JP6389834B2 - 被験者からバイタルサインを決定する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、被験者からバイタルサイン情報を決定する装置及び方法に関する。特に、本発明は、観察される被験者のバイタルサインをリモートで決定するのに使用されることができる測定方法に関する。この文脈において、光学測定は、光プレスチモグラフィ及び画像パターン検出を参照することができる。

例えば心拍、呼吸レート又は血中酸素飽和といった人のバイタルサインは、人の現在の状態の指標として及び重大な医学イベントの強力な予測器として機能する。このため、バイタルサインは、入院患者及び外来患者看護環境において、在宅で、又は、更なる健康、余暇及びフィットネス環境において広くモニタされる。

バイタルサインを測定する１つの態様は、プレチスモグラフィである。プレチスモグラフィは概して、器官又は体部位のボリューム変化の測定を指し、特に、心拍と共に被験者の体を通り進行する心血管脈波が原因によるボリュームの変化の検出を指す。プレチスモグラフィ信号は、遠隔光プレスチモグラフィ測定を用いて、患者の皮膚から決定されることができる。更に、ＷＯ２０１１／１３５４４０Ａ１号に説明されるように、患者の皮膚変色に基づき、受信される光プレスチモグラフィ信号から呼吸信号を得ることが可能である。

更に、患者のバイタルサイン、例えば運動パターン検出を用いて呼吸レートを検出するカメラベースの遠隔モニタリング方法が、ＷＯ２０１２／１４０５３１Ａ１号から知られる。

カメラベースの光プレスチモグラフィは、測定される患者の皮膚検出に基づかれ、この皮膚は、患者の運動が原因で必ずしも常に撮像野において見えるわけではないので、光プレスチモグラフィ信号に基づく呼吸レートの測定は、必ずしも信頼性が高くない。

更に、測定される領域、例えば患者の胸部は、カメラの撮像野において、自由に位置することができるので、バイタルサインが得られるべきである関連する部分を決定することは困難であり、関心領域は前もって選択されなければならない。この場合、被検者の運動は不完全な測定をもたらす場合がある。

関心領域の従来の識別は一般に、人間、例えば顔又は胸部の検出に基づかれるか、又は、背景セグメント化を使用することにより行われる。関心領域から例えばパルス又は呼吸レートといったバイタルサインを測定するべく人間を特定するため、ＵＳ２００９／０１４１１２４Ａ１号は、赤外線ビデオセグメントにおいて輪郭を検出し、測定される被験者の一部を表す関心領域を選択することを提案する。

カメラベースの遠隔バイタルサイン測定に関して関心領域を検出する既知の方法の不利な点は、所定の関心領域の閉塞又は撮像野における被験者の運動が一般に、妨害信号の測定をもたらし、不完全な測定をもたらす場合がある点にある。

本発明の目的は、撮像野における妨害信号に対してより堅牢である被験者のバイタルサイン情報を決定する改良された装置及び改良された方法を提供することである。

本発明の一つの側面によれば、被験者からバイタルサイン情報を決定する装置が提供される。この装置は、
撮像野において上記被験者から受信される放射を検出する検出ユニットと、
上記被験者から受信される上記放射から第１の時間依存信号を決定する第１の決定ユニットと、
上記第１の時間依存信号から少なくとも１つのパラメータを得る評価ユニットと、
上記検出された放射及び上記少なくとも１つのパラメータに基づき上記撮像野において領域を選択する選択ユニットと、
上記選択された領域から受信される上記放射から第２の時間依存信号を決定する第２の決定ユニットと、
上記第２の時間依存信号を分析し、上記第２の時間依存信号の上記分析に基づき上記バイタルサイン情報を決定する分析ユニットとを有する。

本発明の別の側面によれば、被験者からバイタルサイン情報を決定する方法が提供される。この方法は、
撮像野において上記被験者から受信される放射を検出するステップと、
上記被験者から受信される上記放射から第１の時間依存信号を決定するステップと、
上記第１の時間依存信号から少なくとも１つのパラメータを得るステップと、
上記検出された放射及び上記少なくとも１つのパラメータに基づき上記撮像野において領域を選択するステップと、
上記選択された領域から受信される上記放射から第２の時間依存信号を決定するステップと、
上記第２の時間依存信号を分析して、上記分析された第２の時間依存信号から上記バイタルサイン情報を決定するステップとを有する。

本発明の更に別の側面によれば、コンピュータで実行されるとき、コンピュータに本発明による方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムが提供される。

本発明の好ましい実施形態は、従属項において規定される。請求項に記載の方法が、請求項に記載のデバイス及び従属項に記載されるデバイスと類似する又は同一の好ましい実施形態を持つ点を理解されたい。

本発明は、測定される被験者から受信される検出された信号から少なくとも１つのパラメータを得て、遠隔測定及びこの得られたパラメータに基づき関心領域を選択するという着想に基づかれる。バイタルサイン情報は、選択された関心領域から受信される第２の時間依存信号に基づき決定される。こうして、関心領域の選択は、撮像野から得られる第１の信号に基づかれ、バイタルサイン情報の測定は、選択された関心領域から決定される第２のパラメータに基づかれる。従って、関心領域は、撮像野におけるバイタルサイン情報の粗い推定に基づき決定されることができ、関心領域が撮像野において特定されたあと、バイタルサイン情報は、第２のパラメータに基づき正確に決定されることができる。

バイタルサイン情報の粗い決定及びこの粗いバイタルサイン情報に基づかれる関心領域の選択によって、バイタルサイン情報の測定はより信頼性が高く、撮像野における妨害信号に対してより堅牢である。なぜなら、関心領域の選択が、測定される信号パラメータに対して個別的に適合されるからである。

好ましい実施形態において、評価ユニットは、少なくとも１つのパラメータとして第１の時間依存信号から周波数を決定する周波数決定デバイスを有する。これは、高い精度及び低い技術的な負担で関心領域を決定するためにバイタルサイン情報の関連するパラメータを決定することを簡単に可能にする。

好ましい実施形態において、評価ユニットは、少なくとも１つのパラメータとして第１の時間依存信号から周波数を決定する復調ユニットを有する。これは、測定された時間依存信号から関連するバイタルサイン情報を決定することを信頼性高く可能にする。なぜなら、通常受信される放射において異なる信号が重畳されるからである。その結果、第１の時間依存信号の復調が、バイタルサイン情報の粗い推定を提供する。

好ましい実施形態によれば、上記復調ユニットが、周波数変調された信号として上記第１の時間依存信号を復調する周波数復調ユニットである。これは、時間依存信号が周波数変調される場合、第１の時間依存信号から少なくとも１つのパラメータを得ることを可能にする。

上記復調ユニットが、振幅変調された信号として上記第１の時間依存信号を復調する振幅復調ユニットであることが更に好ましい。これは、低い技術的な負担で第１の時間依存信号を復調することを簡単に可能にする。

好ましい実施形態において、上記評価ユニットが、上記第１の時間依存信号をフィルタリングし、上記少なくとも１つのパラメータを決定するフィルタデバイスを有する。これは、低い技術的な負担で第１の時間依存信号から少なくとも１つのパラメータを得る簡単なソリューションである。

好ましい実施形態において、上記検出ユニットが、上記撮像野から画像データを決定する撮像デバイスを有する。これは、被験者の異なる物理パラメータの遠隔測定を提供する好適なソリューションである。その結果、装置の柔軟な使用が提供されることができる。

好ましい実施形態において、上記第１の時間依存信号が、上記被験者から受信される上記放射の波長変動に基づかれる。これは、例えばプレチスモグラフィ信号を用いて、被験者の変色からバイタルサイン情報を決定することを可能にする。

好ましい実施形態によれば、上記選択ユニットが、上記撮像野の異なる領域から複数の交流信号を決定するよう構成され、上記選択ユニットは、上記交流信号に基づき、及び上記少なくとも１つのパラメータに基づき、上記第２の時間依存信号を決定するため、上記領域を選択するよう構成される。選択ユニットが、撮像野の異なる領域から交流信号を決定するので、関心領域は、測定されるバイタルサイン情報に基づき全体の撮像野において正確に選択されることができる。こうして、関心領域の選択は正確であり、測定は、妨害信号に対して堅牢である。

上記撮像野の上記異なる領域から決定される上記交流信号が、上記撮像野における運動パターンに対応し、パターン検出に基づき決定される場合、それは好ましい。これは、遠隔測定から被験者の呼吸レートを決定する実用的で正確なソリューションである。

上記少なくとも１つのパラメータが、上記交流信号をフィルタリングするための帯域幅である場合、それは更に好ましい。これは、バイタルサイン情報検出の堅牢性を改良することを可能にする。なぜなら、バイタルサイン情報をフィルタリングするための帯域幅が、測定されるバイタル信号に対して適合され、通常異なる周波数を持つ妨害信号を取り除くからである。

更に好ましい実施形態では、上記第１の時間依存信号は、被験者の皮膚から受信される。これは、正確な測定に関して関心領域を選択するため、低い技術的な負担で被験者から粗いバイタルサイン情報を検出するための実用的なソリューションである。

更に好ましい実施形態では、上記検出ユニットが、上記第１の時間依存信号を決定する第１のカメラと、上記第２の時間依存信号を決定する第２のカメラとを有する。これは堅牢性及び信頼性を増加させる。なぜなら、異なるカメラが、個別の測定に対して適合されることができ、独立して処理されることができるからである。

更に好ましい実施形態では、上記第１の時間依存信号が、プレチスモグラフィ信号である。これは、バイタルサイン情報の正確な測定に関して関心領域を選択するため、低い技術的な負担で被験者から粗いバイタルサイン情報を検出する簡単なソリューションである。

上述したように、本発明は、妨害信号の影響をあまり受けずに被験者からバイタルサイン情報を決定する装置及び方法を提供する。なぜなら、遠隔測定に関する関心領域が、バイタルサイン情報を決定するための信号と異なる被験者から受信される信号に基づき選択されるからである。言い換えると、第１の時間依存信号が、測定される被験者から決定され、関心領域を決定するのに、及び第２の時間依存信号を測定するための撮像野における領域を選択するのに使用され、この第２の時間依存信号に基づき、バイタルサイン情報が決定される。こうして、関心領域の選択が、測定される信号パラメータに対して適合されるので、測定は妨害信号の影響をあまり受けず、関心領域が高い精度で決定されることができる。

被験者からバイタルサイン情報を決定する装置の一般的な配置の概略的な説明を示す図である。 例示的なバイタルサイン情報を示す被験者の運動の概略的な説明を示す図である。 バイタルサイン情報を決定するため被験者の運動パターンから交流信号を抽出するタイミングダイアグラムを示す図である。 異なるバイタルサイン情報を含む被験者の皮膚の遠隔測定から抽出されるプレチスモグラフィ信号を示す図である。 被験者の呼吸を表すプレチスモグラフィ信号の変調の異なるタイプの概略的なタイミングダイアグラムを示す図である。 バイタルサイン情報を算出するため撮像野における関心領域の選択を示す概略的な画像を示す図である。 被験者からバイタルサイン情報を決定する方法の実施形態のステップを表す概略ブロックダイアグラムを示す図である。 撮像野の関心領域から得られるバイタル信号の概略的なタイミングダイアグラムを示す図である。

本発明のこれらの及び他の態様が、以下に説明される実施形態より明らとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。

図１は、被験者１２からバイタルサイン情報を決定する符号１０により一般に表される装置の概略的な図を示す。被験者１２、即ちベッドに横たわる患者が、支持部１４上で休息している。被験者の頭部１６は通常、被験者１２のバイタルサイン情報として心拍又は血圧を決定するため、プレチスモグラフィ信号に関する直説的な部分である。この場合、胸部１８又は腹部１８は通常、被験者１２の呼吸に関する直説的な部分であり、胸部１８の運動は、被験者１２の呼吸レートを測定するために検出される。図１に示される一般的な状況の一般的な課題は、被験者１２の呼吸レートに関する直説的な部分としての胸部１８が、バイタルサイン情報の遠隔測定を実行するために、撮像野における関心領域として決定されなければならない点にある。

装置１０は、被験者１２からバイタルサイン情報をリモートで測定し、関心領域を決定して、及び関心領域から検出されるバイタルサイン情報を決定するために提供される。

装置１０は、画像検出デバイス２０を有し、これは、例えば被験者１２の画像フレーム又は画像ストリームといった画像データ２４を記録するのに使用されることができるカメラである。画像データ２４は、被験者１２により放出又は反射される電磁放射２２から得られることができる。画像データ２４から画像情報を抽出するため、画像データ２４は、画像処理ユニット２６に提供される。

画像検出デバイス２０は、電磁放射２２のスペクトル範囲の画像をキャプチャするよう構成される。画像検出デバイス２０は、測定される被験者１２を含む撮像野からキャプチャされる連続的な画像データ又は画像フレームの離散的なシーケンスを提供することができる。

画像処理ユニット２６は、一般に画像データ２４を評価し、撮像野のセクション又は領域においてキャプチャされた画像を分割し、関心領域を決定するため、画像セクションを別々に評価するよう構成される。画像処理ユニット２６は、被験者１２から受信される放射２２から第１の時間依存信号を得るため、画像データ２４を評価し、被験者１２の頭部１６若しくは顔又は被験者１２の別の皮膚部分を検出する決定ユニット２８を有する。この第１の時間依存信号は、被験者１２の皮膚の変色から決定される。この信号は通常、通常プレチスモグラフィ信号であり、例えば被験者１２の心拍及び呼吸レートを含む被験者１２のバイタルサイン情報を有する。

画像処理ユニット２６は、決定ユニット２８から受信される第１の時間依存信号３０を評価するため、決定ユニット２８に接続される評価ユニット３２を更に有する。

第１の時間依存信号３０は、プレチスモグラフィ信号であり、例えば心拍及び呼吸レートといったバイタルサイン情報を有し、変調される、又は別の信号で重畳されるので、評価ユニット３２は、第１の時間依存信号３０から異なるバイタルサイン情報を分離するための周波数分析ユニット３４を有する。周波数分析ユニット３４は、第１の時間依存信号３０から所定の周波数範囲をフィルタリングするフィルタデバイス、又は振幅変調信号若しくは周波数変調信号として第１の時間依存信号３０を復調する復調ユニットとすることができる。評価ユニット３２は、測定される呼吸レートのどの周波数範囲が想定されるかを推定するため、周波数分析ユニット３４を用いて、第１の時間依存信号３０から粗い呼吸レートを抽出する。抽出された粗い呼吸レート３６は、評価ユニット３２に接続される選択ユニット３８に提供される。

選択ユニット３８は、画像データ２４を受信し、パターン検出ユニット４０を用いて、画像データ２４を評価する。選択ユニット３８は、撮像野のセクション又は領域においてキャプチャされた画像を分割し、関心領域を決定するため画像セクションを別々に評価するよう構成される。選択ユニット３８は、キャプチャされた画像を領域のセクションに分割し、呼吸に関する直説的な部分として、被験者１２の運動、及び、特に胸部１８の運動を含む撮像野におけるオブジェクトの運動に対応する異なるセクションから運動ベクトルを検出する。運動ベクトルは、異なる画像セクションにおけるパターン検出を用いて、又は、画像セクションにおけるエッジ検出を用いて、パターン検出ユニット４０により決定される。エッジ又はパターン検出に関して、キャプチャされた画像フレームから運動ベクトルを得る方法は例えば、ＷＯ２０１２／１４０５３１Ａ１号により開示される。

パターン検出ユニット４０は、各セクションの運動ベクトルから交流信号を決定する。評価ユニット３２から受信される粗い呼吸レート３６に対応する周波数フィルタ又はフィルタ帯域幅を用いて、選択ユニット３８は、各セクションの交流信号をフィルタリングする。このフィルタリングを用いて、選択ユニット３８は、被験者１２の呼吸レートの遠隔測定に関する関心領域を自動的に決定するため、粗い呼吸レート３６に対応する運動パターンを有する撮像野のセクションを選択する。

選択ユニット３８は、選択された画像セクションに関する情報又は選択された関心領域に関する情報を出力信号４２として提供する。

画像処理ユニット２６は、第２の決定ユニット４４に接続される。これは、選択された画像セクション又は選択された関心領域に関する情報を含む出力信号４２を選択ユニット３８から受信する。第２の決定ユニットは更に、被験者１２からバイタルサイン情報を決定するため、画像検出デバイス２０から画像データ２４を受信する。第２の決定ユニット４４は画像データ２４を評価し、選択ユニット３８から受信される選択された領域又は関心領域から第２の時間依存信号を決定するよう構成される。第２の決定ユニットは、呼吸の直説的な部分として通常被験者１２の胸部１８である、被験者１２の運動に対応する選択されたセクション又は関心領域における運動ベクトルを検出する。運動ベクトルから、第２の決定ユニット４４は、バイタルサイン情報を含む交流信号を決定し、出力信号４６として交流信号を分析ユニット４８にフォワードする。

分析ユニット４８は、交流信号４６を受信し、交流信号に基づきバイタルサイン情報、特に被験者１２の呼吸レートを決定し、被験者１２のバイタルサイン情報を表示するディスプレイユニット５０にバイタルサイン情報をフォワードする。

こうして、装置１０は、被験者１２の皮膚から決定されるプレチスモグラフィ信号３０に基づき関心領域を決定し、プレチスモグラフィ信号３０に基づき決定される関心領域におけるパターン検出に基づき、バイタルサイン情報及び特に被験者１２の呼吸レートを決定する。

装置１０は、カメラ２０なしに提供されることができ、インタフェースを介して外部カメラから画像データ２６を受信するよう構成されることができる。

図２は、被験者１２の呼吸の遠隔測定を説明するため、被験者１２の概略的な図を示す。被験者１２は、呼吸が原因で直説的な部分１８（胸部１８）の特徴的な運動を経験する。呼吸するとき、肺の拡張及び収縮が、生体の特徴的な部分のわずかな運動、例えば胸部１８の上昇及び下降をもたらす。腹式呼吸が、被験者の体１２の個別の部分の特徴的な運動をもたらす可能性もある。生理的処理によりもたらされる少なくとも部分的に周期的な運動パターンは、多くの生体において、特に人間又は動物において発生する可能性がある。

時間にわたり、矢印５２により示されるように、直説的な部分１８は、参照番号１８ａ、１８ｃにより示される収縮した位置と参照番号１８ｂにより示される拡張された（extracted）部分との間で移動される。基本的に、この運動パターンに基づき、例えば呼吸レート又は呼吸レート変動が、キャプチャされた画像シーケンスにおけるパターン又はエッジ検出を用いて評価されることができる。直説的な部分１８が、時間にわたり脈動しているが、頭部１６は、非直説的な部分１６として実質的に静止したままである。

確実に、頭部１６も、時間にわたり多様な運動を経験する。しかしながら、これらの運動は、胸部１８の周期的な脈動に対応せず、周波数分析を用いて区別されることができる。

図３は、例えば個別の画像セクションにおいてフレーム又はエッジ検出に基づき決定されることができる異なる画像セクションの運動パターンから及び／又は運動ベクトルから得られる交流信号のタイミング図を示す。交流信号は一般に、Ｓ（ｔ）により表される。この特定の場合における交流信号Ｓは、個別の直説的な部分１８から受信される画像データに対応する画像セクションから得られる被験者１２の胸部１８の運動に対応する。交流信号Ｓは、胸部１８の運動に対応する特徴的な変動、即ち被験者１２の呼吸レートを示す。交流信号Ｓは、呼吸レートに対して重畳される高周波ノイズも示す。

交流信号Ｓは、撮像野の画像セクションの各々から得られる。ここで、複数の画像セクションは、例えば呼吸レートといったバイタルサイン情報を有し、多くの画像セクションは、被験者１２のバイタルサイン情報に関連付けられない妨害信号又はほとんど高周波ノイズを含む他の交流信号を有する場合がある。バイタルサイン情報が得られることができる関心領域としてそれらの画像セクションを特定するため、選択ユニット３８は、交流信号Ｓの周波数分析を実行する周波数分析デバイスを有する。

選択ユニット３８は、所定のフィルタ帯域幅を選択するか、又は粗い呼吸レート３６に基づき個別の帯域幅を決定し、これに従って交流信号Ｓをフィルタリングする。被験者１２の呼吸レートといったバイタルサイン情報を提供する画像セクションは、フィルタリング処理後交流信号を提供する画像セクションとして決定されることができる。

特定の実施形態において、所定の閾値より大きい又は全体の交流信号のスペクトルエネルギーと比較して特定の割合（portion）より大きい、選択された周波数範囲における交流信号Ｓのスペクトルエネルギーを持つそれらの画像セクションが、選択ユニット３８により選択される。例えば、規定又は決定されたスペクトル範囲に含まれる交流信号の全スペクトルエネルギーの５０％を持つ画像セクションが、関心領域として選択される。

図４は、光プレスチモグラフィ信号（ＰＰＧ）を示す。これは、被験者１２の皮膚の変色に対応し、被験者１２の鼓動及び被験者１２の呼吸レートに関する情報を有する。図４に示される光プレスチモグラフィ信号（ＰＰＧ）は、被験者１２の心拍に対応する高周波信号部分及び被験者１２の呼吸に対応する遅い振動信号部分を有する。光プレスチモグラフィ信号（ＰＰＧ）が、時間にわたる変色に基づかれ、呼吸検出が、被験者１２の胸部の空間運動に基づかれるので、例えば顔といった皮膚から抽出されるプレチスモグラフィ信号（ＰＰＧ）が、被験者１２の呼吸に関する情報を搬送する別々のチャネル情報とみなされることができる。

こうして、被験者１２の心拍が、光プレスチモグラフィ信号（ＰＰＧ）から得られるだけでなく、光プレスチモグラフィ信号（ＰＰＧ）の第２の振動又は交流信号要素として呼吸レートが得られる。被験者１２の心拍及び呼吸レートは、以下に説明されるように、光プレスチモグラフィ信号（ＰＰＧ）において異なる態様で重畳されることができる。

図５ａ〜ｄは、異なる変調スキームにおける被験者１２の心拍及び被験者１２の呼吸レートを含む異なる光プレスチモグラフィ信号を示す。

図５ａは、被験者１２の重畳された呼吸レートのない、プレチスモグラフィ信号の未変調心臓脈波形を示す。

図５ｂは、プレチスモグラフィ信号（ＰＰＧ）のベースライン変調を示す。そこでは、呼吸レートは破線のベースラインにより示される。こうして、プレチスモグラフィ信号（ＰＰＧ）の最大又は最小の変動は、被験者１２の呼吸レートに対応する。

図５ｃは、振幅変調された光プレスチモグラフィ信号（ＰＰＧ）を示す。そこでは、心拍は、振幅変調を用いて変調される。呼吸レートは、点線により示される。

最終的に、第３の可能な変調が、図５ｄに示される。そこでは、心拍のパルス周期が、被験者１２の呼吸レートに基づき変化される。言い換えると、心拍は、呼吸信号を用いて、周波数変調又は位相変調される。

プレチスモグラフィ信号（ＰＰＧ）から呼吸レートを抽出するため、異なる変調方法が使用されることができる。図５ｂ〜ｄによれば、呼吸レートは、周波数フィルタリング、振幅復調又は周波数復調を用いて光プレスチモグラフィ信号から抽出されることができる。

そのように抽出された呼吸レートは、上述したように画像検出デバイス２０の撮像野において関心領域を選択するために用いられることができる。

図６は、光プレスチモグラフィ信号（ＰＰＧ）から抽出される呼吸レートに基づく関心領域の選択を説明する概略的な画像を示す。

図６は一般に、撮像野５６を表す画像検出デバイス２０によりキャプチャされる画像５４を示す。撮像野は、測定される被験者１２を有する。第１に、撮像野５６において、被験者１２の顔は例えば輪郭検出を用いて決定される。被験者１２の顔の検出は、図６に示される分析領域５８により示される。分析領域５８から受信される放射２２が、上述したように決定ユニット２８を用いて評価され、プレチスモグラフィ信号（ＰＰＧ）が、分析領域５８から受信される放射２２の色変化から得られる。

そのように決定された光プレスチモグラフィ信号（ＰＰＧ）は、光プレスチモグラフィ信号（ＰＰＧ）から粗い呼吸レート３６を抽出するため、上述したように、周波数分析を用いて、又は、特定の振幅復調若しくは周波数復調における復調により分析される。そのように決定された粗い呼吸レート３６に基づき、フィルタ帯域幅が決定されるか、又は所定のフィルタ帯域幅が、粗い呼吸レート３６に基づき選択される。

画像５４は一般に、異なるセクション６０に分割される。これは、図６に示される格子６２により示される。セクション６０の各々から、選択ユニット３８は、個別のセクション６０における運動パターン検出又はエッジ検出を用いて決定される運動ベクトルに基づき、交流信号Ｓを決定する。

異なるセクション６０から得られる交流信号Ｓは、撮像野５６において関心領域を決定するため、粗い呼吸レート３６に基づき決定されるフィルタ帯域幅を用いてフィルタリングされる。交流信号Ｓのフィルタ分析に基づき、画像セクション６０の１つが、図６に示されるように関心領域６４として選択される。

好ましい実施形態において、特定の品質を持つ被験者１２からのバイタルサイン情報に対応する交流信号を含む画像セクション６０の１つ又は複数の画像セクション６０が関心領域６４として選択され、関心領域６４から得られる信号が、重み係数により重み付けられることができる。

図６に示されるように関心領域６４を選択した後、被験者１２のバイタルサイン情報及び特に呼吸レートが、被験者１２の直説的な部分（胸部１８）の空間運動に基づき決定される。この場合、空間運動は、上述したように運動パターン検出又はエッジ検出に基づき決定される。

こうして、関心領域６４が、高い信頼性で選択されることができ、呼吸レートは、そのように選択された関心領域６４及び被験者１２の特定された直説的な部分の空間運動から決定されることができる。

図７は、被験者１２からバイタルサイン情報を決定する方法の実施形態のステップを表す概略ブロック図を示す。図７に示される方法は一般に、符号７０で表される。この方法は、ステップ７２で始まる。ステップ７４において、被験者１２の顔が、画像５４において輪郭検出を用いて検出される。

ステップ７６において、光プレスチモグラフィ信号（ＰＰＧ）が、被験者１２の顔から受信される放射２２から決定される。ステップ７８において、光プレスチモグラフィ信号（ＰＰＧ）が、フィルタデバイス３４を用いてフィルタ分析されるか、又は復調デバイス３４を用いて復調される。フィルタ処理及び／又は復調に基づき、粗い呼吸レート３６が決定される。粗い呼吸レート３６に基づき、フィルタ帯域幅は、ステップ８０により示されるように、選択又は決定される。ステップ８２において、運動パターンが、画像５４のセクション６０において決定され、交流信号Ｓが、画像セクション６０の各々に関して決定される。ステップ８４において、異なる画像セクション６０の異なる交流信号Ｓが、フィルタ帯域幅を用いてフィルタリングされ、フィルタリングされた交流信号に基づき、関心領域６４が、ステップ８６で選択される。

ステップ８８において、呼吸レートが、ステップ８２において決定される又は別々に決定される関心領域６４から決定される運動パターンから算出される。呼吸レート算出は、以下に説明される。

方法７０は、ステップ９０で終わる。

図８は、関心領域６４の交流信号から得られ、一般にＲ（ｔ）で表されるバイタルサイン情報のタイミング図を示す。バイタルサイン情報Ｒは、被験者１２の胸部１８の運動から得られる呼吸信号に対応する。そのように決定された呼吸信号Ｒから、呼吸レートが、図７におけるドットにより示される呼吸信号Ｒの最大に基づき決定されることができる。ドットの間の時間距離は、例えばΔｔ１及びΔｔ２として図８に示される。呼吸レートは、呼吸信号Ｒの最大の間の時間距離Δｔ１、Δｔ２の相互関係の値又は図８に示される時間距離の平均を用いて算出される。

こうして、呼吸レートが、胸部１８の運動から容易に得られることができる。関心領域６４がプレチスモグラフィ信号（ＰＰＧ）に基づき自動的に決定されるので、呼吸レートは、高い信頼性及び高い正確さで画像５４から決定されることができる。

本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。

請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学的記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体に格納／配布されることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった他の形式で配布されることもできる。

請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 被験者から呼吸レートを決定する装置であって、
   撮像野において前記被験者から受信される放射を検出する検出ユニットと、
   前記被験者の第１の領域から受信される前記放射から第１の時間依存信号を決定する第１の決定ユニットと、
   前記第１の時間依存信号から少なくとも１つのパラメータを得る評価ユニットであって、前記パラメータが、粗い呼吸レートである、評価ユニットと、
   前記検出された放射及び前記少なくとも１つのパラメータに基づき前記撮像野において前記第１の領域とは異なる領域を選択する選択ユニットと、
   前記選択された領域から受信される前記放射から第２の時間依存信号を決定する第２の決定ユニットであって、前記第２の時間依存信号が、運動パターン及び／又は運動ベクトルに対応する、第２の決定ユニットと、
   前記第２の時間依存信号を分析し、前記第２の時間依存信号の前記分析に基づき前記呼吸レートを決定する分析ユニットとを有する、装置。
2. 前記評価ユニットが、前記少なくとも１つのパラメータを得るため前記第１の時間依存信号から周波数を決定する周波数分析ユニットを有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記評価ユニットが、前記少なくとも１つのパラメータを得るため前記第１の時間依存信号から周波数を決定する復調ユニットを有する、請求項１に記載の装置。
4. 前記復調ユニットが、周波数変調された信号として前記第１の時間依存信号を復調する周波数復調ユニットである、請求項３に記載の装置。
5. 前記復調ユニットが、振幅変調された信号として前記第１の時間依存信号を復調する振幅復調ユニットである、請求項３に記載の装置。
6. 前記評価ユニットが、前記少なくとも１つのパラメータを決定するため、前記第１の時間依存信号をフィルタリングするフィルタデバイスを有する、請求項１に記載の装置。
7. 前記検出ユニットが、前記撮像野から画像データを決定する撮像デバイスを有する、請求項１に記載の装置。
8. 前記第１の時間依存信号が、前記被験者から受信される前記放射の波長変動に基づかれる、請求項１に記載の装置。
9. 前記選択ユニットが、前記撮像野の異なる領域から複数の交流信号を決定するよう構成され、前記選択ユニットは、前記交流信号に基づき、及び前記少なくとも１つのパラメータに基づき、前記第２の時間依存信号を決定するため、前記領域を選択するよう構成される、請求項７に記載の装置。
10. 前記撮像野の前記異なる領域から決定される前記交流信号が、前記撮像野における運動パターンに対応し、パターン検出に基づき決定される、請求項９に記載の装置。
11. 前記選択ユニットが、前記少なくとも１つのパラメータに基づき、前記交流信号をフィルタリングするための帯域幅を選択する、請求項９に記載の装置。
12. 前記第１の時間依存信号が、前記被験者の皮膚から受信される、請求項１に記載の装置。
13. 前記検出ユニットが、前記第１の時間依存信号を決定する第１のカメラと、前記第２の時間依存信号を決定する第２のカメラとを有する、請求項１に記載の装置。
14. 前記第１の時間依存信号が、プレチスモグラフィ信号である、請求項１に記載の装置。
15. 被験者から呼吸レートを決定する方法において、
    撮像野において前記被験者から受信される放射を検出するステップと、
    前記被験者の第１の領域から受信される前記放射から第１の時間依存信号を決定するステップと、
    前記第１の時間依存信号から少なくとも１つのパラメータを得るステップであって、前記パラメータが、粗い呼吸レートである、ステップと、
    前記検出された放射及び前記少なくとも１つのパラメータに基づき前記撮像野において前記第１の領域とは異なる領域を選択するステップと、
    前記選択された領域から受信される前記放射から第２の時間依存信号を決定するステップであって、前記第２の時間依存信号が、運動パターン及び／又は運動ベクトルに対応する、ステップと、
    前記第２の時間依存信号を分析して、前記分析された第２の時間依存信号から前記呼吸レートを決定するステップとを有する、方法。

Images