JP6465899B2 - 生理学的測定におけるアーティファクトを除去するデバイス及び方法 - Google Patents
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Description
PPG信号が歪められているか否かを検査するステップ(ステップ104);
3軸ACC信号から雑音基準を識別するステップ(ステップ106);
識別されたACC信号を雑音基準として用いてPPG信号から適応雑音キャンセルを実行するステップ(ステップ108);
フィルタリングされたPPG信号の信号品質を検査するステップ(ステップ110)。
1つの実施形態による、PPG信号が歪められているか否かを検査する方法は、図2におけるフローチャート200に示されている。この方法は以下のものを含む。
現在のPPG信号のピーク及び谷を検出する(ステップ204);
現在のPPG信号の形態構造を取得する(ステップ206);
現在のPPGの形態構造とPPG形態構造テンプレート(複数の場合もある)との類似度を計算する(ステップ208);
上記類似度が所定の閾値よりも小さい場合、信号歪みがあると判断する(ステップ210)。
1つの実施形態による雑音基準を識別する方法は、図3におけるフローチャート300に示されている。この方法は以下のものを含む。
ACC信号が最大振幅を有する軸を見つけ、その軸に沿ったACC信号を雑音基準として決定する(ステップ304)。
例示の実施形態による、フィルタリングされたPPG信号の信号品質を検査する方法は、図4におけるフローチャート400に示されている。この方法は以下のものを含む。
フィルタリングされたPPG信号の形態構造を取得する(ステップ404);
フィルタリングされたPPGの形態構造とPPG形態構造テンプレート(複数の場合もある)との間の類似度を計算する(ステップ406);
上記類似度が所定の閾値よりも大きい場合、フィルタリングされたPPG信号を受理する(ステップ408)。
全てのデータが処理されたか否かを判断する(ステップ509)。全てのデータが処理されていない場合、バッファリングされたACCデータを現在のウィンドウ内のACCデータの先頭にアペンドし、バッファリングされたACCデータを更新する(ステップ510)。具体的に言えば、適応フィルターがNの次数を有する場合、このバッファリングされたACCデータはN−1の長さを有する。更新前は、このバッファリングされたACCデータは、先行ウィンドウ内の各軸に沿ったACC信号の最後の(N−1)個のサンプルである。更新後は、このバッファリングされたACCデータは、現在のウィンドウ内の各軸に沿ったACC信号の最後の(N−1)個のサンプルであり、これらのサンプルは、次のウィンドウ内のACCデータの先頭にアペンドされ、それに応じて更新される。
全てのデータが処理されたか否かを判断し(ステップ1008)、全てのデータが処理されていない場合、バッファリングされたACCデータを現在のウィンドウ内のACCデータの先頭にアペンドし、バッファリングされたACCデータを更新する(ステップ1009)。具体的に言えば、適応フィルターがNの次数を有する場合、バッファリングされたACCデータはN−1の長さを有する。更新前は、このバッファリングされたACCデータは、先行ウィンドウ内の各軸に沿ったACC信号の最後の(N−1)個のサンプルである。更新後は、このバッファリングされたACCデータは、現在のウィンドウ内の各軸に沿ったACC信号の最後の(N−1)個のサンプルであり、これらのサンプルは、次のウィンドウ内のACCデータの先頭にアペンドされ、それに応じて更新される。
PPGのピーク及び谷を検出し(ステップ1032)、(上述した図6に示すように)現在のウィンドウ内の現在のPPGの形態構造を取得する(ステップ1034)。
識別されたACC信号を雑音基準として用いてPPG信号の適応フィルタリングを実行する(ステップ1048)。
Claims (33)
- ユーザーの生理学的信号を取得するステップと、
前記ユーザーの動きを表す対応する動きデータを取得するステップと、
前記生理学的信号が該生理学的信号を処理することによって歪められているか否かを判断するステップと、
前記生理学的信号が歪められていると判断された場合、雑音基準を識別し、該雑音基準を用いて前記生理学的信号をフィルタリングするステップと、
を含み、
前記動きデータは3軸の動き信号を含み、
前記雑音基準を識別するステップは、前記動き信号が最大振幅を有する軸を識別し、該軸に沿った前記動き信号を前記雑音基準として用いるステップ、又は前記動き信号が前記生理学的信号に対してPSDの最大類似度を有する軸を識別し、該軸に沿った前記動き信号を前記雑音基準として用いるステップを含む、生理学的測定におけるアーティファクトを除去する方法。 - 前記フィルタリングされた生理学的信号の信頼性を検査することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記動き信号が前記最大振幅を有する前記軸を識別する前に、前記動き信号からDCオフセットを除去することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記動き信号が前記最大振幅を有する前記軸を識別する前に、前記動き信号をローパスフィルタリングすることを含む、請求項1又は3に記載の方法。
- 前記動き信号が前記生理学的信号に対してPSDの前記最大類似度を有する前記軸を識別する前に、前記生理学的信号及び前記動き信号を帯域通過フィルタリングすることを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記生理学的信号が歪められているか否かを前記判断することは、前記生理学的信号の形態構造と生理学的形態構造テンプレートとの間の類似度を比較することを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記類似度は、前記生理学的信号の前記形態構造と前記生理学的形態構造テンプレートとの間の相互相関を含む、請求項6に記載の方法。
- 検出されたピーク及び谷に基づいて前記生理学的信号をセグメント化することにより生理学的セグメントとすることと、
前記生理学的セグメントを正規化することにより正規化された生理学的セグメントを生成することと、
前記正規化された生理学的セグメントを平均することと、
によって、前記生理学的信号の前記形態構造を求めることを更に含む、請求項6又は7に記載の方法。 - 前記生理学的信号が歪められているか否かを前記判断することは、
前記生理学的信号の前記パワースペクトル密度(PSD)を計算することと、
前記動き信号のそれぞれの前記PSDを計算することと、
前記生理学的信号の前記PSDとPSDテンプレートとの間の類似度が、前記生理学的信号の前記PSDと前記動き信号の前記それぞれのPSDとの類似度よりも大きいか否かを判断することと、
を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記生理学的信号の前記PSDとPSDテンプレートとの間の類似度が、前記生理学的信号の前記PSDと前記動き信号の前記それぞれのPSDとの類似度よりも大きいか否かを判断することは、
前記対応する動き信号の前記PSDが前記生理学的信号の前記PSDと最大相関を有する前記軸を識別することと、
前記生理学的信号の前記PSDとPSDテンプレートとの間の前記類似度が、前記生理学的信号の前記PSDと前記対応する動き信号の前記PSDとの類似度よりも大きいか否かを判断することと、
を含む、請求項9に記載の方法。 - 前記生理学的信号の前記PSDとPSDテンプレートとの間の前記類似度が、前記生理学的信号の前記PSDと前記対応する動き信号の前記PSDとの類似度よりも大きくない場合、
前記対応する動き信号を前記雑音基準として用いて前記生理学的信号のフィルタリングを実行することと、
前記フィルタリングされた生理学的信号の前記PSDを求めることと、
前記フィルタリング後の前記生理学的信号の信号品質が改善されているか否かを判断することと、
を更に含む、請求項10に記載の方法。 - 前記フィルタリングされた生理学的信号の前記PSDとPSDテンプレートとの間の前記類似度が、前記フィルタリングされた生理学的信号の前記PSDと別の軸に沿った動き信号の前記PSDとの間の前記類似度よりも大きくない場合、前記別の軸に沿った前記動き信号を前記雑音基準として用いて前記フィルタリングされた生理学的信号のフィルタリングを実行することを更に含む、請求項11に記載の方法。
- 前記生理学的信号及び前記動きデータは、非オーバーラップ移動ウィンドウ又はオーバーラップ移動ウィンドウのいずれかに基づいて処理される、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記生理学的信号はPPG信号を含む、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記動きデータはACCデータを含む、請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
- ユーザーの生理学的信号を取得する第1のセンサーと、
前記ユーザーの動きを表す対応する動きデータを取得する第2のセンサーと、
前記生理学的信号が該生理学的信号を処理することによって歪められているか否かを判断し、前記生理学的信号が歪められていると判断された場合、雑音基準を識別し、該雑音基準を用いて前記生理学的信号をフィルタリングするように構成されたプロセッサと、
を備え、
前記動きデータは3軸の動き信号を含み、
前記雑音基準を識別することは、前記動き信号が最大振幅を有する軸を識別し、該軸に沿った前記動き信号を前記雑音基準として用いること、又は前記動き信号が前記生理学的信号に対してPSDの最大類似度を有する軸を識別し、該軸に沿った前記動き信号を前記雑音基準として用いることを含む、生理学的測定におけるアーティファクトを除去するデバイス。 - 前記プロセッサは、前記フィルタリングされた生理学的信号の信頼性を検査するように更に構成されている、請求項16に記載のデバイス。
- 前記プロセッサは、前記動き信号が前記最大振幅を有する前記軸を識別する前に、前記動き信号からDCオフセットを除去するように構成されている、請求項16に記載のデバイス。
- 前記プロセッサは、前記動き信号が前記最大振幅を有する前記軸を識別する前に、前記動き信号をローパスフィルタリングするように構成されている、請求項16又は18に記載のデバイス。
- 前記プロセッサは、前記動き信号が前記生理学的信号に対してPSDの前記最大類似度を有する前記軸を識別する前に、前記生理学的信号及び前記動き信号を帯域通過フィルタリングするように構成されている、請求項16に記載のデバイス。
- 前記生理学的信号が歪められているか否かを前記判断することは、前記生理学的信号の形態構造と生理学的形態構造テンプレートとの間の類似度を比較することを含む、請求項16〜20のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記類似度は、前記生理学的信号の前記形態構造と前記生理学的形態構造テンプレートとの間の相互相関を含む、請求項21に記載のデバイス。
- 前記プロセッサは、
検出されたピーク及び谷に基づいて前記生理学的信号をセグメント化することにより生理学的セグメントとすることと、
前記生理学的セグメントを正規化することにより正規化された生理学的セグメントを生成することと、
前記正規化された生理学的セグメントを平均することと、
によって、前記生理学的信号の前記形態構造を求めるように構成されている、請求項21又は22に記載のデバイス。 - 前記生理学的信号が歪められているか否かを前記判断することは、
前記生理学的信号の前記パワースペクトル密度(PSD)を計算することと、
前記動き信号のそれぞれの前記PSDを計算することと、
前記生理学的信号の前記PSDとPSDテンプレートとの間の類似度が、前記生理学的信号の前記PSDと前記動き信号の前記それぞれのPSDとの類似度よりも大きいか否かを判断することと、
を含む、請求項16〜20のいずれか1項に記載のデバイス。 - 前記生理学的信号の前記PSDとPSDテンプレートとの間の類似度が、前記生理学的信号の前記PSDと前記動き信号の前記それぞれのPSDとの類似度よりも大きいか否かを判断することは、
前記対応する動き信号の前記PSDが前記生理学的信号の前記PSDと最大相関を有する前記軸を識別することと、
前記生理学的信号の前記PSDとPSDテンプレートとの間の前記類似度が、前記生理学的信号の前記PSDと前記対応する動き信号の前記PSDとの類似度よりも大きいか否かを判断することと、
を含む、請求項24に記載のデバイス。 - 前記プロセッサは、前記生理学的信号の前記PSDとPSDテンプレートとの間の前記類似度が、前記生理学的信号の前記PSDと前記対応する動き信号の前記PSDの類似度よりも大きくない場合、
前記対応する動き信号を前記雑音基準として用いて前記生理学的信号のフィルタリングを実行し、
前記フィルタリングされた生理学的信号の前記PSDを求め、
前記フィルタリング後の前記生理学的信号の信号品質が改善されているか否かを判断する、
ように構成されている、請求項25に記載のデバイス。 - 前記プロセッサは、前記フィルタリングされた生理学的信号の前記PSDとPSDテンプレートとの間の前記類似度が、前記フィルタリングされた生理学的信号の前記PSDと別の軸に沿った動き信号の前記PSDとの間の前記類似度よりも大きくない場合、前記別の軸に沿った前記動き信号を前記雑音基準として用いて前記フィルタリングされた生理学的信号のフィルタリングを実行するように更に構成されている、請求項26に記載のデバイス。
- 前記プロセッサは、非オーバーラップ移動ウィンドウ又はオーバーラップ移動ウィンドウのいずれかに基づいて、前記生理学的信号及び前記動きデータを処理するように構成されている、請求項16〜27のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記生理学的信号はPPG信号を含む、請求項16〜28のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記動きデータはACCデータを含む、請求項16〜29のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記デバイスはウェアラブルデバイスに実装される、請求項16〜30のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記デバイスは、ウェアラブルデバイスと通信デバイスとを備えるアセンブリに実装される、請求項16〜31のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記デバイスは、ウェアラブルデバイスと無線通信デバイスとを備えるアセンブリに実装される、請求項16〜32のいずれか1項に記載のデバイス。
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