JP2018000224A - 呼吸検出装置、呼吸検出方法および呼吸検出用プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
このとき、呼吸波z1は、
z1=(y*y+x*x)0.5 ・・・式2
で求めることができる。ここで、式2に示した「*」は、畳み込み積分を意味している。
y(m)=x(m+1)−x(m−1) ・・・式3
求められた差分y(m)の絶対値を求めて、絶対値の時間積分を算出することによって呼吸波z2を求める。
但し、i=m−u/2,・・・,m+u/2
j=−u/2,・・・,u/2 であり、
wfは窓関数(例えば、Hanning窓を用いる)を示し、uは窓関数の長さを示している。
10 …CPU(制御手段、基本信号抽出手段、残存信号生成手段、呼吸波算出手段、呼吸数検出手段、テンプレート信号抽出手段、テンプレート信号生成手段、テンプレート信号更新手段、テンプレート信号追加手段、閾値決定手段、ノイズ低減手段)
12 …データ受信部
14 …ROM
16 …RAM(記録手段)
18 …表示部
20 …心電図検出装置
Claims (18)
- 被検者の心電図データから、1心拍分のPQRST波を含む基本信号を継続して抽出する基本信号抽出手段と、
該基本信号抽出手段により過去に抽出された前記被検者の基本信号をテンプレート信号として記録する記録手段と、
前記基本信号抽出手段により抽出される前記基本信号から、前記記録手段に記録された前記テンプレート信号を減算することによって、前記心電図データから前記PQRST波の成分を除去した残存信号を生成する残存信号生成手段と、
前記残存信号の一定時間毎の振幅値の差を差分として求めて、当該差分の変化を累積的に求めることにより、前記被検者の呼吸状態を示した呼吸波を算出する呼吸波算出手段と、
前記呼吸波の波形変化に基づいて単位時間当たりの呼吸数を検出する呼吸数検出手段と
を備えることを特徴とする呼吸検出装置。 - 前記記録手段には、少なくとも1つ以上の前記テンプレート信号が記録されており、
前記基本信号抽出手段により抽出される前記基本信号の波形と、前記記録手段に記録された前記テンプレート信号の波形との相関係数を、前記記録手段に記録された全ての前記テンプレート信号について求めることにより、相関係数が最も高い値を示す前記テンプレート信号を1つだけ抽出するテンプレート信号抽出手段を備え、
前記残存信号生成手段は、前記基本信号抽出手段により抽出される前記基本信号から、前記テンプレート信号抽出手段により1つだけ抽出された前記テンプレート信号を減算することによって、前記残存信号を生成すること
を特徴とする請求項1に記載の呼吸検出装置。 - 前記テンプレート信号抽出手段は、前記基本信号に含まれる前記PQRST波のR点を基準として、前記テンプレート信号のPQRST波におけるR点の時間位置を少しずつずらしながら、前記相関係数を求め、
前記残存信号生成手段は、前記相関係数が最も高い値を示した時間位置において、前記基本信号抽出手段により抽出される前記基本信号から、前記テンプレート信号抽出手段により1つだけ抽出された前記テンプレート信号を減算することによって、前記残存信号を生成すること
を特徴とする請求項2に記載の呼吸検出装置。 - 前記基本信号抽出手段により抽出される前記基本信号と、前記テンプレート信号抽出手段により1つだけ抽出された前記テンプレート信号とを合成することにより、新たなテンプレート信号を生成するテンプレート信号生成手段と、
該テンプレート信号生成手段により生成された新たなテンプレート信号を、前記1つだけ抽出された前記テンプレート信号に換えて、前記記録手段に記録するテンプレート信号更新手段とを備え、
前記残存信号生成手段は、前記基本信号抽出手段により抽出される前記基本信号から、前記テンプレート信号生成手段により生成された前記新たなテンプレート信号を減算することにより、前記残存信号を生成すること
を特徴とする請求項2または請求項3に記載の呼吸検出装置。 - 最も高い値を示した前記相関係数が、予め設定される閾値以下である場合に、前記基本信号抽出手段により抽出される前記基本信号を、新たなテンプレート信号として前記記録手段に追加記録するテンプレート信号追加手段を備え、
前記残存信号生成手段は、最も高い値を示した前記相関係数が、予め設定される閾値以下である場合に、前記基本信号抽出手段により抽出される前記基本信号から、前記テンプレート信号追加手段により追加記録された前記新たなテンプレート信号を減算することにより、前記残存信号を生成すること
を特徴とする請求項2または請求項3に記載の呼吸検出装置。 - 前記基本信号抽出手段により抽出される前記基本信号のP波の終点からQRS波の始点までの間の振幅値を検出し、当該振幅値の標準偏差に基づいて、前記残存信号のノイズ判定に用いる閾値を決定する閾値決定手段と、
前記残存信号の振幅値のうち、前記閾値決定手段により決定された前記閾値に収まらなかった振幅値に対して、メディアンフィルタを適用することにより、前記残存信号に対するノイズの低減を行うノイズ低減手段と
を備え、
前記呼吸波算出手段は、前記ノイズ低減手段によりノイズの低減が行われた前記残存信号を用いて、前記呼吸波を算出すること
を特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の呼吸検出装置。 - 被検者の心電図データから、1心拍分のPQRST波を含む基本信号を継続して抽出する基本信号抽出ステップと、
該基本信号抽出ステップにおいて過去に抽出された前記被検者の基本信号がテンプレート信号として記録手段に記録され、当該記録手段から読み出された前記テンプレート信号を、前記基本信号抽出ステップにおいて抽出される前記基本信号から減算することによって、前記心電図データから前記PQRST波の成分を除去した残存信号を生成する残存信号生成ステップと、
前記残存信号の一定時間毎の振幅値の差を差分として求めて、当該差分の変化を累積的に求めることにより、前記被検者の呼吸状態を示した呼吸波を算出する呼吸波算出ステップと、
前記呼吸波の波形変化に基づいて単位時間当たりの呼吸数を検出する呼吸数検出ステップと
を備えることを特徴とする呼吸検出方法。 - 前記記録手段には、少なくとも1つ以上の前記テンプレート信号が記録されており、
前記基本信号抽出ステップにおいて抽出される前記基本信号の波形と、前記記録手段より読み出された前記テンプレート信号の波形との相関係数を、前記記録手段に記録された全ての前記テンプレート信号について求めることにより、相関係数が最も高い値を示す前記テンプレート信号を1つだけ抽出するテンプレート信号抽出ステップを備え、
前記残存信号生成ステップにおいて、前記基本信号抽出ステップにおいて抽出される前記基本信号から、前記テンプレート信号抽出ステップにおいて1つだけ抽出された前記テンプレート信号を減算することにより、前記残存信号を生成すること
を特徴とする請求項7に記載の呼吸検出方法。 - 前記テンプレート信号抽出ステップにおいて、前記基本信号に含まれる前記PQRST波のR点を基準として、前記テンプレート信号のPQRST波におけるR点の時間位置を少しずつずらしながら、前記相関係数を求め、
前記残存信号生成ステップにおいて、前記相関係数が最も高い値を示した時間位置で、前記基本信号抽出ステップにおいて抽出される前記基本信号から、前記テンプレート信号抽出ステップにおいて1つだけ抽出された前記テンプレート信号を減算することにより、前記残存信号を生成すること
を特徴とする請求項8に記載の呼吸検出方法。 - 前記基本信号抽出ステップにおいて抽出される前記基本信号と、前記テンプレート信号抽出ステップにおいて1つだけ抽出された前記テンプレート信号とを合成することにより、新たなテンプレート信号を生成するテンプレート信号生成ステップと、
該テンプレート信号生成ステップにおいて生成された新たなテンプレート信号を、前記1つだけ抽出された前記テンプレート信号に換えて、前記記録手段に記録させるテンプレート信号更新ステップとを備え、
前記残存信号生成ステップにおいて、前記基本信号抽出ステップにより抽出される前記基本信号から、前記テンプレート信号生成ステップにおいて生成された前記新たなテンプレート信号を減算することにより、前記残存信号を生成すること
を特徴とする請求項8または請求項9に記載の呼吸検出方法。 - 最も高い値を示した前記相関係数が、予め設定される閾値以下である場合に、前記基本信号抽出ステップにおいて抽出される前記基本信号を、新たなテンプレート信号として前記記録手段に追加記録するテンプレート信号追加ステップを備え、
前記残存信号生成ステップにおいて、最も高い値を示した前記相関係数が、予め設定される閾値以下である場合に、前記基本信号抽出ステップにおいて抽出される前記基本信号から、前記テンプレート信号追加ステップにおいて追加記録された前記新たなテンプレート信号を減算することにより、前記残存信号を生成すること
を特徴とする請求項8または請求項9に記載の呼吸検出方法。 - 前記基本信号抽出ステップにおいて抽出される前記基本信号のP波の終点からQRS波の始点までの間の振幅値を検出し、当該振幅値の標準偏差に基づいて、前記残存信号のノイズ判定に用いる閾値を決定する閾値決定ステップと、
前記残存信号の振幅値のうち、前記閾値決定ステップにおいて決定された前記閾値に収まらなかった振幅値に対して、メディアンフィルタを適用することにより、前記残存信号に対するノイズの低減を行うノイズ低減ステップと
を備え、
前記呼吸波算出ステップでは、前記ノイズ低減ステップにおいてノイズの低減が行われた前記残存信号を用いて、前記呼吸波を算出すること
を特徴とする請求項7乃至請求項11のいずれか1項に記載の呼吸検出方法。 - 被検者の心電図データに基づいて当該被検者の呼吸数を検出する呼吸検出装置用の呼吸検出用プログラムであって、
前記呼吸検出装置は記録手段を有し、
前記呼吸検出装置の制御手段に、
前記心電図データから、1心拍分のPQRST波を含む基本信号を継続して抽出させる基本信号抽出機能と、
該基本信号抽出機能において過去に抽出された前記被検者の基本信号がテンプレート信号として前記記録手段に記録されており、前記記録手段から読み出された前記テンプレート信号を、前記基本信号抽出機能により抽出される前記基本信号から減算することによって、前記心電図データから前記PQRST波の成分を除去した残存信号を生成させる残存信号生成機能と、
前記残存信号の一定時間毎の振幅値の差を差分として求めて、当該差分の変化を累積的に求めることにより、前記被検者の呼吸状態を示した呼吸波を算出させる呼吸波算出機能と、
前記呼吸波の波形変化に基づいて単位時間当たりの呼吸数を検出させる呼吸数検出機能と
を実現させることを特徴とする呼吸検出用プログラム。 - 前記記録手段には、少なくとも1つ以上の前記テンプレート信号が記録されており、
前記制御手段に、
前記基本信号抽出機能により抽出される前記基本信号の波形と、前記記録手段より読み出された前記テンプレート信号の波形との相関係数を、前記記録手段に記録された全ての前記テンプレート信号について求めることにより、相関係数が最も高い値を示す前記テンプレート信号を1つだけ抽出させるテンプレート信号抽出機能を実現させ、
前記残存信号生成機能において、前記基本信号抽出機能により抽出される前記基本信号から、前記テンプレート信号抽出機能により1つだけ抽出された前記テンプレート信号を減算することにより、前記残存信号を生成させること
を特徴とする請求項13に記載の呼吸検出用プログラム。 - 前記制御手段に対して、
前記テンプレート信号抽出機能において、前記基本信号に含まれる前記PQRST波のR点を基準として、前記テンプレート信号のPQRST波におけるR点の時間位置を少しずつずらしながら、前記相関係数を求めさせ、
前記残存信号生成機能において、前記相関係数が最も高い値を示した時間位置において、前記基本信号抽出機能により抽出される前記基本信号から、前記テンプレート信号抽出機能により1つだけ抽出された前記テンプレート信号を減算することにより、前記残存信号を生成させること
を特徴とする請求項14に記載の呼吸検出用プログラム。 - 前記制御手段に、
前記基本信号抽出機能により抽出される前記基本信号と、前記テンプレート信号抽出機能により1つだけ抽出された前記テンプレート信号とを合成することにより、新たなテンプレート信号を生成させるテンプレート信号生成機能と、
該テンプレート信号生成機能により生成された新たなテンプレート信号を、前記1つだけ抽出された前記テンプレート信号に換えて、前記記録手段に記録させるテンプレート信号更新機能とを実現させ、
前記残存信号生成機能において、前記基本信号抽出機能により抽出される前記基本信号から、前記テンプレート信号生成機能により生成された前記新たなテンプレート信号を減算することにより、前記残存信号を生成させること
を特徴とする請求項14または請求項15に記載の呼吸検出用プログラム。 - 前記制御手段に、
最も高い値を示した前記相関係数が、予め設定される閾値以下である場合に、前記基本信号抽出機能により抽出される前記基本信号を、新たなテンプレート信号として前記記録手段に追加記録させるテンプレート信号追加機能を実現させ、
前記残存信号生成機能において、最も高い値を示した前記相関係数が、予め設定される閾値以下である場合に、前記基本信号抽出機能により抽出される前記基本信号から、前記テンプレート信号追加機能により追加記録される前記新たなテンプレート信号を減算することにより、前記残存信号を生成させること
を特徴とする請求項14または請求項15に記載の呼吸検出用プログラム。 - 前記制御手段に対して、
前記基本信号抽出機能により抽出される前記基本信号のP波の終点からQRS波の始点までの間の振幅値を検出させ、当該振幅値の標準偏差に基づいて、前記残存信号のノイズ判定に用いる閾値を決定させる閾値決定機能と、
前記残存信号の振幅値のうち、前記閾値決定機能により決定された前記閾値に収まらなかった振幅値に対して、メディアンフィルタを適用することにより、前記残存信号に対するノイズの低減を行わせるノイズ低減機能と
を備え、
前記呼吸波算出ステップにおいて、前記ノイズ低減機能によりノイズの低減が行われた前記残存信号を用いて、前記呼吸波を算出させること
を特徴とする請求項13乃至請求項17のいずれか1項に記載の呼吸検出用プログラム。
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