JP2018000952A - 実時間信号分割及び基準点整列フレームワークを提供するシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】センサ122は使用者から第1信号を獲得するように構成され、診断プロセッサは第1信号を前処理して第2信号を生成し、第2信号を分割して第1、第2信号セグメントを形成し、第1、第2信号セグメントの各々に対する基準点を決定し、特徴整列のために、第2信号セグメントの基準点の隣接点を第1信号セグメントの基準点にマッチさせ、特徴整列の結果を使用して第3信号を提供する。
【選択図】図2
Description
従来のビート(拍動、beat)検出方法は通常、多様なタイプの測定センサからの健康測定結果(例えば、心臓拍動、呼吸数)を決定するのに使用される。この測定センサは、例えばBCG(ballistocardiography、心弾動図)信号、PPG(photoplethysmogram、光電式容積脈波図)信号、ECG(electrocardiogram、心電図)信号、GSR(galvanic skin response、電気皮膚反応)信号及び生体インピーダンス信号のような多様なタイプのセンサ信号を測定する。このような従来のビート検出方法は正確な検出性能を提供できず、雑音が含まれた信号(noizy_signal、以下、「雑音信号」という)上の特徴点(feature points)を高い信頼度をもって識別できない。
一実施形態によれば、本例示的なシステムは信号品質向上の目的のために信号混合(signal fusion)のようにチャネルを結合して新しいチャネルを形成してチャネルの数を更に増加できる。本例示的なシステムは、例えば再現率(recurrence rate)分析、周波数スペクトルで優位(又は優勢な)周波数の決定、及びエントロピ分析の中で1つ以上に基づいてチャネルを選択する。例えば、BCGチャネル選択のためにスペクトル分析を使用する時、優勢な周波数成分のより高い電力比率は、測定された信号のより良い決定のみならず、アーティファクト(artifacts、人為的なゴミ・キズ)の抑制を呈する。また、多様な実施形態は、オプションとしてチャネル選択を有する。例えば、ただ1つのチャネル入力のみがある場合、チャネル選択は必要としない。
従って、センサのタイプは、また前処理が必要であるか否かを決定するのに使用される。例えば、ECGセンサ又はPPGセンサからの信号は前処理される必要がない。他の実施形態は、使用されるセンサに関わらず、信号が前処理される必要がない程度に十分にクリーンであるか否かを決定する。同様に多様な実施形態は、通常はクリーン信号を生成するセンサが使用される場合にも信号が前処理される必要があることを決定できる。
信号品質信頼度の指標が所定の閾値より低ければ、プロセスはチャネル選択のために段階506に進行し、段階510で再初期化をもたらす。
102 ディスプレイ
110、112 プロセッサ
120 センサモジュール
122、124 センサ
130 バッテリ
140 バンド
142 クラスプ
200 CPU
210 メモリ
212 オペレーティングシステム(OS)
214 アプリケーション
216 不揮発性メモリ
218 揮発性メモリ
220 IOインタフェイス
230 通信インタフェイス
240 電源管理ユニット(PMU)
250 分解モジュール
260 再構成モジュール
270 帯域通過フィルタ
300 スマートフォン
302 通信信号
BCG 心弾動図(ballistocardiography)
DTW 適応式動的時間ワ−プ(adaptive dynamic time warping)
ECG 心電図(electrocardiogram)
GSR 電気皮膚反応(galvanic skin response)
HRV 心拍変動(heart rate variability)
PPG 光電式容積脈波図(photoplethysmogram)
RRV 呼吸数変動(respiration rate variability)
TDE 時間遅延挿入(time−delay embedding)
Claims (20)
- 実時間信号分割及び基準点整列フレームワークを提供する方法であって、
使用者から少なくとも1つのチャネルを通じて受信された第1信号に対する信号タイプを決定する段階と、
前記第1信号から第2信号を提供する段階と、
前記第2信号を分割して第1信号セグメント及び第2信号セグメントを形成する段階と、
前記信号タイプに基づいて、前記第1信号セグメント及び前記第2信号セグメントを処理し、前記第1信号セグメント及び前記第2信号セグメントの各々に対する基準点を決定する段階と、
前記決定された基準点を利用して第3信号を生成する段階と、を含み、
前記基準点を決定する段階は、
前記信号タイプが第1タイプである場合、前記第1信号セグメント及び前記第2信号セグメントの各々に対する前記基準点を決定する段階と、
前記信号タイプが第2タイプである場合、
前記第1信号セグメントから第1イベント位置を決定し、前記第1信号セグメントに対する前記基準点として前記第1イベント位置を識別する段階と、
前記第2信号セグメントから1つ以上の隣接点を前記第1信号セグメントに対する前記基準点にマッチングさせる段階と、
前記1つ以上の隣接点の中で1つを前記第1信号セグメントに対する前記基準点に対応する前記第2信号セグメントに対する前記基準点として選択する段階と、を含むことを特徴とする方法。 - 前記使用者の動きをモニタリングする段階をさらに含み、
前記モニタリングされた動きが予め設定された閾値より低ければ、前記第1信号は、処理のために受け入れられることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記基準点は、極大及び極小の中で1つを決定することによって前記第1信号セグメント及び前記第2信号セグメントの各々に対して決定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記信号タイプが第1タイプである場合、前記第2信号は、前記第1信号と同様に提供され、前記信号タイプが第2タイプである場合、前記第2信号は、時間−ドメイン(time−domain)処理及び時間−周波数(time−frequency)処理の中で1つに前記第1信号を前処理することによって前記第2信号が提供されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記時間−ドメイン処理は、帯域通過フィルタリングを含むことを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記時間−周波数処理は、ウェーブレット係数再構成を含むことを特徴とする請求項4に記載の方法。
- 前記第1信号を受信するために前記少なくとも1つのチャネルの中で1つの選択を確定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1信号の一部を格納する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1信号セグメント及び前記第2信号セグメントを形成するために、TDE(time delay embedding、時間遅延挿入)ビート検出及び適応形閾値(adaptive_thresholding)ビート検出の中で1つを使用する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 第1信号セグメントと第2信号セグメントとをマッチングさせるために類似性マッチング技術を使用する段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記類似性マッチング技術は、DTW(dynamic time warping)方法及び相関方法を含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記DTW方法に確率関数を適用して前記第1信号セグメント及び前記第2信号セグメントの部分に他の加重値を割当する段階をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記第3信号が予め設定された閾値より低ければ、前記使用者から前記第1信号を受信するための新しいチャネルを選択する段階をさらに含み、
前記少なくとも1つのチャネルの中で任意のチャネルは、前記新しいチャネルであることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 実時間信号分割及び基準点整列フレームワークを提供するシステムであって、
使用者から第1信号を獲得するように構成された少なくとも1つのセンサと、
診断プロセッサと、を含み、
前記少なくとも1つのセンサは、少なくとも1つのチャネルを有し、前記第1信号は、前記少なくとも1つのチャネルの中で1つのチャネルから受信され、
前記診断プロセッサは、
前記第1信号の信号タイプを決定し、
前記第1信号から第2信号を提供し、
前記第2信号を分割して第1信号セグメント及び第2信号セグメントを形成し、
前記信号タイプに基づいて、前記第1信号セグメント及び前記第2信号セグメントを処理し、前記第1信号セグメント及び前記第2信号セグメントの各々に対する基準点を決定し、
前記決定された基準点を利用して第3信号を生成し、
前記信号タイプが第1タイプである場合、前記第1信号セグメント及び前記第2信号セグメントの各々に対する前記基準点を決定し、
前記信号タイプが第2タイプである場合、
前記第1信号セグメントから第1イベント位置を決定し、前記第1信号セグメントに対する前記基準点として前記第1イベント位置を識別し、
前記第2信号セグメントから1つ以上の隣接点を前記第1信号セグメントに対する前記基準点にマッチングさせ、
前記1つ以上の隣接点の中で1つを前記第1信号セグメントに対する前記基準点に対応する前記第2信号セグメントに対する前記基準点として選択することを特徴とするシステム。 - 前記少なくとも1つのセンサの中で少なくとも1つは、前記使用者の動きをモニタリングし、前記モニタリングされた動きが予め設定された閾値より低ければ、前記第1信号は、処理のために受け入れられることを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 前記使用者の身体位置情報を格納するように構成されたメモリをさらに含み、前記身体位置情報は、前記少なくとも1つのセンサによってモニタリングされるから前記診断プロセッサによって決定されることを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 前記基準点は、極大及び極小の中で1つを決定することによって前記第1信号セグメント及び前記第2信号セグメントの各々に対して決定されることを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 前記信号タイプが第1タイプである場合、前記第2信号は、前記第1信号と同様に提供され、前記信号タイプが第2タイプである場合、前記第2信号は、時間−ドメイン(time−domain)処理及び時間−周波数(time−frequency)処理の中で1つに前記第1信号を前処理することによって前記第2信号が提供されることを特徴とする請求項14に記載のシステム。
- 前記時間−ドメイン処理は、帯域通過フィルタリングを含み、前記時間−周波数処理は、ウェーブレット係数再構成を含むことを特徴とする請求項18に記載のシステム。
- 実時間信号分割及び基準点整列フレームワークを提供する方法であって、
使用者から少なくとも1つのチャネルを通じて第1信号を受信する段階と、
前記第1信号から第2信号を提供する段階と、
前記第2信号を分割して複数の信号セグメントを形成する段階と、
前記複数の信号セグメントの各々に対する少なくとも1つのイベント位置を決定する段階と、
特徴整列のために前記複数の信号セグメントの中で隣接する信号セグメントに対する少なくとも1つのイベント位置をマッチングさせる段階と、
前記特徴整列結果を使用して第3信号を提供する段階と、を含む方法。
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