JP6806493B2 - Biopsy system and its operation method - Google Patents
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Description
本発明は、被検者から生体信号を取得するセンサを有するデバイスと、前記デバイスと通信可能な端末装置とを用いて被検者を検査するための生体検査システム及びその作動方法に関する。 The present invention relates to a biomedical examination system for inspecting a subject using a device having a sensor for acquiring a biological signal from the subject and a terminal device capable of communicating with the device, and an operation method thereof .
被検者から生体信号を取得して、心電図、脳波又は筋電図などにより被検者を検査する生体検査システムが知られている(例えば、下記特許文献1〜3参照)。このような生体検査システムの中には、被検者から生体信号を取得するためのセンサを有するデバイスと、当該デバイスにより取得した生体信号に基づいてデータ処理を行う端末装置とが、分離して設けられた構成を有するものがある。
There is known a biological examination system that acquires a biological signal from a subject and inspects the subject by an electrocardiogram, an electroencephalogram, an electromyogram, or the like (see, for example,
この場合、センサにより取得された生体信号は、有線又は無線による通信を介して、デバイスから端末装置に送信される。デバイスから端末装置に送信されるデータ量が多い場合であっても、例えばデスクトップパソコンなどのデータ処理能力が高い端末装置を用いれば、デバイスから受信したデータを端末装置において処理し、被検者の検査結果を得ることができる。 In this case, the biological signal acquired by the sensor is transmitted from the device to the terminal device via wired or wireless communication. Even when the amount of data transmitted from the device to the terminal device is large, if a terminal device having high data processing capability such as a desktop personal computer is used, the data received from the device is processed by the terminal device, and the subject's The test result can be obtained.
近年では、スマートフォン、タブレット又はモバイルパソコンといった携帯端末の普及に伴い、これらの携帯端末でデバイスからデータを受信し、携帯端末に備えられたデータ処理部でデータを処理するようなシステムも提案されている。しかしながら、上記のような携帯端末は、デスクトップパソコンと比べると一般的にデータ処理能力が低いため、データ処理時の負荷が非常に大きくなる。特に、非常に多くのデータ(いわゆるビックデータ)を一度に収集するような場合には、携帯端末のデータ処理能力では不十分となるおそれがある。 In recent years, with the spread of mobile terminals such as smartphones, tablets, and mobile personal computers, a system has been proposed in which data is received from a device by these mobile terminals and the data is processed by a data processing unit provided in the mobile terminal. There is. However, since the above-mentioned mobile terminal generally has a lower data processing capacity than a desktop personal computer, the load at the time of data processing becomes very large. In particular, when a large amount of data (so-called big data) is collected at one time, the data processing capacity of the mobile terminal may be insufficient.
携帯端末は、バッテリーの電力を用いているため、電力の確保が非常に重要である。例えば、非常時(災害時など)にはバッテリーを充電できない場合があるため、デバイスからのデータに対する処理が、通話やデータの収集及び発信といった携帯端末本来の機能を妨げる可能性もある。したがって、デバイスからデータを受信する携帯端末におけるデータ処理の負荷を軽減させることが好ましい。これは、携帯端末だけでなく、データ処理能力が低い他の端末装置を用いた場合も同様である。 Since mobile terminals use battery power, it is very important to secure power. For example, in an emergency (disaster, etc.), the battery may not be charged, so processing of data from the device may interfere with the original functions of the mobile terminal such as calling, collecting and transmitting data. Therefore, it is preferable to reduce the load of data processing on the mobile terminal that receives data from the device. This is the same when not only a mobile terminal but also another terminal device having a low data processing capacity is used.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、デバイスからデータを受信する端末装置におけるデータ処理の負担を軽減することができる生体検査システム及び生体検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a biopsy system and a biopsy method capable of reducing the burden of data processing in a terminal device that receives data from a device.
(1)本発明に係る生体検査システムは、デバイスと、端末装置とを備えている。前記デバイスは、被検者から生体信号を取得するセンサ、及び、前記センサから入力される生体信号に基づいてデータを処理する第1データ処理部を有する。前記端末装置は、前記デバイスと通信可能であり、前記デバイスから受信したデータを処理する第2データ処理部と、基準となる周波数特性のデータを比較データとして記憶する記憶部とを有する。 (1) The biopsy system according to the present invention includes a device and a terminal device. The device includes a sensor that acquires a biological signal from a subject, and a first data processing unit that processes data based on the biological signal input from the sensor. The terminal device has a second data processing unit that can communicate with the device and processes data received from the device, and a storage unit that stores data of reference frequency characteristics as comparative data.
前記第1データ処理部は、基本データ取得部と、変換処理部と、逆変換処理部と、第1判定処理部と、送信処理部とを含む。前記基本データ取得部は、前記センサから入力される生体信号に基づいて、時間と信号強度との関係を表す基本データを取得する。前記変換処理部は、前記基本データに対して高速フーリエ変換を行うことにより、変換データを生成する。前記逆変換処理部は、前記変換データに対して逆高速フーリエ変換を行うことにより、逆変換データを生成する。前記第1判定処理部は、前記基本データ及び前記逆変換データに基づいて、被検者の異常を判定する。前記送信処理部は、前記第1判定処理部により異常と判定された場合に、前記変換データを前記端末装置に送信する。前記第2データ処理部は、第2判定処理部を含む。前記第2判定処理部は、前記デバイスから受信した前記変換データを前記比較データと比較することにより、被検者の異常を判定する。 The first data processing unit includes a basic data acquisition unit, a conversion processing unit, an inverse conversion processing unit, a first determination processing unit, and a transmission processing unit. The basic data acquisition unit acquires basic data representing the relationship between time and signal strength based on a biological signal input from the sensor. The transform processing unit generates transform data by performing a fast Fourier transform on the basic data. The inverse transform processing unit generates inverse transform data by performing an inverse fast Fourier transform on the transform data. The first determination processing unit determines an abnormality of the subject based on the basic data and the inverse conversion data. The transmission processing unit transmits the conversion data to the terminal device when the first determination processing unit determines that the abnormality is abnormal. The second data processing unit includes a second determination processing unit. The second determination processing unit determines the abnormality of the subject by comparing the conversion data received from the device with the comparison data.
(2)本発明に係る生体検査方法は、被検者から生体信号を取得するセンサを有するデバイスと、前記デバイスと通信可能な端末装置とを用いて被検者を検査するための生体検査方法であって、基本データ取得工程と、変換処理工程と、逆変換処理工程と、第1判定処理工程と、送信処理工程と、第2判定処理工程とを含む。 (2) The biopsy method according to the present invention is a biopsy method for inspecting a subject using a device having a sensor that acquires a biosignal from the subject and a terminal device capable of communicating with the device. The basic data acquisition step, the conversion processing step, the inverse conversion processing step, the first determination processing step, the transmission processing step, and the second determination processing step are included.
前記基本データ取得工程では、前記デバイスが、前記センサから入力される生体信号に基づいて、時間と信号強度との関係を表す基本データを取得する。前記変換処理工程では、前記デバイスが、前記基本データに対して高速フーリエ変換を行うことにより、変換データを生成する。前記逆変換処理工程では、前記デバイスが、前記変換データに対して逆高速フーリエ変換を行うことにより、逆変換データを生成する。前記第1判定処理工程では、前記デバイスが、前記基本データ及び前記逆変換データに基づいて、被検者の異常を判定する。前記送信処理工程では、前記デバイスが、前記第1判定処理工程により異常と判定された場合に、前記変換データを前記端末装置に送信する。前記第2判定処理工程では、前記端末装置が、前記デバイスから受信した前記変換データを、基準となる周波数特性のデータである比較データと比較することにより、被検者の異常を判定する。 In the basic data acquisition step, the device acquires basic data representing the relationship between time and signal strength based on a biological signal input from the sensor. In the conversion processing step, the device generates conversion data by performing a fast Fourier transform on the basic data. In the inverse transform processing step, the device generates inverse transform data by performing an inverse fast Fourier transform on the transform data. In the first determination processing step, the device determines an abnormality of the subject based on the basic data and the inverse conversion data. In the transmission processing step, when the device is determined to be abnormal by the first determination processing step, the conversion data is transmitted to the terminal device. In the second determination processing step, the terminal device determines the abnormality of the subject by comparing the conversion data received from the device with the comparison data which is the data of the reference frequency characteristic.
本発明によれば、デバイスのセンサにより取得される被検者からの生体信号に基づいて、デバイスにおいて基本データが取得され、その基本データに対する高速フーリエ変換、逆高速フーリエ変換がデバイスにおいて行われるとともに、得られた逆変換データと基本データとに基づく被検者の異常判定もデバイスにおいて行われる。デバイスにおいて異常と判定された場合、端末装置では、デバイスから変換データを受信し、その変換データを比較データと比較することにより被検者の異常判定が行われる。このように、被検者からの生体信号に基づくデータ処理が、デバイス側と端末装置側とに分散されることにより、デバイスからデータを受信する端末装置におけるデータ処理の負担を軽減することができる。 According to the present invention, basic data is acquired in the device based on the biological signal from the subject acquired by the sensor of the device, and fast Fourier transform and inverse fast Fourier transform are performed in the device with respect to the basic data. The device also makes an abnormality determination of the subject based on the obtained inverse transform data and the basic data. When the device is determined to be abnormal, the terminal device receives the converted data from the device and compares the converted data with the comparison data to determine the abnormality of the subject. In this way, the data processing based on the biological signal from the subject is distributed between the device side and the terminal device side, so that the burden of data processing in the terminal device that receives the data from the device can be reduced. ..
1.生体検査システムの構成
図1は、本発明の一実施形態に係る生体検査システムの構成例を示したブロック図である。この生体検査システムは、被検者の生体情報の一例である心電図を検査するためのシステムであり、被検者側に設けられるデバイス1と、当該デバイス1との間で通信可能な端末装置2とを備えている。ただし、被検者の心電図に限らず、脳波又は筋電図などの他の生体情報を本発明に係る生体検査システムにより検査することも可能である。
1. 1. Configuration of Biopsy System FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a biopsy system according to an embodiment of the present invention. This biopsy system is a system for inspecting an electrocardiogram, which is an example of biometric information of a subject, and is a
デバイス1は、例えば被検者に装着されるウェアラブルデバイスにより構成されている。デバイス1の電源としては、1次電池、2次電池又は太陽電池などが用いられる。端末装置2は、例えばスマートフォン、タブレット又はモバイルパソコンなどの携帯端末により構成されており、被検者が携帯しながらデバイス1と通信を行うことができる。すなわち、デバイス1は、被検者が日常生活を送っているときに被検者に装着されており、被検者が携帯している端末装置2との間で自動的にデータの送受信を行うことができるようになっている。
The
デバイス1は、センサ11、第1データ処理部12及び記憶部13を備えている。センサ11は、被検者から心拍などの生体信号を取得するための電極部(図示せず)を備えている。センサ11の電極部は、被検者の身体に対して粘着する粘着特性と、生体信号を電気信号として検出するための導電特性とを有している。これらの特性は、例えば互いに分離した金属電極及び粘着材を含む構成や、導電性の添加剤を含む粘着材などによって両立することが可能である。
The
金属電極及び粘着材を分離して設ける場合、例えば粘着材に開口部をパターン形成し、その開口部から金属電極を露出させるような構成であってもよい。金属電極の材料は、人体への適合性がある材料であれば特に限定されるものではないが、例えば銀が好適に用いられる。この場合、粒径がミクロンオーダーの銀粒子を樹脂中に分散した銀ペーストを用いることが特に好ましい。粘着材の材料についても、人体への適合性がある材料であれば特に限定されるものではないが、例えばアクリル樹脂又はシリコン樹脂などの樹脂材料が好適に用いられる。アクリル樹脂は、例えば数時間から1日程度の短時間の貼付に適しており、シリコン樹脂は、それ以上の長時間の貼付に適している。 When the metal electrode and the adhesive material are provided separately, for example, an opening may be formed in the adhesive material to expose the metal electrode from the opening. The material of the metal electrode is not particularly limited as long as it is compatible with the human body, but for example, silver is preferably used. In this case, it is particularly preferable to use a silver paste in which silver particles having a particle size on the order of microns are dispersed in a resin. The material of the adhesive material is not particularly limited as long as it is compatible with the human body, but a resin material such as an acrylic resin or a silicon resin is preferably used. Acrylic resin is suitable for short-time application of, for example, several hours to one day, and silicone resin is suitable for longer-term application.
センサ11の金属電極により検出される生体信号は、第1データ処理部12に入力される。このとき、生体信号が増幅器(図示せず)により増幅されて第1データ処理部12に入力されてもよい。第1データ処理部12は、例えばCPU(Central Processing Unit)を含む構成であり、センサ11から入力される生体信号に基づいてデータを処理する。第1データ処理部12は、CPUがプログラムを実行することにより、基本データ取得部121、変換処理部122、逆変換処理部123、第1判定処理部124及び送信処理部125などとして機能する。
The biological signal detected by the metal electrode of the
基本データ取得部121は、センサ11から入力される生体信号に基づいて、生体信号の強度の経時的変化を表す基本データを取得する。すなわち、基本データは、生体信号の信号強度と時間との関係を表している。被検者の生体情報として心電図を検査する場合には、上記基本データは心電図の波形データとなる。基本データ取得部121により取得された基本データは、記憶部13に記憶される。記憶部13は、例えばRAM(Random Access Memory)により構成されている。
The basic data acquisition unit 121 acquires basic data representing a change over time in the intensity of the biological signal based on the biological signal input from the
変換処理部122は、記憶部13に記憶されている基本データに対して、高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)を行う。この変換処理部122の処理により、周波数とノルムとの関係を表す変換データが生成される。基本データが、図2に示すような心電図の波形データである場合、R波以外(P波、Q波、S波、T波、U波など)は広幅な波として検出されるが、周波数特性値に変換された変換データにおいては、ピークとして検出することが可能となる。
The
逆変換処理部123は、変換データに対して逆高速フーリエ変換(IFFT:Inverse Fast Fourier Transform)を行う。この逆変換処理部123の処理により、信号強度と時間との関係を表す逆変換データが再度生成される。本実施形態では、変換データ全体ではなく、変換データの一部に対して逆高速フーリエ変換が行われるようになっている。具体的には、変換データのうち周波数が所定の閾値以下のデータに対して逆高速フーリエ変換が行われる。これにより、ノイズ成分となる高周波成分を変換データから除去した上で、その変換データから逆変換データを生成することができる。
The inverse
第1判定処理部124は、記憶部13に記憶されている基本データと、逆変換処理部123により生成された逆変換データとに基づいて、被検者の異常を判定する。この第1判定処理部124による異常判定の方法としては、任意の方法を採用することができるが、本実施形態では差分値判定及びヒストグラム判定を用いて異常判定が行われる。差分値判定及びヒストグラム判定の具体的な方法については後述する。
The first
送信処理部125は、第1判定処理部124により異常と判定された場合に、変換処理部122により生成された変換データを端末装置2に送信する。この送信処理部125によるデバイス1と端末装置2との間の通信には、例えばBluetooth(登録商標)などの電力消費量の少ない無線通信が用いられることが好ましいが、これに限られるものではなく、有線通信が用いられてもよい。
The
端末装置2は、第2データ処理部21、記憶部22及び入力受付部23を備えている。第2データ処理部21は、例えばCPU(Central Processing Unit)を含む構成であり、デバイス1から受信したデータに対する処理を行う。第2データ処理部21は、CPUがプログラムを実行することにより、受信処理部211、第2判定処理部212及び報知処理部213などとして機能する。
The
受信処理部211は、デバイス1の送信処理部125から送信されるデータを受信する処理を行う。第2判定処理部212は、受信処理部211により受信したデータに基づいて、被検者の異常を判定する。この第2判定処理部212による異常判定の方法としては、任意の方法を採用することができるが、本実施形態では、デバイス1から受信した変換データと被検者の健常な状態を表す比較データとを比較する比較判定が行われる。比較判定の具体的な方法については後述する。
The reception processing unit 211 performs a process of receiving data transmitted from the
比較データは、記憶部22に予め記憶されている。記憶部13は、例えばROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ハードディスク又はメモリカードなどにより構成されている。
The comparison data is stored in advance in the
入力受付部23は、直接入力又は外部からの通信によるデータの入力を受け付ける。入力受付部23により比較データの入力が受け付けられた場合には、その比較データが記憶部22に記憶される。例えば、操作部(図示せず)を操作することにより、入力受付部23に対する比較データの直接入力が行われた場合には、その入力された比較データが記憶部22に記憶される。また、有線又は無線の通信により、入力受付部23に外部から比較データが入力された場合には、その入力された比較データが記憶部22に記憶される。
The
これにより、任意の比較データを記憶部22に記憶させることができるため、被検者に応じた適切な比較データを用いて比較判定を行うことができる。入力受付部23において新たに比較データの入力が受け付けられた場合には、記憶部22に記憶されている比較データが、その新たな比較データで上書きされることにより更新されてもよい(更新処理ス工程)。この場合、被検者の年齢や体調などの変化に合わせて、より適切な比較データを用いて比較判定を行うことができる。
As a result, arbitrary comparison data can be stored in the
報知処理部213は、被検者の異常判定の最終結果を報知するための処理を行う。この報知処理部213による処理は、例えば端末装置2に備えられた表示部(図示せず)に判定結果を表示させるような処理の他、音声などで判定結果を報知させる処理など、各種処理により行うことができる。
The
2.差分値判定
図3は、差分値判定について説明するための図である。デバイス1の第1判定処理部124により行われる差分値判定は、基本データの波形W11に含まれるピークと、逆変換データの波形W12に含まれるピークとを比較することにより行われる。基本データは、高速フーリエ変換を行う前のデータであるのに対して、逆変換データは、基本データに対して高速フーリエ変換を行い、さらに逆高速フーリエ変換を行ったデータである。そのため、図3に示すように、被検者の生体信号に生じるばらつきが、それらの波形W11,W12のずれとなって現れる。
2. 2. Difference value determination FIG. 3 is a diagram for explaining the difference value determination. The difference value determination performed by the first
具体的には、基本データにおける特定のピークP11の信号強度(ピーク頂点の高さ)と、逆変換データにおける対応するピークP12の信号強度(ピーク頂点の高さ)との差分値Aは、被検者の生体信号に生じる信号強度のばらつきに起因している。基本データが心電図の波形データである場合には、血圧又は血中成分量(血液の抵抗率)などのばらつきが差分値Aとなって現れる。 Specifically, the difference value A between the signal strength of the specific peak P11 (height of the peak apex) in the basic data and the signal strength of the corresponding peak P12 (height of the peak apex) in the inverse conversion data is the subject. This is due to the variation in signal strength that occurs in the examiner's biological signal. When the basic data is the waveform data of the electrocardiogram, variations such as blood pressure or blood component amount (blood resistivity) appear as the difference value A.
したがって、差分値Aに基づいて、血圧又は血中成分量などについての被検者の異常を判定することができる。この場合、差分値Aが所定の閾値以上であれば、異常と判定するような構成であってもよい。この例では、特定のピークP11,P12として、心電図のR波に対応するピークの信号強度の差分値Aを算出しているが、他のピークの信号強度の差分値を算出してもよい。 Therefore, based on the difference value A, it is possible to determine the abnormality of the subject regarding blood pressure, blood component amount, and the like. In this case, if the difference value A is equal to or greater than a predetermined threshold value, it may be determined to be abnormal. In this example, the difference value A of the signal intensities of the peaks corresponding to the R waves of the electrocardiogram is calculated as the specific peaks P11 and P12, but the difference values of the signal intensities of other peaks may be calculated.
また、基本データにおける特定のピークP21の検出時間(ピーク頂点の時間)と、逆変換データにおける対応するピークP22の検出時間(ピーク頂点の時間)との差分値Bは、被検者の生体信号に生じる時間のばらつきに起因している。基本データが心電図の波形データである場合には、心拍などのばらつきが差分値Bとなって現れる。 Further, the difference value B between the detection time of the specific peak P21 in the basic data (time of the peak apex) and the detection time of the corresponding peak P22 in the inverse conversion data (time of the peak apex) is the biological signal of the subject. This is due to the variation in time that occurs in. When the basic data is the waveform data of the electrocardiogram, the variation such as the heartbeat appears as the difference value B.
したがって、差分値Bに基づいて、心拍などについての被検者の異常を判定することができる。この場合、差分値Bが所定の閾値以上であれば、異常と判定するような構成であってもよい。この例では、特定のピークP21,P22として、心電図のT波に対応するピークの検出時間の差分値Bを算出しているが、他のピークの検出時間の差分値を算出してもよい。 Therefore, it is possible to determine the abnormality of the subject regarding the heartbeat and the like based on the difference value B. In this case, if the difference value B is equal to or greater than a predetermined threshold value, it may be determined to be abnormal. In this example, the difference value B of the detection time of the peak corresponding to the T wave of the electrocardiogram is calculated as the specific peaks P21 and P22, but the difference value of the detection time of other peaks may be calculated.
3.ヒストグラム判定
図4は、ヒストグラム判定について説明するための図である。デバイス1の第1判定処理部124により行われるヒストグラム判定では、信号強度が複数の区分に分けられ、各区分の信号強度が検出された回数を検出頻度として、基本データにおける信号強度ごと(区分ごと)の検出頻度を表すヒストグラムデータと、逆変換データにおける信号強度ごと(区分ごと)の検出頻度を表すヒストグラムデータとが算出される。そして、それらのヒストグラムデータを比較することにより、被検者の異常が判定される。
3. 3. Histogram determination FIG. 4 is a diagram for explaining the histogram determination. In the histogram determination performed by the first
具体的には、図4に示すように、ある信号強度の区分における基本データの検出頻度D1と、同じ信号強度の区分における逆変換データの検出頻度D2との交点Dがプロットされる。このような交点Dが全ての信号強度の区分についてプロットされることにより、基本データ及び逆変換データの各ヒストグラムデータにおける信号強度ごと(区分ごと)の検出頻度同士が対応付けられる。このようにしてプロットされた各点は、仮に基本データと逆変換データとが同一のデータであれば、同一の直線L1上に分布することとなる。 Specifically, as shown in FIG. 4, the intersection D of the detection frequency D1 of the basic data in a certain signal strength category and the detection frequency D2 of the inverse conversion data in the same signal strength category is plotted. By plotting such intersections D for all signal strength divisions, the detection frequencies for each signal strength (for each division) in each histogram data of the basic data and the inverse conversion data are associated with each other. If the basic data and the inverse conversion data are the same data, the points plotted in this way will be distributed on the same straight line L1.
しかし、実際には被検者の生体信号にばらつきが生じていることに起因して、図4に示すように、プロットされる各点は直線L1から離れている場合がある。このようなヒストグラムデータのばらつきに基づいて、血圧、血中成分量、心拍、その他の被検者の異常を判定することができる。 However, as shown in FIG. 4, each plotted point may be separated from the straight line L1 due to the variation in the biological signal of the subject. Based on the variation of such histogram data, it is possible to determine blood pressure, blood component amount, heartbeat, and other abnormalities of the subject.
この例では、基本データ及び逆変換データの各ヒストグラムデータにおける信号強度ごと(区分ごと)の検出頻度同士が比較されることにより、信号強度ごとに、基本データの検出頻度と逆変換データの検出頻度の比率(例えばD2/D1)が比較基準値として算出される。そして、この比較基準値が、所定の閾値範囲内であるか否かに基づいて被検者の異常が判定される。上記閾値範囲は、例えば直線L1で表される分布下限と、直線L2で表される分布上限との間の範囲である。 In this example, the detection frequency of the basic data and the detection frequency of the inverse conversion data are compared for each signal strength by comparing the detection frequencies for each signal strength (for each division) in each histogram data of the basic data and the inverse conversion data. (For example, D2 / D1) is calculated as a comparison reference value. Then, the abnormality of the subject is determined based on whether or not the comparison reference value is within a predetermined threshold range. The threshold range is, for example, a range between the lower limit of distribution represented by the straight line L1 and the upper limit of distribution represented by the straight line L2.
ただし、比較基準値は、基本データの検出頻度と逆変換データの検出頻度の比率に限られるものではなく、他の値であってもよい。例えば、信号強度ごとにプロットされた各点と原点とを結ぶ直線の傾きが比較基準値として算出され、その比較基準値が所定の閾値範囲内であるか否かに基づいて被検者の異常が判定されてもよい。 However, the comparison reference value is not limited to the ratio of the detection frequency of the basic data and the detection frequency of the inverse conversion data, and may be another value. For example, the slope of the straight line connecting each point plotted for each signal strength and the origin is calculated as a comparison reference value, and the subject's abnormality is based on whether or not the comparison reference value is within a predetermined threshold range. May be determined.
ヒストグラム判定の処理は、差分値判定の処理と同じプロセスで行われてもよいし、別々のプロセスで行われてもよい。基本データ取得部121では、センサ11から入力される生体信号に基づいて連続的に基本データが取得されるため、処理に遅れが生じるのを防止する観点から、ヒストグラム判定及び差分値判定の各処理は、別のプロセスで行われることが好ましい。
The histogram determination process may be performed in the same process as the difference value determination process, or may be performed in separate processes. Since the basic data acquisition unit 121 continuously acquires basic data based on the biological signal input from the
4.比較判定
図5は、比較判定について説明するための図である。端末装置2の第2判定処理部212により行われる比較判定は、デバイス1から受信した変換データの波形W21と、記憶部22に記憶されている比較データの波形W22とを比較することにより行われる。比較データは、例えば被検者の健常時のデータ、すなわち被検者を健常時に測定することにより得られたデータである。ただし、比較データは、被検者から取得されたデータに限らず、例えば基準となる健常者のデータ、すなわち一般的な健常者を測定することにより得られたデータなどであってもよい。
4. Comparison determination FIG. 5 is a diagram for explaining the comparison determination. The comparison determination performed by the second
健常時の波形W22には、生体信号の経時的変化における特徴に対応する周波数でピークが現れる。具体的には、各波形W21,W22において、周波数F1で現れるピークは隣接するR波間の間隔(RR間隔)、周波数F2で現れるピークは隣接するQ波とT波の間隔(QT間隔)、周波数F3で現れるピークはT波の幅(T波幅)、周波数F4で現れるピークは隣接するS波とT波の間隔(ST間隔)、周波数F5で現れるピークは隣接するP波とQ波の間隔(PQ間隔)、周波数F6で現れるピークは隣接するQ波とS波の間隔(QRS間隔)にそれぞれ対応している。 In the healthy waveform W22, a peak appears at a frequency corresponding to the characteristic of the change over time of the biological signal. Specifically, in each of the waveforms W21 and W22, the peak appearing at frequency F1 is the interval between adjacent R waves (RR interval), and the peak appearing at frequency F2 is the interval between adjacent Q waves (QT interval) and frequency. The peak that appears at F3 is the width of the T wave (T wave width), the peak that appears at frequency F4 is the interval between adjacent S and T waves (ST interval), and the peak that appears at frequency F5 is the interval between adjacent P and Q waves ( The peaks appearing at frequency F6 (PQ interval) correspond to the intervals between adjacent Q and S waves (QRS interval), respectively.
比較判定では、上記のような特定の周波数F1〜F6で各波形W21,W22に現れるピークの位置(周波数)、高さ又は半値幅などのパラメータが比較される。なお、半値幅は、ピークの高さの半分における幅を意味している。この場合、各波形W21,W22における上記パラメータの差が所定の閾値以上であれば、異常と判定するような構成であってもよい。各周波数F1〜F6のうち、いずれの周波数で現れるピークにおいて上記パラメータの差が所定の閾値以上であったかによって、具体的な異常の症状まで判定することも可能である。 In the comparison determination, parameters such as the position (frequency), height or half width of peaks appearing in the waveforms W21 and W22 at specific frequencies F1 to F6 as described above are compared. The full width at half maximum means the width at half the height of the peak. In this case, if the difference between the above parameters in the waveforms W21 and W22 is equal to or greater than a predetermined threshold value, it may be determined to be abnormal. It is also possible to determine a specific symptom of abnormality depending on whether the difference between the above parameters is equal to or greater than a predetermined threshold value at which frequency of the frequencies F1 to F6 appears.
5.デバイスにおける処理
図6は、デバイス1の第1データ処理部12による処理の一例を示したフローチャートである。デバイス1では、センサ11から入力される生体信号に基づいて連続的に基本データが取得される(ステップS101:基本データ取得工程)。そして、取得された基本データに対して高速フーリエ変換が行われることにより変換データが生成され(ステップS102:変換処理工程)、生成された変換データに対して逆高速フーリエ変換が行われることにより逆変換データが生成される(ステップS103:逆変換処理工程)。
5. Processing in the device FIG. 6 is a flowchart showing an example of processing by the first
このようにして得られた基本データ、変換データ及び逆変換データのうち、基本データ及び逆変換データに基づいて、デバイス1において被検者の異常が判定される(ステップS104:第1判定処理工程)。このデバイス1における異常判定では、上述した差分値判定又はヒストグラム判定などのように、数学的なデータ解析により、被検者の一般的な症状が判定される。デバイス1は、不特定多数の被検者により使用される可能性があるため、第1判定処理工程では、特定の被検者についての個別の異常判定ではなく、一般的な異常判定を行うようになっている。
Of the basic data, the conversion data, and the reverse conversion data thus obtained, the abnormality of the subject is determined in the
第1判定処理工程により異常と判定された場合には(ステップS105でYes)、その判定時に生成された変換データが端末装置2に送信される(ステップS106:送信処理工程)。このように、端末装置2には、デバイス1における第1判定処理工程に用いたデータ(基本データ及び逆変換データ)以外のデータである変換データが送信され、端末装置2では当該変換データを用いた処理が行われる。
If an abnormality is determined by the first determination processing step (Yes in step S105), the conversion data generated at the time of the determination is transmitted to the terminal device 2 (step S106: transmission processing step). In this way, conversion data that is data other than the data (basic data and inverse conversion data) used in the first determination processing step in the
6.端末装置における処理
図7は、端末装置2の第2データ処理部21による処理の一例を示したフローチャートである。端末装置2では、デバイス1から変換データを受信するか否かを監視している(ステップS201)。端末装置2は被検者により携帯されているため、デバイス1で被検者の異常が検出されて変換データが送信されれば、その都度、自動的に端末装置2で変換データが受信されるようになっている。
6. Processing in the terminal device FIG. 7 is a flowchart showing an example of processing by the second
端末装置2がデバイス1から変換データを受信した場合には(ステップS201でYes)、端末装置2における被検者の異常判定が行われる。具体的には、記憶部22から比較データが読み出され(ステップS202)、その比較データと、デバイス1から受信した変換データとに基づいて、被検者の異常が判定される(ステップS203:第2判定処理工程)。
When the
この端末装置2における異常判定では、上述した比較判定のように、被検者の健常時のデータ、又は、基準となる健常者のデータを用いて、被検者の個人的な症状が判定される。すなわち、デバイス1で行われる異常判定のような一般的な症状ではなく、基準となる周波数特性のデータとの比較による個別の異常判定が行われる。
In the abnormality determination in the
端末装置2は、デバイス1のように不特定多数の被検者に使用されるものではなく、各被検者が個別に所有しているものであるため、特定の被検者についての個別の異常判定を行うのに適している。このように、被検者からの生体信号に基づくデータ処理が、デバイス1側と端末装置2側とに分散されることにより、デバイス1からデータを受信する端末装置2におけるデータ処理の負担を軽減することができる。
Since the
端末装置2における異常判定の結果、被検者に異常があると判定された場合には(ステップS204でYes)、その旨(異常である旨)が端末装置2を介して被検者に報知される(ステップS205:報知処理工程)。デバイス1は日常的に被検者に装着され、デバイス1で被検者の異常が検出された場合に変換データが端末装置2に対して随時送信されるため、被検者は、異常が生じたときに端末装置2からリアルタイムで報知を受けることができる。
If, as a result of the abnormality determination in the
一方、被検者に異常がないと判定された場合には(ステップS204でNo)、判定に用いた変換データで比較データが更新される(ステップS206:更新処理工程)。すなわち、被検者に異常がないと判定されたときの変換データは、被検者の健常時のデータとして最新のデータであるため、その変換データを記憶部22に比較データとして上書きすることにより、その後の比較判定を最適化することができる。
On the other hand, when it is determined that the subject has no abnormality (No in step S204), the comparison data is updated with the conversion data used for the determination (step S206: update processing step). That is, since the converted data when it is determined that the subject has no abnormality is the latest data as the normal data of the subject, the converted data is overwritten in the
7.変形例
以上の実施形態では、デバイス1及び端末装置2を含む生体検査システムについて説明したが、この生体検査システムに含まれるデバイス1又は端末装置2を個別に提供したり、デバイス1又は端末装置2などのコンピュータにより実行されるプログラムを個別に提供したりすることも可能である。この場合、上記プログラムは、記憶媒体に記憶された状態で提供されてもよいし、プログラム自体が有線又は無線で提供されてもよい。
7. Modifications In the above embodiments, the biopsy system including the
(1)本発明に係る生体検査システムは、被検者から生体信号を取得するセンサと、前記センサから入力される生体信号に基づいて、時間と信号強度との関係を表す基本データを取得する基本データ取得部と、前記基本データに対して高速フーリエ変換を行うことにより、変換データを生成する変換処理部と、前記変換データに対して逆高速フーリエ変換を行うことにより、逆変換データを生成する逆変換処理部と、前記基本データにおける特定のピークの信号強度と、前記逆変換データにおける対応するピークの信号強度との差分値を算出し、その差分値に基づいて被検者の異常を判定する判定処理部とを備えていてもよい。 (1) The biopsy system according to the present invention acquires basic data representing the relationship between time and signal strength based on a sensor that acquires a biometric signal from a subject and a biometric signal input from the sensor. A basic data acquisition unit, a conversion processing unit that generates conversion data by performing a high-speed Fourier transform on the basic data, and a conversion processing unit that generates inverse conversion data by performing an inverse fast Fourier transform on the conversion data. Calculates the difference value between the inverse transform processing unit, the signal strength of a specific peak in the basic data, and the signal strength of the corresponding peak in the inverse transform data, and determines the abnormality of the subject based on the difference value. It may be provided with a determination processing unit for determination.
(2)本発明に係る生体検査システムは、被検者から生体信号を取得するセンサと、前記センサから入力される生体信号に基づいて、時間と信号強度との関係を表す基本データを取得する基本データ取得部と、前記基本データに対して高速フーリエ変換を行うことにより、変換データを生成する変換処理部と、前記変換データに対して逆高速フーリエ変換を行うことにより、逆変換データを生成する逆変換処理部と、前記基本データにおける特定のピークの検出時間と、前記逆変換データにおける対応するピークの検出時間との差分値を算出し、その差分値に基づいて被検者の異常を判定する判定処理部とを備えていてもよい。 (2) The biopsy system according to the present invention acquires basic data representing the relationship between time and signal strength based on a sensor that acquires a biometric signal from a subject and a biometric signal input from the sensor. A basic data acquisition unit, a conversion processing unit that generates conversion data by performing a high-speed Fourier transform on the basic data, and a conversion processing unit that generates inverse conversion data by performing an inverse fast Fourier transform on the conversion data. The difference value between the inverse transform processing unit, the detection time of a specific peak in the basic data, and the detection time of the corresponding peak in the inverse transform data is calculated, and the abnormality of the subject is determined based on the difference value. It may be provided with a determination processing unit for determination.
(3)本発明に係る生体検査システムは、被検者から生体信号を取得するセンサと、前記センサから入力される生体信号に基づいて、時間と信号強度との関係を表す基本データを取得する基本データ取得部と、前記基本データに対して高速フーリエ変換を行うことにより、変換データを生成する変換処理部と、前記変換データに対して逆高速フーリエ変換を行うことにより、逆変換データを生成する逆変換処理部と、前記基本データにおける信号強度ごとの検出頻度を表すヒストグラムデータと、前記逆変換データにおける信号強度ごとの検出頻度を表すヒストグラムデータとを算出し、それらのヒストグラムデータを比較することにより被検者の異常を判定する判定処理部とを備えていてもよい。 (3) The biopsy system according to the present invention acquires basic data representing the relationship between time and signal strength based on a sensor that acquires a biometric signal from a subject and a biometric signal input from the sensor. The basic data acquisition unit, the conversion processing unit that generates conversion data by performing high-speed Fourier conversion on the basic data, and the inverse conversion data by performing inverse high-speed Fourier conversion on the conversion data. The inverse conversion processing unit, the histogram data representing the detection frequency for each signal strength in the basic data, and the histogram data representing the detection frequency for each signal strength in the inverse conversion data are calculated, and the histogram data are compared. Therefore, it may be provided with a determination processing unit for determining an abnormality of the subject.
(4)前記判定処理部は、算出された各ヒストグラムデータにおける信号強度ごとの検出頻度同士を比較することにより比較基準値を算出し、前記比較基準値が所定の閾値範囲内であるか否かに基づいて被検者の異常を判定してもよい。 (4) The determination processing unit calculates a comparison reference value by comparing the detection frequencies for each signal strength in each of the calculated histogram data, and whether or not the comparison reference value is within a predetermined threshold range. The abnormality of the subject may be determined based on.
(5)前記逆変換処理部は、前記変換データのうち周波数が所定の閾値以下のデータに対して逆高速フーリエ変換を行うことにより、逆変換データを生成してもよい。 (5) The inverse transform processing unit may generate inverse transform data by performing inverse fast Fourier transform on the converted data whose frequency is equal to or less than a predetermined threshold value.
(6)本発明に係る生体検査方法は、被検者から生体信号を取得するセンサを用いて被検者を検査するための生体検査方法であって、前記センサから入力される生体信号に基づいて、時間と信号強度との関係を表す基本データを取得する基本データ取得工程と、前記基本データに対して高速フーリエ変換を行うことにより、変換データを生成する変換処理工程と、前記変換データに対して逆高速フーリエ変換を行うことにより、逆変換データを生成する逆変換処理工程と、前記基本データにおける特定のピークの信号強度と、前記逆変換データにおける対応するピークの信号強度との差分値を算出し、その差分値に基づいて被検者の異常を判定する判定処理工程とを備えていてもよい。 (6) The biopsy method according to the present invention is a biopsy method for inspecting a subject using a sensor that acquires a biometric signal from the subject, and is based on the biometric signal input from the sensor. The basic data acquisition step of acquiring the basic data representing the relationship between time and signal strength, the conversion processing step of generating the conversion data by performing the fast Fourier transform on the basic data, and the conversion data On the other hand, the difference value between the inverse transform processing step of generating inverse transform data by performing the inverse fast Fourier transform, the signal strength of a specific peak in the basic data, and the signal strength of the corresponding peak in the inverse transform data. May be provided with a determination processing step of calculating the data and determining the abnormality of the subject based on the difference value.
(7)本発明に係る生体検査方法は、被検者から生体信号を取得するセンサを用いて被検者を検査するための生体検査方法であって、前記センサから入力される生体信号に基づいて、時間と信号強度との関係を表す基本データを取得する基本データ取得工程と、前記基本データに対して高速フーリエ変換を行うことにより、変換データを生成する変換処理工程と、前記変換データに対して逆高速フーリエ変換を行うことにより、逆変換データを生成する逆変換処理工程と、前記基本データにおける特定のピークの検出時間と、前記逆変換データにおける対応するピークの検出時間との差分値を算出し、その差分値に基づいて被検者の異常を判定する判定処理工程とを備えていてもよい。 (7) The biopsy method according to the present invention is a biopsy method for inspecting a subject using a sensor that acquires a biometric signal from the subject, and is based on the biometric signal input from the sensor. The basic data acquisition step of acquiring the basic data representing the relationship between time and signal strength, the conversion processing step of generating the conversion data by performing the fast Fourier transform on the basic data, and the conversion data On the other hand, the difference value between the inverse transform processing step of generating inverse transform data by performing the inverse fast Fourier transform, the detection time of a specific peak in the basic data, and the detection time of the corresponding peak in the inverse transform data. May be provided with a determination processing step of calculating the data and determining the abnormality of the subject based on the difference value.
(8)本発明に係る生体検査方法は、被検者から生体信号を取得するセンサを用いて被検者を検査するための生体検査方法であって、前記センサから入力される生体信号に基づいて、時間と信号強度との関係を表す基本データを取得する基本データ取得工程と、前記基本データに対して高速フーリエ変換を行うことにより、変換データを生成する変換処理工程と、前記変換データに対して逆高速フーリエ変換を行うことにより、逆変換データを生成する逆変換処理工程と、前記基本データにおける信号強度ごとの検出頻度を表すヒストグラムデータと、前記逆変換データにおける信号強度ごとの検出頻度を表すヒストグラムデータとを算出し、それらのヒストグラムデータを比較することにより被検者の異常を判定する判定処理工程とを備えていてもよい。 (8) The biopsy method according to the present invention is a biopsy method for inspecting a subject using a sensor that acquires a biometric signal from the subject, and is based on the biometric signal input from the sensor. The basic data acquisition step of acquiring the basic data representing the relationship between time and signal strength, the conversion processing step of generating conversion data by performing high-speed Fourier conversion on the basic data, and the conversion data On the other hand, the inverse conversion processing step of generating the inverse conversion data by performing the inverse high-speed Fourier transformation, the histogram data showing the detection frequency for each signal strength in the basic data, and the detection frequency for each signal strength in the inverse conversion data. It may be provided with a determination processing step of determining an abnormality of the subject by calculating the histogram data representing the above and comparing the histogram data.
(9)前記判定処理工程では、算出された各ヒストグラムデータにおける信号強度ごとの検出頻度同士を比較することにより比較基準値を算出し、前記比較基準値が所定の閾値範囲内であるか否かに基づいて被検者の異常を判定してもよい。 (9) In the determination processing step, a comparison reference value is calculated by comparing the detection frequencies for each signal strength in each of the calculated histogram data, and whether or not the comparison reference value is within a predetermined threshold range. The abnormality of the subject may be determined based on.
(10)前記逆変換処理工程では、前記変換データのうち周波数が所定の閾値以下のデータに対して逆高速フーリエ変換を行うことにより、逆変換データを生成してもよい。 (10) In the inverse transform processing step, the inverse transform data may be generated by performing the inverse fast Fourier transform on the data whose frequency is equal to or less than a predetermined threshold value among the converted data.
1 デバイス
2 端末装置
11 センサ
12 第1データ処理部
13 記憶部
21 第2データ処理部
22 記憶部
23 入力受付部
121 基本データ取得部
122 変換処理部
123 逆変換処理部
124 判定処理部
125 送信処理部
211 受信処理部
212 判定処理部
213 報知処理部
1
Claims (20)
前記デバイスと通信可能であり、前記デバイスから受信したデータを処理する第2データ処理部と、基準となる周波数特性のデータを比較データとして記憶する記憶部とを有する端末装置とを備え、
前記第1データ処理部は、
前記センサから入力される生体信号に基づいて、時間と信号強度との関係を表す基本データを取得する基本データ取得部と、
前記基本データに対して高速フーリエ変換を行うことにより、変換データを生成する変換処理部と、
前記変換データに対して逆高速フーリエ変換を行うことにより、逆変換データを生成する逆変換処理部と、
前記基本データ及び前記逆変換データに基づいて、被検者の異常を判定する第1判定処理部と、
前記第1判定処理部により異常と判定された場合に、前記変換データを前記端末装置に送信する送信処理部とを含み、
前記第2データ処理部は、
前記デバイスから受信した前記変換データを前記比較データと比較することにより、被検者の異常を判定する第2判定処理部を含むことを特徴とする生体検査システム。 A device having a sensor that acquires a biological signal from a subject and a first data processing unit that processes data based on the biological signal input from the sensor.
It is provided with a terminal device capable of communicating with the device and having a second data processing unit that processes data received from the device and a storage unit that stores data of reference frequency characteristics as comparison data.
The first data processing unit
A basic data acquisition unit that acquires basic data representing the relationship between time and signal strength based on a biological signal input from the sensor.
A conversion processing unit that generates conversion data by performing a fast Fourier transform on the basic data,
An inverse transform processing unit that generates inverse transform data by performing inverse fast Fourier transform on the transformed data,
A first determination processing unit that determines an abnormality of a subject based on the basic data and the inverse conversion data, and
Includes a transmission processing unit that transmits the converted data to the terminal device when it is determined to be abnormal by the first determination processing unit.
The second data processing unit
A biopsy system including a second determination processing unit that determines an abnormality of a subject by comparing the conversion data received from the device with the comparison data.
前記デバイスが、前記センサから入力される生体信号に基づいて、時間と信号強度との関係を表す基本データを取得する基本データ取得工程と、
前記デバイスが、前記基本データに対して高速フーリエ変換を行うことにより、変換データを生成する変換処理工程と、
前記デバイスが、前記変換データに対して逆高速フーリエ変換を行うことにより、逆変換データを生成する逆変換処理工程と、
前記デバイスが、前記基本データ及び前記逆変換データに基づいて、被検者の異常を判定する第1判定処理工程と、
前記デバイスが、前記第1判定処理工程により異常と判定された場合に、前記変換データを前記端末装置に送信する送信処理工程と、
前記端末装置が、前記デバイスから受信した前記変換データを、基準となる周波数特性のデータである比較データと比較することにより、被検者の異常を判定する第2判定処理工程とを含むことを特徴とする生体検査システムの作動方法。 A biomedical examination system including a device having a sensor for acquiring a biological signal from a subject and a terminal device capable of communicating with the device is an operation method of the biomedical examination system for inspecting a subject.
A basic data acquisition step in which the device acquires basic data representing the relationship between time and signal strength based on a biological signal input from the sensor.
A conversion processing step in which the device generates transformation data by performing a fast Fourier transform on the basic data.
An inverse transform processing step in which the device generates inverse transform data by performing an inverse fast Fourier transform on the transform data.
A first determination processing step in which the device determines an abnormality of the subject based on the basic data and the inverse conversion data.
A transmission processing step of transmitting the conversion data to the terminal device when the device is determined to be abnormal by the first determination processing step.
The terminal device includes a second determination processing step of determining an abnormality of the subject by comparing the conversion data received from the device with comparison data which is data of a reference frequency characteristic. A characteristic method of operating a biopsy system .
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