CN107405106B - 呼吸次数检测装置、呼吸次数检测方法及程序存储介质 - Google Patents

呼吸次数检测装置、呼吸次数检测方法及程序存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN107405106B
CN107405106B CN201680019236.7A CN201680019236A CN107405106B CN 107405106 B CN107405106 B CN 107405106B CN 201680019236 A CN201680019236 A CN 201680019236A CN 107405106 B CN107405106 B CN 107405106B
Authority
CN
China
Prior art keywords
detection device
acceleration
accelerations
information
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680019236.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107405106A (zh
Inventor
广濑良文
荒木昭一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN107405106A publication Critical patent/CN107405106A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107405106B publication Critical patent/CN107405106B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/0816—Measuring devices for examining respiratory frequency
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0015—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
    • A61B5/0022—Monitoring a patient using a global network, e.g. telephone networks, internet
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/113—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb occurring during breathing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A61B5/6804—Garments; Clothes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7253—Details of waveform analysis characterised by using transforms
    • A61B5/7257—Details of waveform analysis characterised by using transforms using Fourier transforms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7278—Artificial waveform generation or derivation, e.g. synthesising signals from measured signals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0219—Inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes, tilt switches

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

具备：取得部(11)，取得通过用加速度传感器(301)测量因用户的呼吸带来的身体的变动而得到的相互不同的多个方向的加速度；变换处理部(12x、12y、12z)，进行将由取得部(11)取得的多个方向的加速度变换为频率域的多个波谱信息的变换处理；相位除去部(13x、13y、13z)，从多个波谱信息中将相位信息除去，变换为多个振幅波谱；峰值检测部(14)，将多个振幅波谱相加，根据通过相加而得到的振幅波谱检测表示呼吸成分的峰值频率；呼吸次数计算部(15)，使用峰值频率计算呼吸次数。

Description

呼吸次数检测装置、呼吸次数检测方法及程序存储介质
技术领域
本发明涉及根据安装在身体上的加速度传感器的测量数据检测呼吸次数的呼吸次数检测装置、呼吸次数检测方法及程序存储介质。
背景技术
专利文献1公开了一种根据安装在身体上的加速度传感器检测呼吸次数的呼吸次数检测装置。该呼吸次数检测装置将安装在身体上的3轴的加速度传感器测量出的加速度合成，基于合成的加速度的频率特性来检测呼吸次数。由此，在测量出的加速度中包含的呼吸成分分散到多个轴的情况下也能够检测呼吸次数。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006－247374号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1的呼吸次数检测装置中，通过将加速度传感器装到利用者的胸部上，能够检测在利用者进行呼吸时发生的胸的运动。但是，根据姿势等的利用者的状态，有发生误检测的情况。
本发明的目的是提供一种不论利用者的状态如何都能够稳定而精度良好地检测利用者的呼吸次数的呼吸次数检测装置。
用来解决课题的手段
本发明的呼吸次数检测装置具备：取得部，取得通过用加速度传感器测量因用户的呼吸带来的身体的变动而得到的相互不同的多个方向的加速度；变换处理部，进行变换处理，该变换处理将由上述取得部取得的上述多个方向的加速度变换为频率域的多个波谱信息；相位除去部，从上述多个波谱信息将相位信息除去，变换为多个振幅波谱；峰值检测部，将上述多个振幅波谱相加，根据通过相加得到的振幅波谱，检测表示呼吸成分的峰值频率；以及呼吸次数计算部，使用上述峰值频率计算呼吸次数。
发明的效果
本发明的呼吸次数检测装置不论利用者的姿势等的状态如何都能够正确地检测呼吸次数。
附图说明
图1是表示实施方式1的呼吸次数检测系统的概略的示意图。
图2是表示实施方式1的呼吸次数检测装置的硬件结构的一例的框图。
图3是表示实施方式1的可穿戴终端的硬件结构的一例的框图。
图4是表示坐位或立位的情况下的伴随着呼吸的胸部的变动方向的示意图。
图5是表示仰卧位的情况下的伴随着呼吸的胸部的变动方向的示意图。
图6是表示实施方式1的呼吸次数检测系统的功能结构的一例的框图。
图7是表示实施方式1的呼吸次数检测系统的动作的一例的序列图。
图8是表示由实施方式1的3轴的加速度传感器测量的加速度的图。
图9是表示实施方式1的各方向的振幅波谱的曲线图。
图10是表示由实施方式1综合的振幅波谱的曲线图。
图11是表示比较例的合成加速度的曲线图。
图12是表示比较例的合成加速度的振幅波谱的曲线图。
图13是表示实施方式2的呼吸次数检测装置的硬件结构的一例的框图。
图14是表示实施方式2的呼吸次数检测装置的功能结构的一例的框图。
图15是表示实施方式2的呼吸次数检测装置的动作的流程图。
具体实施方式
以下，适当参照附图，详细地说明实施方式。但是，有时将所需以上详细的说明省略。例如，有时将对于已经周知的事项的详细说明及实质上相同的结构的重复说明省略。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员的理解变得容易。
另外，附图及以下的说明是本领域技术人员为了充分地理解本发明而提供的，并非要用它们限定权利要求书所记载的主题。
(实施方式1)
以下，使用图1～图12说明实施方式1。
[1－1.结构]
图1是表示实施方式1的呼吸次数检测系统的概略的示意图。
具体而言，在图1中，表示了呼吸次数检测装置10、衣服20及可穿戴终端30。例如，呼吸次数检测系统1具备这些构成要素中的呼吸次数检测装置10及可穿戴终端30。如图1所示，呼吸次数检测装置10和可穿戴终端30构造被分离。
呼吸次数检测系统1是用来通过计测因用户的呼吸带来的身体(胸部)的变动从而检测用户的呼吸次数的系统。
[1－1－1.呼吸次数检测装置]
使用图2对呼吸次数检测装置的硬件结构进行说明。
图2是表示实施方式1的呼吸次数检测装置的硬件结构的一例的框图。
如图2所示，呼吸次数检测装置10具备控制装置101、通信IF(接口)102、显示器103、扬声器104及输入IF105。呼吸次数检测装置10例如是智能电话、平板电脑终端等的可通信的便携终端。另外，呼吸次数检测装置10设为便携终端，但只要是可通信的设备就可以，也可以是PC等的信息终端。
控制装置101具有：执行用来使呼吸次数检测装置10动作的控制程序的处理器；作为当执行控制程序时使用的工作区而使用的易失性的存储区域(主存储装置)；和存储有控制程序、内容等的非易失性的存储区域(辅助存储装置)。易失性的存储区域例如是RAM(随机存取存储器)。非易失性的存储区域例如是ROM(只读存储器)、闪存存储器、HDD(硬盘驱动器)等。
通信IF102是与可穿戴终端30进行通信的通信接口。通信IF102只要是与可穿戴终端30具备的通信模块302(参照后述)对应的通信接口就可以。即，通信IF102例如是适合于Bluetooth(注册商标)标准的无线通信接口。另外，通信IF102既可以是适合于IEEE802.11a、b、g、n标准的无线LAN(局域网)接口，也可以是适合于在第3代移动通信系统(3G)、第4代移动通信系统(4G)或LTE(注册商标)等那样的移动通信系统中利用的通信标准的无线通信接口。
显示器103是显示控制装置101中的处理结果的显示装置。显示器103例如是液晶显示器、有机EL显示器。
扬声器104是将从声音信息解码的声音输出的扬声器。
输入IF105例如是配置在显示器103的表面上、受理从用户向显示在显示器103上的UI(用户界面)的输入的触摸面板。此外，输入IF105例如也可以是数字键或键盘等的输入装置。
[1－1－2.可穿戴终端]
图3是表示实施方式1的可穿戴终端的硬件结构的一例的框图。
如图3所示，可穿戴终端30具备加速度传感器301及通信模块302。可穿戴终端30如图1所示，是被用按扣、双面胶、粘接剂、线等固定在衣服20的与用户的胸部对应的位置处的小型终端。由此，可穿戴终端30在用户穿着衣服20时被配置在用户的胸部处。
加速度传感器301是检测可穿戴终端30的加速度的传感器。加速度传感器301具体而言，检测相互正交的3轴(X轴、Y轴、Z轴)的各方向上的可穿戴终端30的加速度。另外，在本实施方式中，在用户为立位的情况下的身体中，设左右方向为X轴方向，设前后方向为Y轴方向，设上下方向为Z轴方向。此外，在X轴方向上设左侧为正侧，在Y轴方向上设后侧为正侧，在Z轴方向上设下侧为正侧。另外，轴的方向并不限于此，只要能够在多个方向上测量身体的变位就可以。
由于可穿戴终端30被配置在用户的胸部，所以加速度传感器301将通过用户的呼吸发生的胸部的运动作为加速度检测到。由于呼吸时的胸部的运动根据利用者的姿势等而变动，所以在可穿戴终端30中，使用加速度传感器301以多个方向轴检测加速度。另外，多个方向轴并不一定需要是正交的3轴，只要在规定的方向上是2轴以上就可以。即，加速度传感器301只要能够检测2轴以上的方向的加速度就可以。
图4是表示用户为坐位或立位的情况下的伴随着呼吸的胸部的变动方向的示意图。
如图4所示，在用户为坐位或立位的情况下，有用户的胸部的变动为用户的前后方向(Y轴方向)的倾向。因此，在用户为坐位或立位的情况下，由加速度传感器301以Y轴方向的加速度检测伴随着呼吸的胸部的变动。
图5是表示用户为仰卧位的情况下的伴随着呼吸的胸部的变动方向的示意图。
如图5所示，在用户为仰卧位的情况下，由于用户的胸部的变动除了用户的前后方向(Y轴方向)以外还较多包含用户的上下方向(Z轴方向)的运动。因此，在用户为仰卧位的情况下，由加速度传感器301以Y轴方向及Z轴方向的加速度检测伴随着呼吸的胸部的变动。
这样，由于伴随着用户的呼吸的胸部的变动根据用户的姿势而不同，所以可穿戴终端30的加速度传感器301以多个方向轴检测加速度。
通信模块302是与呼吸次数检测装置10进行通信的通信模块。通信模块302例如既可以具有适合于Bluetooth(注册商标)标准的无线通信接口，也可以具有适合于IEEE802.11a、b、g、n标准的无线LAN(局域网)接口。
[1－2.呼吸次数检测系统的功能结构]
接着，使用图6对呼吸次数检测系统1的功能结构进行说明。
图6是实施方式1的呼吸次数检测系统的功能结构的一例的框图。
首先，对可穿戴终端30的功能结构进行说明。
可穿戴终端30作为功能结构而具备加速度测量部31和发送部32。
加速度测量部31以相互不同的多个方向的加速度测量因用户的呼吸带来的身体的变动。加速度测量部31以规定的采样频率测量多个方向的加速度，生成表示各方向的时间序列的加速度变化的加速度信息。加速度测量部31例如由加速度传感器301实现。
发送部32将所生成的加速度信息向呼吸次数检测装置10发送。另外，发送部32将存储在未图示的存储器中的加速度信息以规定的周期向呼吸次数检测装置10发送。发送部32例如由通信模块302实现。即，发送部32例如向由Bluetooth(注册商标)通信连接的呼吸次数检测装置10发送加速度信息。
接着，对呼吸次数检测装置10的功能结构进行说明。
呼吸次数检测装置10具备取得部11、多个变换处理部12x、12y、12z、多个相位除去部13x、13y、13z、峰值检测部14和呼吸次数计算部15。呼吸次数检测装置10也可以还具备提示部16。
取得部11接收由可穿戴终端30的发送部32发送的加速度信息。即，取得部11是具有加速度传感器301的可穿戴终端30，与佩戴在用户的身体上的可穿戴终端30通信。由此，取得部11取得表示通过将因用户的呼吸带来的身体的变动用加速度传感器301测量而得到的相互不同的多个方向的加速度的加速度信息。取得部11例如由控制装置101及通信IF102实现。
变换处理部12x、12y、12z进行将由取得部11取得的加速度信息表示的多个方向的加速度变换为频率的多个波谱信息的变换处理。变换处理部12x对X轴方向的加速度进行上述变换处理。变换处理部12y对Y轴方向的加速度进行上述变换处理。变换处理部12z对Z轴方向的加速度进行上述变换处理。变换处理部12x、12y、12z通过关于各方向的加速度值进行快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform：FFT)处理，变换为各方向的频率域的波谱信息。即，由此，能得到各方向的波谱信息，所以能得到3个波谱信息。
变换处理部12x、12y、12z没有特别限定，例如也可以以呼吸周期的1周期～10周期量左右的时间宽度(2秒～20秒左右)实施FFT处理。另外，该时间宽度表示FFT处理被反复实施的情况下的周期。这里，如果使实施FFT处理的时间宽度变短，则对于呼吸次数变化的追随性变高，但对身体运动等的噪声反应敏感。另一方面，如果使该时间宽度变长，则对于身体运动等的噪声的耐受性变高，但对于呼吸次数变化的追随性变低。因此，实施FFT处理的时间宽度优选的是适当调整来决定。此外，在实施FFT处理时，优选的是使用哈宁窗等的窗函数。
变换处理部12x、12y、12z例如由控制装置101实现。
相位除去部13x、13y、13z从由变换处理部12x、12y、12z变换为频率域的波谱信息中将相位信息除去，提取振幅波谱。相位除去部13x从X轴方向的波谱信息中将相位信息除去，变换为振幅波谱。相位除去部13y从Y轴方向的波谱信息将相位信息除去，变换为振幅波谱。相位除去部13z从Z轴方向的波谱信息中将相位信息除去，变换为振幅波谱。即，相位除去部13x、13y、13z从各方向的频率域的波谱信息中将相位信息除去，变换为各方向的振幅波谱。由此，能得到各方向的振幅波谱，所以能得到3个振幅波谱。由此，能够将各方向的加速度中包含的呼吸的变动成分的相位差除去。相位除去部13x、13y、13z例如由控制装置101实现。
峰值检测部14通过将由相位除去部13x、13y、13z除去了相位信息的3个振幅波谱相加，将各方向中包含的呼吸成分叠加，从叠加后的振幅波谱中，检测取振幅波谱的峰值的频率作为峰值频率Fp。峰值检测部14也可以将振幅波谱的峰值频率Fp的检测范围作为预先设定的频率带。峰值检测部14例如如果设1分钟的呼吸次数为5～30次，则也可以在0.08[Hz]～0.5[Hz]的检测范围中检测峰值频率Fp。通过这样设定检测峰值频率Fp的检测范围，峰值检测部14能够防止在检测范围外混入了噪声情况下的误检测。峰值检测部14例如由控制装置101实现。
呼吸次数计算部15使用由峰值检测部14检测到的加速度的振幅波谱的峰值频率Fp[Hz]，计算呼吸次数Rc[bpm：每分钟呼吸]。呼吸次数计算部15例如由控制装置101实现。
提示部16显示表示由呼吸次数计算部15计算出的呼吸次数的图像或字符信息。提示部16也可以输出表示计算出的呼吸次数的声音。提示部16例如也可以由控制装置101及显示器103实现，也可以由控制装置101及扬声器104实现。
[1－3.动作]
关于如以上那样构成的呼吸次数检测系统1，以下使用图7说明其动作。即，对在呼吸次数检测系统1中进行的呼吸次数检测方法进行说明。
图7是表示实施方式1的呼吸次数检测系统1的呼吸次数检测方法的一例的序列图。
在如图4及图5那样安装在用户的身体上的可穿戴终端30中，加速度测量部31测量用户的胸部的运动(变动)，作为3轴的加速度(S11)。
图8是表示由加速度测量部测量的3轴的加速度(加速度信息)的例子的曲线图。在图8中，横轴表示时间，纵轴表示加速度。在图8中，主要在X轴方向的加速度及Y轴方向的加速度中包含由呼吸带来的变动成分，根据图8可知，其周期Tr是约4秒(0.25[Hz])。
接着，在可穿戴终端30中，发送部32将加速度信息向呼吸次数检测装置10发送(S12)。
并且，在呼吸次数检测装置10中，通过取得部11将由可穿戴终端30的发送部32发送的加速度信息接收，取得加速度信息表示的各方向的加速度(S21)。
接着，变换处理部12x、12y、12z将所取得的多个方向的加速度分别按照多个方向的每个方向对频率域的波谱信息进行FFT处理(S22)。具体而言，变换处理部12x使用式1a将X轴方向的加速度xn用FFT处理变换为频率域的波谱信息Xk。此外，变换处理部12y使用式1b将Y轴方向的加速度yn用FFT处理变换为频率域的波谱信息Yk。此外，变换处理部12z使用式1c将Z轴方向的加速度zn用FFT处理变换为频率域的波谱信息Zk。
[数式1]
Figure GDA0002400008840000081
Figure GDA0002400008840000082
Figure GDA0002400008840000083
在式1a～式1c中，N表示进行FFT处理的点数，n表示样本的号码，k表示FFT处理的索引。
接着，相位除去部13x、13y、13z从各方向的频率域的波谱信息Xk、Yk、Zk中将相位信息除去(S23)。具体而言，相位除去部13x通过使用式2a从X轴方向的加速度xn被变换到频率域中的波谱信息Xk中将相位信息除去，计算作为绝对值的振幅波谱AXk。此外，相位除去部13y通过使用式2b从Y轴方向的加速度yn被变换为频率域的波谱信息Yk中将相位信息除去，计算作为绝对值的振幅波谱AYk。此外，相位除去部13z通过使用式2c从Z轴方向的加速度zn被变换为频率域的波谱信息Zk中将相位信息除去，计算作为绝对值的振幅波谱AZk(S23)。
[数式2]
AXk＝|Xk| (式2a)
AYk＝|Yk| (式2b)
AZk＝|Zk| (式2c)
图9是表示根据在图8中表示的各方向的加速度计算出的各方向的振幅波谱的曲线图。在图9中，横轴表示频率，纵轴表示强度。在图9中，实线表示X轴方向的振幅波谱AXk，点线表示Y轴方向的振幅波谱AYk，单点划线表示Z轴方向的振幅波谱AZk。由图9可知，在各方向上的振幅波谱AXk、AYk、AZk中的X轴方向及Y轴方向的振幅波谱AXk、AYk中较多地包含频率0.25[Hz]附近的呼吸成分。
接着，峰值检测部14如式3所示，将各方向的振幅波谱AXk、AYk、AZk相加，使用式4及式5计算取通过相加得到的振幅波谱Ak的峰值的峰值频率Fp(S24)。
[数式3]
Ak＝AXk+AYk+AZk (式3)
[数式4]
Figure GDA0002400008840000091
[数式5]
Figure GDA0002400008840000092
这里，argmax_k表示计算使Ax最大化的k的函数，Fs表示加速度传感器301的测量的采样频率。
采样频率Fs没有特别限定，但优选的是相比呼吸频率的上限(几Hz)充分大。
图10是表示通过将各方向的振幅波谱综合(相加)而得到的振幅波谱Ak的曲线图。在图10中，横轴表示频率，纵轴表示强度。综合后的振幅波谱Ak在作为呼吸频率的0.25Hz附近存在峰值频率Fp。通过计算该峰值频率Fp，能够精度良好地检测利用者的呼吸次数。
接着，呼吸次数计算部15使用检测出的峰值频率Fp及式6，计算每1分钟的呼吸次数Rc[bpm](S25)。
[数式6]
Rc＝Fp×60[bpm] (式6)
在图10的情况下，由于峰值频率Fp是0.25[Hz]附近，所以呼吸次数Rc为约15[次/分]。
由此，在将由各加速度传感器301测量出的包含呼吸成分的变动的加速度相加来计算呼吸次数的情况下，在存在因用户的姿势等发生的呼吸成分的相位差的情况下，也能够降低由相位差带来的影响，所以能够稳定地检测呼吸次数。
作为比较例，说明使用式7计算某个时刻的多个方向轴的加速度的合成加速度G、根据该合成加速度G求出呼吸次数的情况。
[数式7]
Figure GDA0002400008840000101
这里，x、y及z分别表示某个时刻的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的加速度，G表示将x、y及z合成的加速度。
通过使用合成加速度G，能够将各方向中包含的呼吸成分综合。但是，在因用户的姿势、呼吸的状态等而在包含在各方向的加速度中的呼吸的变动成分中发生相位差的情况下，有合成加速度G为呼吸成分以外的变动的情况。
使用图11，对使用式7计算图8的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的加速度的合成加速度G的例子进行说明。
图11是表示比较例的合成加速度的曲线图。在图11中，横轴表示时间，纵轴表示合成加速度G。
如图11所示，合成加速度G发生了包含在X轴方向、Y轴方向的加速度中的呼吸成分的周期Tr和周期Te的成分。这样，在使用式7的合成加速度G的情况下，有因姿势等的影响而出现呼吸成分以外的伪峰值的情况。
进而，使用图12对在式7中表示的合成加速度G的振幅波谱进行研究。
图12是表示比较例的合成加速度的振幅波谱的曲线图。在图12中，横轴表示频率，纵轴表示强度。在合成加速度G的振幅波谱中，在0.37Hz附近出现峰值频率Fp’。进而，在合成加速度G的振幅波谱中，在作为本来的呼吸次数波数的0.25Hz附近不存在明确的峰值。
并且，如果使用式6，则由于峰值频率Fp’是0.37[Hz]附近，所以呼吸次数Rc’为约22[次/分]。这样，在使用在式7中计算出的合成加速度G的情况下，由于根据用户的姿势等而在各方向上的加速度的时间序列的数据中发生相位差的情况有影响，所以有误检测呼吸频率的情况。
[1－4.效果等]
如以上这样，呼吸次数检测装置10具备取得部11、变换处理部12x、12y、12z、相位除去部13x、13y、13z、峰值检测部14和呼吸计算部15。取得部11取得通过用加速度传感器301测量因用户的呼吸带来的身体的变动而得到的相互不同的多个方向的加速度。变换处理部12x、12y、12z进行将由取得部11取得的多个方向的加速度向频率域的多个波谱信息变换的变换处理。相位除去部13x、13y、13z从多个波谱信息中将相位信息除去，变换为多个振幅波谱。峰值检测部14将多个振幅波谱相加，根据通过相加得到的振幅波谱检测表示呼吸成分的峰值频率Fp。呼吸次数计算部15使用峰值频率Fp计算呼吸次数。
由此，在由各加速度传感器301测量的包含呼吸成分的变动的加速度中存在通过用户的姿势等发生的呼吸成分的相位差的情况下，也能够稳定地检测呼吸次数。
另外，在本实施方式中，可穿戴终端30固定在衣服20的胸部上，但并不限于此，只要是能够测量伴随着呼吸的身体的变位的位置，例如也可以固定在腹部上。
(实施方式2)
以下，使用图13～图15说明实施方式2。
[2－1.结构]
图13是表示有关实施方式2的呼吸次数检测装置的硬件结构的一例的框图。
如图13所示，在实施方式2中，与实施方式1不同，呼吸次数检测装置10A进行呼吸次数检测方法中的全部的处理。即，实施方式2的呼吸次数检测装置10A与有关实施方式1的呼吸次数检测装置10相比还具备加速度传感器106。加速度传感器106是与加速度传感器301同样的结构。此外，其他的结构与实施方式1是同样的，所以赋予相同的标号而省略说明。
此外，该情况下的呼吸次数检测装置10A也可以不具备显示器103及通信IF102。此外，呼吸次数检测装置10A由图1所示的固定在衣服20上的小型终端实现。
图14是表示有关实施方式2的呼吸次数检测装置的功能结构的一例的框图。
如图14所示，在实施方式2中，与实施方式1不同，取得部11A由加速度传感器106实现。即，取得部11A通过以相互不同的多个方向的加速度测量因用户的呼吸带来的身体的变动，取得多个加速度。
另外，取得部11A以外的结构与实施方式1是同样的，所以赋予相同的标号而省略说明。
[2－2.动作]
图15是表示有关实施方式2的呼吸次数检测装置的呼吸次数检测方法的一例的流程图。
如图15所示，有关实施方式2的呼吸次数检测装置10A的动作与有关实施方式1的呼吸次数检测系统1的动作相比，全部由呼吸次数检测装置10A完成处理这一点不同。即，在图7中说明的序列图中，省略了步骤S12及步骤S21。
即，呼吸次数检测装置10A在进行步骤S11后进行步骤S22。因而，呼吸次数检测装置10A进行有关加速度的取得、变换处理(FFT处理)、相位信息的除去、峰值频率的检测及呼吸次数的计算的处理。
另外，上述实施方式是用来例示本发明的技术的，所以能够在权利要求书或其等价的范围中进行各种各样的变更、替换、附加、省略等。
另外，向频率域的变换处理并不限定于FFT处理，也可以是DFT(离散傅立叶变换)处理、DCT(离散余弦变换)处理、小波变换处理等。
也可以将如以上那样计算出的呼吸次数Rc经由网络向未图示的服务器发送。或者，也可以由未图示的存储部储存。
产业上的可利用性
有关本发明的呼吸次数检测装置、呼吸次数检测方法及程序存储介质由于不论利用者的姿势等的状态如何都能够正确地检测呼吸次数，所以作为根据安装在身体上的加速度传感器的测量数据检测呼吸次数的呼吸次数检测装置、呼吸次数检测方法及程序存储介质等是有用的。
标号说明
1 呼吸次数检测系统
10、10A 呼吸次数检测装置
11、11A 取得部
12x、12y、12z 变换处理部
13x、13y、13z 相位除去部
14 峰值检测部
15 呼吸次数计算部
16 提示部
20 衣服
30 可穿戴终端
31 加速度测量部
32 发送部
101 控制装置
102 通信IF
103 显示器
104 扬声器
105 输入If
106，301 加速度传感器
302 通信模块
AXk、AYk、AZk、Ak 振幅波谱
Fp，Fp’ 峰值频率

Claims (8)

1.一种呼吸次数检测装置，其特征在于，具备：
取得部，取得通过用加速度传感器测量因用户的呼吸带来的身体的变动而得到的相互不同的多个方向的加速度；
变换处理部，进行变换处理，该变换处理将由上述取得部取得的上述多个方向的加速度变换为频率域的多个波谱信息；
相位除去部，从上述多个波谱信息将相位信息除去，变换为多个振幅波谱；
峰值检测部，将上述多个振幅波谱相加，根据通过相加得到的振幅波谱，检测表示呼吸成分的峰值频率；以及
呼吸次数计算部，使用上述峰值频率计算呼吸次数。
2.如权利要求1所述的呼吸次数检测装置，其特征在于，
上述变换处理部对于上述多个方向的加速度中的每一个，将该方向的加速度用快速傅立叶变换处理变换为上述多个波谱信息。
3.如权利要求1所述的呼吸次数检测装置，其特征在于，
上述变换处理部以呼吸周期的1周期到10周期量的时间宽度进行上述变换处理。
4.如权利要求1所述的呼吸次数检测装置，其特征在于，
上述峰值检测部以0.08Hz～0.5Hz的检测范围检测上述峰值频率。
5.如权利要求1～4中任一项所述的呼吸次数检测装置，其特征在于，
上述取得部通过与具有上述加速度传感器且佩戴在上述用户的身体上的终端进行通信，从上述终端取得上述多个方向的加速度；
上述呼吸次数检测装置与上述终端在构造上分离。
6.如权利要求1～4中任一项所述的呼吸次数检测装置，其特征在于，
上述取得部由上述加速度传感器构成。
7.一种呼吸次数检测方法，其特征在于，包括：
取得通过用加速度传感器测量因用户的呼吸带来的身体的变动得到的相互不同的多个方向的加速度的步骤；
将所取得的上述多个方向的加速度变换为频率域的多个波谱信息的步骤；
从上述多个波谱信息将相位信息除去，变换为多个振幅波谱的步骤；
将上述多个振幅波谱相加，根据通过相加而得到的振幅波谱检测表示呼吸成分的峰值频率的步骤；以及
使用上述峰值频率计算呼吸次数的步骤。
8.一种程序存储介质，其特征在于，
记录有用来使计算机执行呼吸次数检测方法的程序；
所述呼吸次数检测方法包括：
取得通过用加速度传感器测量因用户的呼吸带来的身体的变动得到的相互不同的多个方向的加速度的步骤；
将所取得的上述多个方向的加速度变换为频率域的多个波谱信息的步骤；
从上述多个波谱信息将相位信息除去，变换为多个振幅波谱的步骤；
将上述多个振幅波谱相加，根据通过相加而得到的振幅波谱检测表示呼吸成分的峰值频率的步骤；以及
使用上述峰值频率计算呼吸次数的步骤。
CN201680019236.7A 2016-01-29 2016-10-25 呼吸次数检测装置、呼吸次数检测方法及程序存储介质 Active CN107405106B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-015230 2016-01-29
JP2016015230 2016-01-29
PCT/JP2016/004681 WO2017130250A1 (ja) 2016-01-29 2016-10-25 呼吸数検出装置、呼吸数検出方法、及び、プログラム記憶媒体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107405106A CN107405106A (zh) 2017-11-28
CN107405106B true CN107405106B (zh) 2020-06-16

Family

ID=59398958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680019236.7A Active CN107405106B (zh) 2016-01-29 2016-10-25 呼吸次数检测装置、呼吸次数检测方法及程序存储介质

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10602961B2 (zh)
EP (1) EP3409194B1 (zh)
JP (1) JP6455827B2 (zh)
CN (1) CN107405106B (zh)
WO (1) WO2017130250A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10383545B2 (en) * 2016-09-29 2019-08-20 Daegu Gyeongbuk Institute Of Science And Technology Apparatus and method for determining bio-information of target using impulse radar
US11013416B2 (en) * 2018-01-26 2021-05-25 Bose Corporation Measuring respiration with an in-ear accelerometer
CN108784703B (zh) * 2018-07-05 2021-02-02 西南石油大学 一种中老年人可穿戴式呼吸监测方法
GB2578471B (en) * 2018-10-29 2023-01-04 Pneumowave Ltd Condition detector
JP7220605B2 (ja) * 2019-03-25 2023-02-10 トッパン・フォームズ株式会社 呼吸数検出装置及び呼吸数検出方法
CN110327036B (zh) * 2019-07-24 2021-11-30 东南大学 从穿戴式心电中提取呼吸信号和呼吸频率的方法
CN115429253A (zh) * 2022-09-15 2022-12-06 苏州众智初心健康科技有限公司 融合呼吸检测方法、装置、运动服装及存储介质
JP7268928B1 (ja) 2022-12-02 2023-05-08 株式会社PetVoice 呼吸数推定システム、呼吸数推定サーバ、呼吸数推定方法、及び呼吸数推定プログラム

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6081742A (en) * 1996-09-10 2000-06-27 Seiko Epson Corporation Organism state measuring device and relaxation instructing device
JP4345489B2 (ja) 2004-01-14 2009-10-14 株式会社デンソー 呼吸モニタ装置
US7306564B2 (en) 2003-11-26 2007-12-11 Denso Corporation Breath monitor
US9066679B2 (en) * 2004-08-31 2015-06-30 University Of Washington Ultrasonic technique for assessing wall vibrations in stenosed blood vessels
JP3809847B1 (ja) 2005-05-18 2006-08-16 松下電工株式会社 睡眠診断装置および睡眠時無呼吸検査装置
US7766841B2 (en) 2005-05-18 2010-08-03 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Sleep diagnosis device
JP2007151617A (ja) * 2005-11-30 2007-06-21 Medical Electronic Science Inst Co Ltd 生体情報モニタシステム
CN101843489A (zh) * 2009-03-26 2010-09-29 深圳市理邦精密仪器有限公司 一种呼吸信号处理方法
EP2263532A1 (en) 2009-06-05 2010-12-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Motion determination apparatus
JP5797208B2 (ja) 2010-02-11 2015-10-21 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 呼吸信号を決定するための方法と装置
US8888700B2 (en) * 2010-04-19 2014-11-18 Sotera Wireless, Inc. Body-worn monitor for measuring respiratory rate
CN102657530A (zh) * 2012-04-26 2012-09-12 沈阳工业大学 一种基于距离域滤波的人体呼吸频率检测方法
US9872634B2 (en) * 2013-02-08 2018-01-23 Vital Connect, Inc. Respiratory rate measurement using a combination of respiration signals
US20150265161A1 (en) * 2014-03-19 2015-09-24 Massachusetts Institute Of Technology Methods and Apparatus for Physiological Parameter Estimation
US20160007864A1 (en) * 2014-07-11 2016-01-14 Kadence Lab, Llc System and method for lactic threshold and entrainment detection
CN105147293A (zh) * 2015-08-21 2015-12-16 姚丽峰 实现呼吸频率测量的系统及方法
EP3375368B1 (en) * 2015-11-10 2020-06-17 Nippon Telegraph and Telephone Corporation Respiration frequency estimating method and device

Also Published As

Publication number Publication date
CN107405106A (zh) 2017-11-28
JPWO2017130250A1 (ja) 2018-02-01
JP6455827B2 (ja) 2019-01-23
EP3409194A1 (en) 2018-12-05
EP3409194B1 (en) 2019-12-04
WO2017130250A1 (ja) 2017-08-03
US20180035916A1 (en) 2018-02-08
US10602961B2 (en) 2020-03-31
EP3409194A4 (en) 2018-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107405106B (zh) 呼吸次数检测装置、呼吸次数检测方法及程序存储介质
EP2959827A1 (en) Sleep state estimation device, method and storage medium
JP6433909B2 (ja) 水平方向または垂直方向におけるデバイスの位置変化の検出
US9782087B2 (en) Heart rate estimating apparatus and method
JP5874130B2 (ja) 人の歩行を検出するためのシステムおよび方法
US9576500B2 (en) Training supporting apparatus and system for supporting training of walking and/or running
EP3310249B1 (en) Robust heart rate estimation
JP2012503194A (ja) 加速度計からの測定値を処理する方法
JP2014094043A (ja) 心拍推定装置、心拍推定方法及びプログラム
JP6382775B2 (ja) 歩数計測装置、歩数計測方法、およびプログラム
CN107708561B (zh) 指标导出设备、可佩戴设备以及移动设备
JP6113691B2 (ja) センサ装置、処理装置、センサシステム及び物理量の出力方法
JP6440137B1 (ja) 呼吸状態推定装置、呼吸状態推定方法、及び、プログラム記録媒体
US20160213286A1 (en) Electronic device, monitoring and feedback system on thoracoabdominal motion and method thereof
JP2017059089A (ja) 歩数計測装置、歩数計測方法、およびプログラム
JP2010177973A (ja) 携帯電子機器
US20220054045A1 (en) Motion state monitoring system, training support system, motion state monitoring method, and program
JP7060285B1 (ja) 歩行分析装置、歩行分析方法及びプログラム
JP2018079069A (ja) 行動認識装置および方法ならびに介護情報出力装置および方法
JP2011250945A (ja) 歩行解析方法、歩行解析システム及び歩行解析装置
JP5812185B2 (ja) 揺らぎ検出装置および揺らぎ検出方法
US20220054044A1 (en) Motion state monitoring system, training support system, motion state monitoring method, and program
US20240085185A1 (en) Submersion detection, underwater depth and low-latency temperature estimation using wearable device
WO2017111793A1 (en) Frequency domain adaptive motion cancel-lation filter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant