集積回路装置、マイクロコンピュータ及び電子機器
【課題】データ解析結果をフィードバックさせてより精度の高い解析処理を可能とする集積回路装置、マイクロコンピュータ、電子機器を提供すること。
【解決手段】本集積回路装置１０は、所与のパラメータ７０、７２、７４、７６、７８に基づき、センサ１００から受け取ったアナログ信号６０に対して所定の周波数帯域を抽出してデジタル変換を行いデジタル信号を出力するアナログ信号処理回路４０と、デジタル信号６２に基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行う特徴抽出処理手段５０と、特徴情報６４を受け取り、予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いて、アナログ信号処理回路の前記パラメータを調整するためのパラメータ調整値を演算するパラメータ調整値演算手段２０、３０とを含む。前記アナログ信号処理回路４０は、パラメータの調整値に基づき前記所与のパラメータの値をプログラマブルに調整する。
【解決手段】本集積回路装置１０は、所与のパラメータ７０、７２、７４、７６、７８に基づき、センサ１００から受け取ったアナログ信号６０に対して所定の周波数帯域を抽出してデジタル変換を行いデジタル信号を出力するアナログ信号処理回路４０と、デジタル信号６２に基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行う特徴抽出処理手段５０と、特徴情報６４を受け取り、予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いて、アナログ信号処理回路の前記パラメータを調整するためのパラメータ調整値を演算するパラメータ調整値演算手段２０、３０とを含む。前記アナログ信号処理回路４０は、パラメータの調整値に基づき前記所与のパラメータの値をプログラマブルに調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路装置、マイクロコンピュータ及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
健康志向の高まりから脈波等の生体情報を簡単に取得できる計測器に対するニーズが高まっている。例えばホトカプラ、３軸加速度センサ、気圧センサからなる構成で毛細血管から脈波計測を行う機器では、従来各センサからのアナログ信号をＡ／Ｄ変換後、ソフト処理で解析演算等を行っていた。
【０００３】
脈波計測測定用固定具としては特開昭６２−１８３７４１号に開示される従来技術がある。
【特許文献１】特開昭６２−１８３７４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここでより解析精度を向上させるためには、アナログデータ処理にデータ解析結果をフィードバックさせることが好ましい。
【０００５】
またかかるフィードバックの具体的な内容は使用するセンサや計測したいデータに応じてフレキシブルに変更する必要がある。
【０００６】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、データ解析結果をフィードバックさせてより精度の高い解析処理を可能とする集積回路装置、マイクロコンピュータ、電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、
センサからのアナログ信号を受け取り解析処理を行う集積回路装置であって、
所与のパラメータに基づき、センサから受け取ったアナログ信号に対して所定の周波数帯域を抽出してデジタル変換を行いデジタル信号を出力するアナログ信号処理回路と、
アナログ信号処理回路から出力されたデジタル信号に基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行う特徴抽出処理手段と、
前記特徴抽出処理手段によって抽出された特徴情報を受け取り、予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いてアナログ信号処理回路の前記パラメータを調整するためのパラメータ調整値を演算するパラメータ調整値演算手段とを、含み、
前記アナログ信号処理回路は、
前記パラメータの調整値に基づき前記所与のパラメータの値をプログラマブルに調整（設定又は変更）するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
アナログ信号処理回路は、たとえば受け取ったアナログ信号から所定の周波数帯域以外を遮断するフィルタや、アナログ信号を増幅するアンプや、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路等を含むようにしてもよい。ここで所与のパラメータとは、たとえばフィルタ遮断周波数を制御するためのパラメータや、アナログゲインを制御するためのパラメータや、Ａ／Ｄ変換次のサンプリングレンジを制御するためのパラメータ等である。
【０００９】
特徴抽出処理とは、デジタルデータ列が描く波形から変曲点等の特徴を抽出する処理であり、平均化処理や微分処理や積分処理等である。
【００１０】
特徴情報とはデジタルデータ列が描く波形の変曲点等の情報である。
【００１１】
予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズムは、取得した特徴情報に対応したパラメータの調整に関する情報（調整の有無や調整の値）がプログラム化されたものを意味し、予め用意されたパラメータ調整用テーブルは、取得した特徴情報に対応したパラメータの調整に関する情報（調整の有無や調整の値）がテーブル化されたものを意味する。
【００１２】
パラメータ調整値演算手段は、パラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いてＣＰＵがソフトウエア的に処理を行うので、使用するセンサや計測対象に応じてフレキシブルに処理内容を変更することが可能である。
【００１３】
本発明によれば、アナログ信号の処理結果と、アナログ信号処理にフィードバックする補正内容の関係をあらかじめ分析して、測定対象や使用するセンサに対応した最適なフィードバック補正を行えるようにパラメータ調整用アルゴリズムやパラメータ調整用テーブルを用意しておくことにより、アナログ信号解析結果をフィードバックさせて、アナログ信号の解析精度を向上させることができる。
【００１４】
（２）本発明の集積回路装置は、
前記アナログ信号処理回路は、
周波数帯域特定パラメータに基づきアナログ信号から所定の周波数帯域の信号を抽出するフィルタ回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意された周波数帯域特定パラメータ調整用アルゴリズム又は周波数帯域特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記周波数帯域特定パラメータの調整値を演算することを特徴とする。
【００１５】
（３）本発明の集積回路装置は、
前記アナログ信号処理回路は、
ゲインパラメータに基づきゲインを調整してアナログ信号を増幅する増幅回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意されたゲインパラメータ調整用アルゴリズム又はゲインパラメータ調整用テーブルを用いて、前記ゲインパラメータの調整値を演算することを特徴とする。
【００１６】
（４）本発明の集積回路装置は、
前記アナログ信号処理回路は、
レンジパラメータに基づきサンプリングレンジを調整してアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意されたレンジパラメータ調整用アルゴリズム又はレンジパラメータ調整用テーブルを用いて、前記レンジパラメータの調整値を演算することを特徴とする。
【００１７】
（５）本発明の集積回路装置は、
前記特徴抽出処理手段は、
デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出回路を含み、前記特徴抽出処理をハードウエア的に行うことを特徴とする。
【００１８】
本発明によればハードウエア的にデジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行うことができる。従ってＣＰＵに負担をかける事無くリアルタイムにデジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行うことができる。ハードウエア的に処理するのでＣＰＵの処理負荷がかからず、処理スピードも速くなる
次段のパラメータ調整値演算手段は、ＣＰＵがソフトウエア的に処理を行うので必要に応じて特徴データを用いて調整演算を行うことが可能である。
【００１９】
（６）本発明の集積回路装置は、
前記特徴抽出処理手段は、
所与のパラメータに基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴抽出処理手段によって抽出された特徴情報を受け取り、予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いて、特徴抽出回路の前記パラメータを調整するためのパラメータ調整値を演算し、
前記特徴抽出回路は、
前記パラメータの調整値に基づき前記所与のパラメータの値をプログラマブルに調整するように構成されていることを特徴とする。
【００２０】
（７）本発明の集積回路装置は、
前記特徴抽出処理手段は、
平均化スパン特定パラメータに基づき平均化のスパンを特定してデジタル信号の平均化処理を行う平均化処理回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意された平均化スパン特定パラメータ調整用アルゴリズム又は平均化スパン特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記平均化スパン特定パラメータの調整値を演算することを特徴とする。
【００２１】
（８）本発明の集積回路装置は、
前記特徴抽出処理手段は、
微分内容特定パラメータに基づき微分処理の内容を特定してデジタル信号の微分処理を行う微分処理回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意された微分内容特定パラメータ調整用アルゴリズム又は微分内容特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記微分内容特定パラメータの調整値を演算することを特徴とする。
【００２２】
微分処理の内容とは、微分処理の有無や何次の微分まで行うか等である。
【００２３】
（９）本発明の集積回路装置は、
前記アナログ信号は、生体情報を計測するためのセンサの出力値であることを特徴とする。
【００２４】
生体情報とは例えば脈、歩行、呼吸等であり、生体情報を計測するためのセンサとは、たとえばフォトセンサ（脈派を計測するときに使用）やサーモパイル（温度を計測するときに使用）やイメージセンサ（指紋等を計測するときに使用）等である。
【００２５】
（１０）本発明の集積回路装置は、
上記のいずれかに記載の集積回路装置を含むマイクロコンピュータである。
【００２６】
（１１）本発明は、
上記に記載のマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータの処理対象となるデータの入力源と、
前記マイクロコンピュータにより処理されたデータを出力するための出力装置とを含むことを特徴とする電子機器である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２８】
１.集積回路装置
図１は、本実施の形態の集積回路装置の機能について説明するための図である。
【００２９】
本実施の形態の集積回路装置１０は、センサ１００からのアナログ信号６０を受け取り解析処理を行う集積回路装置であって、所与のパラメータに基づき、センサ１００から受け取ったアナログ信号６０に対して所定の周波数帯域を抽出してデジタル変換を行いデジタル信号を出力するアナログ信号処理回路４０と、アナログ信号処理回路４０から出力されたデジタル信号６２に基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出（対象に応じて微分、積分）を行う特徴抽出処部５０と、特徴抽出処理部５０によって抽出された特徴情報６４を受け取り、予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いて使用するセンサや計測する情報に応じてアナログ信号処理回路が処理に用いる前記パラメータの調整値を演算するパラメータ調整値演算部７０とを含む。
【００３０】
アナログ信号処理回路４０は、フィルタ１、アンプ、フィルタ２、Ａ／Ｄ変換回路４６等を含み、パラメータの調整値に基づき前記所与のパラメータの値をプログラマブルに調整（設定又は変更）できるように構成されいる。
【００３１】
また特徴抽出処理部５０は、デジタルデータ列に対して平均化処理や１次微分処理や２次微分処理等を行いデジタルデータ列があらわす波形の特徴を抽出するが、たとえばこれを平均化回路や１次微分回路や２次微分回路等を設けハードウエア的に処理してもよいし、ＣＰＵに特徴抽出処理用のプログラムを実行させることでソフトウエア的に処理するようにしてもよい。
【００３２】
パラメータ調整値演算部７０は、ＣＰＵにパラメータ調整値演算処理用のプログラムを実行させることでソフトウエア的にパラメータ調整値を演算する。
【００３３】
本実施の形態によれば、アナログ信号処理の結果出力されたデジタルデータの特徴をソフトウエア的に解析して、以降のアナログデータ処理のパラメータの値にフィードバックさせることができる。従ってフィードバックの具体的な内容を使用するセンサや計測するデータに応じてフレキシブルに変更することができる。
【００３４】
図２は、本実施の形態の集積回路装置の構成について説明するための図である。
【００３５】
本実施の形態の集積回路装置１０は、センサ１００からのアナログ信号６０を受け取り解析処理を行う集積回路装置である。集積回路装置１０は、所与のパラメータに基づき、センサ１００から受け取ったアナログ信号６０から所定の周波数帯域を抽出してデジタル変換を行いデジタル信号６２を出力する。アナログ信号処理回路４０は、フィルタ４２、アンプ４４、Ａ／Ｄ変換回路４６等を含む
集積回路装置１０は、アナログ信号処理回路４０から出力されたデジタル信号６２に基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出（対象に応じて微分、積分）を行う特徴抽出処理回路５０を含む。特徴抽出処理回路５０は、平均化処理回路５２、微分回路５４等を含む。なお測定対象によっては、積分回路を含むようにしてもよい。
【００３６】
集積回路装置１０は、ＣＰＵ２０、メモリ３０を含む。ＣＰＵ２０、メモリ３０は、特徴抽出処回路５０によって抽出された特徴情報６４を受け取り、メモリ３０に予め記憶されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いて、アナログ信号処理回路４０の前記パラメータを調整するためのパラメータ調整値を演算するパラメータ調整値演算手段として機能する。
【００３７】
アナログ信号処理回路４０は、パラメータの調整値７１，７３，７５に基づき前記所与のパラメータ７０、７２、７４の値をプログラマブルに調整（設定又は変更）できるように構成されている。パラメータの調整値７１，７３，７５とはパラメータの値そのものでもよいし、パラメータの値の増減値でもよいし、その他のパラメータの調整に使用する値でもよい。
【００３８】
またアナログ信号処理回路４０は、周波数帯域特定パラメータ７０に基づきアナログ信号から所定の周波数帯域の信号を抽出するフィルタ回路４２を含むようにてもよい。そしてＣＰＵ２０は特徴情報６４、及びメモリ３０に記憶された周波数帯域特定パラメータ調整用アルゴリズム又は周波数帯域特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記周波数帯域特定パラメータの調整値を演算するようにしてもよい。
【００３９】
フィルタ回路４２は、いろいろな周波数がのっている原信号から特定の周波数帯域（例えばｘヘルツからｙヘルツまでの周波数帯域）の信号を通過させ、それ以外の周波数の信号の通過を阻止する回路である。特定の周波数帯域は、周波数特定パラメータ７０によって特定される。本実施の形態では周波数特定パラメータ７０をプログラマブルに設定可能なので、アナログ信号解析結果に基づいて演算した周波数帯域調整値をフィードバックさせて、アナログ信号の解析精度を向上させることができる
例えばセンサからの値に基づいて脈波の計測を行う場合には、対象となる周波数は２０Hzから０．０１Hzであるため、その範囲で周波数帯域を指定又は調整するとよい。
【００４０】
アナログ信号処理回路４０は、ゲインパラメータ７２に基づきゲインを調整してアナログ信号を増幅するアンプ（増幅回路）を含むようにしてもよい。そしてＣＰＵ２０は、特徴情報、およびメモリ３０に記憶されたゲインパラメータ調整用アルゴリズム又はゲインパラメータ調整用テーブルを用いて、前記ゲインパラメータの調整値を演算するようにしてもよい。
【００４１】
アンプ（増幅回路）４４は入力電圧を増幅する増幅回路であり、ゲインは入力電圧を増幅する度合いである。増幅の度合いはゲインパラメータによって決定される。本実施の形態ではゲインパラメータ７２をプログラマブルに設定可能なので、アナログ信号解析結果に基づいて演算したゲイン調整値をフィードバックさせて、アナログ信号の解析精度を向上させることができる
アナログ信号処理回路４０は、レンジパラメータ７４に基づきサンプリングレンジを調整してアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を含むようにしてもよい。そしてＣＰＵ２０は、特徴情報及びメモリ３０に記憶されたレンジパラメータ調整用アルゴリズム又はレンジパラメータ調整用テーブルを用いて、前記レンジパラメータの調整値を演算するようにしてもよい。レンジパラメータ７４は、アナログデータの波形からデジタル値をサンプリングするレンジを指定するものである。本実施の形態ではレンジパラメータ７４をプログラマブルに設定可能なので、アナログ信号解析結果に基づいて演算したサンプリングレンジ調整値をフィードバックさせて、アナログ信号の解析精度を向上させることができる。
【００４２】
例えばセンサからの値に基づいて脈波の計測を行う場合には、約１０倍程度の周波数でサンプリングするとよいため、その前後でサンプリングレンジの調整を行うとよい。
【００４３】
なおどの程度の周波数でサンプリングするのが適切であるかは、測定対象や測定目的や使用するセンサによって異なるので、それらに応じて適宜設定することとよい。
【００４４】
前記特徴抽出処理部５０は、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出回路を含み、前記特徴抽出処理をハードウエア的に行うようにしてもよい。
【００４５】
本発明によればハードウエア的にデジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行うことができる。従ってＣＰＵに負担をかける事無くリアルタイムにデジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行うことができる。そして次段のパラメータ調整値演算手段は、必要に応じて特徴データを用いて調整演算を行うことが可能である。
【００４６】
特徴抽出処理部５０は、平均化スパン特定パラメータ７６に基づき平均化のスパンを特定してデジタル信号の平均化処理を行う平均化処理回路５２を含む。この平均化処理によって変化が急峻になりすぎるところのノイズを除去することができる。なお呼吸性変動や歩行の変化などを測定するときには移動平均をとるようにしてもよい。
【００４７】
そしてＣＰＵ２０は、特徴情報６４及びメモリ３０に記憶された平均化スパン特定パラメータ調整用アルゴリズム又は平均化スパン特定パラメータ調整用テーブルを用いて、平均化スパン特定パラメータの調整値を演算するようにしてもよい。
【００４８】
平均化スパン特定パラメータ７６は、平均化処理を行う際の平均をとるデータの個数を指定するものである。本実施の形態では平均化スパン特定パラメータ７６をプログラマブルに設定可能なので、アナログ信号解析結果に基づいて演算した平均化スパン調整値をフィードバックさせて、アナログ信号の解析精度を向上させることができる。
【００４９】
前記特徴抽出処理部５０は、微分内容特定パラメータ７８に基づき微分処理の内容（微分処理の有無や何次の微分まで行うか）を特定してデジタル信号の微分処理を行う微分処理回路５４を含む。そしてＣＰＵ２０は、特徴情報６４及びメモリ３０に記憶された微分内容特定パラメータ調整用アルゴリズム又は微分内容特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記微分内容特定パラメータの調整値を演算するようにしてもよい。
【００５０】
本実施の形態では微分内容特定パラメータ７８をプログラマブルに設定可能なので、アナログ信号解析結果に基づいて演算した微分内容調整値をフィードバックさせて、アナログ信号の解析精度を向上させることができる。
【００５１】
図３は、デジタルデータの処理（特徴抽出処理）のブロックダイアグラムの一例である。
【００５２】
デジタル平均化処理／シリアルパラレル変換処理部４９の出力はデジタルフィルタ５３に入力されると共に、レジスタ８１に特徴情報として保持される。
【００５３】
またデジタルフィルタ５３の出力はバッファ５５に入力され、バッファ５５の出力は微分回路（１段目）５６に入力されると共に、レジスタ８２に特徴情報として保持される。
【００５４】
また微分回路(１段目)５６の出力は、微分回路(２段目)５７に入力されると共にレジスタ８３に特徴情報として保持される。
【００５５】
そして微分回路（２段目）５７の出力はレジスタ８４に特徴情報として保持される。
【００５６】
レジスタ８１〜８４に保持された特徴情報は、ＣＰＵが処理を行うタイミングでＣＰＵによって読み出される。
【００５７】
図４は、本実施の形態のソフトウエアによるフィードバックについて説明するためのフローチャート図である。
【００５８】
まずデータベース（ＤＢ１）に格納されているデータに基づき測定対象に合わせたフィルタパラメータの事前設定を行う（ステップＳ１０）。データベース（ＤＢ１）には、測定対象とそれに対応する周波数帯域等が記憶されている。
【００５９】
次にオペアンプのゲインの調整を行う（ステップＳ２０）。ゲインの調整はパラメータ調整値等に基づき行うようにしてもよい。
【００６０】
次にＡ／Ｄコンバータのレンジの調整を行う（ステップＳ３０）。レンジの調整はパラメータ調整値等に基づき行うようにしてもよい。
【００６１】
そしてアナログデータが測定可能か否か判断し、測定可能となるまでステップＳ２０〜Ｓ４０の処理を繰り返す（ステップＳ４０）。
【００６２】
アナログ測定可能になったら、アナログ測定結果の出力値に対してデジタルデータ後処理（特徴抽出処理）を行い、データベース（ＤＢ２）に格納されているデータに基づきデジタルデータ後処理のデータの確からしさを検証する（ステップＳ５０、Ｓ６０、Ｓ７０）。データベース（ＤＢ２）には、デジタルデータ後処理の結果の確からしさを判断するために必要な情報が記憶されている。
【００６３】
データが確からしい場合には、確からしくなくなるまでステップＳ５０〜Ｓ７０の処理を繰り返す。
【００６４】
データが確からしくない場合には、デジタルパラメータ（特徴抽出処理部）の調整値を演算し、調整値に基づき特徴抽出処理部のパラメータをプログラマブルに設定／変更する。特徴抽出処理部のパラメータには、平均化処理を行う際の平均化特定パラメータや、微分処理回路の微分内容特定パラメータ等がある。
【００６５】
そして、データベース（ＤＢ２）に格納されているデータに基づきデジタルパラメータ調整後のデータの確からしさを検証する（ステップＳ９０）。
【００６６】
データが確からしい場合には、確からしくなくなるまでステップＳ５０〜Ｓ９０の処理を繰り返す。
【００６７】
データが確からしくない場合には、フィルタパラメータの調整を行って（ステップＳ１００）、ステップＳ２０に戻る。
【００６８】
図５は本実施の形態の脈派計測のヒューリスティックなアルゴリズムについて説明するための図である。
【００６９】
２１０は脈派計測用のアナログデータ（たとえば脈派計測用のフォトセンサの検出信号）の示す原波形であり、２２０は原波形の２次微分波形である。
【００７０】
本実施の形態では、この原波形２１０および２次微分波形から編曲点（特徴）を抽出する。
【００７１】
たとえばａ→ｂでは心収縮力（インジェクションウェーブ）の特徴をあらわし、ｆ→ｅでは大動脈弁閉の特徴をあらわし、ｃ、ｄは抹消血反射の特徴を現している。
【００７２】
そして心収縮力（インジェクションウェーブ）や大動脈弁閉や抹消血反射についての過去のデータに基づき、データの確からしさをしめす許容範囲や許容範囲を超えた場合の修正情報等をあらかじめパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルに組み込んでおき、アナログ信号解析結果に基づいて演算したパラメータ調整値をアナログ信号処理や特徴抽出処理にフィードバックさせて、脈派アナログデータの解析精度を向上させることができる。
【００７３】
２．マイクロコンピュータ
図６は、本実施の形態のマイクロコンピュータのハードウエアブロック図の一例である。
【００７４】
本マイクロコンピュータ７００は、ＣＰＵ５１０、キャッシュメモリ５２０、ＲＡＭ７２０、ＲＯＭ７１０、ＭＭＵ７３０、ＬＣＤコントローラ５３０、リセット回路５４０、プログラマブルタイマ５５０、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）５６０、ＤＭＡコントローラ５７０、割り込みコントローラ５８０、通信制御回路（シリアルインターフェース）５９０、バスコントローラ６００、アナログ信号回路６１０、Ｄ／Ａ変換器６２０、入力ポート６３０、出力ポート６４０、Ｉ／Ｏポート６５０、クロック発生装置６６０、プリスケーラ６７０及びそれらを接続する汎用バス６８０、特徴抽出処理回路７４０、専用バス７５０等、各種ピン６９０等を含む。
【００７５】
３．電子機器
図７に、本実施の形態の電子機器のブロック図の一例を示す。本電子機器８００は、マイクロコンピュータ（またはＡＳＩＣ）８１０、入力部８２０、メモリ８３０、電源生成部８４０、ＬＣＤ８５０、音出力部８６０を含む。
【００７６】
ここで、入力部８２０は、種々のデータを入力するためのものである。マイクロコンピュータ８１０は、この入力部８２０により入力されたデータに基づいて種々の処理を行うことになる。メモリ８３０は、マイクロコンピュータ８１０などの作業領域となるものである。電源生成部８４０は、電子機器８００で使用される各種電源を生成するためのものである。ＬＣＤ８５０は、電子機器が表示する各種の画像（文字、アイコン、グラフィック等）を出力するためのものである。 音出力部８６０は、電子機器８００が出力する各種の音（音声、ゲーム音等）を出力するためのものであり、その機能は、スピーカなどのハードウェアにより実現できる。
【００７７】
図８（Ａ）に、電子機器の１つである携帯電話９５０の外観図の例を示す。この携帯電話９５０は、入力部として機能するダイヤルボタン９５２や、電話番号や名前やアイコンなどを表示するＬＣＤ９５４や、音出力部として機能し音声を出力するスピーカ９５６を備える。
【００７８】
図８（Ｂ）に、電子機器の１つである携帯型ゲーム装置９６０の外観図の例を示す。この携帯型ゲーム装置９６０は、入力部として機能する操作ボタン９６２、十字キー９６４や、ゲーム画像を表示するＬＣＤ９６６や、音出力部として機能しゲーム音を出力するスピーカ９６８を備える。
【００７９】
図８（Ｃ）に、電子機器の１つであるパーソナルコンピュータ９７０の外観図の例を示す。このパーソナルコンピュータ９７０は、入力部として機能するキーボード９７２や、文字、数字、グラフィックなどを表示するＬＣＤ９７４、音出力部９７６を備える。
【００８０】
本実施の形態のマイクロコンピュータを図８（Ａ）〜図８（Ｃ）の電子機器に組みむことにより、低価格で画像処理速度の速いコストパフォーマンスの高い電子機器を提供することができる。
【００８１】
なお、本実施形態を利用できる電子機器としては、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すもの以外にも、携帯型情報端末、ページャー、電子卓上計算機、タッチパネルを備えた装置、プロジェクタ、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置等のＬＣＤを使用する種々の電子機器を考えることができる。
【００８２】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００８３】
例えば上記実施の形態では、脈派を計測する場合を例にとり説明したがこれに限られない。例えばＧＹＲＯセンサの出力データを解析す集積回路装置でもよい。ＧＹＲＯセンサは角速度（単位時間の回転角）を出力するので、方向検出や振動検出を行うことができる。
【００８４】
方向検出では、現在向いている方向を検出する場合、ゼロ点からの角速度ｘ時間を積分していくようにしてもよい。したがって方向検出時、低い周波数成分を絶対精度よく取り出すようにすることができる。例えばオーバーサンプリングでもサンプリング周波数は低めに、平均化処理のスパンは長めい（１個のノイズの影響を排除、絶対精度をもとめる）、絶対値を積算するので微分処理停止となるようにパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを設定しておくようにしてもよい。
【００８５】
また振動検出では、ある時刻での振動の大きさを検出する場合、角速度の瞬間値が問題となる。したがって振動検出時、高い周波数に対応することが必要で、角加速度変動大きい場合は振動に対する補正不能となる。例えばサンプリング周波数は高めに、平均化処理は最低限のノイズをリジェクトするように短めに、微分処理実施、角加速度大の場合（ブレ大きすぎる場合）を検出するようにパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを設定しておくようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本実施の形態の集積回路装置の機能について説明するための図。
【図２】本実施の形態の集積回路装置の構成について説明するための図。
【図３】デジタルデータの処理（特徴抽出処理）のブロックダイアグラムの一例。
【図４】本実施の形態のフローチャート図。
【図５】本実施の形態の脈派計測について説明するための図。
【図６】本実施の形態のマイクロコンピュータのハードウエアブロック図の一例。
【図７】マイクロコンピュータを含む電子機器のブロック図の一例を示す。
【図８】図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、種々の電子機器の外観図の例である。
【符号の説明】
【００８７】
１ 集積回路装置、２０ ＣＰＵ、３０ メモリ、４０ アナログ信号処理回路、４２ フィルタ、４４ アンプ、４６ Ａ／Ｄ変換回路、５０ 特徴抽出処理回路、５２平均化処理回路、５４ 微分回路、６０ アナログ信号、６２ デジタル信号、６４ 特徴情報、７０ 周波数帯域特定パラメータ、７１ 周波数帯域特定パラメータ調整値、７２ ゲインパラメータ、７３ ゲインパラメータ調整値、７４ レンジパラメータ、７５ レンジパラメータ調整値、７６ 平均化スパンパラメータ、７７ 平均化スパンパラメータ調整値、７８ 微分内容特定パラメータ、７９ 微分内容特定パラメータ調整値、５１０ ＣＰＵ、５２０ キャッシュメモリ５３０ ＬＣＤコントローラ、５４０ リセット回路、５５０ プログラマブルタイマ、５６０ リアルタイムクロック（ＲＴＣ）、５７０ ＤＭＡコントローラ兼バスＩ／Ｆ、５８０ 割り込みコントローラ、５９０ 通信制御回路、６００ バスコントローラ、６１０ アナログ信号処理回路、６２０ Ｄ／Ａ変換器、６３０ 入力ポート、６４０ 出力ポート、６５０ Ｉ／Ｏポート、６６０ クロック発生装置（ＰＬＬ）、６７０ プリスケーラ、６８０ 汎用バス、６９０ 各種ピン、７００ マイクロコンピュータ、７１０ ＲＯＭ、７２０ ＲＡＭ、７３０ ＭＭＵ、７４０ 特徴抽出処理回路、７５０ 専用バス、８００ 電子機器、８１０ マイクロコンピュータ（ＡＳＩＣ）、８２０ 入力部、８３０ メモリ、８４０ 電源生成部８５０ ＬＣＤ、８６０ 音出力部、９５０ 携帯電話、９５２ ダイヤルボタン、９５４ ＬＣＤ、９５６ スピーカ、９６０ 携帯型ゲーム装置、９６２ 操作ボタン、９６４ 十字キー、９６６ ＬＣＤ、９６８ スピーカ、９７０ パーソナルコンピュータ、９７２ キーボード、９７４ ＬＣＤ、９７６ 音出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積回路装置、マイクロコンピュータ及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
健康志向の高まりから脈波等の生体情報を簡単に取得できる計測器に対するニーズが高まっている。例えばホトカプラ、３軸加速度センサ、気圧センサからなる構成で毛細血管から脈波計測を行う機器では、従来各センサからのアナログ信号をＡ／Ｄ変換後、ソフト処理で解析演算等を行っていた。
【０００３】
脈波計測測定用固定具としては特開昭６２−１８３７４１号に開示される従来技術がある。
【特許文献１】特開昭６２−１８３７４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここでより解析精度を向上させるためには、アナログデータ処理にデータ解析結果をフィードバックさせることが好ましい。
【０００５】
またかかるフィードバックの具体的な内容は使用するセンサや計測したいデータに応じてフレキシブルに変更する必要がある。
【０００６】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、データ解析結果をフィードバックさせてより精度の高い解析処理を可能とする集積回路装置、マイクロコンピュータ、電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、
センサからのアナログ信号を受け取り解析処理を行う集積回路装置であって、
所与のパラメータに基づき、センサから受け取ったアナログ信号に対して所定の周波数帯域を抽出してデジタル変換を行いデジタル信号を出力するアナログ信号処理回路と、
アナログ信号処理回路から出力されたデジタル信号に基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行う特徴抽出処理手段と、
前記特徴抽出処理手段によって抽出された特徴情報を受け取り、予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いてアナログ信号処理回路の前記パラメータを調整するためのパラメータ調整値を演算するパラメータ調整値演算手段とを、含み、
前記アナログ信号処理回路は、
前記パラメータの調整値に基づき前記所与のパラメータの値をプログラマブルに調整（設定又は変更）するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
アナログ信号処理回路は、たとえば受け取ったアナログ信号から所定の周波数帯域以外を遮断するフィルタや、アナログ信号を増幅するアンプや、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路等を含むようにしてもよい。ここで所与のパラメータとは、たとえばフィルタ遮断周波数を制御するためのパラメータや、アナログゲインを制御するためのパラメータや、Ａ／Ｄ変換次のサンプリングレンジを制御するためのパラメータ等である。
【０００９】
特徴抽出処理とは、デジタルデータ列が描く波形から変曲点等の特徴を抽出する処理であり、平均化処理や微分処理や積分処理等である。
【００１０】
特徴情報とはデジタルデータ列が描く波形の変曲点等の情報である。
【００１１】
予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズムは、取得した特徴情報に対応したパラメータの調整に関する情報（調整の有無や調整の値）がプログラム化されたものを意味し、予め用意されたパラメータ調整用テーブルは、取得した特徴情報に対応したパラメータの調整に関する情報（調整の有無や調整の値）がテーブル化されたものを意味する。
【００１２】
パラメータ調整値演算手段は、パラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いてＣＰＵがソフトウエア的に処理を行うので、使用するセンサや計測対象に応じてフレキシブルに処理内容を変更することが可能である。
【００１３】
本発明によれば、アナログ信号の処理結果と、アナログ信号処理にフィードバックする補正内容の関係をあらかじめ分析して、測定対象や使用するセンサに対応した最適なフィードバック補正を行えるようにパラメータ調整用アルゴリズムやパラメータ調整用テーブルを用意しておくことにより、アナログ信号解析結果をフィードバックさせて、アナログ信号の解析精度を向上させることができる。
【００１４】
（２）本発明の集積回路装置は、
前記アナログ信号処理回路は、
周波数帯域特定パラメータに基づきアナログ信号から所定の周波数帯域の信号を抽出するフィルタ回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意された周波数帯域特定パラメータ調整用アルゴリズム又は周波数帯域特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記周波数帯域特定パラメータの調整値を演算することを特徴とする。
【００１５】
（３）本発明の集積回路装置は、
前記アナログ信号処理回路は、
ゲインパラメータに基づきゲインを調整してアナログ信号を増幅する増幅回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意されたゲインパラメータ調整用アルゴリズム又はゲインパラメータ調整用テーブルを用いて、前記ゲインパラメータの調整値を演算することを特徴とする。
【００１６】
（４）本発明の集積回路装置は、
前記アナログ信号処理回路は、
レンジパラメータに基づきサンプリングレンジを調整してアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意されたレンジパラメータ調整用アルゴリズム又はレンジパラメータ調整用テーブルを用いて、前記レンジパラメータの調整値を演算することを特徴とする。
【００１７】
（５）本発明の集積回路装置は、
前記特徴抽出処理手段は、
デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出回路を含み、前記特徴抽出処理をハードウエア的に行うことを特徴とする。
【００１８】
本発明によればハードウエア的にデジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行うことができる。従ってＣＰＵに負担をかける事無くリアルタイムにデジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行うことができる。ハードウエア的に処理するのでＣＰＵの処理負荷がかからず、処理スピードも速くなる
次段のパラメータ調整値演算手段は、ＣＰＵがソフトウエア的に処理を行うので必要に応じて特徴データを用いて調整演算を行うことが可能である。
【００１９】
（６）本発明の集積回路装置は、
前記特徴抽出処理手段は、
所与のパラメータに基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴抽出処理手段によって抽出された特徴情報を受け取り、予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いて、特徴抽出回路の前記パラメータを調整するためのパラメータ調整値を演算し、
前記特徴抽出回路は、
前記パラメータの調整値に基づき前記所与のパラメータの値をプログラマブルに調整するように構成されていることを特徴とする。
【００２０】
（７）本発明の集積回路装置は、
前記特徴抽出処理手段は、
平均化スパン特定パラメータに基づき平均化のスパンを特定してデジタル信号の平均化処理を行う平均化処理回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意された平均化スパン特定パラメータ調整用アルゴリズム又は平均化スパン特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記平均化スパン特定パラメータの調整値を演算することを特徴とする。
【００２１】
（８）本発明の集積回路装置は、
前記特徴抽出処理手段は、
微分内容特定パラメータに基づき微分処理の内容を特定してデジタル信号の微分処理を行う微分処理回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意された微分内容特定パラメータ調整用アルゴリズム又は微分内容特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記微分内容特定パラメータの調整値を演算することを特徴とする。
【００２２】
微分処理の内容とは、微分処理の有無や何次の微分まで行うか等である。
【００２３】
（９）本発明の集積回路装置は、
前記アナログ信号は、生体情報を計測するためのセンサの出力値であることを特徴とする。
【００２４】
生体情報とは例えば脈、歩行、呼吸等であり、生体情報を計測するためのセンサとは、たとえばフォトセンサ（脈派を計測するときに使用）やサーモパイル（温度を計測するときに使用）やイメージセンサ（指紋等を計測するときに使用）等である。
【００２５】
（１０）本発明の集積回路装置は、
上記のいずれかに記載の集積回路装置を含むマイクロコンピュータである。
【００２６】
（１１）本発明は、
上記に記載のマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータの処理対象となるデータの入力源と、
前記マイクロコンピュータにより処理されたデータを出力するための出力装置とを含むことを特徴とする電子機器である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２８】
１.集積回路装置
図１は、本実施の形態の集積回路装置の機能について説明するための図である。
【００２９】
本実施の形態の集積回路装置１０は、センサ１００からのアナログ信号６０を受け取り解析処理を行う集積回路装置であって、所与のパラメータに基づき、センサ１００から受け取ったアナログ信号６０に対して所定の周波数帯域を抽出してデジタル変換を行いデジタル信号を出力するアナログ信号処理回路４０と、アナログ信号処理回路４０から出力されたデジタル信号６２に基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出（対象に応じて微分、積分）を行う特徴抽出処部５０と、特徴抽出処理部５０によって抽出された特徴情報６４を受け取り、予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いて使用するセンサや計測する情報に応じてアナログ信号処理回路が処理に用いる前記パラメータの調整値を演算するパラメータ調整値演算部７０とを含む。
【００３０】
アナログ信号処理回路４０は、フィルタ１、アンプ、フィルタ２、Ａ／Ｄ変換回路４６等を含み、パラメータの調整値に基づき前記所与のパラメータの値をプログラマブルに調整（設定又は変更）できるように構成されいる。
【００３１】
また特徴抽出処理部５０は、デジタルデータ列に対して平均化処理や１次微分処理や２次微分処理等を行いデジタルデータ列があらわす波形の特徴を抽出するが、たとえばこれを平均化回路や１次微分回路や２次微分回路等を設けハードウエア的に処理してもよいし、ＣＰＵに特徴抽出処理用のプログラムを実行させることでソフトウエア的に処理するようにしてもよい。
【００３２】
パラメータ調整値演算部７０は、ＣＰＵにパラメータ調整値演算処理用のプログラムを実行させることでソフトウエア的にパラメータ調整値を演算する。
【００３３】
本実施の形態によれば、アナログ信号処理の結果出力されたデジタルデータの特徴をソフトウエア的に解析して、以降のアナログデータ処理のパラメータの値にフィードバックさせることができる。従ってフィードバックの具体的な内容を使用するセンサや計測するデータに応じてフレキシブルに変更することができる。
【００３４】
図２は、本実施の形態の集積回路装置の構成について説明するための図である。
【００３５】
本実施の形態の集積回路装置１０は、センサ１００からのアナログ信号６０を受け取り解析処理を行う集積回路装置である。集積回路装置１０は、所与のパラメータに基づき、センサ１００から受け取ったアナログ信号６０から所定の周波数帯域を抽出してデジタル変換を行いデジタル信号６２を出力する。アナログ信号処理回路４０は、フィルタ４２、アンプ４４、Ａ／Ｄ変換回路４６等を含む
集積回路装置１０は、アナログ信号処理回路４０から出力されたデジタル信号６２に基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出（対象に応じて微分、積分）を行う特徴抽出処理回路５０を含む。特徴抽出処理回路５０は、平均化処理回路５２、微分回路５４等を含む。なお測定対象によっては、積分回路を含むようにしてもよい。
【００３６】
集積回路装置１０は、ＣＰＵ２０、メモリ３０を含む。ＣＰＵ２０、メモリ３０は、特徴抽出処回路５０によって抽出された特徴情報６４を受け取り、メモリ３０に予め記憶されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いて、アナログ信号処理回路４０の前記パラメータを調整するためのパラメータ調整値を演算するパラメータ調整値演算手段として機能する。
【００３７】
アナログ信号処理回路４０は、パラメータの調整値７１，７３，７５に基づき前記所与のパラメータ７０、７２、７４の値をプログラマブルに調整（設定又は変更）できるように構成されている。パラメータの調整値７１，７３，７５とはパラメータの値そのものでもよいし、パラメータの値の増減値でもよいし、その他のパラメータの調整に使用する値でもよい。
【００３８】
またアナログ信号処理回路４０は、周波数帯域特定パラメータ７０に基づきアナログ信号から所定の周波数帯域の信号を抽出するフィルタ回路４２を含むようにてもよい。そしてＣＰＵ２０は特徴情報６４、及びメモリ３０に記憶された周波数帯域特定パラメータ調整用アルゴリズム又は周波数帯域特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記周波数帯域特定パラメータの調整値を演算するようにしてもよい。
【００３９】
フィルタ回路４２は、いろいろな周波数がのっている原信号から特定の周波数帯域（例えばｘヘルツからｙヘルツまでの周波数帯域）の信号を通過させ、それ以外の周波数の信号の通過を阻止する回路である。特定の周波数帯域は、周波数特定パラメータ７０によって特定される。本実施の形態では周波数特定パラメータ７０をプログラマブルに設定可能なので、アナログ信号解析結果に基づいて演算した周波数帯域調整値をフィードバックさせて、アナログ信号の解析精度を向上させることができる
例えばセンサからの値に基づいて脈波の計測を行う場合には、対象となる周波数は２０Hzから０．０１Hzであるため、その範囲で周波数帯域を指定又は調整するとよい。
【００４０】
アナログ信号処理回路４０は、ゲインパラメータ７２に基づきゲインを調整してアナログ信号を増幅するアンプ（増幅回路）を含むようにしてもよい。そしてＣＰＵ２０は、特徴情報、およびメモリ３０に記憶されたゲインパラメータ調整用アルゴリズム又はゲインパラメータ調整用テーブルを用いて、前記ゲインパラメータの調整値を演算するようにしてもよい。
【００４１】
アンプ（増幅回路）４４は入力電圧を増幅する増幅回路であり、ゲインは入力電圧を増幅する度合いである。増幅の度合いはゲインパラメータによって決定される。本実施の形態ではゲインパラメータ７２をプログラマブルに設定可能なので、アナログ信号解析結果に基づいて演算したゲイン調整値をフィードバックさせて、アナログ信号の解析精度を向上させることができる
アナログ信号処理回路４０は、レンジパラメータ７４に基づきサンプリングレンジを調整してアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を含むようにしてもよい。そしてＣＰＵ２０は、特徴情報及びメモリ３０に記憶されたレンジパラメータ調整用アルゴリズム又はレンジパラメータ調整用テーブルを用いて、前記レンジパラメータの調整値を演算するようにしてもよい。レンジパラメータ７４は、アナログデータの波形からデジタル値をサンプリングするレンジを指定するものである。本実施の形態ではレンジパラメータ７４をプログラマブルに設定可能なので、アナログ信号解析結果に基づいて演算したサンプリングレンジ調整値をフィードバックさせて、アナログ信号の解析精度を向上させることができる。
【００４２】
例えばセンサからの値に基づいて脈波の計測を行う場合には、約１０倍程度の周波数でサンプリングするとよいため、その前後でサンプリングレンジの調整を行うとよい。
【００４３】
なおどの程度の周波数でサンプリングするのが適切であるかは、測定対象や測定目的や使用するセンサによって異なるので、それらに応じて適宜設定することとよい。
【００４４】
前記特徴抽出処理部５０は、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出回路を含み、前記特徴抽出処理をハードウエア的に行うようにしてもよい。
【００４５】
本発明によればハードウエア的にデジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行うことができる。従ってＣＰＵに負担をかける事無くリアルタイムにデジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行うことができる。そして次段のパラメータ調整値演算手段は、必要に応じて特徴データを用いて調整演算を行うことが可能である。
【００４６】
特徴抽出処理部５０は、平均化スパン特定パラメータ７６に基づき平均化のスパンを特定してデジタル信号の平均化処理を行う平均化処理回路５２を含む。この平均化処理によって変化が急峻になりすぎるところのノイズを除去することができる。なお呼吸性変動や歩行の変化などを測定するときには移動平均をとるようにしてもよい。
【００４７】
そしてＣＰＵ２０は、特徴情報６４及びメモリ３０に記憶された平均化スパン特定パラメータ調整用アルゴリズム又は平均化スパン特定パラメータ調整用テーブルを用いて、平均化スパン特定パラメータの調整値を演算するようにしてもよい。
【００４８】
平均化スパン特定パラメータ７６は、平均化処理を行う際の平均をとるデータの個数を指定するものである。本実施の形態では平均化スパン特定パラメータ７６をプログラマブルに設定可能なので、アナログ信号解析結果に基づいて演算した平均化スパン調整値をフィードバックさせて、アナログ信号の解析精度を向上させることができる。
【００４９】
前記特徴抽出処理部５０は、微分内容特定パラメータ７８に基づき微分処理の内容（微分処理の有無や何次の微分まで行うか）を特定してデジタル信号の微分処理を行う微分処理回路５４を含む。そしてＣＰＵ２０は、特徴情報６４及びメモリ３０に記憶された微分内容特定パラメータ調整用アルゴリズム又は微分内容特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記微分内容特定パラメータの調整値を演算するようにしてもよい。
【００５０】
本実施の形態では微分内容特定パラメータ７８をプログラマブルに設定可能なので、アナログ信号解析結果に基づいて演算した微分内容調整値をフィードバックさせて、アナログ信号の解析精度を向上させることができる。
【００５１】
図３は、デジタルデータの処理（特徴抽出処理）のブロックダイアグラムの一例である。
【００５２】
デジタル平均化処理／シリアルパラレル変換処理部４９の出力はデジタルフィルタ５３に入力されると共に、レジスタ８１に特徴情報として保持される。
【００５３】
またデジタルフィルタ５３の出力はバッファ５５に入力され、バッファ５５の出力は微分回路（１段目）５６に入力されると共に、レジスタ８２に特徴情報として保持される。
【００５４】
また微分回路(１段目)５６の出力は、微分回路(２段目)５７に入力されると共にレジスタ８３に特徴情報として保持される。
【００５５】
そして微分回路（２段目）５７の出力はレジスタ８４に特徴情報として保持される。
【００５６】
レジスタ８１〜８４に保持された特徴情報は、ＣＰＵが処理を行うタイミングでＣＰＵによって読み出される。
【００５７】
図４は、本実施の形態のソフトウエアによるフィードバックについて説明するためのフローチャート図である。
【００５８】
まずデータベース（ＤＢ１）に格納されているデータに基づき測定対象に合わせたフィルタパラメータの事前設定を行う（ステップＳ１０）。データベース（ＤＢ１）には、測定対象とそれに対応する周波数帯域等が記憶されている。
【００５９】
次にオペアンプのゲインの調整を行う（ステップＳ２０）。ゲインの調整はパラメータ調整値等に基づき行うようにしてもよい。
【００６０】
次にＡ／Ｄコンバータのレンジの調整を行う（ステップＳ３０）。レンジの調整はパラメータ調整値等に基づき行うようにしてもよい。
【００６１】
そしてアナログデータが測定可能か否か判断し、測定可能となるまでステップＳ２０〜Ｓ４０の処理を繰り返す（ステップＳ４０）。
【００６２】
アナログ測定可能になったら、アナログ測定結果の出力値に対してデジタルデータ後処理（特徴抽出処理）を行い、データベース（ＤＢ２）に格納されているデータに基づきデジタルデータ後処理のデータの確からしさを検証する（ステップＳ５０、Ｓ６０、Ｓ７０）。データベース（ＤＢ２）には、デジタルデータ後処理の結果の確からしさを判断するために必要な情報が記憶されている。
【００６３】
データが確からしい場合には、確からしくなくなるまでステップＳ５０〜Ｓ７０の処理を繰り返す。
【００６４】
データが確からしくない場合には、デジタルパラメータ（特徴抽出処理部）の調整値を演算し、調整値に基づき特徴抽出処理部のパラメータをプログラマブルに設定／変更する。特徴抽出処理部のパラメータには、平均化処理を行う際の平均化特定パラメータや、微分処理回路の微分内容特定パラメータ等がある。
【００６５】
そして、データベース（ＤＢ２）に格納されているデータに基づきデジタルパラメータ調整後のデータの確からしさを検証する（ステップＳ９０）。
【００６６】
データが確からしい場合には、確からしくなくなるまでステップＳ５０〜Ｓ９０の処理を繰り返す。
【００６７】
データが確からしくない場合には、フィルタパラメータの調整を行って（ステップＳ１００）、ステップＳ２０に戻る。
【００６８】
図５は本実施の形態の脈派計測のヒューリスティックなアルゴリズムについて説明するための図である。
【００６９】
２１０は脈派計測用のアナログデータ（たとえば脈派計測用のフォトセンサの検出信号）の示す原波形であり、２２０は原波形の２次微分波形である。
【００７０】
本実施の形態では、この原波形２１０および２次微分波形から編曲点（特徴）を抽出する。
【００７１】
たとえばａ→ｂでは心収縮力（インジェクションウェーブ）の特徴をあらわし、ｆ→ｅでは大動脈弁閉の特徴をあらわし、ｃ、ｄは抹消血反射の特徴を現している。
【００７２】
そして心収縮力（インジェクションウェーブ）や大動脈弁閉や抹消血反射についての過去のデータに基づき、データの確からしさをしめす許容範囲や許容範囲を超えた場合の修正情報等をあらかじめパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルに組み込んでおき、アナログ信号解析結果に基づいて演算したパラメータ調整値をアナログ信号処理や特徴抽出処理にフィードバックさせて、脈派アナログデータの解析精度を向上させることができる。
【００７３】
２．マイクロコンピュータ
図６は、本実施の形態のマイクロコンピュータのハードウエアブロック図の一例である。
【００７４】
本マイクロコンピュータ７００は、ＣＰＵ５１０、キャッシュメモリ５２０、ＲＡＭ７２０、ＲＯＭ７１０、ＭＭＵ７３０、ＬＣＤコントローラ５３０、リセット回路５４０、プログラマブルタイマ５５０、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）５６０、ＤＭＡコントローラ５７０、割り込みコントローラ５８０、通信制御回路（シリアルインターフェース）５９０、バスコントローラ６００、アナログ信号回路６１０、Ｄ／Ａ変換器６２０、入力ポート６３０、出力ポート６４０、Ｉ／Ｏポート６５０、クロック発生装置６６０、プリスケーラ６７０及びそれらを接続する汎用バス６８０、特徴抽出処理回路７４０、専用バス７５０等、各種ピン６９０等を含む。
【００７５】
３．電子機器
図７に、本実施の形態の電子機器のブロック図の一例を示す。本電子機器８００は、マイクロコンピュータ（またはＡＳＩＣ）８１０、入力部８２０、メモリ８３０、電源生成部８４０、ＬＣＤ８５０、音出力部８６０を含む。
【００７６】
ここで、入力部８２０は、種々のデータを入力するためのものである。マイクロコンピュータ８１０は、この入力部８２０により入力されたデータに基づいて種々の処理を行うことになる。メモリ８３０は、マイクロコンピュータ８１０などの作業領域となるものである。電源生成部８４０は、電子機器８００で使用される各種電源を生成するためのものである。ＬＣＤ８５０は、電子機器が表示する各種の画像（文字、アイコン、グラフィック等）を出力するためのものである。 音出力部８６０は、電子機器８００が出力する各種の音（音声、ゲーム音等）を出力するためのものであり、その機能は、スピーカなどのハードウェアにより実現できる。
【００７７】
図８（Ａ）に、電子機器の１つである携帯電話９５０の外観図の例を示す。この携帯電話９５０は、入力部として機能するダイヤルボタン９５２や、電話番号や名前やアイコンなどを表示するＬＣＤ９５４や、音出力部として機能し音声を出力するスピーカ９５６を備える。
【００７８】
図８（Ｂ）に、電子機器の１つである携帯型ゲーム装置９６０の外観図の例を示す。この携帯型ゲーム装置９６０は、入力部として機能する操作ボタン９６２、十字キー９６４や、ゲーム画像を表示するＬＣＤ９６６や、音出力部として機能しゲーム音を出力するスピーカ９６８を備える。
【００７９】
図８（Ｃ）に、電子機器の１つであるパーソナルコンピュータ９７０の外観図の例を示す。このパーソナルコンピュータ９７０は、入力部として機能するキーボード９７２や、文字、数字、グラフィックなどを表示するＬＣＤ９７４、音出力部９７６を備える。
【００８０】
本実施の形態のマイクロコンピュータを図８（Ａ）〜図８（Ｃ）の電子機器に組みむことにより、低価格で画像処理速度の速いコストパフォーマンスの高い電子機器を提供することができる。
【００８１】
なお、本実施形態を利用できる電子機器としては、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すもの以外にも、携帯型情報端末、ページャー、電子卓上計算機、タッチパネルを備えた装置、プロジェクタ、ワードプロセッサ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置等のＬＣＤを使用する種々の電子機器を考えることができる。
【００８２】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００８３】
例えば上記実施の形態では、脈派を計測する場合を例にとり説明したがこれに限られない。例えばＧＹＲＯセンサの出力データを解析す集積回路装置でもよい。ＧＹＲＯセンサは角速度（単位時間の回転角）を出力するので、方向検出や振動検出を行うことができる。
【００８４】
方向検出では、現在向いている方向を検出する場合、ゼロ点からの角速度ｘ時間を積分していくようにしてもよい。したがって方向検出時、低い周波数成分を絶対精度よく取り出すようにすることができる。例えばオーバーサンプリングでもサンプリング周波数は低めに、平均化処理のスパンは長めい（１個のノイズの影響を排除、絶対精度をもとめる）、絶対値を積算するので微分処理停止となるようにパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを設定しておくようにしてもよい。
【００８５】
また振動検出では、ある時刻での振動の大きさを検出する場合、角速度の瞬間値が問題となる。したがって振動検出時、高い周波数に対応することが必要で、角加速度変動大きい場合は振動に対する補正不能となる。例えばサンプリング周波数は高めに、平均化処理は最低限のノイズをリジェクトするように短めに、微分処理実施、角加速度大の場合（ブレ大きすぎる場合）を検出するようにパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを設定しておくようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本実施の形態の集積回路装置の機能について説明するための図。
【図２】本実施の形態の集積回路装置の構成について説明するための図。
【図３】デジタルデータの処理（特徴抽出処理）のブロックダイアグラムの一例。
【図４】本実施の形態のフローチャート図。
【図５】本実施の形態の脈派計測について説明するための図。
【図６】本実施の形態のマイクロコンピュータのハードウエアブロック図の一例。
【図７】マイクロコンピュータを含む電子機器のブロック図の一例を示す。
【図８】図８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、種々の電子機器の外観図の例である。
【符号の説明】
【００８７】
１ 集積回路装置、２０ ＣＰＵ、３０ メモリ、４０ アナログ信号処理回路、４２ フィルタ、４４ アンプ、４６ Ａ／Ｄ変換回路、５０ 特徴抽出処理回路、５２平均化処理回路、５４ 微分回路、６０ アナログ信号、６２ デジタル信号、６４ 特徴情報、７０ 周波数帯域特定パラメータ、７１ 周波数帯域特定パラメータ調整値、７２ ゲインパラメータ、７３ ゲインパラメータ調整値、７４ レンジパラメータ、７５ レンジパラメータ調整値、７６ 平均化スパンパラメータ、７７ 平均化スパンパラメータ調整値、７８ 微分内容特定パラメータ、７９ 微分内容特定パラメータ調整値、５１０ ＣＰＵ、５２０ キャッシュメモリ５３０ ＬＣＤコントローラ、５４０ リセット回路、５５０ プログラマブルタイマ、５６０ リアルタイムクロック（ＲＴＣ）、５７０ ＤＭＡコントローラ兼バスＩ／Ｆ、５８０ 割り込みコントローラ、５９０ 通信制御回路、６００ バスコントローラ、６１０ アナログ信号処理回路、６２０ Ｄ／Ａ変換器、６３０ 入力ポート、６４０ 出力ポート、６５０ Ｉ／Ｏポート、６６０ クロック発生装置（ＰＬＬ）、６７０ プリスケーラ、６８０ 汎用バス、６９０ 各種ピン、７００ マイクロコンピュータ、７１０ ＲＯＭ、７２０ ＲＡＭ、７３０ ＭＭＵ、７４０ 特徴抽出処理回路、７５０ 専用バス、８００ 電子機器、８１０ マイクロコンピュータ（ＡＳＩＣ）、８２０ 入力部、８３０ メモリ、８４０ 電源生成部８５０ ＬＣＤ、８６０ 音出力部、９５０ 携帯電話、９５２ ダイヤルボタン、９５４ ＬＣＤ、９５６ スピーカ、９６０ 携帯型ゲーム装置、９６２ 操作ボタン、９６４ 十字キー、９６６ ＬＣＤ、９６８ スピーカ、９７０ パーソナルコンピュータ、９７２ キーボード、９７４ ＬＣＤ、９７６ 音出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサからのアナログ信号を受け取り解析処理を行う集積回路装置であって、
所与のパラメータに基づき、センサから受け取ったアナログ信号に対して所定の周波数帯域を抽出してデジタル変換を行いデジタル信号を出力するアナログ信号処理回路と、
アナログ信号処理回路から出力されたデジタル信号に基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行う特徴抽出処理手段と、
前記特徴抽出処理手段によって抽出された特徴情報を受け取り、予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いて、アナログ信号処理回路の前記パラメータを調整するためのパラメータ調整値を演算するパラメータ調整値演算手段とを、含み、
前記アナログ信号処理回路は、
前記パラメータの調整値に基づき前記所与のパラメータの値をプログラマブルに調整するように構成されていることを特徴とする集積回路装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記アナログ信号処理回路は、
周波数帯域特定パラメータに基づきアナログ信号から所定の周波数帯域の信号を抽出するフィルタ回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意された周波数帯域特定パラメータ調整用アルゴリズム又は周波数帯域特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記周波数帯域特定パラメータの調整値を演算することを特徴とする集積回路装置。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれかにおいて、
前記アナログ信号処理回路は、
ゲインパラメータに基づきゲインを調整してアナログ信号を増幅する増幅回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意されたゲインパラメータ調整用アルゴリズム又はゲインパラメータ調整用テーブルを用いて、前記ゲインパラメータの調整値を演算することを特徴とする集積回路装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記アナログ信号処理回路は、
レンジパラメータに基づきサンプリングレンジを調整してアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意されたレンジパラメータ調整用アルゴリズム又はレンジパラメータ調整用テーブルを用いて、前記レンジパラメータの調整値を演算することを特徴とする集積回路装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記特徴抽出処理手段は、
デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出回路を含み、前記特徴抽出処理をハードウエア的に行うことを特徴とする集積回路装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記特徴抽出処理手段は、
所与のパラメータに基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴抽出処理手段によって抽出された特徴情報を受け取り、予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いて、特徴抽出回路の前記パラメータを調整するためのパラメータ調整値を演算し、
前記特徴抽出回路は、
前記パラメータの調整値に基づき前記所与のパラメータの値をプログラマブルに調整するように構成されていることを特徴とする集積回路装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記特徴抽出処理手段は、
平均化スパン特定パラメータに基づき平均化のスパンを特定してデジタル信号の平均化処理を行う平均化処理回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意された平均化スパン特定パラメータ調整用アルゴリズム又は平均化スパン特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記平均化スパン特定パラメータの調整値を演算することを特徴とする集積回路装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記特徴抽出処理手段は、
微分内容特定パラメータに基づき微分処理の内容を特定してデジタル信号の微分処理を行う微分処理回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意された微分内容特定パラメータ調整用アルゴリズム又は微分内容特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記微分内容特定パラメータの調整値を演算することを特徴とする集積回路装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記アナログ信号は、生体情報を計測するためのセンサの出力値であることを特徴とする集積回路装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の集積回路装置を含むマイクロコンピュータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータの処理対象となるデータの入力源と、
前記マイクロコンピュータにより処理されたデータを出力するための出力装置とを含むことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
センサからのアナログ信号を受け取り解析処理を行う集積回路装置であって、
所与のパラメータに基づき、センサから受け取ったアナログ信号に対して所定の周波数帯域を抽出してデジタル変換を行いデジタル信号を出力するアナログ信号処理回路と、
アナログ信号処理回路から出力されたデジタル信号に基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出を行う特徴抽出処理手段と、
前記特徴抽出処理手段によって抽出された特徴情報を受け取り、予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いて、アナログ信号処理回路の前記パラメータを調整するためのパラメータ調整値を演算するパラメータ調整値演算手段とを、含み、
前記アナログ信号処理回路は、
前記パラメータの調整値に基づき前記所与のパラメータの値をプログラマブルに調整するように構成されていることを特徴とする集積回路装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記アナログ信号処理回路は、
周波数帯域特定パラメータに基づきアナログ信号から所定の周波数帯域の信号を抽出するフィルタ回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意された周波数帯域特定パラメータ調整用アルゴリズム又は周波数帯域特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記周波数帯域特定パラメータの調整値を演算することを特徴とする集積回路装置。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれかにおいて、
前記アナログ信号処理回路は、
ゲインパラメータに基づきゲインを調整してアナログ信号を増幅する増幅回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意されたゲインパラメータ調整用アルゴリズム又はゲインパラメータ調整用テーブルを用いて、前記ゲインパラメータの調整値を演算することを特徴とする集積回路装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記アナログ信号処理回路は、
レンジパラメータに基づきサンプリングレンジを調整してアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意されたレンジパラメータ調整用アルゴリズム又はレンジパラメータ調整用テーブルを用いて、前記レンジパラメータの調整値を演算することを特徴とする集積回路装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記特徴抽出処理手段は、
デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出回路を含み、前記特徴抽出処理をハードウエア的に行うことを特徴とする集積回路装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記特徴抽出処理手段は、
所与のパラメータに基づき、デジタルデータ列が描く波形の特徴抽出回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴抽出処理手段によって抽出された特徴情報を受け取り、予め用意されたパラメータ調整用アルゴリズム又はパラメータ調整用テーブルを用いて、特徴抽出回路の前記パラメータを調整するためのパラメータ調整値を演算し、
前記特徴抽出回路は、
前記パラメータの調整値に基づき前記所与のパラメータの値をプログラマブルに調整するように構成されていることを特徴とする集積回路装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記特徴抽出処理手段は、
平均化スパン特定パラメータに基づき平均化のスパンを特定してデジタル信号の平均化処理を行う平均化処理回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意された平均化スパン特定パラメータ調整用アルゴリズム又は平均化スパン特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記平均化スパン特定パラメータの調整値を演算することを特徴とする集積回路装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記特徴抽出処理手段は、
微分内容特定パラメータに基づき微分処理の内容を特定してデジタル信号の微分処理を行う微分処理回路を含み、
前記パラメータ調整値演算手段は、
前記特徴情報及び予め用意された微分内容特定パラメータ調整用アルゴリズム又は微分内容特定パラメータ調整用テーブルを用いて、前記微分内容特定パラメータの調整値を演算することを特徴とする集積回路装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記アナログ信号は、生体情報を計測するためのセンサの出力値であることを特徴とする集積回路装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の集積回路装置を含むマイクロコンピュータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のマイクロコンピュータと、
前記マイクロコンピュータの処理対象となるデータの入力源と、
前記マイクロコンピュータにより処理されたデータを出力するための出力装置とを含むことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３２４９９３（Ｐ２００６−３２４９９３Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４６８３９（Ｐ２００５−１４６８３９）
【出願日】平成１７年５月１９日（２００５．５．１９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１９日（２００５．５．１９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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