JP4613261B2 - 生体情報信号処理装置、生体情報信号処理方法および生体情報測定装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の原理について説明する。この説明するにあたり、一例として、互いに波長IR、Rの異なる複数の光を生体へそれぞれ照射して前記生体を透過または反射した各光をそれぞれ受光することによって得られた各測定データに基づいて前記生体の生体情報として血中酸素飽和度を測定する場合について説明する。
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成要素は、同一の構成及び機能を有するものであることを示し、適宜、その説明を省略する。
初期値算出フローでは、データの前処理(ステップS1〜ステップS4)を行った後に、初期値を算出する(ステップS5〜ステップS7)。
上記のステップにより初期値算出が終了した後、血中酸素飽和度検出フローが実行される。
図5において、ステップS16から、脈拍数算出部20は、脈拍数検出フローを開始する。ステップS17において、脈拍数算出部20は、血中酸素飽和度フローのステップS11で算出したk_vから、ノイズ成分を除去した脈波波形を求める。脈拍数算出部20は、ステップS10で行った2値化処理と同様に、ノイズ成分を除去した脈波波形に対し、2値化処理を行う。この場合の閾値は0でも良いし、前記のk_vを決めるときに用いた閾値でも良い。
Claims (31)
- 周期性を有する第1信号成分と第1ノイズ成分とを含む生体情報に関する第1の時系列信号と、前記第1信号成分と所定の関係を有する第2信号成分および前記第1ノイズ成分と所定の関係を有する第2ノイズ成分を含む生体情報に関する第2の時系列信号と、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係とに基づいて、前記第1の時系列信号と前記第2の時系列信号とから前記第1信号成分を含む信号を生成する信号生成部と、
第1の所定時間範囲での該生成信号の周期性を用いて、前記第1の所定時間範囲での前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定する推定部とを備えることを特徴とする生体情報信号処理装置。 - 請求項1に記載の生体情報信号処理装置において、前記信号生成部は、前記生成信号に2値化処理を行うことで2値化信号を生成し、前記推定部は、前記2値化信号の周期性を用いて前記生成信号の周期を推定する。
- 請求項2に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、前記2値化信号の周期性を算出するために、前記2値化信号のパルス幅の変動およびパルス周期の変動のうち、少なくとも何れかを用いる。
- 請求項1に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、第1の所定時間範囲での、前記生成信号の複数の極大値及び/又は複数の極小値を算出し、複数の極大値における変動及び/又は複数の極小値における変動を用いて、前記生成信号の周期を算出する。
- 請求項1に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、前記生成信号の周期に関する情報を有する複数の指標に基づき、前記生成信号の周期を算出する。
- 請求項1に記載の生体情報信号処理装置において、前記信号生成部は、前記第1の所定時間範囲での前記生成信号にフーリエ変換を行うことで、フーリエ信号を生成し、前記推定部は、前記フーリエ信号のピーク幅に基づいて、前記第1の所定時間範囲での前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定する。
- 請求項1に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、前記生成信号の周期性を用いて、前記第1信号成分の周期または前記第2信号成分の周期を算出する。
- 請求項1に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、前記第1の所定時間範囲での前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係と、前記第1の所定時間範囲で前記第1信号成分と前記第1ノイズ成分とは独立であることとを用いて前記第1信号成分と前記第2信号成分との前記所定の関係を推定する。
- 請求項7に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、前記第1の所定時間範囲での前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係と、第2の所定時間範囲で第1信号成分および第1ノイズ成分とは独立であることとを用いて、前記第2の所定時間範囲での前記第1信号成分と前記第2信号成分との前記所定の関係を推定する。
- 請求項9に記載の生体情報信号処理装置において、前記第2の所定時間範囲は複数であって、前記推定部は、前記第2の所定時間範囲毎に前記第1信号成分と前記第2信号成分との前記所定の関係をそれぞれ推定する。
- 請求項10に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、前記第2の所定時間範囲毎の前記第1信号成分と前記第2信号成分との前記所定の関係を用いて、前記第1信号成分と前記第2信号成分との前記所定の関係の平均値を算出する。
- 請求項10に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、前記第1の所定時間範囲での前記第1信号成分と前記第2信号成分との前記所定の関係と、前記第2の所定時間範囲毎の前記第1信号成分と前記第2信号成分との前記所定の関係を用いて、前記第1信号成分と前記第2信号成分との前記所定の関係の平均値を算出する。
- 請求項12に記載の生体情報信号処理装置において、前記平均値は加重平均によって求めた値である。
- 請求項9に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、前記第1ノイズ成分を除去するか否かを判定するための指標として、前記第1ノイズ成分と前記第1信号成分との比に関する情報を有する前記指標を算出し、前記指標と第1の所定の値とを比較することで、前記第1ノイズ成分を除去すると判定した場合には、前記第1の時系列信号と前記第2の時系列信号とに基づいて、前記第1信号成分と前記第2信号成分との前記所定の関係を推定する。
- 請求項14に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、前記第1信号成分と前記第2信号成分との前記所定の関係に含まれる誤差の度合いを表す信号信頼度を算出し、前記信号信頼度を出力する出力部をさらに備える。
- 請求項14に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係に含まれる誤差の度合いを表すノイズ信頼度を算出し、前記ノイズ信頼度を出力する出力部をさらに備える。
- 請求項15に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、前記信号信頼度と第2の所定の値とを比較し、前記信号信頼度が前記第2の所定の値を超えた場合に、前記出力部は、前記信号信頼度が前記第2の所定の値を超えたことを示す警告を出力する。
- 請求項16に記載の生体情報信号処理装置において、前記推定部は、前記ノイズ信頼度と第3の所定の値とを比較し、前記ノイズ信頼度が前記第3の所定の値を超えた場合に、前記出力部は、前記ノイズ信頼度が前記第3の所定の値を超えたことを示す警告を出力する。
- 第1の所定の時間範囲での、周期性を有する第1信号成分と第1ノイズ成分とを含む生体情報に関する第1の時系列信号と、前記第1の信号成分と所定の関係を有する第2信号成分および前記第1ノイズ成分と所定の関係を有する第2ノイズ成分を含む生体情報に関する第2の時系列信号と、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係とに基づいて、前記第1の時系列信号と前記第2の時系列信号とから前記第1信号成分を含む信号を生成する信号生成ステップと、
該生成信号の周期性を用いて、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定する推定ステップとを備えることを特徴とする生体情報信号処理方法。 - 請求項19に記載の生体情報信号処理方法において、前記信号生成ステップでは、前記生成信号に2値化処理を行うことで2値化信号を生成し、前記推定ステップでは、前記2値化信号の周期性を用いて、前記生成信号の周期を推定する。
- 請求項19に記載の生体情報信号処理方法において、前記信号生成ステップでは、前記生成信号と少なくとも2個以上の閾値とを比較し、前記生成信号が前記閾値を超えるか否かに基づいて、少なくとも2種以上の2値化信号を生成し、前記推定ステップでは、前記少なくとも2種以上の2値化信号の周期性を用いて、前記生成信号の周期を推定する。
- 請求項20に記載の生体情報信号処理方法において、前記2値化処理は、前記生成信号と2値化の基準となる正の閾値および負の閾値とを比較し、前記生成信号が正の閾値を超える場合には前記生成信号を正の第1の定数に変換し、前記生成信号が負の閾値未満である場合には前記生成信号を負の第2の定数に変換し、前記生成信号が負の閾値以上かつ正の閾値以下である場合には前記生成信号をゼロに変換する処理である。
- 請求項20に記載の生体情報信号処理方法において、前記推定ステップでは、前記2値化信号のパルス幅の変動およびパルス周期の変動のうち、少なくとも何れかに基づいて、前記2値化信号の周期を算出する。
- 請求項19に記載の生体情報信号処理方法において、前記推定ステップでは、前記生成信号の複数の極大値及び/又は複数の極小値を算出し、複数の極大値における変動及び/又は複数の極小値における変動を用いて、前記生成信号の周期を算出する。
- 請求項19に記載の生体情報信号処理方法において、前記推定ステップでは、前記生成信号の周期性を表す複数の指標を用いて、前記第1の所定時間範囲での前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係とを推定する。
- 請求項19に記載の生体情報信号処理方法において、前記推定ステップでは、前記生成信号の周期性を用いて、前記第1信号成分又は前記第2信号成分の周期に対応した量を推定する。
- 互いに波長の異なる複数の光を生体へそれぞれ照射して前記生体を透過または反射した各光をそれぞれ受光することによって得られた少なくとも第1測定データまたは第2測定データに基づいて、前記生体の生体情報を測定する生体情報測定装置であって、
周期性を有する第1信号成分と第1ノイズ成分からなる第1測定データを測定する第1測定部と、
前記第1信号成分と所定の関係を有する第2信号成分および第1ノイズ成分と所定の関係を有する第2ノイズ成分を含む第2測定データを測定する第2測定部と、
前記第1測定データと、前記第2測定データと、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係とに基づいて、前記第1測定データと前記第2測定データとから前記第1信号成分を含む信号を生成する信号生成部と、
該生成信号の周期性を用いて、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定する推定部とを備えたことを特徴とする生体情報測定装置。 - 請求項27に記載の生体情報測定装置において、前記推定部は、前記生成信号の周期性を用いて、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係を推定する。
- 請求項27に記載の生体情報測定装置において、前記推定部は、前記第1ノイズ成分と前記第2ノイズ成分との前記所定の関係と、前記第1信号成分と前記第1ノイズ成分とは独立であることとに基づいて、前記第1信号成分と前記第2信号成分との前記所定の関係を推定する。
- 請求項29に記載の生体情報測定装置において、前記第1信号成分の周期または前記第2信号成分の周期は動脈血の拍動によるものであって、前記第1ノイズ成分または前記第2ノイズ成分は前記生体の体動によるものであって、前記周期は脈拍数に関する情報を含む。
- 請求項30に記載の生体情報測定装置において、前記第1信号成分と前記第2信号成分との前記所定の関係は、動脈血酸素飽和度に関する情報を含む。
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