JP2021045407A - Ｃａｐ（周期性脳波活動）検出装置、ｃａｐ（周期性脳波活動）検出方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】脈波データからＣＡＰ（周期性脳波活動）を検出するための技術を提供する。【解決手段】被検者の脈波データを取得する脈波データ取得部と、前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出する前処理部と、前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最大点と後の前記基線の第２の局所最大点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ候補点として決定するＣＡＰ候補点決定部と、前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最大点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の前記基線の局所最小点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最小点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出するＣＡＰ検出部と、を有するＣＡＰ検出装置。【選択図】図６

Description

本開示は、ＣＡＰ（周期性脳波活動）を検出する技術に関する。

睡眠状態を判定する睡眠状態モニタリングシステムとして、脳波による睡眠ステージ（浅い睡眠、深い睡眠、レム睡眠、ノンレム睡眠等）の判定が広範に利用されている（例えば、特許文献１）。また、脳波に比較して取得が容易な体動や脈波を利用した睡眠モニタリングシステムもまた提案されている（例えば、特許文献２）。

一方、睡眠ステージは１つの睡眠指標として用いられているが、被検者の睡眠に対する充足度を示す睡眠主観との相関は高いとは言えず、睡眠主観と相関が高いと言われる睡眠指標として、脳波に基づき定義されたＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）（周期性脳波活動）が知られている（例えば、非特許文献１）。一般に、ＣＡＰの発生頻度が高い期間では、睡眠状態の質が不良となる。

特開２０１１−８３３９３号公報 特開２０１８−１６１４３２号公報

Terzano MG, Parrino L, Spaggiari MC, Palomba V, Rossi M, Smerieri A, et al. CAP variables and arousals as sleep electroencephalogram markers for primary insomnia. Clin Neurophysiol 2003 Sep; 114(9): 1715-23.

上記特許文献１及び特許文献２においては、睡眠ステージの判定を行なうことは可能であるが、ＣＡＰ（周期性脳波活動）を検出することはできない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、脈波データからＣＡＰ（周期性脳波活動）を検出するための技術を提供することである。

上記課題を解決するため、本開示の一態様は、被検者の脈波データを取得する脈波データ取得部と、前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出する前処理部と、前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最大点と後の前記基線の第２の局所最大点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定するＣＡＰ候補点決定部と、前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最大点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の前記基線の局所最小点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最小点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出するＣＡＰ検出部と、を有するＣＡＰ検出装置に関する。

上記課題を解決するため、本開示の他の態様は、被検者の脈波データを取得する脈波データ取得部と、前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出する前処理部と、前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最小点と後の前記基線の第２の局所最小点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定するＣＡＰ候補点決定部と、前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最小点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の前記基線の局所最大点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最大点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出するＣＡＰ検出部と、を有するＣＡＰ検出装置に関する。

本開示によると、脈波データからＣＡＰ（周期性脳波活動）を検出するための技術を提供することができる。

本開示の一実施例によるＣＡＰ検出装置を示す概略図である。 本開示の一実施例によるＣＡＰ検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本開示の一実施例によるＣＡＰ検出装置の機能構成を示すブロック図である。 本開示の一実施例による脈波データの前処理を示す概略図である。 本開示の一実施例によるＣＡＰ検出処理を示す概略図である。 本開示の一実施例によるＣＡＰ検出装置処理の全体処理を示すフローチャートである。 本開示の一実施例によるＣＡＰ候補点決定処理の詳細を示すフローチャートである。 本開示の一実施例によるＣＡＰ検出処理の詳細を示すフローチャートである。

以下の実施例では、被検者の睡眠中の脈波データからＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）（周期性脳波活動）を検出するＣＡＰ検出装置が開示される。
［本開示の概要］
後述される実施例を概略すると、図１に示されるように、ＣＡＰ検出装置１００は、被検者の睡眠中の脈波データを取得すると、取得した脈波データの基線と当該基線に対する包絡線とを導出し、導出した基線及び包絡線の変曲点を利用して、睡眠主観を良好に表す睡眠指標であるＣＡＰを検出する。

このようにして、ＣＡＰ検出装置１００は、相対的に取得が困難な脳波データの代わりに、装着が容易な脈波センサによって睡眠中の被検者から時系列に収集された脈波データから、被検者の睡眠主観を考慮したＣＡＰを検出することができる。
［ハードウェア構成］
ここで、ＣＡＰ検出装置１００は、例えば、サーバなどの計算装置であってもよいし、脈波測定装置（例えば、手首を計測するリストデバイス、耳を計測するイヤーデバイスなど）に搭載されてもよいし、あるいは、脈波測定装置に通信接続されたスマートフォン、タブレットなどであってもよく、図２に示されるようなハードウェア構成を有してもよい。すなわち、ＣＡＰ検出装置１００は、バスＢを介し相互接続されるドライブ装置１０１、補助記憶装置１０２、メモリ装置１０３、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０４、インタフェース装置１０５及び通信装置１０６を有する。

ＣＡＰ検出装置１００における後述される各種機能及び処理を実現するプログラム又は命令を含む各種コンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの記録媒体１０７によって提供されてもよい。プログラムを記憶した記録媒体１０７がドライブ装置１０１にセットされると、プログラムが記録媒体１０７からドライブ装置１０１を介して補助記憶装置１０２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１０７により行う必要はなく、ネットワークなどを介し何れかの外部装置からダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１０２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータなどを格納する。メモリ装置１０３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１０２からプログラムやデータを読み出して格納する。補助記憶装置１０２及びメモリ装置１０３は、プログラム又は命令を格納する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体として実現される。プロセッサとして機能するＣＰＵ１０４は、メモリ装置１０３に格納されたプログラムやプログラムを実行するのに必要なパラメータなどの各種データに従って、ＣＡＰ検出装置１００の各種機能及び処理を実行する。インタフェース装置１０５は、ネットワーク又は外部装置に接続するための通信インタフェースとして用いられる。通信装置１０６は、外部装置と通信するための各種通信処理を実行する。インタフェース装置１０５と通信装置１０６の少なくとも一方は、後述する、脈波センサ又は脈波センサを搭載したウェアラブルな装置から被検者の脈波データを取得する脈波データ取得部として機能する。

しかしながら、ＣＡＰ検出装置１００は、上述したハードウェア構成に限定されるものでなく、例えば、ＣＡＰ検出装置１００による機能及び処理の１つ以上を実現する１つ以上の回路などの他の何れか適切なハードウェア構成により実現されてもよく、例えば、被験者の腕に装着される腕時計型のウェアラブルタイプや、被験者の耳に挿入するイヤホン型のヒアラブルタイプの装置、または、スマートフォンとして実現されてもよい。
［ＣＡＰ検出装置］
次に、図３を参照して、本開示の一実施例によるＣＡＰ検出装置１００を説明する。図３は、本開示の一実施例によるＣＡＰ検出装置１００の機能構成を示すブロック図である。

図３に示されるように、ＣＡＰ検出装置１００は、脈波データ取得部１１０、前処理部１２０、ＣＡＰ候補点決定部１３０及びＣＡＰ検出部１４０を有する。

脈波データ取得部１１０は、被検者の脈波データを取得する。具体的には、脈波データは、脈波センサを搭載したウェアラブルな装置によって睡眠中の被検者から収集され、ＣＡＰ検出装置１００に提供される。例えば、脈波データは、図４（ａ）に示されるようなものであってもよい。ここで、縦軸は脈波センサの出力を表し、横軸は時間を表す。脈波センサの出力は約１秒周期で増減を繰り返しており、脈拍を表している。

例えば、脈波センサは、フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ：Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ）方式による容積脈波を検知するセンサ、血流脈波を検知するドップラー血流計、圧脈波を検知する圧電センサなどの各種センサにより実現されてもよい。

脈波データ取得部１１０は、脈波センサから取得した脈波データを前処理部１２０に提供する。

前処理部１２０は、脈波データの基線を導出し、当該基線の包絡線を導出する。具体的には、前処理部１２０は、脈波データ取得部１１０から図４（ａ）に示されるような脈波データを取得すると、取得した脈波データに対してバンドパスフィルタ処理を実行し、図４（ｂ）に示されるような当該脈波データの基線を導出する。例えば、当該バンドパスフィルタ処理は、脈波データ取得部１１０から取得した脈波データについて、例えば、０．０８Ｈｚ〜０．２Ｈｚの範囲を抽出するものであってもよい。

このようにして基線を導出すると、前処理部１２０は更に、導出した基線の包絡線を導出する。例えば、前処理部１２０は、導出した基線に対してヒルベルト変換を実行することによって包絡線を取得してもよく、例えば、図４（ｂ）の基線に対して、図４（ｃ）の破線により示されるような包絡線が取得されうる。

このようにして基線及び包絡線を導出すると、前処理部１２０は、導出した基線及び包絡線をＣＡＰ候補点決定部１３０に提供する。

ＣＡＰ候補点決定部１３０は、包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して包絡線の局所最大点の前の基線の第１の局所最大点と後の基線の第２の局所最大点とをＣＡＰ候補点として決定する。ＣＡＰが発生すると、ＣＡＰの長さによらず、発生から数秒後に大きな脈波変化が生じる。ＣＡＰ点とは前述した大きな脈波変化位置であり、ＣＡＰ候補点はその候補となる。具体的には、ＣＡＰ候補点決定部１３０はまず、前処理部１２０から取得した包絡線の１つ以上の局所最大点を特定する。例えば、ＣＡＰ候補点決定部１３０は、図４（ｃ）の破線により示される包絡線に対して、図５における包絡線上のドットにより示される複数の局所最大点を特定する。このような包絡線の利用は、２０〜４０秒の範囲内と考えられるＣＡＰ間隔に適した個数のＣＡＰ候補点を効果的に抽出することを可能にし、ロバストで高精度のＣＡＰ検出が可能になる。

包絡線上の局所最大点を特定すると、ＣＡＰ候補点決定部１３０は、特定された各局所最大点に対してＣＡＰ候補点を決定する。具体的には、ＣＡＰ候補点決定部１３０は、図５に示された包絡線の局所最大点Ａ１に対して、時間軸に関してＡ１の前後の基線の局所最大点Ｋ１，Ｋ２をそれぞれ特定し、特定したＫ１，Ｋ２をＡ１に対するＣＡＰ候補点として決定する。換言すると、Ａ１に対するＣＡＰ候補点Ｋ１，Ｋ２は、時間軸に関してＡ１を挟む基線の局所最大点である。ＣＡＰ候補点決定部１３０は、特定された全ての局所最大点に対して上述したＣＡＰ候補点決定処理を実行し、特定した基線の局所最大点をＣＡＰ候補点として保持する。

ＣＡＰ検出部１４０は、決定された各ＣＡＰ候補点に対して、当該ＣＡＰ候補点の前の基線の局所最大点と、当該ＣＡＰ候補点と当該前の局所最大点との間の基線の局所最小点とを特定し、ＣＡＰ候補点と前の局所最大点との間の差分と、ＣＡＰ候補点と局所最小点との間の差分とから算出した評価値に基づきＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出する。ここで、ＣＡＰは、脳波の急激な周波数変化や振幅変化により定義されている。ＣＡＰは、皮質覚醒（大脳表面の皮質からの覚醒）等により発生している。皮質覚醒は自律神経活動であり、抹消血管の収縮に影響を与える。つまり、ＣＡＰが発生すると自律神経活動により、心拍上昇、血圧上昇、脈拍基線の乱れ、呼吸変動、脈波振幅の低下、体動の発生、等が起きると言われている。脈波から、脈拍基線の乱れ、心拍上昇、脈波振幅（脈波高）の低下を実験で調べたところ、前述順にＣＡＰとの相関が高いことが分かった。図４（ａ）は、３回のＣＡＰが発生している実例となる。

具体的には、ＣＡＰ検出部１４０は、図５に示されたＣＡＰ候補点Ｋ１に対して、時間軸に関して前の基線の局所最大点Ｋ０を特定すると共に、Ｋ１とＫ０との間の基線の局所最小点Ｌ１を特定する。基線の局所最大点Ｋ０及び局所最小点Ｌ１を特定すると、ＣＡＰ検出部１４０は、Ｋ１における基線値からＫ０における基線値を差し引き、その差分Ｂ０を算出する。ただし、差分が負になった場合、差分Ｂ０は０に設定される。また、ＣＡＰ検出部１４０は、Ｋ１における基線値からＬ１における基線値を差し引き、その差分Ｂ１を算出する。ただし、差分が負になった場合、差分Ｂ１は０に設定される。これらの差分Ｂ０，Ｂ１を算出すると、ＣＡＰ検出部１４０は、Ｂ０＊ｔｈ０＋Ｂ１＊ｔｈ１を算出し、算出した値を評価値Ｃとする。ここで、ｔｈ０，ｔｈ１は所定の正の閾値を表す。また、ｔｈ０＞ｔｈ１に設定されてもよい。

同様にして、ＣＡＰ検出部１４０は、ＣＡＰ候補点Ｋ２について評価値Ｃを算出し、Ｋ１とＫ２との評価値Ｃを比較し、より大きな評価値Ｃを有するＣＡＰ候補点Ｋ１又はＫ２を特定する。そして、ＣＡＰ検出部１４０は、特定したＣＡＰ候補点の評価値Ｃが閾値Ｔｈ以上であるか判定し、評価値Ｃが閾値Ｔｈ以上である場合、包絡線の局所最大点Ａ１に対するＣＡＰとして当該ＣＡＰ候補点を判定する。他方、評価値Ｃが閾値Ｔｈ未満である場合、ＣＡＰ検出部１４０は、包絡線の局所最大点Ａ１に対応するＣＡＰは検出されなかった、すなわち、当該ＣＡＰ候補点は非ＣＡＰであると判定する。

一実施例では、ＣＡＰ検出部は、ＣＡＰ候補点Ｋ１の前の基線の局所最大点Ｋ０と当該ＣＡＰ候補点Ｋ１との間の期間における最大脈拍数と最小脈拍数との差分を算出し、差分が所定の閾値ｔｈ２以下である場合、ＣＡＰ候補点Ｋ１を非ＣＡＰと判定してもよい。脈波センサは測定部位により観測波形が異なり、例えば、指先で脈波が測定された場合、基線変化は明りょうであると想定され、ｔｈ２はゼロに設定されてもよい。他方、耳たぶで脈波が測定された場合、基線変化はノイズに埋もれる傾向があり、ｔｈ２は何れか適切な正の数に設定されてもよい（例えば、ｔｈ２＝３など）。最大脈拍数と最小脈拍数との差分が閾値ｔｈ２以下である場合、当該期間における脈拍数の変動はノイズの可能性があると考えられるため、当該ＣＡＰ候補点は非ＣＡＰとして判定されてもよい。

なお、上述した実施例では、脈拍数が脈波データとして用いられたが、本開示による脈波データはこれに限定されず、一拍の高さを示す脈波高であってもよい。あるいは、脈拍数と脈波高との双方が利用されてもよい。
［ＣＡＰ検出処理］
次に、図６〜８を参照して、本開示の一実施例によるＣＡＰ検出処理を説明する。当該ＣＡＰ検出処理は、上述したＣＡＰ検出装置１００によって実現され、例えば、ＣＡＰ検出装置１００のプロセッサがプログラム又は命令を実行することによって実現されてもよい。図６は、本開示の一実施例によるＣＡＰ検出処理の全体処理を示すフローチャートである。また、図７は、本開示の一実施例によるＣＡＰ候補点決定処理の詳細を示すフローチャートであり、図８は、本開示の一実施例によるＣＡＰ検出処理の詳細を示すフローチャートである。

図６に示されるように、ステップＳ１０１において、ＣＡＰ検出装置１００は、脈波データを取得する。具体的には、ＣＡＰ検出装置１００は、脈波センサによって収集された被検者の睡眠中の脈拍数、脈波高などの脈波データを取得する。

ステップＳ１０２において、ＣＡＰ検出装置１００は、脈波データの基線及び包絡線を導出する。具体的には、ＣＡＰ検出装置１００は、ステップＳ１０１において取得した脈波データに対してバンドパスフィルタ処理などの前処理を実行し、脈波データの基線を導出する。なお、ＣＡＰ検出装置１００は、脈波データの代わりに、当該脈波データから導出された基線を取得してもよい。また、ＣＡＰ検出装置１００は、導出した基線に対してヒルベルト変換を実行し、当該基線の包絡線を導出する。なお、ＣＡＰ検出装置１００は、脈波データの代わりに、当該脈波データから導出された基線及び包絡線を取得してもよい。

ステップＳ１０３において、ＣＡＰ検出装置１００は、ＣＡＰ候補点を決定する。図７を参照して、本開示の一実施例によるステップＳ１０３のＣＡＰ候補点決定処理の詳細を説明する。

図７に示されるように、ステップＳ２０１において、ＣＡＰ検出装置１００は、ステップＳ１０２において導出された包絡線の局所最大点を取得する。例えば、ＣＡＰ検出装置１００は、図５に示されるＡ１を包絡線の局所最大点として特定する。

ステップＳ２０２において、ＣＡＰ検出装置１００は、特定した包絡線の局所最大点の時間軸に関する前後の基線の局所最大点、すなわち、包絡線の局所最大点を時間軸に関して挟む基線の２つの局所最大点を特定し、特定した基線の各局所最大点をＣＡＰ候補点として決定する。例えば、ＣＡＰ検出装置１００は、図５に示されるＫ１，Ｋ２をＡ１の時間軸に関する前後の基線局所最大点として特定し、Ｋ１，Ｋ２をＣＡＰ候補点として決定する。

ステップＳ２０３において、ＣＡＰ検出装置１００は、包絡線の全ての局所最大点に対してＣＡＰ候補点を取得したか判断する。包絡線の全ての局所最大点に対してＣＡＰ候補点を取得した場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、ＣＡＰ検出装置１００は、ステップＳ１０４に移行する。他方、包絡線の全ての局所最大点に対してＣＡＰ候補点を取得していない場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、ＣＡＰ検出装置１００は、ステップＳ２０１に戻り、包絡線の他の局所最大点を取得し、上述したＣＡＰ候補点決定処理を繰り返す。

ステップＳ１０４において、ＣＡＰ検出装置１００は、ＣＡＰ候補点からＣＡＰを検出する。図８を参照して、本開示の一実施例によるステップＳ１０４のＣＡＰ検出処理の詳細を説明する。

図８に示されるように、ステップＳ３０１において、ＣＡＰ検出装置１００は、ＣＡＰ候補点の時間軸に関して前の基線の局所最大点を特定する。例えば、ＣＡＰ検出装置１００は、ＣＡＰ候補点Ｋ１に対して、図５に示されるＫ０をＫ１の前の基線局所最大点として抽出する。

ステップＳ３０２において、ＣＡＰ検出装置１００は、ステップＳ３０１において抽出したＣＡＰ候補点の前の基線局所最大点と、当該ＣＡＰ候補点との間の基線局所最小点を特定する。例えば、ＣＡＰ検出装置１００は、図５に示されるＬ１を当該基線局所最小点として抽出する。

ステップＳ３０３において、ＣＡＰ検出装置１００は、ＣＡＰ候補点の評価値を算出する。例えば、ＣＡＰ候補点Ｋ１について、ＣＡＰ検出装置１００は、ＣＡＰ候補点Ｋ１における基線値から基線局所最大点Ｋ０における基線値を差し引き、その差分Ｂ０を算出する。ただし、当該差分が負になった場合、差分Ｂ０は０に設定される。また、ＣＡＰ検出装置１００は、ＣＡＰ候補点Ｋ１における基線値から基線最小点Ｌ１における基線値を差し引き、その差分Ｂ１を算出する。ただし、当該差分が負になった場合、差分Ｂ１は０に設定される。そして、ＣＡＰ検出装置１００は、Ｂ０＊ｔｈ０＋Ｂ１＊ｔｈ１を算出し、算出した値を当該ＣＡＰ候補点Ｋ１の評価値Ｃとする。ここで、ｔｈ０，ｔｈ１は所定の正の閾値を表す。また、ｔｈ０＞ｔｈ１に設定されてもよい。

ステップＳ３０４において、ＣＡＰ検出装置１００は、ステップＳ１０３において決定された全てのＣＡＰ候補点の評価値を算出したか判定する。全てのＣＡＰ候補点の評価値が算出された場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、ＣＡＰ検出装置１００は、ステップＳ３０５において、包絡線の各局所最大点に対してＣＡＰを検出する。例えば、ＣＡＰ検出装置１００は、包絡線の局所最大点Ａ１に対するＣＡＰ候補点Ｋ１，Ｋ２の評価値Ｃを比較し、より高い評価値を有するＣＡＰ候補点の評価値Ｃが所定の閾値Ｔｈ以上であるか判断する。評価値Ｃが所定の閾値Ｔｈ以上である場合、ＣＡＰ検出装置１００は、当該ＣＡＰ候補点においてＣＡＰが発生したと判断する。他方、評価値Ｃが所定の閾値Ｔｈ未満である場合、ＣＡＰ検出装置１００は、当該ＣＡＰ候補点においてＣＡＰは発生していないと判断する。ＣＡＰ検出装置１００は、当該処理を包絡線の全ての局所最大点に対して実行し、包絡線の各局所最大点においてＣＡＰが発生しているか判定する。

他方、全てのＣＡＰ候補点の評価値が算出されていない場合（Ｓ３０４：ＮＯ）、ＣＡＰ検出装置１００は、ステップＳ３０１に戻り、上述したステップＳ３０１〜Ｓ３０４を繰り返す。

なお、各閾値ｔｈ０，ｔｈ１，ｔｈ２，Ｔｈは、脈波センサの種別及び／又は測定部位に応じて適切な値に設定されてもよい。本実施例では、Ｋ０，Ｋ１，Ｋ２は局所最大値とし、Ｌ１を局所最小値としている。これは、脈波取得システムが、血管収縮をしたときに値が大きくなるシステムを想定している。ＰＰＧ方式の場合、血管収縮したときにプラス側の信号となるときであり、血流センサを用いた場合は、血流が遅くなるときにプラス方向の信号となるときである。脈波取得システムの構成が異なる場合、血管収縮したときの信号変化方向に合わせて、局所最大値をとるか局所最小値をとるかを決める必要がある。なお、脈波取得システムによらず、Ａ１は包絡線の局所最大値をとる。

本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［付記］
本開示の一態様では、
被検者の脈波データを取得する脈波データ取得部と、
前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出する前処理部と、
前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最大点と後の前記基線の第２の局所最大点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定するＣＡＰ候補点決定部と、
前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最大点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の前記基線の局所最小点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最小点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出するＣＡＰ検出部と、
を有するＣＡＰ検出装置が提供される。

一実施例では、前記ＣＡＰ検出部は、前記第１の局所最大点と前記第２の局所最大点とのうちより大きい評価値を有するＣＡＰ候補点を前記包絡線の局所最大点に対するＣＡＰとして決定してもよい。

一実施例では、前記ＣＡＰ検出部は、前記第３の局所最大点と前記ＣＡＰ候補点との間の期間における最大脈拍数と最小脈拍数との差分を算出し、前記差分が所定の閾値以下である場合、前記ＣＡＰ候補点を非ＣＡＰと判定してもよい。

本開示の他の態様では、
被検者の脈波データを取得するステップと、
前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出するステップと、
前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最大点と後の前記基線の第２の局所最大点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定するステップと、
前記プロセッサが、前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最大点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の前記基線の局所最小点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最小点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出するステップと、
を有するＣＡＰ検出方法が提供される。

本開示の他の態様では、
ＣＡＰ検出装置のコンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータに、
被検者の脈波データを取得する処理と、
前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出する処理と、
前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最大点と後の前記基線の第２の局所最大点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定する処理と、
前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最大点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の前記基線の局所最小点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最小点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出する処理と、
を実行させるプログラムが提供される。

本開示の他の態様では、
被検者の脈波データを取得する脈波データ取得部と、
前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出する前処理部と、
前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最小点と後の前記基線の第２の局所最小点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定するＣＡＰ候補点決定部と、
前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最小点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の前記基線の局所最大点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最大点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出するＣＡＰ検出部と、
を有するＣＡＰ検出装置が提供される。

一実施例では、前記ＣＡＰ検出部は、前記第１の局所最小点と前記第２の局所最小点とのうちより小さい評価値を有するＣＡＰ候補点を前記包絡線の局所最大点に対するＣＡＰとして決定してもよい。

一実施例では、前記ＣＡＰ検出部は、前記第３の局所最小点と前記ＣＡＰ候補点との間の期間における最大脈拍数と最小脈拍数との差分を算出し、前記差分が所定の閾値以下である場合、前記ＣＡＰ候補点を非ＣＡＰと判定してもよい。

本開示の他の態様では、
被検者の脈波データを取得するステップと、
前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出するステップと、
前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最小点と後の前記基線の第２の局所最小点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定するステップと、
前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最小点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の前記基線の局所最大点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最大点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出するステップと、
を有するＣＡＰ検出方法が提供される。

本開示の他の態様では、
ＣＡＰ検出装置のコンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータに、
被検者の脈波データを取得する処理と、
前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出する処理と、
前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最小点と後の前記基線の第２の局所最小点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定する処理と、
前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最小点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の前記基線の局所最大点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最大点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出する処理と、
を実行させるプログラムが提供される。

１００ ＣＡＰ検出装置
１１０ 脈波データ取得部
１２０ 前処理部
１３０ ＣＡＰ候補点決定部
１４０ ＣＡＰ検出部

Claims (10)

1. 被検者の脈波データを取得する脈波データ取得部と、
   前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出する前処理部と、
   前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最大点と後の前記基線の第２の局所最大点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定するＣＡＰ候補点決定部と、
   前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最大点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の前記基線の局所最小点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最小点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出するＣＡＰ検出部と、
   を有するＣＡＰ検出装置。
2. 前記ＣＡＰ検出部は、前記第１の局所最大点と前記第２の局所最大点とのうちより大きい評価値を有するＣＡＰ候補点を前記包絡線の局所最大点に対するＣＡＰとして決定する、請求項１記載のＣＡＰ検出装置。
3. 前記ＣＡＰ検出部は、前記第３の局所最大点と前記ＣＡＰ候補点との間の期間における最大脈拍数と最小脈拍数との差分を算出し、前記差分が所定の閾値以下である場合、前記ＣＡＰ候補点を非ＣＡＰと判定する、請求項１又は２記載のＣＡＰ検出装置。
4. 被検者の脈波データを取得するステップと、
   前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出するステップと、
   前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最大点と後の前記基線の第２の局所最大点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定するステップと、
   前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最大点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の前記基線の局所最小点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最小点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出するステップと、
   を有するＣＡＰ検出方法。
5. ＣＡＰ検出装置のコンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータに、
   被検者の脈波データを取得する処理と、
   前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出する処理と、
   前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最大点と後の前記基線の第２の局所最大点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定する処理と、
   前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最大点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の前記基線の局所最小点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最大点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最小点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出する処理と、
   を実行させるプログラム。
   
6. 被検者の脈波データを取得する脈波データ取得部と、
   前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出する前処理部と、
   前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最小点と後の前記基線の第２の局所最小点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定するＣＡＰ候補点決定部と、
   前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最小点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の前記基線の局所最大点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最大点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出するＣＡＰ検出部と、
   を有するＣＡＰ検出装置。
7. 前記ＣＡＰ検出部は、前記第１の局所最小点と前記第２の局所最小点とのうちより小さい評価値を有するＣＡＰ候補点を前記包絡線の局所最大点に対するＣＡＰとして決定する、請求項６記載のＣＡＰ検出装置。
8. 前記ＣＡＰ検出部は、前記第３の局所最小点と前記ＣＡＰ候補点との間の期間における最大脈拍数と最小脈拍数との差分を算出し、前記差分が所定の閾値以下である場合、前記ＣＡＰ候補点を非ＣＡＰと判定する、請求項６又は７記載のＣＡＰ検出装置。
9. 被検者の脈波データを取得するステップと、
   前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出するステップと、
   前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最小点と後の前記基線の第２の局所最小点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定するステップと、
   前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最小点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の前記基線の局所最大点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最大点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出するステップと、
   を有するＣＡＰ検出方法。
10. ＣＡＰ検出装置のコンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータに、
    被検者の脈波データを取得する処理と、
    前記脈波データの基線を導出し、前記基線の包絡線を導出する処理と、
    前記包絡線の局所最大点を特定し、時間軸に関して前記包絡線の局所最大点の前の前記基線の第１の局所最小点と後の前記基線の第２の局所最小点とを、周期性脳波活動を示すＣＡＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）候補点として決定する処理と、
    前記決定された各ＣＡＰ候補点に対して、前記ＣＡＰ候補点の前の前記基線の第３の局所最小点と、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の前記基線の局所最大点とを特定し、前記ＣＡＰ候補点と前記第３の局所最小点との間の差分と、前記ＣＡＰ候補点と前記局所最大点との間の差分とから算出した評価値に基づき前記ＣＡＰ候補点をＣＡＰとして検出する処理と、
    を実行させるプログラム。

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