JP2022128904A - 抽出装置、プログラムおよび抽出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】計算量を少なくして遅延時間を短くすることが好ましい。【解決手段】生体の周期的な活動に伴う波形データを含む入力信号を取得する入力信号取得部と、予め定められた参照周期を有する参照信号を取得する参照信号取得部と、参照信号に基づいて、波形データから予め定められた特徴量を抽出する抽出部とを備える抽出装置を提供する。生体の周期的な活動に伴う波形データを含む入力信号を取得する段階と、予め定められた参照周期を有する参照信号を取得する段階と、参照信号に基づいて、波形データから予め定められた特徴量を抽出する段階とを備える抽出方法を提供する。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、抽出装置、プログラムおよび抽出方法に関する。

従来、生体信号の波形データからパラメータを算出する手法として、バンドパスフィルタを用いたフィルタ処理、またはフーリエ変換による周波数スペクトルから特徴量を抽出してパラメータを算出することが知られている（例えば、特許文献１および２参照）。
特許文献１ 特許第４３３８２４２号公報
特許文献２ 特許第３９２４６３６号公報

従来の手法においては、計算量を少なくして遅延時間を短くすることが好ましい。

本発明の第１の態様においては、生体の周期的な活動に伴う波形データを含む入力信号を取得する入力信号取得部と、予め定められた参照周期を有する参照信号を取得する参照信号取得部と、参照信号に基づいて、波形データから予め定められた特徴量を抽出する抽出部とを備える抽出装置を提供する。

本発明の第２の態様においては、コンピュータを、生体の周期的な活動に伴う波形データを含む入力信号を取得する入力信号取得部と、予め定められた参照周期を有する参照信号を取得する参照信号取得部と、波形データおよび参照信号に基づいて、予め定められた特徴量を抽出する抽出部として機能させるプログラムを提供する。

本発明の第３の態様においては、生体の周期的な活動に伴う波形データを含む入力信号を取得する段階と、予め定められた参照周期を有する参照信号を取得する段階と、参照信号に基づいて、波形データから予め定められた特徴量を抽出する段階とを備える抽出方法を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

測定システム３００の構成の一例を示す。 抽出装置１００の構成の一例を示す。 抽出装置１００の抽出動作を示すフローチャートの一例である。 波形データの周波数スペクトルを示す。 特徴量の抽出方法の原理を説明するための図である。 位相差が特徴量抽出に与える影響を説明するための図である。 位相差を補償する方法の一例を説明するための図である。 抽出装置１００の構成の変形例を示す。 抽出装置１００による抽出処理の一例を示す。 本発明の複数の態様が全体的又は部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１Ａは、測定システム３００の構成の一例を示す。測定システム３００は、抽出装置１００および生体センサ２００を備える。

生体センサ２００は、生体１５０における予め定められた部位から生体信号を検出する。生体１５０は、本実施形態では一例として人体であるが、動物の体でもよい。生体信号は、生体１５０の周期的な活動により変動してよい。生体信号は、自己の意思に起因する活動により変動してもよいし、意思とは無関係な活動により変動してもよい。本実施形態では一例として生体信号は、生体１５０の周期的な生理学的現象に伴う信号であってよく、例えば、測定領域において心臓の拍動により変動する血液量、および、ヘモグロビン量（一例として酸化ヘモグロビン量）の少なくとも１つを示す信号でよい。例えば、生体センサ２００は、光電式容積脈波（ＰＰＧ：Ｐｈｏｔｏ Ｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ）測定法により生体信号を検出してよい。

生体センサ２００は、生体１５０の複数の部位から生体信号を取得してもよい。生体センサ２００は、検出した生体信号を生体１５０の部位ごと、および、波長ごとに抽出装置１００に供給してよい。生体センサ２００により検出される生体信号は測定領域内の血管が多いほど振れ幅が大きくなって測定精度が高くなる。そのため、例えば生体センサ２００は、測定領域内に心臓血管が含まれるよう胸部に装着されてよい。生体センサ２００は生体信号をアナログ信号として出力してもよいし、デジタル信号として出力してもよい。本例の生体センサ２００は、発光部２１０および受光部２２０を有する。

発光部２１０は、生体１５０の部位に２波長（一例として赤外波長および赤色波長）の光を体表から体内に照射する。受光部２２０は、発光部２１０からの照射光が生体１５０で反射した反射光を受光する。受光部２２０は、一例として、フォトダイオードであるが、ＣＣＤ，ＣＭＯＳなどでもよい。生体センサ２００は、一方の波長の反射光から測定領域内の血液量を示す信号を検出し、他方の波長の反射光から測定領域内の血液量およびヘモグロビン量を示す信号を検出することができる。

抽出装置１００は、生体センサ２００から取得した波形データから予め定められた信号を抽出する。例えば、抽出装置１００は、生体センサ２００から生体１５０の脈波に関する波形データを取得して、脈波データの振幅成分を抽出する。抽出装置１００は、有線で生体センサ２００に接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。

測定システム３００は、１つのデバイスとして構成されてもよい。例えば、測定システム３００は、生体１５０の胸部に取り付けられて、心電（例えば、心拍数）、呼吸数および血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を計測する。測定システム３００は、生体１５０の血圧を測定してもよい。測定システム３００は、外部の表示部と無線で接続されて、リアルタイムモニタリングを実現してもよい。

図１Ｂは、抽出装置１００の構成の一例を示す。抽出装置１００は、入力信号取得部１０と、参照信号取得部２０と、抽出部３０と、算出部４０とを備える。

入力信号取得部１０は、生体１５０の周期的な活動に伴う波形データを含む入力信号Ｓ_ｉｎを取得する。例えば、入力信号Ｓ_ｉｎは、生体１５０の脈波信号を含む。本例の入力信号取得部１０は、生体センサ２００が取得した波形データを取得するが、生体１５０から波形データを直接取得するセンサを有していてもよい。

参照信号取得部２０は、入力信号Ｓ_ｉｎから予め定められた特徴量を抽出するための参照信号Ｓ_ｒｅｆを取得する。参照信号Ｓ_ｒｅｆは、予め定められた参照周期を有する信号である。一例において、参照信号取得部２０は、生体１５０の周期的な活動に伴う参照波形データに基づいて参照信号Ｓ_ｒｅｆを取得する。参照波形データは、生体センサ２００から得られる波形データよりもノイズ、および、周期間の差異が小さくてよく、本実施形態では一例として心電波形データでよい。この場合、参照信号Ｓ_ｒｅｆの参照周期は、心電波形データの心拍間隔に応じた大きさになる。

参照信号Ｓ_ｒｅｆは、予め定められた参照周期を有する正弦波であってよい。参照波形データが心電波形データである場合、参照信号Ｓ_ｒｅｆは、同時測定した心電波形データから心拍間隔を計算して、１拍単位の心拍間隔に基づく正弦波であってよい。なお、参照信号Ｓ_ｒｅｆは、正弦波以外の周期信号であってよい。本例の参照信号Ｓ_ｒｅｆは、生体センサ２００から取得した信号から取得されるが、生体１５０の周期的な活動と関係のない信号から取得されてもよい。

参照信号Ｓ_ｒｅｆの参照周期は、周期ごとに異なっていてもよいし、固定であってもよい。参照信号Ｓ_ｒｅｆの参照周期が周期ごとに異なる場合、参照信号取得部２０は、周期ごとに参照信号Ｓ_ｒｅｆから参照周期を取得してよい。参照信号Ｓ_ｒｅｆの参照周期が生体１５０の心拍間隔に依存する場合、周期ごとに入力信号Ｓ_ｉｎの周期と参照信号Ｓ_ｒｅｆの参照周期を一致させて、特徴量を高精度に抽出することができる。参照信号取得部２０は、参照周期ごとに心拍間隔と同長の正弦波を生成してよい。

一方、参照信号Ｓ_ｒｅｆの参照周期が固定の場合、参照信号取得部２０は、任意の時刻における参照周期を参照信号Ｓ_ｒｅｆの代表的な参照周期として使用してもよい。また、参照信号取得部２０は、生体１５０からの心電波形データを取得することなく、一般的な統計データから参照信号Ｓ_ｒｅｆの代表的な参照周期を決定してもよい。この場合、抽出装置１００は、計算をさらに簡略化することができる。また、生体センサ２００は、参照信号Ｓ_ｒｅｆを取得するためのセンサを省略することができる。

本例の参照信号取得部２０は、複数の参照信号Ｓ_ｒｅｆを取得してよい。例えば、参照信号取得部２０[0]は、それぞれ位相の異なる少なくとも２つの参照信号Ｓ_ｒｅｆを取得する。２つの参照信号Ｓ_ｒｅｆは、互いに位相が９０度ずれた信号であってよい。これにより、入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆとの間に位相差が生じた場合であっても、正確に特徴量を抽出することができる。

抽出部３０は、参照信号Ｓ_ｒｅｆに基づいて、波形データから予め定められた特徴量を抽出する。本例の抽出部３０は、入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆとを乗算することにより、脈拍周波数帯の信号を切り出して、特徴量を抽出する。例えば、特徴量は、波形データの振幅成分である。特徴量は、波形データの参照信号Ｓ_ｒｅｆに対する位相成分であってもよい。一例において、波形データの参照信号Ｓ_ｒｅｆに対する位相成分は、入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆとの間の位相差である。また、抽出部３０は、参照周期に応じて、波形データから特徴量を抽出してよい。即ち、抽出部３０は、参照周期ごとに波形データから特徴量を抽出してよい。

抽出部３０は、参照信号取得部２０が位相の異なる少なくとも２つの参照信号Ｓ_ｒｅｆを取得する場合、少なくとも２つの参照信号Ｓ_ｒｅｆを用いて、波形データから特徴量を抽出する。例えば、抽出部３０は、入力信号Ｓ_ｉｎに対して、２つの参照信号Ｓ_ｒｅｆをそれぞれ乗算して得られた結果に基づく演算により、特徴量を抽出する。

算出部４０は、抽出部３０が抽出した特徴量に基づいて、生体の状態を示すパラメータを算出する。例えばパラメータは、生体１５０の血中酸素飽和度または血圧である。算出部４０は、赤外波長の光によって得られた、測定領域内の血液量を示す信号の代表波形と、赤色波長の光によって得られた、測定領域内の血液量およびヘモグロビン量を示す信号の代表波形とから血中酸素飽和度などのパラメータを算出してよい。算出部４０は、算出したパラメータを抽出装置１００の外部に出力してよい。なお、算出部４０は必ずしも抽出装置１００に設けられなくてよい。算出部４０が抽出装置１００に設けられない場合には、抽出部３０によって抽出された特徴量がそのまま外部に出力されてよい。

本例の抽出装置１００は、畳み込み演算等による複雑なデジタルフィルタ処理が不要なので、計算量を抑えて遅延を小さくできる。また、計算量を抑えることにより、抽出装置１００の小型化を実現して、抽出装置１００を小型デバイスに搭載した状態で特徴量を抽出することができる。

抽出装置１００は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）またはその他のフィルタリング処理を不要にすることができるものの、これらのフィルタと組み合わせて用いられてもよい。この場合であっても、抽出部３０を用いた特徴量の抽出により、計算量を抑制することができる。

図１Ｃは、抽出装置１００の抽出動作を示すフローチャートの一例である。ステップＳ１００において、生体の周期的な活動に伴う波形データを含む入力信号Ｓ_ｉｎを取得する。ステップＳ１０２において、予め定められた参照周期を有する参照信号Ｓ_ｒｅｆを取得する。参照周期を予め定められた固定値とする場合、ステップＳ１００の前に参照信号Ｓ_ｒｅｆを取得しておいてよい。ステップＳ１０４において、参照信号Ｓ_ｒｅｆに基づいて、波形データから予め定められた特徴量を抽出する。

ステップＳ１００～ステップＳ１０４を参照周期ごとに繰り返し実行して、参照周期ごとに特徴量を抽出してもよい。これにより、参照周期ごとにリアルタイムに特徴量を抽出することができる。この場合、参照周期ごとに血中酸素飽和度などのパラメータを算出してもよい。また、抽出装置１００は、予め定められた期間の特徴量の平均を取ることにより、ノイズの影響を低減してもよい。

図２は、波形データの周波数スペクトルを示す。波形データには、生体信号のＡＣ成分およびＤＣ成分が含まれる。また、波形データには、生体１５０の呼吸に応じた信号およびノイズなどの不要な信号も含まれる。例えば、ノイズには、電磁ノイズ、生体１５０の体動ノイズなどが含まれる。これらのノイズが生体１５０の光電脈波波形に重畳することで、脈波データの振幅成分および血中酸素飽和度の検出精度が悪化する場合がある。抽出装置１００は、簡易な構成で当該波形データから予め定められた脈拍周波数領域だけを抜き出してＡＣ波形とすることができる。

図３Ａは、特徴量の抽出方法の原理を説明するための図である。ここでは、入力信号Ｓ_ｉｎおよび参照信号Ｓ_ｒｅｆを用いて、脈波データの振幅成分を抽出する方法について説明する。本例の抽出装置１００は、入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆを乗算して、脈波データの振幅成分を抽出する。

本例の入力信号Ｓ_ｉｎは、振幅ＡのＰＰＧ波形を含む。本例の参照信号Ｓ_ｒｅｆは、振幅が１で、基準周波数ｆ０の正弦波である。参照信号Ｓ_ｒｅｆの周波数は、基準周波数ｆ０に限らず、２ｆ０または３ｆ０などの任意の周波数成分であってよい。入力信号Ｓ_ｉｎおよび参照信号Ｓ_ｒｅｆの位相は一致していてよい。入力信号Ｓ_ｉｎおよび参照信号Ｓ_ｒｅｆの位相差を補償する方法については後述する。

本例の基準周波数ｆ０は、生体１５０の心拍周波数であり、入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆの周波数が等しい。即ち、基準周波数ｆ０が共通の入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆを乗算することにより、周波数０と周波数２×ｆ０の位置に振幅Ａ／２の成分が得られる。そして、計算により周波数０の振幅の値を算出することができるので、周波数０の振幅Ａ／２の信号を切り出すことができる。

図３Ｂは、位相差が特徴量抽出に与える影響を説明するための図である。図３Ｂでは、入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆの位相が一致している場合と、入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆの位相がずれている場合を示している。本例においても入力信号Ｓ_ｉｎの振幅がＡであり、参照信号Ｓ_ｒｅｆの振幅が１である。

入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆの位相が一致している場合を考える。この場合、入力信号Ｓ_ｉｎをＡｃｏｓ（２πｆｔ）とし、参照信号Ｓ_ｒｅｆをｃｏｓ（２πｆｔ）とする。ｔは、任意の時間を示す。入力信号Ｓ_ｉｎおよび参照信号Ｓ_ｒｅｆの周波数がいずれもｆであり、位相差が生じていない。入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆを乗算すると次式が得られる。

このように、入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆを乗算することにより、入力信号Ｓ_ｉｎの振幅（Ａ／２）がＤＣ成分として現れる。

一方、入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆとの間に位相差φが生じていた場合を考える。この場合、入力信号Ｓ_ｉｎをＡｃｏｓ（２πｆｔ＋φ）とし、参照信号Ｓ_ｒｅｆをｃｏｓ（２πｆｔ）とする。入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆを乗算すると次式が得られる。

しかしながら、ＤＣ成分として取得したい振幅（Ａ／２）にｃｏｓ（φ）の成分が残るので、正しい振幅値を得ることが出来ない。入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆを乗算することにより、振幅Ａ／２ｃｏｓ（φ）の特徴量が抽出され、位相差の影響を受けることになる。このように、入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆとの間に位相差φが生じている場合、位相項が出力に影響する。

図３Ｃは、位相差を補償する方法の一例を説明するための図である。本例では、２つの参照信号Ｓ_ｒｅｆを用いて位相差を補償する場合について説明する。本例においても入力信号Ｓ_ｉｎの振幅がＡであり、参照信号Ｓ_ｒｅｆの振幅が１である。入力信号Ｓ_ｉｎおよび参照信号Ｓ_ｒｅｆの周波数がいずれもｆで位相差φが生じている。

本例では、位相項をキャンセルするために、参照信号Ｓ_ｒｅｆとして、参照信号Ｓ_ｒｅｆ１と参照信号Ｓ_ｒｅｆ２の２つの参照信号を用いる。参照信号Ｓ_ｒｅｆ１および参照信号Ｓ_ｒｅｆ２は、位相が９０度ずれた信号である。一例において、参照信号Ｓ_ｒｅｆ１が余弦波ｃｏｓ（２πｆｔ）であり、参照信号Ｓ_ｒｅｆ２が正弦波Ｓ_ｉｎ（２πｆｔ）である。

入力信号Ｓ_ｉｎに対して、参照信号Ｓ_ｒｅｆ１を乗算すると、（数２）式で示される通り、Ａ／２ｃｏｓ（φ）の項が得られる。

一方、入力信号Ｓ_ｉｎに対して、参照信号Ｓ_ｒｅｆ２を乗算すると次式が得られる。

ここで、（数２）式および（数３）式のそれぞれから得られた成分の二乗和を計算すると、次式が得られる。

そして、得られた値の平方根を取ることで振幅Ａを計算することができる。したがって、入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆに位相差が生じた場合であっても、位相項をキャンセルすることができる。

以上の通り、本例の抽出装置１００は、２つの参照信号Ｓ_ｒｅｆを用いて算出した特徴量の２乗和の平方根を取ることにより、位相差の影響がない振幅Ａを抽出することができる。本例の抽出装置１００は、入力信号Ｓ_ｉｎと参照信号Ｓ_ｒｅｆとの間に位相差が発生した場合であっても、簡易な計算で特徴量を抽出することができる。

例えば、入力信号Ｓ_ｉｎがＰＰＧ波形を含み、参照信号Ｓ_ｒｅｆを心電図（ＥＣＧ）の波形データから取得した周期信号である場合、位相差φと生体１５０の血圧との間に相関関係が生じる。したがって、特徴量として位相差φを抽出することにより、パラメータとして生体１５０の血圧を算出することができる。ここで、位相差φは、次式を用いて抽出することができる。

図４は、抽出装置１００の構成の変形例を示す。本例の抽出装置１００は、分割部５０を備える点で、図１Ｂの抽出装置１００と相違する。本例では、図１Ｂの抽出装置１００と相違する点について特に説明する。

分割部５０は、波形データを、参照周期に応じた長さの分割波形データに分割する。各分割波形データの時間幅は一定でなくてもよい。例えば、分割部５０は、生体１５０から取得される波形データのうち、生体センサ２００から取得される波形データとは別の参照波形データで検出される特徴点の出現タイミングを用いて、波形データの特徴点を検出してよい。特徴点は、波形の極値点、変曲点またはゼロクロス点などでよい。本例の分割部５０は、波形データと異なる参照波形データに基づいて、波形データを分割するので、波形データから参照周期の抽出が困難な場合であっても、参照波形データから参照周期を抽出して、波形データを分割することができる。

抽出部３０は、分割波形データから特徴量を抽出する。抽出部３０は、参照周期ごとに分割波形データから特徴量を抽出してよい。このように、本例の抽出装置１００は、１拍単位で特徴量を抽出できるので、１拍単位の心拍周波数変動に対応することができる。

なお、分割部５０は、複数の分割波形データの時間幅を正規化してもよい。時間幅を正規化するとは、時間幅を等しくすることでよい。分割部５０は、時間幅を正規化した分割波形データを抽出部３０に供給してよい。分割部５０が複数の分割波形データの時間幅を正規化する場合、参照信号Ｓ_ｒｅｆの参照周期を一定にすることができる。

図５は、抽出装置１００による抽出処理の一例を示す。本例の生体センサ２００は、光電式容積脈波（ＰＰＧ）と心電図（ＥＣＧ）の波形データを取得している。ＰＰＧ波形が生体信号を含む波形データの一例であり、ＥＣＧ波形が参照波形データの一例である。分割部５０は、ＥＣＧから得られた参照周期に基づいて、ＰＰＧを分割した分割波形データを取得する。

参照信号取得部２０は、位相が９０°異なる２つの参照信号Ｓ_ｒｅｆを取得している。例えば、参照信号取得部２０は、ＥＣＧ波形の参照周期に応じた正弦波および余弦波を取得する。参照信号取得部２０は、内部で位相が９０°ずれた参照信号Ｓ_ｒｅｆを生成してもよいし、外部から受信してもよい。

抽出部３０は、乗算部３２と、信号検出部３４と、特徴量計算部３６とを備える。

乗算部３２は、乗算部３２ａおよび乗算部３２ｂを含む。乗算部３２ａは、参照信号Ｓ_ｒｅｆ１と分割波形データとを乗算する。乗算部３２ｂは、参照信号Ｓ_ｒｅｆ２と分割波形データとを乗算する。

信号検出部３４は、乗算部３２における乗算によって切り出されたＤＣ成分を含む信号を検出する。信号検出部３４は、信号検出部３４ａおよび信号検出部３４ｂを含む。信号検出部３４ａおよび信号検出部３４ｂは、それぞれ乗算部３２ａと乗算部３２ｂからＤＣ成分を含む信号を取得する。

特徴量計算部３６は、信号検出部３４が検出したＤＣ成分に対して、予め定められた計算を実行して特徴量を取得する。例えば、特徴量計算部３６は、信号検出部３４ａおよび信号検出部３４ｂの出力の二乗和と平方根を取ることにより特徴量を算出する。

本例の抽出装置１００は、波形データから特徴量を抽出するための構成の一例であり、本例に限定されない。例えば、抽出装置１００は、正弦波または余弦波と異なる周期信号を用いて、特徴量を抽出してもよい。

図６は、本発明の複数の態様が全体的又は部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作又は当該装置の１又は複数のセクションとして機能させることができ、又は当該操作又は当該１又は複数のセクションを実行させることができ、及び／又はコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、及びディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インタフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６、及びＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０及びキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。

ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０及びＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラム又はデータをＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラム又はデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。

プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１又はＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、又はＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作又は処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ２２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラム又はソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上又はコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・・入力信号取得部、２０・・・参照信号取得部、３０・・・抽出部、３２・・・乗算部、３４・・・信号検出部、３６・・・特徴量計算部、４０・・・算出部、５０・・・分割部、１００・・・抽出装置、１５０・・・生体、２００・・・生体センサ、２１０・・・発光部、２２０・・・受光部、３００・・・測定システム、２２００・・・コンピュータ、２２０１・・・ＤＶＤ－ＲＯＭ、２２１０・・・ホストコントローラ、２２１２・・・ＣＰＵ、２２１４・・・ＲＡＭ、２２１６・・・グラフィックコントローラ、２２１８・・・ディスプレイデバイス、２２２０・・・入／出力コントローラ、２２２２・・・通信インタフェース、２２２４・・・ハードディスクドライブ、２２２６・・・ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ、２２３０・・・ＲＯＭ、２２４０・・・入／出力チップ、２２４２・・・キーボード

Claims (16)

1. 生体の周期的な活動に伴う波形データを含む入力信号を取得する入力信号取得部と、
   予め定められた参照周期を有する参照信号を取得する参照信号取得部と、
   前記参照信号に基づいて、前記波形データから予め定められた特徴量を抽出する抽出部と
   を備える抽出装置。
2. 前記参照信号取得部は、前記生体の周期的な活動に伴う参照波形データに基づいて前記参照信号を取得する
   請求項１に記載の抽出装置。
3. 前記参照波形データは、前記生体から検出した心電波形データであり、
   前記参照信号取得部は、前記心電波形データの心拍間隔に応じた前記参照周期の前記参照信号を取得し、
   前記抽出部は、前記参照周期に応じて、前記波形データから前記特徴量を抽出する
   請求項２に記載の抽出装置。
4. 前記参照信号取得部は、それぞれ位相の異なる少なくとも２つの参照信号を取得し、
   前記抽出部は、前記少なくとも２つの参照信号を用いて、前記波形データから前記特徴量を抽出する
   請求項２または３に記載の抽出装置。
5. 前記特徴量は、前記波形データの振幅成分である
   請求項２から４のいずれか一項に記載の抽出装置。
6. 前記特徴量は、前記波形データの前記参照信号に対する位相成分である
   請求項２から４のいずれか一項に記載の抽出装置。
7. 前記波形データを、前記参照周期に応じた長さの分割波形データに分割する分割部を備え、
   前記抽出部は、前記分割波形データから前記特徴量を抽出する
   請求項１から６のいずれか一項に記載の抽出装置。
8. 前記抽出部は、前記参照周期ごとに前記分割波形データから前記特徴量を抽出する
   請求項７に記載の抽出装置。
9. 前記参照信号は、前記参照周期を有する正弦波である
   請求項１から８のいずれか一項に記載の抽出装置。
10. 前記参照信号は、周期ごとに異なる前記参照周期を有する
    請求項１から９のいずれか一項に記載の抽出装置。
11. 前記参照信号は、一定の前記参照周期を有する
    請求項１から９のいずれか一項に記載の抽出装置。
12. 前記入力信号は、前記生体の脈波信号を含む
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の抽出装置。
13. 前記特徴量に基づいて血中酸素飽和度を算出する算出部を備える
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の抽出装置。
14. 前記特徴量に基づいて血圧を算出する算出部を備える
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の抽出装置。
15. コンピュータを、
    生体の周期的な活動に伴う波形データを含む入力信号を取得する入力信号取得部と、
    予め定められた参照周期を有する参照信号を取得する参照信号取得部と、
    前記波形データおよび前記参照信号に基づいて、予め定められた特徴量を抽出する抽出部
    として機能させるプログラム。
16. 生体の周期的な活動に伴う波形データを含む入力信号を取得する段階と、
    予め定められた参照周期を有する参照信号を取得する段階と、
    前記参照信号に基づいて、前記波形データから予め定められた特徴量を抽出する段階と
    を備える抽出方法。

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