JP2013184062A - 生体信号のピークを検出する閾値制御方法と装置、コンピュータで読み取り可能な記録媒体、及び生体信号検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被検者から測定された生体信号を獲得する段階と、獲得した生体信号と閾値との比較結果によって生体信号のピークが検出されたかどうかを定める段階と、決定結果によって、閾値又は検出されたピークの特徴値のうち何れか一つと、生体信号のピークを検出する閾値の既定の最小値とを考慮して閾値を制御する段階と、を含む構成が提示される。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明の一実施形態による生体信号検出装置100を示すものである。図1を参照すれば、図1に示した実施形態による生体信号検出装置100は、測定部110、処理部120、閾値制御装置130で構成される。そして、閾値制御装置130は、決定部131、制御部132で構成される。図1に示した生体信号検出装置100は、本発明の一実施形態に過ぎず、図1に示した構成要素に基づいていろいろな変形が可能であることを、当業者ならば理解できるであろう。
生体信号は、身体の筋肉細胞や神経細胞で発生する電位又は電流形態の信号になる。以下では、説明の便宜のために、生体信号検出装置100を用いて検出される生体信号は電位の形態で示されると仮定して説明する。しかし、以下の説明に基づいて多様な種類の生体信号について多様な実施形態が適用できることを、当業者ならば理解できるであろう。
図2を参照すれば、図1に示した閾値制御装置130は、信号獲得部210、決定部220、制御部230で構成され、制御部230は、選択部231、比例制御部232、微分制御部233で構成される。
[数式1]
TH(t)=TH(t−1)− a×(TH(t−1)−THmin)
(即ち、TH(t−1)は、「第1閾値」の場合と「生体信号の特徴値」の場合の何れか、であって、第1閾値とは限られない点に留意されたい)
[数式2]
(THmin)= c×(Smax−Smin)
[数式3]
THmin= d×V(t)
[数式4]
TH(t)=TH(t−1)− a×(TH(t−1)−THmin)− b×(TH(t−1)−TH(t−2))
可変閾値について、図4を参照して具体的に説明する。図4は、生体信号を検出するための可変閾(しきい)値を制御する例を示すものである。図4を参照すれば、心電図のR波形を検出するための可変閾値は、R波形が検出されれば、その値がR波形の特徴値に基づいて更新され、新たなR波形が検出されるまで徐々に低減するように制御される。可変閾値を制御する例をグラフで示せば、グラフ41、42、43のような形態で示される。
しかし、可変閾値が過度に速く低減して0の値に収束するにつれて、0の近くに存在する非常に微細なノイズが閾値を超過することで決定部131が誤まったR波形を検出する。R波形の間隔が非常に広い場合にも、可変閾値が徐々に0の値に収束するにつれて同じ問題が発生する。
決定部220によってピークが検出されていないと定められる場合、上述のように、選択部231によって選択された選択値TH(t−1)は、第1閾値である。
例えば、制御部230を動作させるに際して、信号を獲得するサンプリングレートが250Hzである場合、更新決定部(図示せず)は、毎サンプル(4ms間隔)毎に制御部230を動作させて閾値を更新させ、数式4の演算によって制御部230は1秒当り500回の乗算を行う。この時、制御部230の機械的性能による限界又は電力消耗の問題点などを乗り越えるために、更新決定部(図示せず)は、制御部230の閾値更新の頻度を低減すると演算回数を低減できる。
[数式5]
TH(t+k)= TH(t)
−(TH(t)−THest(t+K))×(k/(K+1))
[数式6]
THest(t+K)= TH(t)−a×(TH(t)−THmin)
−b×(TH(t)−TH(t−K))
図8を参照すれば、加工されていない心電図信号810のうちR波形に当るピークは、ピーク811ないしピーク826のような形態で示され、加工された心電図信号850のうちR波形に当るピークは、ピーク851ないしピーク866のような形態で示される。
92段階で決定部220は、信号獲得部210によって獲得された生体信号と閾値との比較結果によって、生体信号のピークが検出されたかどうかを定める。例を挙げて説明すれば、生体信号のピークは、心電図信号においてR波形のピークになる。
これに対して前記本実施形態では、既定の最小閾値を活用して可変閾値を制御するので、検出しようとする波形の多様性及び変動性を許容できる。また、前記本実施形態では、可変閾値の変化量を活用して可変閾値を制御するので、検出しようとする波形の多様性及び変動性をさらに許容できる。
31 P波形
32 Q波形
33 R波形
34 S波形
35 T波形
41、42、43 制御された可変閾値の波形例
51、52、53 比例制御部の制御により、閾値が低減する例
61、62 生体信号の特徴値が、比例制御部及び微分制御部の制御によって低減する例
100 生体信号検出装置
110 測定部
120 処理部
120、130 閾値制御装置
133、210 信号獲得部
131、220 決定部
132、230 制御部
231 選択部
232 比例制御部
233 微分制御部
611、621 比例制御部によって低減された閾値
612、622 第2閾値
613、623 選択部によって選択された値
631、641 比例制御部によって低減された閾値
632、642 第2閾値
633、643 選択部によって選択された閾値
710 加工されていない心電図信号波形
711〜716 ピーク
720 加工された心電図信号波形
721〜726 ピーク
73 可変閾値
810 加工されていない心電図信号波形
811〜826 ピーク
850 加工された心電図信号波形
851〜866 ピーク
83 可変閾値
Claims (20)
- 生体信号のピークを検出するための閾値制御方法において、
被検者から測定された生体信号を獲得する段階と、
前記獲得した生体信号と閾値との比較結果によって前記生体信号のピークが検出されたかどうかを定める段階と、
前記決定結果によって、前記閾値又は前記検出されたピークの特徴値のうち何れか一つと、生体信号のピークを検出する閾値の既定の最小値とを考慮して前記閾値を制御する段階と、を含むことを特徴とする閾値制御方法。 - 前記生体信号のピークを検出する閾値の既定の最小値は、前記閾値が更新されることで収束する値であることを特徴とする請求項1に記載の閾値制御方法。
- 前記最小値は、被検者から生体信号を測定するセンサーから測定可能な生体信号の値の範囲を考慮して既定されることを特徴とする請求項1に記載の閾値制御方法。
- 前記最小値は、前記獲得した生体信号の値を考慮してリアルタイムで変わることを特徴とする請求項1に記載の閾値制御方法。
- 前記最小値は、前記獲得した生体信号の特徴値を考慮してリアルタイムで変わることを特徴とする請求項1に記載の閾値制御方法。
- 前記制御する段階は、前記決定する段階によって前記生体信号からピークが検出されたと定められる場合、前記生体信号のピークの特徴値と前記最小値との差に所定の加重値を適用した値、及び前記生体信号のピークの特徴値を考慮して前記閾値を制御することを特徴とする請求項1に記載の閾値制御方法。
- 前記制御する段階は、前記決定する段階によって前記生体信号からピークが検出されていないと定められる場合、前記閾値と前記最小値との差に所定の加重値を適用した値及び前記閾値を考慮して前記閾値を制御することを特徴とする請求項1に記載の閾値制御方法。
- 前記制御する段階は、前記閾値及び更新前の閾値をさらに考慮して前記閾値を制御することを特徴とする請求項1に記載の閾値制御方法。
- 前記制御する段階は、前記決定する段階によって前記生体信号のピークが検出されたと定められる場合、前記生体信号のピークの特徴値と更新前の閾値との差に所定の加重値を適用した値をさらに考慮して、前記閾値を制御することを特徴とする請求項1に記載の閾値制御方法。
- 前記制御する段階は、前記決定する段階によって前記生体信号のピークが検出されていないと定められる場合、前記閾値と更新前の閾値との差に所定の加重値を適用した値をさらに考慮して、前記閾値を制御することを特徴とする請求項1に記載の閾値制御方法。
- 生体信号のピークを検出するための閾値を制御する装置において、
被検者から測定された生体信号を獲得する信号獲得部と、
前記獲得した生体信号と閾値との比較結果によって、前記生体信号のピークが検出されたかどうかを定める決定部と、
前記決定結果によって、前記閾値又は前記検出されたピークの特徴値のうち何れか一つと、生体信号のピークを検出する閾値の既定の最小値とを考慮して、前記閾値を制御する制御部と、を備えることを特徴とする閾値制御装置。 - 前記生体信号のピークを検出する閾値の既定の最小値は、前記閾値が更新されることで収束する値であることを特徴とする請求項11に記載の閾値制御装置。
- 前記最小値は、前記獲得した生体信号の特徴値を考慮してリアルタイムで変わることを特徴とする請求項11に記載の閾値制御方法。
- 前記制御部は、前記決定部によって前記生体信号のピークが検出されたと定められる場合、前記生体信号のピークの特徴値と前記最小値との差に所定の加重値を適用した値、及び前記生体信号のピークの特徴値を考慮して前記閾値を制御することを特徴とする請求項11に記載の閾値制御装置。
- 前記制御部は、前記決定部によって前記生体信号のピークが検出されていないと定められる場合、前記閾値と前記最小値との差に所定の加重値を適用した値及び前記閾値を考慮して前記閾値を制御することを特徴とする請求項11に記載の閾値制御装置。
- 前記制御部は、前記閾値及び更新前の閾値をさらに考慮して前記閾値を制御することを特徴とする請求項11に記載の閾値制御装置。
- 前記制御部は、前記決定する段階によって前記生体信号のピークが検出されたと定められる場合、前記生体信号のピークの特徴値と更新前の閾値との差に所定の加重値を適用した値をさらに考慮して、前記閾値を制御することを特徴とする請求項11に記載の閾値制御装置。
- 前記制御部は、前記決定する段階によって前記生体信号のピークが検出されていないと定められる場合、前記閾値と更新前の閾値との差に所定の加重値を適用した値をさらに考慮して、前記閾値を制御することを特徴とする請求項11に記載の閾値制御装置。
- 請求項1に記載の方法をコンピュータで行わせるためのコンピュータプログラムを保存することを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
- 被検者から生体信号を測定する電極と、
前記測定された生体信号を所定の処理方法によって処理する処理部と、
前記処理された生体信号と閾値との比較結果によって、前記生体信号のピークが検出されたかどうかを定める決定部と、
前記決定結果によって、前記閾値又は前記検出されたピークの特徴値のうち何れか一つと、生体信号のピークを検出する閾値の既定の最小値との差を考慮して閾値を制御する閾値制御部と、を備えることを特徴とする生体信号検出装置。
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