JP2009095486A - Apnea judging apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apnea judging apparatus which is not influenced by individual variations or subject's body movements to judge whether the subject falls in apnea or not. <P>SOLUTION: The apnea judging apparatus comprises a pulse wave sensor 2, a pulse rate calculator 5, a frequency converting means 7, a first band-pass filter 8, a second band-pass filter 9, an operation part 10, and a judge part 11, wherein the pulse rate calculator 5 calculates temporal data about the pulse rate of a subject from a pulse wave signal of the pulse wave sensor 2; the frequency converting means 7 converts the temporal data about the pulse rate into frequency data of the pulse rate. The first band-pass filter 8 and the second band-pass filter 9 extract a first spectral signal at apnea and a second spectral signal at normal respiration, respectively, from the frequency data of the pulse rate. The processor 10 determines first signal intensity and second signal intensity which indicate the first spectral signal and the second spectral signal in their respective magnitudes, and then operates a ratio signal of the first signal intensity versus the second signal intensity. The judge part 11 determines whether the ratio signal value by the operation part 10 is beyond a given value or not and judges that the subject falls in apnea in case of an exceeding ratio signal value. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、生体が発生する脈派に基づいて、生体が睡眠をしている時の無呼吸状態を判定する無呼吸状態判定装置に関するものである   The present invention relates to an apnea state determination device that determines an apnea state when a living body is sleeping based on a pulse group generated by the living body.

生体が発生する脈派に基づいて生体が睡眠をしている時の無呼吸状態を判定する場合には、血中酸素飽和度計を用いることが知られている。血中の酸素飽和度、すなわちヘモグロビン酸素飽和度は、血液中にあるヘモグロビンの酸素結合最大能力に対して、酸素が実際に取り込まれて結合している比率をいい、この比率が小さいと血中に酸素が充分取り込まれていない酸欠状態、つまり無呼吸状態であると判定できる。ヘモグロビン酸素飽和度は、酸素結合型ヘモグロビンと還元(脱酸素)型ヘモグロビンのモル吸光係数が等しくなる波長(等吸光波長)の吸光度と、酸素結合型ヘモグロビンと還元型ヘモグロビンのモル吸光係数の比が既知である波長の吸光度とをそれぞれ測定して連立方程式を解くことで測定されていた(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−233024号公報
It is known to use a blood oxygen saturation meter when determining an apnea state when a living body is sleeping based on a pulse group generated by the living body. Blood oxygen saturation, or hemoglobin oxygen saturation, refers to the ratio of oxygen actually taken in and bound to the maximum oxygen binding capacity of hemoglobin in the blood. It can be determined that the oxygen deficient state in which oxygen is not sufficiently taken in, that is, the apnea state. The hemoglobin oxygen saturation is the ratio of the absorbance at a wavelength where the molar extinction coefficient of oxygen-binding hemoglobin and reduced (deoxygenated) hemoglobin is equal (equal absorption wavelength) to the molar extinction coefficient of oxygen-bound hemoglobin and reduced hemoglobin. It has been measured by measuring the absorbance at known wavelengths and solving simultaneous equations (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-2005-233024

しかしながら、血中酸素飽和度計を用いる従来のシステムでは、波長の異なる2種類の光を使用する必要があるので装置構成が複雑であった。さらに。2種類の光のそれぞれで検出した脈派データの同期を取る必要があるので解析処理が複雑であった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、1つの波長の光で検出した脈派の信号に基づいて無呼吸判定を行える無呼吸状態判定装置を提供することを主な目的とする。
However, in the conventional system using the blood oxygen saturation meter, since it is necessary to use two types of light having different wavelengths, the apparatus configuration is complicated. further. Since it is necessary to synchronize the pulse data detected by each of the two types of light, the analysis processing is complicated.
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is a main object of the present invention to provide an apnea determination device that can perform an apnea determination based on a pulse signal detected by light of one wavelength. And

上記の課題を解決するために、発光素子及び受光素子を有し、生体の一部に装着され、生体の脈派を測定する脈派センサを備え、前記脈派センサからの脈派信号から生体の無呼吸状態を判定する無呼吸状態判定装置であって、前記脈派センサからの脈派信号から、脈拍数の経時変化を示す脈拍数時系列データを算出する脈拍数算出部と、前記脈拍数算出部により算出される脈拍数時系列データから、脈拍数の経時変化の周波数スペクトルを示す脈拍数周波数データへと変換する周波数変換手段と、前記周波数変換手段により変換された脈拍数周波数データから、無呼吸時の脈拍数変化の周波数帯域に相当する第1のスペクトル信号を抽出する第1のバンドパスフィルタと、前記周波数変換手段により変換された脈拍数周波数データから、通常呼吸時の脈拍数変化の周波数帯域に相当する第2のスペクトル信号を抽出する第2のバンドパスフィルタと、前記第1のスペクトル信号の各スペクトル信号の全体の大きさを示す第1信号強度と、前記第2のスペクトル信号の各スペクトル信号の全体の大きさを示す第2信号強度とを求め、前記第2信号強度に対する前記第1信号強度の比信号を演算する演算部と、前記演算部による前記比信号が所定の値を超えるか否かを判断し、超える場合には無呼吸状態であると判断する判定部とを備える。この無呼吸状態判定装置は、無呼吸時の脈拍数の経時変化の大きさと通常呼吸時に脈拍数の経時変化の大きさの比から無呼吸状態を判定するものである。   In order to solve the above problems, a pulse wave sensor that has a light emitting element and a light receiving element, is attached to a part of a living body, and measures a pulse wave of a living body, and the living body is detected from the pulse wave signal from the pulse wave sensor. An apnea condition determination device for determining an apnea condition, wherein a pulse rate calculation unit that calculates pulse rate time-series data indicating a temporal change in a pulse rate from a pulse signal from the pulse sensor, and the pulse From the pulse rate time-series data calculated by the number calculating unit to the pulse rate frequency data indicating the frequency spectrum of the pulse rate with time, and the pulse rate frequency data converted by the frequency conversion unit From the first band pass filter for extracting the first spectrum signal corresponding to the frequency band of the change in pulse rate during apnea, and the pulse rate frequency data converted by the frequency conversion means, A second band-pass filter that extracts a second spectrum signal corresponding to a frequency band of a change in pulse rate during inhalation; and a first signal intensity that indicates the overall magnitude of each spectrum signal of the first spectrum signal; Calculating a second signal intensity indicating the overall magnitude of each spectrum signal of the second spectrum signal and calculating a ratio signal of the first signal intensity with respect to the second signal intensity; A determination unit that determines whether or not the ratio signal exceeds a predetermined value; This apnea state determination apparatus determines an apnea state from the ratio of the magnitude of change over time of the pulse rate during apnea and the magnitude of change over time of the pulse rate during normal breathing.

本発明によれば、個人差の影響を受けず、脈拍センサの生体への装着が適切になされていない場合や体動等の外乱を受ける場合においても無呼吸状態を判定することができる。   According to the present invention, it is possible to determine the apnea state without being affected by individual differences, even when the pulse sensor is not properly attached to the living body or when a disturbance such as body movement is received.

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1に示すように、無呼吸状態判定装置1は、人体に装着して使用される脈波センサ2と、脈波センサ2で検出したデータに基づいて無呼吸状態の判定を行う解析装置3と、出力部4を有する。脈派センサ2は、受光素子20と発光素子21を備え、発光素子20が発光し、指先の血管で反射された光が受光素子21に受光される。受光素子21は、受光した光の光量が多いほど、高い周波数の信号を出力する。脈派センサ2は、受光素子21から出力された時間の経過に従って順次、脈波に起因して変動する信号(脈波信号)を解析装置3に送信する。なお、脈波センサ2と解析装置3は、有線通信によってデータを送受信しているが無線で通信しても良い。   The best mode for carrying out the invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, an apnea condition determination apparatus 1 includes a pulse wave sensor 2 that is used by being worn on a human body, and an analysis apparatus 3 that determines an apnea state based on data detected by the pulse wave sensor 2. And an output unit 4. The pulse sensor 2 includes a light receiving element 20 and a light emitting element 21. The light emitting element 20 emits light, and the light reflected by the blood vessel of the fingertip is received by the light receiving element 21. The light receiving element 21 outputs a signal having a higher frequency as the amount of received light increases. The pulse sensor 2 sequentially transmits a signal (pulse wave signal) that varies due to the pulse wave to the analysis device 3 as the time output from the light receiving element 21 elapses. The pulse wave sensor 2 and the analysis device 3 transmit and receive data by wired communication, but may communicate wirelessly.

解析装置3は、脈拍数算出部5と、無呼吸判定部6を有し、解析結果が出力部5に出力される。出力部5は、ディスプレイや、紙などの記録媒体に出力する装置、他の装置にデータを出力する装置などである。解析装置3は、専用の装置又は汎用のコンピュータ装置で構成され、無呼吸状態判定処理のプログラムを実行する。無呼吸判定部6は、離散コサイン変換部(周波数変換部)7と、第1のバンドパスフィルタ8と、第2のバンドパスフィルタ9と、演算部10と、判定部11を有している。図2に示すように、脈拍数算出部5は、周波数フィルタ処理部50と、パターンマッチング部60を備えている。周波数フィルタ処理部50は、フーリエ変換器(FFT)51と、周波数フィルタ52と、逆フーリエ変換器(IFFT)53とを備え、パターンマッチング部60は、検索範囲設定部61と、基準点決定部62と、脈拍数決定部63と、波形補正部64とを備えている。   The analysis device 3 includes a pulse rate calculation unit 5 and an apnea determination unit 6, and an analysis result is output to the output unit 5. The output unit 5 is a device that outputs data to a recording medium such as a display or paper, or a device that outputs data to another device. The analysis device 3 is configured by a dedicated device or a general-purpose computer device, and executes a program for apnea condition determination processing. The apnea determination unit 6 includes a discrete cosine conversion unit (frequency conversion unit) 7, a first band pass filter 8, a second band pass filter 9, a calculation unit 10, and a determination unit 11. . As shown in FIG. 2, the pulse rate calculation unit 5 includes a frequency filter processing unit 50 and a pattern matching unit 60. The frequency filter processing unit 50 includes a Fourier transformer (FFT) 51, a frequency filter 52, and an inverse Fourier transformer (IFFT) 53. The pattern matching unit 60 includes a search range setting unit 61, a reference point determination unit, and the like. 62, a pulse rate determination unit 63, and a waveform correction unit 64.

次に、この実施の形態の作用について説明する。図3に、この無呼吸状態判定装置1の解析装置3で行われる処理のメインフローを示す。脈拍数算出部5は、脈波センサ2から送信される脈波信号を受信し、所定の取り込み時間の間、脈波信号をメモリに取り込む。取り込み時間は、予め定められており、所定の取り込み時間が経過するまで待機する(ステップS101)。この際に、脈波信号が時系列にメモリに複数取り込まれることで、脈圧に相当する信号強度が時間軸に沿って変化する時系列データが作成される。取り込み時間が経過したら(ステップS101でYes)、周波数フィルタ処理(ステップS102)を実施し、脈波に重畳したノイズを低減すると共に人体の体動などによる低周波のうねりを軽減させる。   Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 3 shows a main flow of processing performed by the analysis device 3 of the apnea state determination device 1. The pulse rate calculation unit 5 receives the pulse wave signal transmitted from the pulse wave sensor 2, and captures the pulse wave signal in the memory for a predetermined capture time. The capture time is predetermined and waits until a predetermined capture time elapses (step S101). At this time, a plurality of pulse wave signals are taken into the memory in time series, thereby creating time series data in which the signal intensity corresponding to the pulse pressure changes along the time axis. When the capture time has elapsed (Yes in step S101), frequency filter processing (step S102) is performed to reduce noise superimposed on the pulse wave and reduce low-frequency swell due to human body movement.

次に、波形パターンマッチング処理(ステップS103)を実施して脈拍数を算出する。ここまでの処理で得られた脈波数の時系列データを用いて無呼吸判定処理(ステップS104)を実施する。その後、継続して無呼吸判定処理をする場合(ステップS105でNo)、ステップS101に戻る。無呼吸判定処理を終了するときには(ステップS105でYes)、ここでの処理を終了する。   Next, the waveform pattern matching process (step S103) is performed to calculate the pulse rate. The apnea determination process (step S104) is performed using the time-series data of the pulse wave number obtained by the processes so far. Thereafter, when the apnea determination process is continued (No in step S105), the process returns to step S101. When the apnea determination process ends (Yes in step S105), the process here ends.

以下、各処理の詳細について説明する。ステップS102の周波数フィルタ処理は、周波数フィルタ処理部50のフーリエ変換器(FFT)51と、周波数フィルタ52と、逆フーリエ変換器(IFFT)53とで行われる。   Details of each process will be described below. The frequency filter processing in step S102 is performed by the Fourier transformer (FFT) 51, the frequency filter 52, and the inverse Fourier transformer (IFFT) 53 of the frequency filter processing unit 50.

周波数フィルタ処理の詳細を図4に示す。周波数フィルタ処理(ステップS102)では、最初にフーリエ変換器51がFFT処理するときのデータサイズ(FFTサイズ)を決定する(ステップS201)。そして、FFTサイズの範囲内で取得した脈波の時系列データに対してFFT処理(直行変換)を実施し(ステップS202)、周波数スペクトルを取得する。この周波数スペクトルは周波数フィルタ52に受け渡され、人体の脈拍の周波数に相当する0.5〜3.0Hzの範囲の信号のみが抽出される(ステップS203)。抽出した信号に対してスペクトル移動平均処理(ステップS204)を実施し、過去のデータを用いて移動平均を演算する。移動平均は、例えば、過去のデータに対して現在のデータに3倍の重み付けを持たせて平均をとる。移動平均を取得することで、外乱などによる不規則な変動の影響を抑え、脈拍数の検出結果が急激に変動することを防止する。   Details of the frequency filter processing are shown in FIG. In the frequency filter process (step S102), first, the data size (FFT size) when the Fourier transformer 51 performs the FFT process is determined (step S201). Then, FFT processing (direct transformation) is performed on the pulse wave time-series data acquired within the FFT size range (step S202), and a frequency spectrum is acquired. This frequency spectrum is transferred to the frequency filter 52, and only a signal in the range of 0.5 to 3.0 Hz corresponding to the pulse frequency of the human body is extracted (step S203). A spectral moving average process (step S204) is performed on the extracted signal, and a moving average is calculated using past data. In the moving average, for example, the current data is weighted three times with respect to the past data and the average is taken. By acquiring the moving average, the influence of irregular fluctuations due to disturbances or the like is suppressed, and the pulse rate detection result is prevented from abruptly fluctuating.

さらに、移動平均された信号に対してスペクトル最大値検索(ステップS205)を実施し、最大ピークの周波数を抽出し、この周波数から仮の周期Taを演算する。ここまでの処理が終了したら、逆フーリエ変換器43で逆フーリエ変換(IFFT)処理(ステップS206)を実施し、周波数スペクトル信号を時系列データに直行変換する。   Further, a spectrum maximum value search (step S205) is performed on the moving averaged signal, the frequency of the maximum peak is extracted, and a temporary period Ta is calculated from this frequency. When the processing so far is completed, the inverse Fourier transform (IFFT) processing (step S206) is performed by the inverse Fourier transformer 43, and the frequency spectrum signal is directly transformed into time series data.

ここまでの処理の具体例を図5から図7を参照して説明する。まず、図5は、FFTサイズ内で得られたアナログの時系列データを示す。横軸に時間経過を示し、縦軸に信号強度を示す。脈拍に起因する周期的な波に、体動等によるノイズやうねりが重畳されたデータになっている。この時系列波形をフーリエ変換器51で直行変換すると図6に示すようなスペクトルが得られる。横軸は周波数を示し、縦軸は振幅(強度)を示す。通常の人間の脈拍の周波数である0.5Hzから3.0Hzの間に最も強度が大きいピーク信号があり、ピーク信号の強度が、他の信号よりも2倍の強度を有すれば次の処理(S206)に進む。0.5Hzから3.0Hzのデータのみを抽出するときには、周波数フィルタ52で0.5Hz未満の信号、及び3.0Hz以上の信号にマスクし、マスク後の周波数スペクトルに対して逆フーリエ変換器53で直行変換(逆フーリエ変換)する。これによって、図7に示すような時系列に変化する波形が作成される。この時系列波形は、当初の時系列波形(図5参照)に比べてノイズが低減されると共に低周波のうねりが軽減されている。   A specific example of the processing so far will be described with reference to FIGS. First, FIG. 5 shows analog time-series data obtained within the FFT size. The horizontal axis shows the passage of time, and the vertical axis shows the signal intensity. This is data in which noise and undulation due to body movements are superimposed on a periodic wave caused by a pulse. When this time series waveform is orthogonally transformed by the Fourier transformer 51, a spectrum as shown in FIG. 6 is obtained. The horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents amplitude (intensity). If there is a peak signal having the greatest intensity between 0.5 Hz and 3.0 Hz, which is a normal human pulse frequency, and the intensity of the peak signal is twice that of other signals, the next processing is performed. Proceed to (S206). When extracting only data from 0.5 Hz to 3.0 Hz, the frequency filter 52 masks the signal below 0.5 Hz and the signal above 3.0 Hz, and the inverse Fourier transformer 53 is applied to the frequency spectrum after masking. The direct transform (inverse Fourier transform) is performed with. As a result, a waveform changing in time series as shown in FIG. 7 is created. This time-series waveform has reduced noise and reduced low-frequency swell compared to the original time-series waveform (see FIG. 5).

次に、パターンマッチング部60による波形パターンマッチング処理(ステップS103)の詳細について図8を参照して説明する。ここでの処理は、パターンマッチング部60の検索範囲設定部61、基準点決定部62、脈拍数決定部63、波形補正部64において行われる。
最初にリミットをFFTデータサイズに設定すると共に、ステータスに初期値として「0」を設定し(ステップS301)、検索範囲の設定(ステップS302)を実施する。検索範囲としては、例えば、スペクトル最大値検索(図5に示すステップS205)で設定された仮周期Taに許容誤差を加算した時間を算出する。この時間領域が以下の処理で初期点などの検索範囲(検索ウィンドウSW)になる。なお、許容誤差は、仮周期Taの25%に相当する値を取得すると精度の良い結果が得られるが、これに限定されず例えば、20〜35%の範囲内の値を採用しても良い。さらに、被測定者の脈拍の安定状態に対応して許容誤差を可変させてもよい。例えば、脈拍が不安定な場合は、許容誤差を大きくとり、安定するにつれて許容誤差を小さくするようにしてもよい。
Next, details of the waveform pattern matching process (step S103) by the pattern matching unit 60 will be described with reference to FIG. This processing is performed in the search range setting unit 61, the reference point determination unit 62, the pulse rate determination unit 63, and the waveform correction unit 64 of the pattern matching unit 60.
First, the limit is set to the FFT data size, “0” is set as the initial value in the status (step S301), and the search range is set (step S302). As the search range, for example, a time is calculated by adding an allowable error to the provisional cycle Ta set in the spectrum maximum value search (step S205 shown in FIG. 5). This time region becomes a search range (search window SW) such as an initial point in the following processing. In addition, when a value corresponding to 25% of the provisional cycle Ta is obtained as the allowable error, an accurate result can be obtained, but the present invention is not limited to this, and a value within a range of 20 to 35% may be employed, for example. . Further, the allowable error may be varied corresponding to the stable state of the pulse of the measurement subject. For example, when the pulse is unstable, the allowable error may be increased, and the allowable error may be decreased as the pulse becomes stable.

さらに、検索ウィンドウSWが時系列波形の終点に達しているか境界チェックを行い(ステップS303)、終点に達していたらここでの処理を抜ける。初期段階では、検索ウィンドウSWは終点に達していないので、ステップS304に進んでステータスチェックを実施する(ステップS304)。処理の初期段階ではステータスが「0」であるので、初期点導出処理(ステップS305)を実施する。初期点導出処理では、仮周期Ta内で最も信号強度が低い点を初期点P1(第一の基準点)に定める。また、初期点導出処理では、初期点P1の適合性もチェックする。   Further, a boundary check is performed to determine whether or not the search window SW has reached the end point of the time series waveform (step S303). If the end point has been reached, the processing here is terminated. In the initial stage, since the search window SW has not reached the end point, the process proceeds to step S304 to perform a status check (step S304). Since the status is “0” at the initial stage of processing, initial point derivation processing (step S305) is performed. In the initial point derivation process, the point having the lowest signal intensity within the provisional period Ta is determined as the initial point P1 (first reference point). In the initial point derivation process, the suitability of the initial point P1 is also checked.

すなわち、初期点P1として認められたデータが、検索ウィンドウSWの始点から所定のエラー範囲内や、検索ウィンドウSWの終点から所定のエラー範囲内にある場合には、実際には下り勾配の途中であるのに最小値とみなす危険があるので、初期点P1がこの範囲内にあった場合には不適合と判定する。なお、エラー範囲とは、例えば、検索ウィンドウSWの時間範囲の5%に相当する大きさを有する。この値は、計測条件に応じて、例えば、2%から7%の範囲で変更することが可能である。なお、健常者でない場合にはこの限りでなく、エラー範囲をより大きな範囲とすることも考えられる。   That is, when the data recognized as the initial point P1 is within a predetermined error range from the start point of the search window SW or within a predetermined error range from the end point of the search window SW, the data is actually in the middle of a downward slope. Although there is a risk that the value is regarded as the minimum value, if the initial point P1 is within this range, it is determined as nonconforming. The error range has a size corresponding to 5% of the time range of the search window SW, for example. This value can be changed in the range of 2% to 7%, for example, depending on the measurement conditions. Note that this is not the case when the person is not a healthy person, and the error range may be a larger range.

具体的には、例えば図7に示すように、時系列に変化する波形の始点から開始する検索ウィンドウSW1を設定し、この検索ウィンドウSW1内で信号強度が最小になる点P1を抽出する。点P1は、検索ウィンドウSW1の最初のエラー範囲E1や、最後のエラー範囲E2には存在しないので、この点P1を初期点とする。     Specifically, for example, as shown in FIG. 7, a search window SW1 starting from the start point of a waveform that changes in time series is set, and a point P1 at which the signal intensity is minimum is extracted in the search window SW1. Since the point P1 does not exist in the first error range E1 or the last error range E2 of the search window SW1, this point P1 is set as the initial point.

以降の処理は、図8に示すように、初期点P1を導出(ステップS305)したときに判定した初期点P1の適合性のチェック結果に応じて処理が分かれる(ステップS306)。チェック結果が不適合であった場合(ステップS306でNo)については、後述するものとし、初期点P1が適合である場合(ステップS306でYes)について説明する。
この場合には、初期点P1は適合であるとみなし、初期最小点保持処理(ステップS307)を実施する。初期最小点保持処理では、初期点P1をメモリに保持する処理と、新しい検索ウィンドウSWとして、初期点P1を始点として仮周期Taに許容誤差を加えた領域を設定する処理と、ステータスを「1」に設定する処理とを行う。これらの処理が終了したら、ステップS303に戻る。なお、ステータスの「1」は、初期点P1が定まり、かつ適合性が認められたことを示す。
As shown in FIG. 8, the subsequent processing is divided according to the compatibility check result of the initial point P1 determined when the initial point P1 is derived (step S305) (step S306). The case where the check result is incompatible (No in step S306) will be described later, and the case where the initial point P1 is in conformity (Yes in step S306) will be described.
In this case, the initial point P1 is regarded as suitable, and the initial minimum point holding process (step S307) is performed. In the initial minimum point holding process, the process of holding the initial point P1 in the memory, the process of setting an area in which the initial point P1 is set as the start point and an allowable error is added as the new search window SW, and the status is “1”. And processing to set. When these processes are completed, the process returns to step S303. Note that the status “1” indicates that the initial point P1 has been determined and compatibility is recognized.

初期最小点保持処理から戻るステップS303で処理を続行するときには、ステップS304のステータスチェックから次点導出処理(ステップS310)に進む。
ステップS310の次点導出処理の詳細を図9及び図10を例にして説明する。図9に示すように、新しい検索ウィンドウSW2を設定したら、図10に示すように検索ウィンドウSW2中で最小点P2を次点(第2の基準点)として導出し、この最小点P2の適合性を前記と同様にして判定する。ただし、最小点P2を検索する範囲(検査範囲)は、検索ウィンドウSWの75%から100%に相当する最小値検索範囲SL2内とする。また、この最小値検索範囲SL2内においてもエラー範囲を設定し、下り勾配の途中を最小値とみなさないようにする。
When the process is continued in step S303 returning from the initial minimum point holding process, the process proceeds from the status check in step S304 to the next point derivation process (step S310).
Details of the next point derivation process in step S310 will be described with reference to FIGS. When a new search window SW2 is set as shown in FIG. 9, the minimum point P2 is derived as the next point (second reference point) in the search window SW2 as shown in FIG. Is determined in the same manner as described above. However, the range (inspection range) in which the minimum point P2 is searched is within the minimum value search range SL2 corresponding to 75% to 100% of the search window SW. Also, an error range is set within the minimum value search range SL2 so that the middle of the downward gradient is not regarded as the minimum value.

さらに、新しい検索ウィンドウSW2中の最大値Q1を導出し、この最大値Q1の適合性を前記と同様にして判定する。ただし、最大値Q1を検索する範囲(検査範囲)は、検索ウィンドウSW2の始点から検索ウィンドウSW2の45%に相当する時間までに相当する最大値検索範囲SU2内とする。また、この最大値検索範囲SU2内においてもエラー範囲E1,E2を設定し、上がり勾配の途中を最大値とみなさないようにする。   Further, the maximum value Q1 in the new search window SW2 is derived, and the suitability of this maximum value Q1 is determined in the same manner as described above. However, the range (inspection range) in which the maximum value Q1 is searched is within the maximum value search range SU2 corresponding to the time corresponding to 45% of the search window SW2 from the start point of the search window SW2. The error ranges E1 and E2 are also set in the maximum value search range SU2, so that the middle of the upward gradient is not regarded as the maximum value.

そして、最小点P2の適合性と、最大値Q1の適合性の両方を満たす場合には、次点導出処理全体としての適合性が認められたものとし、それ以外の場合は不適合とみなす。これは、先の処理で設定した初期点P1を基準点にした場合、検索ウィンドウSWの後半25%に相当する範囲内に最小点P2が現れなければ周期ずれを起こしているとみなせるからである。同様に、先の処理で設定した初期点P1を基準点にした場合、検索ウィンドウSWの前半45%に相当する範囲内に最大値Q1が現れなければ周期ずれを起こしているとみなせるからである。   If both the suitability of the minimum point P2 and the suitability of the maximum value Q1 are satisfied, the suitability of the next point derivation process as a whole is recognized, and otherwise, it is regarded as nonconforming. This is because when the initial point P1 set in the previous process is used as a reference point, it can be considered that a period shift has occurred unless the minimum point P2 appears in the range corresponding to the latter half 25% of the search window SW. . Similarly, when the initial point P1 set in the previous process is used as a reference point, if the maximum value Q1 does not appear within a range corresponding to the first 45% of the search window SW, it can be considered that a period shift has occurred. .

以降の処理は、図8に示すように、適合性のチェック結果に応じて処理が分かれる(ステップS311)。不適合と判定された場合(ステップS311でNo)については、後述するものとし、次点が適合である場合(ステップS311でYes)について説明する。   As shown in FIG. 8, the subsequent processing is divided according to the compatibility check result (step S311). The case where it is determined as non-conforming (No in step S311) will be described later, and the case where the next point is conforming (Yes in step S311) will be described.

この場合には、パターンマッチング部60の脈拍数決定部63にて最小点間時間の導出・保持処理(ステップS312)を実施する。ここでは、例えば、初期点P1を始点として次の最小値P2を終点とする1周期分の脈波のデータにおいて、始点から終点までの時間を演算し、演算結果を脈拍の周期として記憶する。この脈拍の周期から脈拍数を求める。また、次点の最小値P2を次の周期を求める演算の始点として登録し、検索ウィンドウSW分だけずらした領域を新しい検索ウィンドウSWに設定する。さらに、波形補正アルゴリズムを実行させ、歪んでいる脈波の波形を補正する。   In this case, the pulse rate determination unit 63 of the pattern matching unit 60 performs a process for deriving and holding the minimum inter-point time (step S312). Here, for example, in the pulse wave data for one cycle starting from the initial point P1 and having the next minimum value P2 as the end point, the time from the start point to the end point is calculated, and the calculation result is stored as the pulse period. The pulse rate is obtained from the pulse period. Also, the minimum value P2 of the next point is registered as the start point of the calculation for obtaining the next cycle, and an area shifted by the search window SW is set as a new search window SW. Further, a waveform correction algorithm is executed to correct a distorted pulse wave waveform.

波形補正アルゴリズムでは、パターンマッチング部60の波形補正部64にて実施される。具体的には、1周期分の波形の各データを以下に示す変換関数(回転行列)で変換する処理を実行する。   The waveform correction algorithm is performed by the waveform correction unit 64 of the pattern matching unit 60. Specifically, a process of converting each data of the waveform for one period with a conversion function (rotation matrix) shown below is executed.

Figure 2009095486
Figure 2009095486

ここで、A=(P2y−P1y)/(P2x−P1x)である。(U(i)x、U(i)y)は、初期点Pからi番目のデータの波形補正後の座標(時間、信号強度)を示す。(P1x、P1y)は、初期点P1の座標(時間、信号強度)を示す。(P2x、P2y)は、初期点P1から一周期後の点P2の座標(時間、信号強度)を示す。したがって、傾斜角度Aは、最小点同士を結ぶ仮想線fの傾斜角度を示す。図11に示すように、脈波の波形が初期点P1から時間の経過と共に全体的に下がるように歪んでいた場合、パターンマッチング部44による波形変換後には、P1点及びP2点のそれぞれの信号強度の差がゼロになり、その間の各点の信号強度が補正される。時間方向では、データの変化はない。なお、変換関数は、1周期分の脈波の波形に応じて傾斜角度A及びP1yが更新される。 Here, A = (P2y−P1y) / (P2x−P1x). (U (i) x, U (i) y) indicate coordinates (time, signal intensity) after waveform correction of the i-th data from the initial point P. (P1x, P1y) indicates the coordinates (time, signal strength) of the initial point P1. (P2x, P2y) indicates the coordinates (time, signal strength) of the point P2 after one cycle from the initial point P1. Therefore, the inclination angle A indicates the inclination angle of the virtual line f A connecting minimum point together. As shown in FIG. 11, when the waveform of the pulse wave is distorted so as to decrease as a whole from the initial point P1, the signals at the points P1 and P2 are converted after the waveform conversion by the pattern matching unit 44. The intensity difference becomes zero, and the signal intensity at each point in between is corrected. There is no data change in the time direction. In the conversion function, the inclination angles A and P1y are updated according to the waveform of the pulse wave for one period.

この処理を実施した後、図8に示す波形の妥当性の検証処理(ステップS313)が実施される。この処理では、最小値P1又は最小値P2と最大値Q1の信号強度の差(波高値)を調べ、過去の波高値と比較する。最初の処理では過去の波高値は存在しないが、2回目以降の処理では、このプロセスが実施される。波高値が予め設定されている許容誤差内であれば、妥当であるとみなし、ステップS314からステップS303に戻る。この場合には、前記した処理を繰り返して、その都度ステップS312で周期を演算する。一方、現在の波高値が過去の波高値に対して大きく異なる場合には、波形の妥当性エラーとして、ステップS314からステップ315に進む。   After performing this process, the process of verifying the validity of the waveform shown in FIG. 8 (step S313) is performed. In this process, the signal intensity difference (peak value) between the minimum value P1 or the minimum value P2 and the maximum value Q1 is examined and compared with the past peak value. In the first process, there is no past peak value, but this process is performed in the second and subsequent processes. If the peak value is within the preset allowable error, it is considered to be appropriate, and the process returns from step S314 to step S303. In this case, the above-described process is repeated, and the period is calculated in step S312 each time. On the other hand, if the current peak value is significantly different from the past peak value, the process proceeds from step S314 to step 315 as a waveform validity error.

ここで、前記した処理で不適合とみなされた場合(ステップS306、S311、S314のそれぞれでNo)には、パターンマッチング部44が補正部として機能してエラー補正処理(ステップS315)を実行する。この処理では、仮周期Taの25%分だけ検索ウィンドウSWを進める。さらに、ステータスを「0」に設定して初期点導出からやりなおす。
そして、検索ウィンドウSWがFFTサイズの終点に達したら、ここでの処理を終了して図3のメインフローに戻る。
以上より、無呼吸状態を判定するデータとして妥当であると判断された、脈拍数が測定され、この脈拍数の信号により、後述する無呼吸判定処理がなされる。
Here, when it is determined that the above-described processing is incompatible (No in each of steps S306, S311, and S314), the pattern matching unit 44 functions as a correction unit and executes error correction processing (step S315). In this process, the search window SW is advanced by 25% of the provisional cycle Ta. Furthermore, the status is set to “0” and the initial point is derived again.
When the search window SW reaches the end point of the FFT size, the processing here is terminated and the process returns to the main flow of FIG.
As described above, the pulse rate determined to be appropriate as data for determining the apnea state is measured, and an apnea determination process to be described later is performed based on the signal of the pulse rate.

次に、図3に示す無呼吸判定処理(ステップS104)について図12に基づき詳細に説明する。この処理は、図1の無呼吸判定部6において実施される。無呼吸判定とは、入眠後に無呼吸状態になったことを判定したり、無呼吸が頻発に発生する時間帯を調べたりする処理である。図13は、通常呼吸時の脈拍数の経時変化を示すグラフである。図14は、無呼吸状態を繰り返す時の脈拍数の経時変化を示すグラフである。ともに、横軸は時間経過を示し、縦軸は脈拍数を示す。呼吸周期T1の呼吸を行っている通常呼吸時には、脈拍数は呼吸周期T1に対応して変化する。すなわち、通常呼吸時には呼吸性の変動が生じている。一方、無呼吸周期T2の無呼吸状態を繰り返す時には、脈拍数は無呼吸周期T2に対応して変化する。すなわち、無呼吸状態を繰り返す時には、無呼吸性の変動が生じる。一般に、呼吸周期T1は、2秒以上5秒以下であり、通常呼吸時の呼吸周波数帯域f1は、0.2Hz以上0.5Hz以下である。一方、無呼吸周期T2は、10秒以上であり、無呼吸周波数帯域f2は、0.1Hz以下である。     Next, the apnea determination process (step S104) shown in FIG. 3 will be described in detail with reference to FIG. This process is performed in the apnea determination unit 6 of FIG. Apnea determination is a process of determining that an apnea has occurred after falling asleep, or examining a time zone in which apnea occurs frequently. FIG. 13 is a graph showing changes over time in pulse rate during normal breathing. FIG. 14 is a graph showing changes over time in the pulse rate when the apnea state is repeated. In both cases, the horizontal axis indicates the passage of time, and the vertical axis indicates the pulse rate. During normal breathing with a breathing cycle T1, the pulse rate changes corresponding to the breathing cycle T1. In other words, respiratory changes occur during normal breathing. On the other hand, when repeating the apnea state of the apnea cycle T2, the pulse rate changes corresponding to the apnea cycle T2. That is, when the apnea state is repeated, an apnea fluctuation occurs. In general, the respiration cycle T1 is 2 seconds or more and 5 seconds or less, and the respiration frequency band f1 during normal respiration is 0.2 Hz or more and 0.5 Hz or less. On the other hand, the apnea cycle T2 is 10 seconds or more, and the apnea frequency band f2 is 0.1 Hz or less.

無呼吸判定処理では、脈拍数算出部5により算出された脈拍数の信号が用いられる。この脈拍数の信号は、脈拍数算出部5にてサンプリングタイムTsでサンプリングした脈拍数時系列データである。無呼吸判定に使用する脈拍数時系列データの個数はN(ウィンドウサイズ)であり、図15に示すように、時間τ毎に最新のN個の脈拍数時系列データを用いて無呼吸判定処理を実施する。本実施の形態では、Ts=1秒、N=256個、τ=10秒としている。   In the apnea determination process, a pulse rate signal calculated by the pulse rate calculation unit 5 is used. The pulse rate signal is pulse rate time-series data sampled by the pulse rate calculation unit 5 at the sampling time Ts. The number of pulse rate time series data used for apnea determination is N (window size), and as shown in FIG. 15, apnea determination processing is performed using the latest N pulse rate time series data for each time τ. To implement. In this embodiment, Ts = 1 second, N = 256, and τ = 10 seconds.

最初に、N個の脈拍数時系列データをサンプリングし、メモリに保存する(ステップS501)。次に、メモリに保存されたN個の脈拍数時系列データを離散コサイン変換(DCT)する(ステップS502)。図16は、図13又は図14などの脈拍数時系列データを離散コサイン変換した脈拍数周波数データを示す。横軸は周波数[Hz]を示し、縦軸はゲインを示す。離散コサイン変換することで、脈拍数の変化が、各周波数帯域でのスペクトル信号である脈拍数周波数データにて表現され、脈拍数の経時変化の大きさ(ゆらぎ強度)を各周波数帯域ごとに分離することが可能となる。これにより、通常(定常状態)呼吸周波数帯域f1および無呼吸周波数帯域f2でのゆらぎ強度の大きさを把握することができる。上述のように通常呼吸周波数帯域f1は、0.2Hz以上0.5Hz以下とする。一方、無呼吸周波数帯域f2は、0.1Hz以下であるが、後述のフィルタリング処理の簡易化のため、0.025Hz以上0.1Hz以下とする。   First, N pulse rate time-series data are sampled and stored in a memory (step S501). Next, discrete cosine transform (DCT) is performed on the N pulse rate time-series data stored in the memory (step S502). FIG. 16 shows pulse rate frequency data obtained by discrete cosine transform of the pulse rate time series data shown in FIG. 13 or FIG. The horizontal axis indicates the frequency [Hz], and the vertical axis indicates the gain. By performing discrete cosine transform, changes in pulse rate are represented by pulse rate frequency data, which is a spectrum signal in each frequency band, and the magnitude of fluctuations in pulse rate over time (fluctuation strength) is separated for each frequency band. It becomes possible to do. Thereby, the magnitude of the fluctuation strength in the normal (steady state) respiratory frequency band f1 and the apnea frequency band f2 can be grasped. As described above, the normal respiration frequency band f1 is set to 0.2 Hz to 0.5 Hz. On the other hand, the apnea frequency band f2 is 0.1 Hz or less, but is set to 0.025 Hz or more and 0.1 Hz or less in order to simplify the filtering process described later.

脈拍数周波数データを通過周波数帯域0.025Hz以上0.1Hz以下に設定した第1のバンドバスフィルタでフィルタリング(抽出)する(ステップS503)。これにより、無呼吸周波数帯域f2の無呼吸性変動信号(第1のスペクトル信号)を抽出することができる。さらに、脈拍数周波数データを通過周波数帯域0.2Hz以上0.5Hz以下に設定した第2のバンドパスフィルタでフィルタリング(抽出)する(ステップS504)。これにより、呼吸周波数帯域f1の呼吸性変動信号(第2のスペクトル信号)を抽出することができる。   The pulse rate frequency data is filtered (extracted) with a first band-pass filter set to a pass frequency band of 0.025 Hz to 0.1 Hz (step S503). Thereby, the apnea fluctuation signal (first spectrum signal) in the apnea frequency band f2 can be extracted. Further, the pulse rate frequency data is filtered (extracted) with a second band pass filter set to a pass frequency band of 0.2 Hz to 0.5 Hz (step S504). Thereby, the respiratory fluctuation signal (second spectrum signal) in the respiratory frequency band f1 can be extracted.

次に、演算部10にて、スペクトル信号で表現された無呼吸性変動信号(第1のスペクトル信号)SB1と呼吸性変動信号(第2のスペクトル信号)SB2の大きさを明確にするため、各スペクトル信号の全体の大きさを求める。具体的には、無呼吸性変動信号(第1のスペクトル信号)SB1の各周波数帯の各スペクトル信号の強度を2乗し、それらを全て足し合わせる(ステップS505)処理と、呼吸性変動信号(第2のスペクトル信号)SB2の各周波数帯域の各スペクトル信号の強度を2乗し、それらを全て足し合わせる(ステップS506)。この結果得られた信号は、無呼吸性変動信号および呼吸性変動信号の大きさを表す指標値であり、それぞれ無呼吸周波数帯域パワー値(第1信号強度)P1および呼吸周波数帯域パワー値(第2信号強度)P2とする。   Next, in order to clarify the magnitudes of the apnea variation signal (first spectrum signal) SB1 and the breathability variation signal (second spectrum signal) SB2 expressed by the spectrum signal in the arithmetic unit 10, The total size of each spectrum signal is obtained. Specifically, the intensity of each spectrum signal in each frequency band of the apnea fluctuation signal (first spectrum signal) SB1 is squared and added together (step S505), and the respiratory fluctuation signal ( Second spectrum signal) The intensity of each spectrum signal in each frequency band of SB2 is squared and added together (step S506). The signal obtained as a result is an index value indicating the magnitude of the apnea fluctuation signal and the respiratory fluctuation signal, and the apnea frequency band power value (first signal strength) P1 and the breath frequency band power value (first number). 2 signal intensity) P2.

Figure 2009095486
Figure 2009095486

最後に、判定部11にて、無呼吸周波数帯域パワー値(第1信号強度)P1を呼吸周波数帯域パワー値(第2信号強度)P2で除算して、無呼吸状態指数(比信号)Sを求め、無呼吸状態指数Sが所定の値を超える場合には、無呼吸状態であると判断する(ステップS507)。   Finally, the determination unit 11 divides the apnea frequency band power value (first signal intensity) P1 by the respiratory frequency band power value (second signal intensity) P2 to obtain an apnea state index (ratio signal) S. If the apnea condition index S exceeds a predetermined value, it is determined that the patient is in an apnea condition (step S507).

1つの発光素子20で検出した脈拍数の時系列データをデータ処理することで無呼吸判定が行えるようになるので、従来のように特定の2波長の光を使用する場合に比べて装置構成や処理を簡略化することができる。無呼吸周波数帯域パワー値P1の大きさで無呼吸状態を判定するのではなく、無呼吸周波数帯域パワー値P1と呼吸周波数帯域パワー値P2の相対値である無呼吸状態指数(比信号)Sの大きさから無呼吸状態を判定することとしたので、個体差や体動等の外乱に影響されることなく、無呼吸状態を判定することが可能になる。   Since apnea determination can be performed by processing the time-series data of the pulse rate detected by one light emitting element 20, compared to the conventional case where light of two specific wavelengths is used, Processing can be simplified. Instead of determining an apnea state based on the magnitude of the apnea frequency band power value P1, an apnea state index (ratio signal) S, which is a relative value of the apnea frequency band power value P1 and the breath frequency band power value P2. Since the apnea state is determined from the size, the apnea state can be determined without being affected by disturbances such as individual differences and body movements.

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、周波数変換(直行変換)の方法は、離散コサイン変換に限らず、フーリエ変換(FFT)やWavelet変換であって良い。
Note that the present invention can be widely applied without being limited to the above-described embodiment.
For example, the method of frequency transformation (direct transformation) is not limited to discrete cosine transformation, but may be Fourier transformation (FFT) or Wavelet transformation.

発光素子は、アナログ信号を出力する光電素子であっても良い。脈波の周期の計算する際に、脈波の最大点に着目して1周期分のデータを抽出する構成でも良い。脈波を補正するときの変換関数は、始点と終点の間を結ぶ仮想線がベースになるように座標変換をする関数に限定されずに、始点と終点を通る曲線を仮想し、この曲線を特定する要素を変換関数に使用しても良い。無呼吸判定時には、フィルタリング処理後の信号強度を2乗したが、これは信号の大きさを得るための手法なので単に絶対値をとるなどの別の手法でもよい。   The light emitting element may be a photoelectric element that outputs an analog signal. When calculating the period of the pulse wave, it may be possible to extract data for one period by paying attention to the maximum point of the pulse wave. The conversion function for correcting the pulse wave is not limited to a function that performs coordinate conversion so that the virtual line connecting the start point and the end point is the base, and the curve that passes through the start point and the end point is assumed to be virtual. The specified element may be used in the conversion function. At the time of apnea determination, the signal intensity after filtering processing is squared. However, since this is a technique for obtaining the magnitude of the signal, another technique such as simply taking an absolute value may be used.

また、脈拍数を求めるための手段としては、発光素子と受光素子を備えた脈派センサでなくてもよく、例えば、人間の心拍を計測する心電計その他の脈拍計であって良い。さらに、脈派から脈拍数を求める方式は光電式によらず、圧電方式を使ったものであっても良い。   Further, the means for obtaining the pulse rate may not be a pulse group sensor having a light emitting element and a light receiving element, and may be, for example, an electrocardiograph or other pulse meter for measuring a human heart rate. Furthermore, the method for obtaining the pulse rate from the pulse group is not based on the photoelectric method, but may be a method using a piezoelectric method.

本発明の実施形態における無呼吸状態判定装置のブロック図である。It is a block diagram of the apnea state determination apparatus in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における脈拍数算出部のブロック図である。It is a block diagram of the pulse rate calculation part in the embodiment of the present invention. 無呼吸判定処理におけるメインのフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the main flowchart in an apnea determination process. 周波数フィルタ処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of a frequency filter process. 脈派センサから得られる時系列波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time series waveform obtained from a pulse group sensor. 時系列波形をフーリエ変換して得られる周波数スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency spectrum obtained by Fourier-transforming a time series waveform. 初期点を導出する処理を説明する図である。It is a figure explaining the process which derives | leads-out an initial point. 波形パターンマッチング処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of a waveform pattern matching process. 次点を導出する処理を説明する図である。It is a figure explaining the processing which derives the next point. 次点を導出する処理を説明する図である。It is a figure explaining the processing which derives the next point. 波形を補正する処理を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the process which correct | amends a waveform. 無呼吸判定処理のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of an apnea determination process. 通常呼吸時の脈拍数の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the pulse rate at the time of normal respiration. 無呼吸状態を繰り返す時の脈拍数の変化を示す図であるIt is a figure which shows the change of the pulse rate when repeating an apnea state. 無呼吸判定処理に用いられるデータを示す図である。It is a figure which shows the data used for an apnea determination process. 脈拍数の時系列データを離散コサイン変換して得られる周波数スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency spectrum obtained by carrying out discrete cosine transformation of the time series data of a pulse rate.

符号の説明Explanation of symbols

1 無呼吸状態判定装置
2 脈派センサ
20 受光素子
21 発光素子
3 解析装置
4 出力部
5 脈拍数算出部
50 周波数フィルタ処理部
51 フーリエ変換器
52 周波数フィルタ
53 逆フーリエ変換器
60 パターンマッチング部
61 検索範囲設定部
62 基準点決定部
63 脈拍数決定部
64 波形補正部
6 無呼吸判定部
7 離散コサイン変換部(周波数変換部)
8 第1のバンドパスフィルタ
9 第2のバンドパスフィルタ
10 演算部
11 判定部
SB1 無呼吸性変動信号(第1の信号)
SB2 呼吸性変動信号(第2の信号)
P1 無呼吸周波数帯域パワー値(第1平均信号強度)
P2 呼吸周波数帯域パワー値(第2平均信号強度)
S 無呼吸状態指数(比信号)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Apnea state determination apparatus 2 Pulse group sensor 20 Light receiving element 21 Light emitting element 3 Analysis apparatus 4 Output part 5 Pulse rate calculation part 50 Frequency filter process part 51 Fourier transformer
52 Frequency Filter 53 Inverse Fourier Transformer 60 Pattern Matching Unit 61 Search Range Setting Unit 62 Reference Point Determination Unit 63 Pulse Rate Determination Unit 64 Waveform Correction Unit 6 Apnea Determination Unit 7 Discrete Cosine Transform Unit (Frequency Conversion Unit)
8 First band-pass filter 9 Second band-pass filter 10 Calculation unit 11 Determination unit SB1 Apnea change signal (first signal)
SB2 Respiratory fluctuation signal (second signal)
P1 Apnea frequency band power value (first average signal strength)
P2 Respiration frequency band power value (second average signal strength)
S Apnea status index (ratio signal)

Claims (4)

発光素子及び受光素子を有し、生体の一部に装着され、生体の脈派を測定する脈派センサを備え、前記脈派センサからの脈派信号から生体の無呼吸状態を判定する無呼吸状態判定装置であって、
前記脈派センサからの脈派信号から、脈拍数の経時変化を示す脈拍数時系列データを算出する脈拍数算出部と、
前記脈拍数算出部により算出される脈拍数時系列データから、脈拍数の経時変化の周波数スペクトルを示す脈拍数周波数データへと変換する周波数変換手段と、
前記周波数変換手段により変換された脈拍数周波数データから、無呼吸時の脈拍数変化の周波数帯域に相当する第1のスペクトル信号を抽出する第1のバンドパスフィルタと、
前記周波数変換手段により変換された脈拍数周波数データから、通常呼吸時の脈拍数変化の周波数帯域に相当する第2のスペクトル信号を抽出する第2のバンドパスフィルタと、
前記第1のスペクトル信号の各スペクトル信号の全体の大きさを示す第1信号強度と、前記第2のスペクトル信号の各スペクトル信号の全体の大きさを示す第2信号強度とを求め、前記第2信号強度に対する前記第1信号強度の比信号を演算する演算部と、
前記演算部による前記比信号が所定の値を超えるか否かを判断し、超える場合には無呼吸状態であると判断する判定部とを備えることを特徴とする無呼吸状態判定装置。
An apnea that has a light emitting element and a light receiving element, is attached to a part of a living body, has a pulse group sensor that measures the pulse group of the living body, and determines the apnea state of the living body from the pulse group signal from the pulse group sensor A state determination device,
From the pulse signal from the pulse sensor, a pulse rate calculation unit that calculates pulse rate time-series data indicating a temporal change in the pulse rate;
A frequency conversion means for converting the pulse rate time-series data calculated by the pulse rate calculation unit into pulse rate frequency data indicating a frequency spectrum of the pulse rate with time;
A first bandpass filter for extracting a first spectrum signal corresponding to a frequency band of a change in pulse rate during apnea from the pulse rate frequency data converted by the frequency conversion unit;
A second bandpass filter that extracts a second spectrum signal corresponding to a frequency band of a pulse rate change during normal breathing from the pulse rate frequency data converted by the frequency conversion unit;
Determining a first signal intensity indicating an overall magnitude of each spectrum signal of the first spectrum signal and a second signal intensity indicating an overall magnitude of each spectrum signal of the second spectrum signal; A calculation unit for calculating a ratio signal of the first signal strength to two signal strengths;
An apnea state determination apparatus comprising: a determination unit that determines whether or not the ratio signal by the calculation unit exceeds a predetermined value, and determines that the ratio signal exceeds the predetermined value.
前記周波数変換手段は、所定時間ごとの前記脈拍数時系列データから、脈拍数周波数データへと変換することを特徴とする請求項1に記載の無呼吸状態判定装置。   The apnea condition determination apparatus according to claim 1, wherein the frequency conversion means converts the pulse rate time-series data at predetermined time intervals into pulse rate frequency data. 前記演算部は、前記第1のスペクトル信号の各スペクトル信号の強度を2乗し、それらを加算して前記第1信号強度を演算すること、および前記第2のスペクトル信号の各スペクトル信号の強度を2乗し、それらを加算して前記第2信号強度を演算することを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の無呼吸状態判定装置。   The calculation unit squares the intensity of each spectrum signal of the first spectrum signal, adds them to calculate the first signal intensity, and the intensity of each spectrum signal of the second spectrum signal The apnea state determination apparatus according to claim 1, wherein the second signal intensity is calculated by squaring and summing them. 前記脈拍数算出部は、前記脈派センサからの脈派信号から、1周期分の始点に相当する信号と終点に相当する信号を基準点として抽出する基準点決定部を備え、
前記基準点の間の時間間隔から脈拍数を算出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の無呼吸状態判定装置。
The pulse rate calculation unit includes a reference point determination unit that extracts a signal corresponding to the start point and a signal corresponding to the end point as one reference point from the pulse signal from the pulse sensor.
The apnea state determination apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a pulse rate is calculated from a time interval between the reference points.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012019967A (en) * 2010-07-15 2012-02-02 Nippon Koden Corp Noise removing method and pulse photometer
KR101409800B1 (en) * 2012-11-08 2014-06-24 상지대학교산학협력단 A Respiration Ingredient Extraction Unit Using Pulse Wave and Method Thereof
JP2018029727A (en) * 2016-08-23 2018-03-01 株式会社カネカ Biological examination system and biological examination method

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