JP6538620B2 - 呼吸推定方法および装置 - Google Patents
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Description
また、本発明の呼吸推定方法の1構成例において、前記呼吸情報は呼吸周波数である。
また、本発明の呼吸推定方法の1構成例において、前記呼吸情報抽出ステップは、前記振幅検出ステップで検出した振幅の時系列データを補間して等間隔のデータに再構成する再サンプリング処理を行う再サンプリング処理ステップと、再サンプリング処理後の時系列データから位相情報を抽出する特徴量抽出ステップと、この特徴量抽出ステップで得られた位相情報についてノイズを濾した位相情報を推定するカルマンフィルタ処理ステップと、このカルマンフィルタ処理ステップで得られた推定位相値を周波数に変換した結果を、生体の呼吸周波数とする呼吸周波数変換ステップとを含むことを特徴とするものである。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る呼吸推定装置の構成を示すブロック図である。呼吸推定装置は、心電図波形のサンプリングデータ列を出力する心電計1と、心電図波形のサンプリングデータ列を記憶する記憶部2と、心電図波形のサンプリングデータ列からサンプリングデータの時間差分値をサンプリング時刻ごとに算出する時間差分値算出部3と、時間差分値算出部3が算出した時間差分値の最大値と最小値との差である差分RS振幅を検出する差分RS振幅検出部4(振幅検出手段)と、差分RS振幅の時系列データに対して再サンプリング処理を行う再サンプリング処理部5と、再サンプリング処理後の時系列データを帯域制限するバンドパスフィルタ6と、再サンプリング処理後の時系列データを周波数解析して差分RS振幅の周波数スペクトルを求める周波数解析部7と、差分RS振幅の周波数スペクトルから被験者の呼吸周波数を抽出する呼吸周波数推定部8とを備えている。再サンプリング処理部5とバンドパスフィルタ6と周波数解析部7と呼吸周波数推定部8とは、呼吸情報抽出手段を構成している。
Y(i)=X(i+1)−X(i−1) ・・・(1)
図7は、図6の心電図波形の時間差分をとった波形を示す図である。図7によると、心電図波形で観測された基線の搖動がキャンセルされていることが分かる。
図11は、図10の心電図波形の時間差分をとった波形を示す図である。図10によると、心電図波形で観測された基線の搖動はおおむねキャンセルされている。
図13は、図10の心電図波形から求めたRS振幅と図11の時間差分値から求めた差分RS振幅とを示す図である。図5と同様に、103はRS振幅を示し、104は差分RS振幅を示している。この図13の例においても、RS振幅は、心電図波形の基線搖動の影響を受けて乱れている。一方、差分RS振幅は、被験者の呼吸に近い変動を示している。
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図14は本発明の第2の実施の形態に係る呼吸推定装置の構成を示すブロック図であり、図1と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態の呼吸推定装置は、心電計1と、記憶部2と、時間差分値算出部3と、差分RS振幅検出部4と、再サンプリング処理部5と、バンドパスフィルタ6と、バンドパスフィルタ6で得られた差分RS振幅の時系列データから位相情報を抽出する特徴量抽出部9と、特徴量抽出部9で得られた位相情報についてノイズを濾した位相情報を推定するカルマンフィルタ10と、カルマンフィルタ10で得られた推定位相値を周波数に変換した結果を、被験者の呼吸周波数とする呼吸周波数変換部11とを備えている。再サンプリング処理部5とバンドパスフィルタ6と特徴量抽出部9とカルマンフィルタ10と呼吸周波数変換部11とは、呼吸情報抽出手段を構成している。
次に、呼吸周波数変換部11は、カルマンフィルタ10によって処理された位相値を周波数に変換して呼吸周波数の時系列データを出力する(図15ステップS9)。カルマンフィルタ10から出力される位相値を時間微分すれば、瞬時角周波数が得られるので、この瞬時角周波数を2πで割ることにより、呼吸周波数を求めることができる。
こうして、本実施の形態では、被験者の呼吸周波数の時系列データを生成して出力することができ、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
Claims (8)
- 生体の心電図波形のサンプリングデータ列からサンプリングデータの時間差分値をサンプリング時刻ごとに算出する時間差分値算出ステップと、
前記時間差分値の最大値と最小値との差である振幅を検出する振幅検出ステップと、
この振幅検出ステップで検出した振幅の時系列データに基づいて生体の呼吸情報を抽出する呼吸情報抽出ステップとを含むことを特徴とする呼吸推定方法。 - 請求項1記載の呼吸推定方法において、
前記呼吸情報は、呼吸周波数であることを特徴とする呼吸推定方法。 - 請求項2記載の呼吸推定方法において、
前記呼吸情報抽出ステップは、
前記振幅検出ステップで検出した振幅の時系列データを補間して等間隔のデータに再構成する再サンプリング処理を行う再サンプリング処理ステップと、
再サンプリング処理後のデータを周波数解析し、前記振幅の周波数スペクトルを求める周波数解析ステップと、
この周波数解析ステップで得られた周波数スペクトルから生体の呼吸周波数を推定する呼吸周波数推定ステップとを含むことを特徴とする呼吸推定方法。 - 請求項2記載の呼吸推定方法において、
前記呼吸情報抽出ステップは、
前記振幅検出ステップで検出した振幅の時系列データを補間して等間隔のデータに再構成する再サンプリング処理を行う再サンプリング処理ステップと、
再サンプリング処理後の時系列データから位相情報を抽出する特徴量抽出ステップと、
この特徴量抽出ステップで得られた位相情報についてノイズを濾した位相情報を推定するカルマンフィルタ処理ステップと、
このカルマンフィルタ処理ステップで得られた推定位相値を周波数に変換した結果を、生体の呼吸周波数とする呼吸周波数変換ステップとを含むことを特徴とする呼吸推定方法。 - 生体の心電図波形のサンプリングデータ列からサンプリングデータの時間差分値をサンプリング時刻ごとに算出する時間差分値算出手段と、
前記時間差分値の最大値と最小値との差である振幅を検出する振幅検出手段と、
この振幅検出手段で検出された振幅の時系列データに基づいて生体の呼吸情報を抽出する呼吸情報抽出手段とを備えることを特徴とする呼吸推定装置。 - 請求項5記載の呼吸推定装置において、
前記呼吸情報は、呼吸周波数であることを特徴とする呼吸推定装置。 - 請求項6記載の呼吸推定装置において、
前記呼吸情報抽出手段は、
前記振幅検出手段で検出された振幅の時系列データを補間して等間隔のデータに再構成する再サンプリング処理を行う再サンプリング処理手段と、
再サンプリング処理後のデータを周波数解析し、前記振幅の周波数スペクトルを求める周波数解析手段と、
この周波数解析手段で得られた周波数スペクトルから生体の呼吸周波数を推定する呼吸周波数推定手段とを備えることを特徴とする呼吸推定装置。 - 請求項6記載の呼吸推定装置において、
前記呼吸情報抽出手段は、
前記振幅検出手段で検出された振幅の時系列データを補間して等間隔のデータに再構成する再サンプリング処理を行う再サンプリング処理手段と、
再サンプリング処理後の時系列データから位相情報を抽出する特徴量抽出手段と、
この特徴量抽出手段で得られた位相情報についてノイズを濾した位相情報を推定するカルマンフィルタと、
このカルマンフィルタで得られた推定位相値を周波数に変換した結果を、生体の呼吸周波数とする呼吸周波数変換手段とを備えることを特徴とする呼吸推定装置。
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