JP2019518515A5

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Publication number: JP2019518515A5
Application number: JP2018559936A
Authority: JP
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2020-06-18

Claims

被検者の呼吸周波数および心拍周波数を求めるシステムであって、
複数の信号を送信し、それぞれのリターン信号を受信し、少なくとも１つのハードウェアプロセッサに接続されている少なくとも１つの超広帯域（ＵＷＢ）送受信機、
を備えており、前記ハードウェアプロセッサが、
前記ＵＷＢ送受信機から複数のリターン信号示度を受信する処理と、ここで、前記示度それぞれが、時刻を有し、かつ前記時刻における複数の強度値を含み、前記強度値それぞれが、前記ＵＷＢ送受信機と前記被検者との間の距離を表す対応する距離値を有しており、
前記複数のリターン信号示度からレンジドップラーマップを求める処理と、
前記レンジドップラーマップを解析して前記被検者の呼吸周波数値を求める処理と、
まだ未知の心拍周波数の複数の高調波に等しい複数のピーク周波数および複数の別の周波数を含む複数の合成周波数を得る目的で、前記レンジドップラーマップにおいて複数のドップラーマップ周波数のヌルステアリングを実行して、前記レンジドップラーマップによって表される波形の少なくとも１つから前記呼吸周波数値および前記呼吸周波数値の整数倍を無効にする処理と、ここで、前記複数の別の周波数それぞれが、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記まだ未知の心拍周波数の前記複数の高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記まだ未知の心拍周波数の前記複数の高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、であり、
複数の計算される周波数が前記複数の合成周波数に対応するように、前記ピーク周波数をもたらしている可能性が最大である心拍周波数値を求めるために、前記呼吸周波数および前記複数の合成周波数を使用して最適化問題を解く処理と、ここで、前記複数の計算される周波数が、前記求められる心拍周波数の複数の計算された高調波と、複数の別の計算された周波数を含み、前記複数の別の計算された周波数それぞれが、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記複数の計算された高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記複数の計算された高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、である、
を実行するように構成されている、
システム。
前記送受信機がインパルス無線送受信機である、請求項１に記載のシステム。
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、前記レンジドップラーマップを解析して前記被検者の呼吸周波数値を求める処理を実行するようにさらに構成されており、前記求める処理が、
前記レンジドップラーマップにおいて少なくとも１つのピーク周波数を識別する処理と、
前記少なくとも１つのピーク周波数それぞれのスペクトル推定を実行して、少なくとも１つの高調波列を得る処理と、ここで、前記少なくとも１つの高調波列それぞれが、前記少なくとも１つのピーク周波数の１つにおける、前記少なくとも１つのピーク周波数の第１の高調波周波数、第２の高調波周波数、および第３の高調波周波数を含み、
前記少なくとも１つの高調波列の２つの連続するピークの周波数値の間の差として、呼吸周波数値を求める処理と、
を含む、
請求項１に記載のシステム。
スペクトル推定を実行する前記処理が、前記少なくとも１つのピーク周波数を有する距離を表す前記レンジドップラーマップの少なくとも１つの行に、多重信号分類（ＭＵＳＩＣ）または高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を適用する処理を含む、請求項３に記載のシステム。
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、前記複数のドップラー周波数のヌルステアリングを、スペクトル無効化を含むＭＵＳＩＣを使用して実行するように、さらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、前記複数のリターン信号示度から前記レンジドップラーマップを求める処理を実行するように、さらに構成されており、前記求める処理が、
前記複数のリターン信号示度それぞれから強度に関するクラッタを除去して、複数の強度クラッタ除去処理済み示度を生成する処理と、
前記複数のリターン信号示度の距離軸を、識別された数のビンに分割することによって、複数のビンを生成する処理と、
前記複数の強度クラッタ除去済み示度それぞれから距離に関するクラッタを除去して、複数の距離クラッタ除去済み示度を生成する処理と、
前記複数のビンそれぞれにおいて、前記ビンの距離に関連付けられる前記複数の距離クラッタ除去済み示度におけるすべての強度値に、時間領域における窓関数を乗算して、複数の窓掛けされた示度を生成する処理と、
複数のフィルタリングされた示度を生成する目的で、前記複数の窓掛けされた示度に、識別された周波数範囲のための周波数フィルタを適用して、呼吸周波数または心拍周波数に関連しない周波数を排除する処理と、
前記複数のフィルタリングされた示度それぞれにＦＦＴを適用してレンジドップラーマップを生成する処理と、
を含む、
請求項１に記載のシステム。
前記窓関数がハン関数窓である、請求項６に記載のシステム。
前記識別された周波数範囲が、０．１Ｈｚと４Ｈｚの間である、請求項６に記載のシステム。
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、
生成された呼吸周波数値が基準周波数から少なくとも所定のしきい値だけ逸脱している場合に、メッセージを制御ハードウェアプロセッサに送り、前記基準周波数が、前に生成された呼吸周波数と、所定の基準呼吸周波数とからなる群から選択される、
ようにさらに構成されている
請求項１に記載のシステム。
前記所定のしきい値が、前記生成された呼吸周波数と前記基準周波数との間の相対的差異である、請求項９に記載のシステム。
前記相対的差異が、前記基準周波数の５パーセントである、請求項１０に記載のシステム。
前記所定のしきい値がヘルツ数である、請求項９に記載のシステム。
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、
生成された心拍周波数値が基準周波数から少なくとも所定の心拍差しきい値だけ逸脱している場合に、メッセージを制御ハードウェアプロセッサに送り、前記基準周波数が、前に生成された心拍周波数と、所定の基準心拍周波数とからなる群から選択される、
ようにさらに構成されている、
請求項１に記載のシステム。
前記所定のしきい値が、前記生成された心拍周波数と前記基準周波数との間の相対的差異である、請求項１３に記載のシステム。
前記相対的差異が、前記基準周波数の５パーセントである、請求項１４に記載のシステム。
前記所定のしきい値がヘルツ数である、請求項１３に記載のシステム。
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、
前記示度の前記複数の強度値の平均強度値を計算し、前記示度の前記複数の強度値それぞれから前記平均強度値を減算することによって、前記複数のリターン信号示度それぞれから強度に関するクラッタを除去する処理を実行する、
ようにさらに構成されている、
請求項６に記載のシステム。
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、
各距離について、前記距離に対応する前記複数の強度クラッタ除去済み示度すべての前記複数の強度値の第２の平均強度値を計算し、前記距離に対応する前記複数の強度クラッタ除去済み示度すべての前記複数の強度値それぞれから、前記第２の平均強度値を減算することによって、前記複数の強度クラッタ除去済み示度それぞれから距離に関するクラッタを除去する処理を実行する、
ようにさらに構成されている、
請求項６に記載のシステム。
被検者の呼吸周波数および心拍周波数を求める方法であって、
ＵＷＢ送受信機から複数のリターン信号示度を受信するステップであって、前記示度それぞれが、時刻を有し、かつ前記時刻における複数の強度値を含み、前記強度値それぞれが、前記ＵＷＢ送受信機と前記被検者との間の距離を表す対応する距離値を有する、ステップと、
前記複数のリターン信号示度からレンジドップラーマップを求めるステップと、
前記レンジドップラーマップを解析して前記被検者の呼吸周波数値を求めるステップと、
まだ未知の心拍周波数の複数の高調波に等しい複数のピーク周波数および複数の別の周波数を含む複数の合成周波数を得る目的で、前記レンジドップラーマップにおいて複数のドップラーマップ周波数のヌルステアリングを実行して、前記レンジドップラーマップによって表される波形の少なくとも１つから前記呼吸周波数値および前記呼吸周波数値の整数倍を無効にするステップであって、前記複数の別の周波数それぞれが、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記まだ未知の心拍周波数の前記複数の高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記まだ未知の心拍周波数の前記複数の高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、である、ステップと、
複数の計算される周波数が前記複数の合成周波数に対応するように、前記ピーク周波数をもたらしている可能性が最大である心拍周波数値を求めるために、前記呼吸周波数および前記複数の合成周波数を使用して最適化問題を解くステップであって、前記複数の計算される周波数が、前記求められる心拍周波数の複数の計算された高調波と、複数の別の計算された周波数を含み、前記複数の別の計算された周波数それぞれが、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記複数の計算された高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記複数の計算された高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、である、ステップと、
を含む、方法。
前記最適化問題は費用関数最適化問題である、請求項１に記載のシステム。