選択することができる。これにより、複数の選択セル43により計測される心拍情報の測定精度を向上させることができる。
本形態に係る判定部55は、全セル最高圧力セル42aの位置と、候補セル最高圧力セル45aの位置と、を比較し、全セル最高圧力セル42aの位置と、候補セル最高圧力セル45aの位置と、の位置ずれΔMVが、位置ずれ用閾値TV2よりも大きいとき、被験者の姿勢が大きくずれたと判定する。
本形態によれば、被験者の姿勢が大きくずれたか否かを判定することができる。被験者の体圧については、センサを構成するすべての圧力センサセル42によって体圧を計測することにより判定できる。しかし、すべての圧力センサセル42による計測を行うことは、多くの計測時間が必要となるので好ましくない。本形態によれば、初期選択部52が複数の選択セル43を選択する際に用いた全セル最高圧力セル42aの位置と、複数の候補セル45により計測された候補セル最高圧力セル45aの位置と、に基づいて被験者の姿勢が大きくずれたか否かを判定できる。これにより計測時間を短縮できる。
本形態に係る心拍測定装置1は、さらに、判定部55が被験者の姿勢が大きくずれたと判定したとき、複数の圧力センサセル42のすべてが計測した被験者の体圧に基づいて、複数の圧力センサセル42のうち最も高い体圧を計測した全セル最高圧力セル42aを含む複数の選択セル43を選択する、位置ずれ時選択部56を備える。
被験者の姿勢が大きくずれたときに、複数の圧力センサセル42の中から、最も高い体圧を計測した全セル最高圧力セル42aを含む複数の選択セル43を選択することができるので、複数の選択セル43により計測される心拍情報の測定精度を向上させることができる。
本形態に係る判定値JVは、計測部44を構成する複数の選択セル43の各選択セル43により計測された被験者の体圧に係る計測値の合計値、平均値、標準偏差、または最大値のいずれか一つである。
本形態によれば、複数の選択セル43により計測された被験者の体圧は、心拍算出部53が被験者の心拍を算出するために取得されたデータを用いて計測される。これにより、心拍を計測するために取得されたデータを用いて体圧も計測することができるので、体圧を計測するための工程を別に設けなくてもよい。これにより、全体として心拍測定装置1の計測効率を向上させることができる。
複数の候補セル45によって被験者の体圧が計測されているときは、複数の選択セル43が選択されていない状態なので、複数の選択セル43による被験者の心拍計測を行うことはできない。本形態によれば、被験者の心拍計測が行えない期間を可及的に短くすることができる。
(実施形態2)
続いて、図15を参照して実施形態2について説明する。本形態においては、判定部55は、複数の選択セル43のうち今回の計測時に最も高い体圧を計測した今回最高圧力セルが、今回の計測時よりも前の計測時に最も高い体圧を計測した先回最高圧力セルと同じか否かを判定する(S41)。
続いて、図15を参照して実施形態2について説明する。本形態においては、判定部55は、複数の選択セル43のうち今回の計測時に最も高い体圧を計測した今回最高圧力セルが、今回の計測時よりも前の計測時に最も高い体圧を計測した先回最高圧力セルと同じか否かを判定する(S41)。
今回最高圧力セルと、先回最高圧力セルとが、同じであるとき(S41:Y)、図15のS3に戻る。
今回最高圧力セルと、先回最高圧力セルとが、同じでないとき(S41:N)、判定部55は、候補セル処理(図15のS5)を実行する。
上記以外の構成については、実施形態1と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本形態によれば、判定部55は、複数の選択セル43のうち今回の計測時に最も高い体圧を計測した今回最高圧力セルが、今回の計測時よりも前の計測時に最も高い体圧を計測した先回最高圧力セルと同じでないとき、すべての複数の圧力センサセル42の一部のみにより構成される新たな複数の候補セル45を選択する。新たな複数の候補セル45は、複数の選択セル43の少なくとも1つと、複数の選択セル43の周囲に配された圧力センサセル42と、を含む。判定部55は、複数の候補セル45を構成する複数の圧力センサセル42が計測した被験者の体圧に基づいて、複数の候補セル45を構成する複数の圧力センサセル42のうち最も高い体圧を測定した候補セル最高圧力セル45aを含む新たな複数の選択セル43を選択する。
本形態によれば、今回最高圧力セルと、先回最高圧力セルと、を比較することにより、被験者の姿勢がずれたか否かを判定することができる。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
(実施形態3)
次に、図16および図17を参照して、実施形態3について説明する。図16に示すように、本形態においては、記憶部57は、位置ずれ用閾値TV2の代わりに、選択セル位置ずれ用閾値TV3を記憶している。選択セル位置ずれ用閾値TV3は、選択用閾値TV1より大きい。
次に、図16および図17を参照して、実施形態3について説明する。図16に示すように、本形態においては、記憶部57は、位置ずれ用閾値TV2の代わりに、選択セル位置ずれ用閾値TV3を記憶している。選択セル位置ずれ用閾値TV3は、選択用閾値TV1より大きい。
図17に示すように、判定部55は、先回判定値JV1と今回判定値JV2との間の差分ΔJVが、選択セル位置ずれ用閾値TV3を上回っているか否かを判定する(S61)。
判定部55は、先回判定値JV1と今回判定値JV2との間の差分ΔJVが選択セル位置ずれ用閾値TV3を上回っていないとき(S61:N)、更新時選択処理(S7)を実行する。
一方、判定部55は、先回判定値JV1と今回判定値JV2との間の差分ΔJVが選択セル位置ずれ用閾値TV3を上回っているとき(S61:Y)、位置ずれ時選択処理を実行する(図17のS8)。
上記以外の構成については、実施形態1と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
被験者の姿勢が大きくずれたか否かについては、センサを構成するすべての圧力センサセル42によって体圧を計測することにより判定できる。しかし、すべての圧力センサセル42による計測を行うことは、多くの計測時間が必要となるので好ましくない。本形態によれば、複数の選択セル43により計測された体圧に基づいて算出された判定値JVによって、被験者の姿勢が大きくずれたか否かを判定できる。これにより計測時間を短縮できる。
(実施形態4)
続いて、図18~図21を参照して、実施形態4について説明する。図18に示すように、本形態においては、記憶部57は、さらに、候補セル用判定値JV3を記憶している点で、実施形態1と異なる。
続いて、図18~図21を参照して、実施形態4について説明する。図18に示すように、本形態においては、記憶部57は、さらに、候補セル用判定値JV3を記憶している点で、実施形態1と異なる。
また、本形態においては、図11に記載された候補セル処理(S5)の内容が実施形態1と異なっている。図19に、本形態に係る候補セル処理(S150)のフローチャートを示す。
候補セル処理(S150)が実行されると、判定部55は、複数の候補セル45を選択する。複数の候補セル45は、すべての圧力センサセル42の一部のみにより構成される。複数の候補セル45は、複数の選択セル43の少なくとも一つを含む。図20に示すように、本形態では、領域R内に、9個の候補セル45が選択されている。本形態では、候補セル45の個数(9個)は、選択セル43の個数(9個)と同数である。ただし、候補セル45の個数は選択セル43の個数と異なっていても良い。
図19に戻って、次に、判定部55は、複数の候補セル45を構成する複数の圧力センサセル42が計測した被験者の体圧に基づいて、複数の候補セル45について、候補セル用判定値JV3を算出する(S152)。候補セル用判定値JV3は、複数の候補セル45の各候補セル45により計測された被験者の体圧に係る計測値の統計量であり、例えば、合計値、平均値、標準偏差、または最大値のいずれか一つである。
次に、判定部55は、複数の候補セル45について算出された候補セル用判定値JV3と先回判定値JV1との変化量が選択用閾値TV1を下回っているか否かを判断する(S153)。詳細には、先回判定値JV1から候補セル用判定値JV3を減じた差分が、選択用閾値TV1を下回っているとき(S153:Y)、判定部55は、複数の候補セル45を、複数の選択セル43として選択する(S154)。図21には、図20において領域Rで示された複数の候補セル45が、複数の選択セル43とされた状態が示されている。以上により、候補セル処理(S150)は終了する。
なお、図19のS153の代わりに、判定部55は、複数の候補セル45について算出された候補セル用判定値JV3と今回判定値JV2との変化量と、候補セル用判定値JV3と、に基づいて、複数の選択セル43を選択する構成としてもよい。
一方、先回判定値JV1から候補セル用判定値JV3を減じた差分が、選択用閾値TV1を下回っていないとき(図19のS153:N)、S151に戻って、複数の候補セル45が新たに選択される。
(実施形態5)
続いて、図18、図22~図25を参照して実施形態5について説明する。図18に示すように、本形態においては、記憶部57は、さらに、候補セル用判定値JV3を記憶している点で、実施形態1と異なる。
続いて、図18、図22~図25を参照して実施形態5について説明する。図18に示すように、本形態においては、記憶部57は、さらに、候補セル用判定値JV3を記憶している点で、実施形態1と異なる。
図22に、本形態の心拍測定装置の動作のフローチャートを示す。本形態は、候補セル処理(S5)の代わりに、候補セル群処理(S250)が実行される点で、実施形態1と異なる。
図23に、候補セル群処理(S250)のフローチャートを示す。候補セル群処理(S250)が実行されると、判定部55は、複数の候補セル45を選択する。複数の候補セル45は、すべての圧力センサセル42の一部のみにより構成される。複数の候補セル45は、複数の選択セル43の少なくとも一つを含む。
判定部55は、さらに、複数の候補セル45を要素とする、候補セル群60を選択する。候補セル群60の個数は任意であり、1つでもよいし、2つ以上の複数であっても良い。図24に示すように、本形態では、例えば、第一候補セル群61、第二候補セル群62、第三候補セル群63、および第四候補セル群64が選択される。以下の説明において、第一~第四候補セル群61~64を区別しない場合は、候補セル群60と記載する場合がある。
第一候補セル群61を構成する候補セル45の個数は任意であり、適宜に選択される。本形態の第一候補セル群61を構成する候補セル45の個数は9個であり、複数の選択セル43の個数と同数に設定されている。ただし、第一候補セル群61を構成する候補セル45の個数は、複数の選択セル43の個数と異なっていても良い。
本形態では、第一~第四候補セル群61~64を構成する候補セル45の個数は同じに設定されている。ただし、第一~第四候補セル群61~64を構成する候補セル45の個数は、それぞれの候補セル群61~64において異なっていても良い。
本形態では、第一候補セル群61は、1行目~3行目、A列~C列の範囲であり、第二候補セル群62は、4行目~6行目、A列~C列の範囲であり、第三候補セル群63は、1行目~3行目、D列~F列の範囲であり、第四候補セル群64は、4行目~6行目、D列~F列の範囲に設定されている。本形態においては、第一~第四候補セル群61~64の領域は互いに重ならないように設定されている。ただし、第一~第四候補セル群61~64として設定される領域は任意であり、一部が重なるように設定されても良い。
また、判定部55は、候補セル45の個数を拡張し、複数の候補セル45を構成する複数の圧力センサセル42と、複数の候補セル45の周囲の圧力センサセル42と、を含む圧力センサセル42から、新たな候補セル45を設定しても良い。例えば、複数の候補セル45を構成する複数の圧力センサセル42に隣接する周囲の行または列の少なくとも一方を、所定数拡大して設定される所定の範囲に含まれるすべての圧力センサセル42について被験者の体圧を計測し、最も体圧の高い圧力センサセル42を含み、かつ、現在の候補セル45の個数となる同数となる、複数の候補セル群60が設定される構成としても良い。
第一~第四候補セル群61~64を構成する候補セル45には、複数の選択セル43が少なくとも1つ含まれている。好ましくは、第一~第四候補セル群61~64を構成する候補セル45のいずれか一つには、複数の選択セル43のうち、計測された体圧が最も高い選択セル最高圧力セル43aが含まれるように設定される。
図23に戻って、第一~第四候補セル群61~64が選択されると(S251)、判定部55は、複数の候補セル45を構成する複数の圧力センサセル42が計測した被験者の体圧に基づいて、第一~第四候補セル群61~64のそれぞれについて、候補セル用判定値JV3を算出する(S252)。候補セル用判定値JV3は、複数の候補セル45の各候補セル45により計測された被験者の体圧に係る計測値の統計量であり、例えば、合計値、平均値、標準偏差、または最大値のいずれか一つである。なお、判定部55は、複数の候補セル群60についてそれぞれ算出された候補セル用判定値JV3と今回判定値JV2との変化量と、選択用閾値TV1と、に基づいて、複数の選択セル43を選択する構成としてもよい。
次に、判定部55は、比較処理(S253)を実行する。比較処理(S253)において、判定部55は、第一~第四候補セル群61~64のそれぞれについて算出された候補セル用判定値JV3を比較し、第一~第四候補セル群61~64のうち、算出された候補セル用判定値JV3と先回判定値JV1との間の変化量が選択用閾値TV1を下回った候補セル群を選択する。本形態では、例えば、第二候補セル群62が選択された場合について説明する。
続いて、判定部55は、選択された第二候補セル群62に含まれる複数(本形態では9個)の候補セル45を、新たな複数の選択セル43として更新する(S254)。図25に示すように、新たな選択セル43として、図24において第2候補セル群62とされた9個の候補セル45が選択された。以上により、候補セル群処理(S250)が終了する。
本形態によれば、1つの候補セル群60を構成する候補セル45の個数が、複数の選択セル43を構成する選択セル43の個数と同数なので候補セル群60を構成する候補セル45の中から、さらに選択セル43を選択する工程が不要となる。これにより、被験者の体圧の計測周期を短縮できる。
(実施形態6)
続いて、図26~図27を参照して、実施形態6について説明する。図26に示すように、本形態のセンサ103は、8列の第一電極134と、8列の第二電極137と、絶縁体シート36と、を備える。なお、第一電極134と第二電極137の列数は適宜変更可能である。
続いて、図26~図27を参照して、実施形態6について説明する。図26に示すように、本形態のセンサ103は、8列の第一電極134と、8列の第二電極137と、絶縁体シート36と、を備える。なお、第一電極134と第二電極137の列数は適宜変更可能である。
第一電極134は帯状に形成され、相互に平行に配置される。第二電極137は、センサ103の面法線方向に、第一電極134に対して距離を隔てて配置される。第二電極137は、帯状に形成され、相互に平行に配置される。第二電極137の延在方向は、第一電極134の延在方向に対して直交する方向である。絶縁体シート36は、弾性変形可能な免状に形成され、第一電極134と第二電極137との間に配置される。
第一電極134および第二電極137は、エラストマー中に導電性フィラーを配合させることにより形成される。第一電極134および第二電極137は、可撓性を有し、伸縮自在な性質と有する。第一電極134および第二電極137を構成するエラストマーは、実施形態1に記載された第一電極シート32および第二電極シート37のエラストマーと同一なので、重複する説明を省略する。
図27に示すように、本形態によれば、第一電極134と第二電極137との交差位置がマトリックス上に位置する。センサ103は、マトリックス状の電極交差位置において、静電容量型センサとして機能する圧力センサセル142を備える。本形態においては、センサ103は、縦8行、横8列に配列された64個の圧力センサセル142を備える。そして、64個の圧力センサセル142が、面状に配列されている。センサ103の左方に記載された数字、およびセンサ103の上方に記載されたアルファベットは、説明の便宜のために記載したものである。なお、図27においては、説明の便宜上、絶縁体シート36が省略されている。
そして、センサ103が面法線方向に圧縮する力を受けた場合には、絶縁体シート36が圧縮変形することにより、第一電極134と第二電極137との距離が短くなる。つまり、第一電極134と第二電極137との間の静電容量が大きくなる。
本形態においては、3行から5行、およびB列からD列に位置する9個の圧力センサセル142が選択セル43とされ、9個の選択セル43により計測部44が構成される。9個の選択セルの43うち、4行、C列、に位置する選択セル43は、選択セル最高圧力セル43aとされる。
上記以外の構成については、実施形態1と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本開示は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
Claims (13)
- 複数の圧力センサセル(42)を備えるセンサ(3)と、
前記複数の圧力センサセルから選択された複数の選択セル(43)を備え、前記複数の選択セルによって被験者の体圧を計測する計測部(44)と、
前記複数の選択セルが計測した前記体圧から前記被験者の心拍情報を推定する心拍算出部(53)と、
前記複数の選択セルが計測した前記体圧に基づいて判定値を算出する判定値算出部(54)と、
今回の計測時における判定値(JV)である今回判定値(JV2)と、今回の計測時よりも前の計測時における判定値である先回判定値(JV1)と、を比較して、前記先回判定値と前記今回判定値との間の変化量が選択用閾値(TV1)を下回っているときに前記計測部を構成する前記複数の選択セルを維持し、前記変化量が前記選択用閾値を上回っているときに前記計測部を構成する前記複数の選択セルを変更する、判定部(55)と、を備えた心拍測定装置(1)。 - 前記判定値算出部は、
すべての前記複数の選択セルが前記体圧を計測するごとに、前記判定値を算出する、請求項1に記載の心拍測定装置。 - 前記判定値は前記体圧に対して正の相関を有し、
前記判定部は、
前記変化量として、前記先回判定値から前記今回判定値を減じた差分を用い、
前記差分が前記選択用閾値を下回っているときに前記計測部を構成する前記複数の選択セルを維持し、
前記差分が前記選択用閾値を上回っているときに前記計測部を構成する前記複数の選択セルを変更する、請求項1に記載の心拍測定装置。 - 前記判定部は、
前記先回判定値と前記今回判定値との間の変化量が前記選択用閾値を上回っているとき、すべての前記複数の圧力センサセルの一部のみにより構成される複数の候補セル(45)を選択し、
前記複数の候補セルは、
前記複数の選択セルの少なくとも1つを含み、
前記判定値算出部は、さらに、
前記複数の候補セルを構成する前記複数の圧力センサセルが計測した前記被験者の体圧に基づいて、候補セル用判定値(JV3)を算出し、
前記判定部は、
前記候補セル用判定値と前記先回判定値との間の変化量が前記選択用閾値を下回っているとき、前記複数の候補セルを、新たな複数の選択セルとして更新する、請求項1に記載の心拍測定装置。 - 前記判定部は、さらに、
複数の候補セル群(60)を選択し、前記複数の候補セル群のそれぞれは、前記複数の候補セルを含み、
前記判定部は、
前記複数の候補セル群のそれぞれについて前記候補セル用判定値を算出し、
前記複数の候補セル群のそれぞれについて算出された前記候補セル用判定値を比較し、
前記複数の候補セル群のうち、算出された前記候補セル用判定値と前記先回判定値との間の変化量が前記選択用閾値を下回った候補セル群を選択し、
選択された前記候補セル群に含まれる複数の候補セルを、新たな複数の選択セルとして更新する、請求項4に記載の心拍測定装置。 - 前記複数の候補セル群は、
前記複数の選択セルと、前記複数の選択セルの周囲に配された圧力センサセルと、により構成する圧力センサセルのうち、計測された前記被験者の体圧が最も高い圧力センサセルを含む、請求項5に記載の心拍測定装置。 - 前記判定部は、
前記複数の選択セルのうち今回の計測時に最も高い体圧を計測した今回最高圧力セルが、今回の計測時よりも前の計測時に最も高い体圧を計測した先回最高圧力セルと同じでないとき、すべての前記複数の圧力センサセルの一部のみにより構成される新たな複数の候補セルを選択し、
前記新たな複数の候補セルは、
前記複数の選択セルの少なくとも1つと、前記複数の選択セルの周囲に配された圧力センサセルと、を含み、
前記判定部は、
前記複数の候補セルを構成する前記複数の圧力センサセルが計測した前記被験者の体圧に基づいて、前記複数の候補セルを構成する前記複数の圧力センサセルのうち最も高い体圧を測定した候補セル最高圧力セルを含む新たな複数の選択セルを選択する、請求項1に記載の心拍測定装置。 - さらに、
前記心拍測定装置が起動されたとき、前記複数の圧力センサセルのすべてが計測した前記被験者の体圧に基づいて、前記複数の圧力センサセルのうち最も高い体圧を計測した全セル最高圧力セル(42a)を含む複数の選択セルを選択する、初期選択部(52)を備える、請求項1に記載の心拍測定装置。 - 前記判定部は、
前記先回判定値と前記今回判定値との間の変化量が前記選択用閾値を上回っているとき、すべての前記複数の圧力センサセルの一部のみにより構成される複数の候補セルを選択し、
前記複数の候補セルは、
前記複数の選択セルの少なくとも1つと、前記複数の選択セルの周囲に配された圧力センサセルと、を含み、
前記判定部は、
前記複数の候補セルを構成する前記複数の圧力センサセルが計測した前記被験者の体圧に基づいて、前記複数の候補セルを構成する前記複数の圧力センサセルのうち最も高い体圧を測定した候補セル最高圧力セル(45a)を含む新たな複数の選択セルを選択し、
さらに、
前記心拍測定装置が起動されたとき、前記複数の圧力センサセルのすべてが計測した前記被験者の体圧に基づいて、前記複数の圧力センサセルのうち最も高い体圧を計測した全セル最高圧力セルを含む複数の選択セルを選択する、初期選択部を備え、
前記判定部は、
前記全セル最高圧力セルの位置と、前記候補セル最高圧力セルの位置と、を比較し、前記全セル最高圧力セルの位置と、前記候補セル最高圧力セルの位置と、の位置ずれが、位置ずれ用閾値よりも大きいとき、前記被験者の姿勢が大きくずれたと判定する、請求項1に記載の心拍測定装置。 - さらに、
前記判定部が前記被験者の姿勢が大きくずれたと判定したとき、前記複数の圧力センサセルのすべてが計測した前記被験者の体圧に基づいて、前記複数の圧力センサセルのうち最も高い体圧を計測した全セル最高圧力セルを含む複数の選択セルを選択する、位置ずれ時選択部(56)を備える、請求項9に記載の心拍測定装置。 - 前記判定部は、
前記先回判定値と前記今回判定値との間の変化量が、前記選択用閾値より大きな選択セル位置ずれ用閾値を上回っているとき、前記被験者の姿勢が大きくずれたと判定する、請求項1に記載の心拍測定装置。 - さらに、
前記判定部が、前記被験者の姿勢が大きくずれたと判定したとき、前記複数の圧力センサセルのすべてが計測した前記被験者の体圧に基づいて、前記複数の圧力センサセルのうち最も高い体圧を計測した全セル最高圧力セルを含む複数の選択セルを選択する、位置ずれ時選択部を備える、請求項11に記載の心拍測定装置。 - 前記判定値は、前記計測部を構成する前記複数の選択セルの各選択セルにより計測された前記被験者の体圧に係る計測値の合計値、平均値、標準偏差、または最大値のいずれか一つである、請求項1~12のいずれか一項に記載の心拍測定装置。
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