JP6831219B2 - Vital signal acquisition device, vital signal acquisition method and computer program - Google Patents
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本発明は、バイタル信号を取得する技術に関する。 The present invention relates to a technique for acquiring a vital signal.
近年、人間のバイタル情報をより簡易に取得できるようになってきている。バイタル情報は、人間の生命活動に関連する情報であり、例えば心拍や心電の情報を含む。例えば、繊維表面にコーティングを行うことで電極素材を生成する技術を用いて、着るだけでバイタル情報を取得することができるウェアラブルな技術が知られている。このような技術を用いることで、従来においては医療機器でしか取得できなかったバイタル情報を、日常生活においてリアルタイムに取得できるようになっている(例えば特許文献1参照。)。 In recent years, it has become easier to obtain human vital information. Vital information is information related to human life activity, and includes, for example, heartbeat and electrocardiographic information. For example, there is known a wearable technique that can acquire vital information just by wearing it by using a technique of generating an electrode material by coating the fiber surface. By using such a technique, vital information that could be acquired only by a medical device in the past can be acquired in real time in daily life (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、バイタル情報が取得される環境によっては、取得されたバイタル情報にノイズが混入してしまう場合があった。例えば、ユーザの体の動きに応じてセンサの電極にズレが生じることによって、取得されるバイタル情報にノイズが混入してしまう場合があった。従来は、ユーザの体の動きとは異なる要因(例えば汗や呼吸の影響による接触インピーダンスの変動)に応じて生じるノイズの除去技術は提案されていたが、体の動きに応じて生じるノイズは適切に除去できていなかった。このようなノイズの混入により、得られるバイタル情報の精度が低下してしまうおそれがあった。
上記事情に鑑み、本発明は、バイタル情報の精度を向上させることができる技術の提供を目的としている。
However, depending on the environment in which the vital information is acquired, noise may be mixed in the acquired vital information. For example, noise may be mixed in the acquired vital information due to the displacement of the electrodes of the sensor according to the movement of the user's body. Conventionally, a technique for removing noise generated by a factor different from the user's body movement (for example, fluctuation of contact impedance due to the influence of sweat or respiration) has been proposed, but the noise generated according to the body movement is appropriate. Could not be removed. Due to the mixing of such noise, the accuracy of the obtained vital information may be lowered.
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a technique capable of improving the accuracy of vital information.
本発明の一態様は、ユーザのバイタル信号をバイタルセンサから取得するバイタル信号取得部と、前記バイタルセンサにおいて前記バイタル信号のノイズの要因となる動きを示す非バイタル信号を非バイタルセンサから取得する非バイタル信号取得部と、前記非バイタル信号に基づいて、前記バイタル信号においてノイズが発生したか否か推定するノイズ発生推定部と、前記ノイズが発生したと推定された前記バイタル信号、又は、前記ノイズが発生したと推定された前記バイタル信号に基づいて得られるバイタル情報、を補正する補正部と、を備えるバイタル信号取得装置である。 One aspect of the present invention is a non-vital signal acquisition unit that acquires a user's vital signal from a vital sensor, and a non-vital signal that acquires a non-vital signal indicating a movement that causes noise of the vital signal in the vital sensor. The vital signal acquisition unit, the noise generation estimation unit that estimates whether or not noise is generated in the vital signal based on the non-vital signal, the vital signal estimated that the noise is generated, or the noise. This is a vital signal acquisition device including a correction unit for correcting vital information obtained based on the vital signal estimated to have occurred.
本発明の一態様は、上記のバイタル信号取得装置であって、前記バイタル信号におけるノイズの大きさを推定するノイズ規模推定部をさらに備え、前記補正部は、前記ノイズの大きさに応じて異なる手法で補正を行う。 One aspect of the present invention is the vital signal acquisition device, further including a noise scale estimation unit that estimates the magnitude of noise in the vital signal, and the correction unit differs depending on the magnitude of the noise. Make corrections by the method.
本発明の一態様は、上記のバイタル信号取得装置であって、前記非バイタルセンサは、前記ユーザの体の動きである体動を示す体動センサ、又は、前記ユーザを移動させる移動体の動きを示す移動体センサを含む。 One aspect of the present invention is the above-mentioned vital signal acquisition device, wherein the non-vital sensor is a body movement sensor that indicates a body movement that is the movement of the user's body, or a movement of a moving body that moves the user. Includes a moving body sensor that indicates.
本発明の一態様は、ユーザのバイタル信号をバイタルセンサから取得するバイタル信号取得ステップと、前記バイタルセンサにおいて前記バイタル信号のノイズの要因となる動きを示す非バイタル信号を非バイタルセンサから取得する非バイタル信号取得ステップと、前記非バイタル信号に基づいて、前記バイタル信号においてノイズが発生したか否か推定するノイズ発生推定ステップと、前記ノイズが発生したと推定された前記バイタル信号、又は、前記ノイズが発生したと推定された前記バイタル信号に基づいて得られるバイタル情報、を補正する補正ステップと、を有するバイタル信号取得方法である。 One aspect of the present invention is a non-vital signal acquisition step of acquiring a user's vital signal from a vital sensor, and a non-vital signal that acquires a non-vital signal indicating a movement that causes noise of the vital signal in the vital sensor. The vital signal acquisition step, the noise generation estimation step for estimating whether or not noise is generated in the vital signal based on the non-vital signal, the vital signal estimated to have generated the noise, or the noise. It is a vital signal acquisition method including a correction step for correcting vital information obtained based on the vital signal presumed to have occurred.
本発明の一態様は、ユーザのバイタル信号をバイタルセンサから取得するバイタル信号取得ステップと、前記バイタルセンサにおいて前記バイタル信号のノイズの要因となる動きを示す非バイタル信号を非バイタルセンサから取得する非バイタル信号取得ステップと、前記非バイタル信号に基づいて、前記バイタル信号においてノイズが発生したか否か推定するノイズ発生推定ステップと、前記ノイズが発生したと推定された前記バイタル信号、又は、前記ノイズが発生したと推定された前記バイタル信号に基づいて得られるバイタル情報、を補正する補正ステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムである。 One aspect of the present invention is a non-vital signal acquisition step of acquiring a user's vital signal from a vital sensor, and a non-vital signal that acquires a non-vital signal indicating a movement that causes noise of the vital signal in the vital sensor. The vital signal acquisition step, the noise generation estimation step for estimating whether or not noise is generated in the vital signal based on the non-vital signal, the vital signal estimated to have generated the noise, or the noise. This is a computer program for causing a computer to execute a correction step for correcting vital information obtained based on the vital signal presumed to have occurred.
本発明により、バイタル情報の精度を向上させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the accuracy of vital information.
以下、本発明の具体的な構成例について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明のバイタル信号取得システム100のシステム構成を示す概略ブロック図である。バイタル信号取得システム100は、バイタル信号取得装置10、バイタルセンサ20、体動センサ30及び車両センサ40を備える。バイタル信号取得装置10と、各センサ(バイタルセンサ20、体動センサ30及び車両センサ40)は、通信を行うことによってデータを送受信する。バイタル信号取得装置10と各センサとの間で行われる通信は、無線通信であってもよいし有線通信であってもよい。この通信は、例えば短距離無線通信(例えばBluetooth(登録商標))であってもよい。
Hereinafter, a specific configuration example of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a system configuration of the vital
バイタル信号取得装置10は、例えばスマートフォン、携帯電話機、タブレット端末、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器等を用いて構成される。バイタル信号取得装置10は、バイタルセンサ20によって取得されたバイタル信号と、非バイタルセンサ(例えば体動センサ30及び車両センサ40)によって取得された非バイタル信号と、を無線通信又は有線通信によって取得する。バイタル信号取得装置10は、取得された非バイタル信号に基づいて、バイタルセンサ20において取得されたバイタル信号におけるノイズの発生を推定する。バイタル信号取得装置10は、推定結果に応じて、バイタルセンサ20によって取得されたバイタル信号や、このバイタル信号から得られるバイタル情報に対し補正処理を行う。このような処理によって、バイタル信号取得装置10は、より精度の高いバイタル信号やバイタル情報を取得できる。
The vital
バイタルセンサ20は、ユーザのバイタル信号を取得する。バイタル信号は、ユーザの体の生命活動に関連する情報を示す信号である。バイタル信号は、例えば心臓の活動電位、呼吸活動、血圧等の時系列の変化を示す信号である。本実施形態では、バイタルセンサ20は、ユーザの心臓の活動電位(心電のデータ)をバイタル信号として取得する。バイタルセンサ20は、取得されたバイタル信号に、バイタル信号が取得された日時を対応付けて無線通信又は有線通信によってバイタル信号取得装置10に送信する。バイタルセンサ20は、例えばウェアラブルに構成されてもよい。
The vital sensor 20 acquires the user's vital signal. The vital signal is a signal indicating information related to the life activity of the user's body. The vital signal is a signal indicating changes in time series such as action potential of the heart, respiratory activity, and blood pressure. In the present embodiment, the vital sensor 20 acquires the action potential (electrocardiographic data) of the user's heart as a vital signal. The vital sensor 20 associates the acquired vital signal with the date and time when the vital signal was acquired and transmits the acquired vital signal to the vital
体動センサ30は、非バイタルセンサの一態様である。体動センサ30は、ユーザの体動信号を取得する。体動信号は、ユーザの体の動き(例えば振動)に関する信号である。体動センサ30は、例えばユーザの体に携帯又は装着される三軸加速度センサを用いて構成されてもよい。体動センサ30は、取得された体動信号に、体動信号が取得された日時を対応付けて無線通信又は有線通信によってバイタル信号取得装置10に送信する。
The
車両センサ40は、非バイタルセンサの一態様である。車両センサ40は、ユーザが乗車している車動信号を取得する。車動信号は、ユーザが乗車している車の動き(例えば振動)に関する信号である。車両センサ40は、例えば車体に設けられる三軸加速度センサを用いて構成されてもよい。車両センサ40は、取得された車動信号に、車動信号が取得された日時を対応付けて無線通信又は有線通信によってバイタル信号取得装置10に送信する。
The
次に、バイタル信号取得装置10の具体的な機能構成について説明する。バイタル信号取得装置10は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、バイタル信号取得プログラムを実行する。バイタル信号取得プログラムの実行によって、バイタル信号取得装置10は、通信部101、バイタル信号取得部102、バイタル信号記憶部103、非バイタル信号取得部104、非バイタル信号記憶部105、ノイズ発生推定部106、ノイズ規模推定部107、補正部108、バイタル情報取得部109及びバイタル情報記憶部110を備える装置として機能する。なお、バイタル信号取得装置10の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、バイタル信号取得プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、バイタル信号取得プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
Next, a specific functional configuration of the vital
通信部101は、ネットワークインターフェースを用いて構成される。通信部101は、バイタルセンサ20及び非バイタルセンサとの間でデータを送受信する。本実施形態では、通信部101は、非バイタルセンサとして体動センサ30及び車両センサ40との間でデータを送受信する。
The
バイタル信号取得部102は、通信部101によって受信されたデータのうち、バイタルセンサ20から受信されたデータからバイタル信号を取得する。バイタル信号取得部102は、取得されたバイタル信号をバイタル信号記憶部103に書き込む。
The vital
バイタル信号記憶部103は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。バイタル信号記憶部103は、バイタル信号取得部102によって取得されたバイタル信号を、そのバイタル信号が取得された日時の情報と対応付けて記憶する。
The vital
非バイタル信号取得部104は、通信部101によって受信されたデータのうち、非バイタルセンサ(例えば、体動センサ30及び車両センサ40)から受信されたデータから非バイタル信号を取得する。非バイタル信号取得部104は、取得した非バイタル信号を非バイタル信号記憶部105に書き込む。
The non-vital
非バイタル信号記憶部105は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。非バイタル信号記憶部105は、非バイタル信号取得部104によって取得された非バイタル信号を、その非バイタル信号が取得された日時の情報と対応付けて記憶する。
The non-vital
ノイズ発生推定部106は、非バイタル信号に基づいて、バイタル信号においてノイズが発生したか否か推定する。例えば、ノイズ発生推定部106は、非バイタル信号において、予め定められたノイズ発生条件を満たす波形が検出された所定の時間幅(以下「ノイズ発生区間」という。)において、バイタル信号にノイズが発生していると推定する。ノイズ発生条件は、例えば閾値よりも大きい振幅が発生したことであってもよいし、閾値よりも大きな振幅が所定の時間において連続的に生じていることであってもよいし、他の条件であってもよい。非バイタル信号として三軸加速度センサの信号が得られている場合、ノイズ発生推定部106は、x、y及びzの合成値に基づいてノイズの発生を推定してもよいし、いずれか1つ又は複数の値に基づいてノイズの発生を推定してもよい。
The noise
ノイズ規模推定部107は、ノイズ発生推定部106によってノイズが発生していると推定された区間(ノイズ発生区間)におけるノイズの大きさの規模を推定する。例えば、ノイズ規模推定部107は、ノイズ発生区間におけるバイタル信号において、予め定められた条件(以下「大ノイズ条件」という。)が満たされた場合、バイタル信号に規模の大きいノイズ(以下「大ノイズ」という。)が発生していると推定する。一方、ノイズ規模推定部107は、ノイズ発生区間におけるバイタル信号において、大ノイズ条件が満たされていない場合、バイタル信号に規模の小さいノイズ(以下「小ノイズ」という。)が発生していると推定する。
The noise
大ノイズ条件は、例えばノイズ発生区間におけるバイタル信号の振幅の統計値(例えば平均値、最大値、中央値など)が所定の閾値以上であることであってもよい。大ノイズ条件は、例えばノイズ発生区間におけるバイタル信号において、周期的に表れる所定の波形の間隔が所定の条件を満たしていない(例えば所定の波形が検出されない)ことであってもよい。このような条件は、例えばノイズ発生区間ではない区間における間隔との差が所定の閾値よりも大きいことであってもよい。以下、バイタル信号が心電のデータである場合を例に、大ノイズ条件について説明する。 The large noise condition may be, for example, that the statistical value (for example, mean value, maximum value, median value, etc.) of the amplitude of the vital signal in the noise generation section is equal to or higher than a predetermined threshold value. The large noise condition may be that, for example, in the vital signal in the noise generation section, the interval of the predetermined waveforms appearing periodically does not satisfy the predetermined condition (for example, the predetermined waveform is not detected). Such a condition may be, for example, that the difference from the interval in a section other than the noise generation section is larger than a predetermined threshold value. Hereinafter, the large noise condition will be described by taking the case where the vital signal is electrocardiographic data as an example.
一般的には、バイタル信号が心電のデータである場合、バイタル信号からP波、Q波、R波、S波、T波及びU波の各波のいずれか一つ又は複数の波形を取得できる。各波のいずれか一つ又は複数の間隔が所定の閾値以上である場合に、大ノイズ条件が満たされたと判断されてもよい。各波のいずれか一つ又は複数の間隔と、ノイズ発生区間ではない区間で同じユーザのバイタル信号から得られる各波の間隔と、の差が所定の閾値以上であることが大ノイズ条件であってもよい。この場合、例えば各波のうち一部の波(例えばR波)の波形が、たとえ振幅がずれていたとしても所定の周期で得られた場合には、ノイズ規模が小さいノイズ(小ノイズ)として検出される。このように、バイタル信号が心電のデータである場合には、各波の周期が所定の条件よりもずれていることにより、その波形の信頼性が低いことが分かる。このような信頼性の低い波形が大ノイズとして推定されてもよい。また、各波のいずれもが検出されない場合に、大ノイズ条件が満たされたと判断されてもよい。 Generally, when the vital signal is electrocardiographic data, one or more waveforms of P wave, Q wave, R wave, S wave, T wave, and U wave are acquired from the vital signal. it can. When any one or more intervals of each wave are equal to or more than a predetermined threshold value, it may be determined that the large noise condition is satisfied. The large noise condition is that the difference between one or more intervals of each wave and the interval of each wave obtained from the same user's vital signal in a section other than the noise generation section is equal to or more than a predetermined threshold value. You may. In this case, for example, if the waveform of a part of each wave (for example, R wave) is obtained in a predetermined period even if the amplitude is deviated, it is regarded as noise (small noise) having a small noise scale. Detected. As described above, when the vital signal is electrocardiographic data, it can be seen that the reliability of the waveform is low because the period of each wave deviates from a predetermined condition. Such an unreliable waveform may be estimated as large noise. Further, when none of the waves is detected, it may be determined that the large noise condition is satisfied.
補正部108は、バイタル信号又はバイタル情報に対し補正処理を行う。補正部108は、補正後のバイタル信号のデータをバイタル信号記憶部103に記録する。補正部108は、バイタル信号取得部102によって取得されたバイタル信号(補正前のバイタル信号)を補正後のバイタル信号で上書きしてもよいし、補正前のバイタル信号を残したまま補正後のバイタル信号を別途記録してもよい。補正部108は、ノイズの大きさに応じて異なる手法で補正処理を行う。以下、ノイズ規模が大きい場合に行われる補正処理と、ノイズ規模が小さい場合に行われる補正処理のそれぞれについて説明する。
The
(ノイズ規模が大きい場合)
補正部108は、ノイズ規模が大きい場合には、そのノイズ発生区間のバイタル信号がその後の処理に用いられないように補正処理(除去処理)を行う。例えば、補正部108は、ノイズ規模が大きいノイズ発生区間のバイタル信号が、バイタル情報取得部109においてバイタル情報の取得に用いられないように処理を行う。例えば、バイタル情報取得部109が、バイタル信号において所定の波形(例えばR波)の数を計数することによってバイタル情報を取得する場合には、補正部108はバイタル情報取得部109に対してノイズ発生区間のバイタル信号を計数しないように指示する。例えば、補正部108は、ノイズ発生区間のバイタル信号を、ゼロの振幅の直線に置き換えることによって除去してもよい。
(When the noise scale is large)
When the noise scale is large, the
(ノイズ規模が小さい場合)
補正部108は、ノイズ規模が小さい場合には、そのノイズ発生区間における正しいバイタル信号を推定し、ノイズ発生区間のバイタル信号を推定結果に置き換える(信号置換処理)。補正部108は、例えばノイズ発生区間の前後いずれか一方又は両方のバイタル信号に基づいて、ノイズ発生区間の正しいバイタル信号を推定してもよい。例えば、補正部108は、ノイズ発生区間の直前のバイタル信号において、ノイズ発生区間と同じ時間幅のバイタル信号を推定結果として用いてもよい。このとき、補正部108は、周期的に表れる所定の波形の一部を基準位置として、その基準位置に基づいてノイズ発生区間の直前のバイタル信号を取得してもよい。例えば、正常時のバイタル信号を常に学習(正しいバイタル信号を周期的に作り出せるように)しておき、ノイズ発生区間においては、先に学習したバイタル信号から正しいバイタル信号を推定(疑似的に作成)しても良い。バイタル信号が心電の波形である場合には、所定の波(P波、Q波、R波、S波、T波及びU波)の一つ又は複数が基準位置として用いられてもよい。以上で、補正部108についての説明を終える。
(When the noise scale is small)
When the noise scale is small, the
バイタル情報取得部109は、バイタル信号記憶部103に記録されているバイタル信号に基づいてバイタル情報を取得する。バイタル情報は、バイタル信号を解析することによって得られる情報である。バイタル情報は、例えば心拍数や、R信号が検出される区間に関する情報(例えばR−R間隔)である。
The vital
バイタル情報記憶部110は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。バイタル情報記憶部110は、バイタル情報取得部109によって取得されたバイタル情報を記憶する。
The vital
次に、ノイズ発生推定部106の処理についてより具体的に説明する。図2は、バイタル信号及び非バイタル信号の具体例を示す図である。図2の各信号における縦軸は各信号の振幅を示し、横軸は時刻を示す。図2において、各信号における横軸の時刻は一致している。図2において、波形901はバイタル信号の波形、波形902は体動信号の波形、波形903は車動信号の波形、を示している。時刻t1から時刻t2の間の区間T1において、体動信号の波形902及び車動信号の波形903に大きな振幅が生じている。その結果、波形902及び波形903の区間T1においてノイズ発生条件が満たされている。そのため、ノイズ発生推定部106は、区間T1をノイズ発生区間として推定する。なお、ノイズ発生推定部106は、非バイタル信号においてノイズが検出された区間に加えてさらに、その前後のいずれか一方又は双方に対し所定の区間を加えた区間をノイズ発生区間として推定してもよい。
Next, the processing of the noise
次に、ノイズ規模推定部107及び補正部108の処理についてより具体的に説明する。図3は、小ノイズが発生したバイタル信号の具体例を示す図である。図3では、バイタル信号の具体例として心電の信号を示す。図3では、時刻t11及びt13の付近ではノイズがほとんど生じておらず、t12の付近において小さい規模のノイズが生じている。ノイズ規模が小さい場合には、バイタル信号からP波、Q波、R波、T波及びU波の各波のいずれか一つ又は複数を取得できる。例えば、図3の例では、t12付近のバイタル信号からP波及びR波を検出できる。このように、いずれか一つ又は複数の既定の波が検出される場合には、ノイズ規模推定部107は、ノイズの規模が小さいと推定する。
Next, the processing of the noise
図4は、補正部108によって補正されたバイタル信号の具体例を示す。図4の例では、補正部108は、ノイズ発生区間と推定されたt12付近の区間であるT12の波形を、直前の所定の区間であるT11の区間の波形として推定する。このとき、T11及びT12の区間は、所定の波であるR波が検出された時刻t11及びt12を基準位置として決定される。すなわち、補正部108は、t11の位置がt12の位置に重なるように、T11の波形をT12の波形に対して置き換える。
FIG. 4 shows a specific example of the vital signal corrected by the
図5は、大ノイズが発生したバイタル信号の具体例を示す図である。図5では、バイタル信号の具体例として心電の信号を示す。図5では、時刻t21及びt23の付近ではノイズがほとんど生じておらず、t22の付近において大きい規模のノイズが生じている。ノイズ規模が大きい場合には、バイタル信号からP波、Q波、R波、T波及びU波の各波のいずれもが取得できない。このように、既定の波のうちいずれもが検出されない場合には、ノイズ規模推定部107は、ノイズの規模が大きいと推定する。
FIG. 5 is a diagram showing a specific example of a vital signal in which a large amount of noise is generated. FIG. 5 shows an electrocardiographic signal as a specific example of the vital signal. In FIG. 5, almost no noise is generated near the times t21 and t23, and a large-scale noise is generated near t22. When the noise scale is large, none of the P wave, the Q wave, the R wave, the T wave, and the U wave can be acquired from the vital signal. In this way, when none of the predetermined waves is detected, the noise
図6は、補正部108によって補正されたバイタル信号の具体例を示す。図6の例では、補正部108は、ノイズ発生区間と推定されたt22付近の区間であるT22の波形を振幅がゼロの波形に置き換える。例えば、バイタル信号の縦軸(ECGの場合は心臓の活動電位:mv)と横軸(ECGの場合は時刻:msec)の幅を常に学習しておき、R波のピーク値からある閾値を超えた場合には、明らかにR波ではない、と認識し、そのR波を削除しても良い。
例えば、所定の波(P波、Q波、R波、S波、T波及びU波)の一つまたは複数の波のピーク値から明らかに異なる波は削除しても良い。
FIG. 6 shows a specific example of the vital signal corrected by the
For example, a wave that is clearly different from the peak value of one or more predetermined waves (P wave, Q wave, R wave, S wave, T wave, and U wave) may be deleted.
次に、バイタル情報取得部109の処理についてより具体的に説明する。バイタル情報取得部109は、例えば所定閾値に基づいて、心臓の活動電位を示すバイタル信号からR波を検出する。バイタル情報取得部109は、R波を検出する度、R波を検出した回数(以下「R波検出回数」という。)をカウントする。例えば、バイタル情報取得部109は、R波を検出する度に、R波検出回数を1ずつインクリメントする。バイタル情報取得部109は、R波が検出された時刻と次にR波が検出された時刻との時刻差(以下「R−R間隔」という。)を算出する。
Next, the processing of the vital
図7は、バイタル情報取得部109におけるR波の検出方法を説明するための図である。図7には、所定の時間における心電信号(バイタル信号)が示されている。図7において、心電信号の縦軸は心臓の活動電位を表し、横軸は時刻を表す。図7に示されるように、心電信号には複数の心電図成分(P波、Q波、R波、S波及びT波)が存在する。バイタル情報取得部109は、心電信号と、所定の閾値とに基づいてR波を検出する。例えば、バイタル情報取得部109は、周期的に取得される心電信号の電位の値が閾値と略同じになると、閾値と略同じになった心臓の活動電位のデータをR波として検出する。この際、バイタル情報取得部109は、R波が検出された時点における時刻も検出する。図7では、点15−1、15−2及び15−3で示される時刻にR波が検出される。また、点15−1、15−2及び15−3で示される時刻にR波が検出された後、点16−1、16−2及び16−3で示される時刻に閾値と略同じになった心臓の活動電位のデータが検出される。ただし、バイタル情報取得部109は、R波が検出されてからある時間(例えば、200ミリ秒)が経過するまでの間に検出された、閾値と略同じになった心臓の活動電位のデータをR波としては検出しない。すなわち、点16−1、16−2及び16−3で示される時刻に閾値と略同じになった心臓の活動電位のデータは、R波として検出されない。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of detecting an R wave in the vital
一般的に、R−R間隔は約500ミリ秒と言われているため、ある時間(例えば、200ミリ秒)が経過するまでの間に検出されたデータにおいてはノイズである可能性が高い。そのため、上述した処理により、閾値と略同じになった心臓の活動電位のデータを全てR波として検出しないようにすることで精度を悪くする原因となるノイズを除外することができる。その結果、R波を精度よく検出することができる。 Generally, the RR interval is said to be about 500 milliseconds, so there is a high possibility that the data detected before a certain time (for example, 200 milliseconds) has elapsed is noise. Therefore, by the above-mentioned processing, it is possible to exclude noise that causes deterioration of accuracy by not detecting all the data of the action potential of the heart that is substantially the same as the threshold value as the R wave. As a result, the R wave can be detected with high accuracy.
図8は、バイタル信号取得装置10の処理の流れの具体例を示すフローチャートである。以下、図8を用いてバイタル信号取得装置10の処理の流れについて説明する。
まず、バイタル信号取得部102がバイタル信号を取得する(ステップS101)。バイタル信号取得部102は、取得されたバイタル信号をバイタル信号記憶部103に記録する。次に、非バイタル信号取得部104が非バイタル信号を取得する(ステップS102)。非バイタル信号取得部104は、取得された非バイタル信号を非バイタル信号記憶部105に記録する。
FIG. 8 is a flowchart showing a specific example of the processing flow of the vital
First, the vital
次に、ノイズ発生推定部106が1又は複数の非バイタル信号に基づいてバイタル信号におけるノイズの発生を推定する(ステップS103)。ノイズが発生していないと推定された場合(ステップS104−NO)、その区間において特に処理がなされることなく処理は終了する。一方、ノイズが発生していると推定された場合(ステップS104−YES)、ノイズ規模推定部107がノイズ発生区間においてノイズの規模を推定する(ステップS105)。ノイズ規模が大きいと推定された場合(ステップS106−YES)、補正部108は除去処理を行う(ステップS107)。一方、ノイズ規模が小さいと推定された場合(ステップS106−NO)、補正部108は信号置換処理を行う(ステップS108)。図8に示される処理は、バイタル信号及び非バイタル信号の全体が取得された後に実行されてもよいし、バイタル信号及び非バイタル信号を取得する処理と並行して所定の周期で実行されてもよい。特に後者の場合、ステップS101及びS102の処理は、ステップS103以降の処理と並行して独立したタイミングで実行されてもよい。この場合ステップS103以降の処理は、所定の時間幅毎に実行されてもよい。
Next, the noise
このように構成されたバイタル信号取得装置10では、バイタル情報の精度を向上させることが可能となる。より具体的には以下のとおりである。従来は、ユーザの活動量が比較的小さい状態(安静時)にバイタル信号に対して生じるノイズについては、除去する技術がある程度提案されていた。一方で、ユーザの活動量が比較的大きな状態(活動時)にバイタル信号に対して生じるノイズについては、適切に除去する技術が提案されていなかった。このような問題に対し、バイタル信号取得装置10では、ユーザの活動量の大きさを直接的又は間接的に示す非バイタル信号に基づいて、バイタル信号に対するノイズの発生が推定される。そのため、バイタル信号のみに基づいてノイズの発生の有無を精度よく推定することが困難な状況であったとしても、非バイタル信号に基づいてより精度よくノイズの発生の有無を推定できる。そのため、ノイズが発生していると推定されたバイタル信号に対して補正処理(ノイズ部分のバイタル信号の除去、ノイズ部分のバイタル信号の推定及び置換など)を行うことによって、たとえユーザが活動中であったとしても、より精度よくバイタル信号やバイタル情報を取得することが可能となる。
The vital
(変形例)
ノイズ発生推定部106は、複数の非バイタル信号のうち、一部の非バイタル信号のみに基づいてノイズの発生を推定してもよい。ノイズ発生推定部106は、複数の非バイタル信号のうち、一部の非バイタル信号においてノイズの発生が推定された場合には、他の非バイタル信号においてノイズの発生が推定されていなかったとしても、ノイズが発生したと推定してもよい。
(Modification example)
The noise
本実施形態における体動センサ30及び車両センサ40は、非バイタルセンサの具体例にすぎない。他のセンサが非バイタルセンサとしてバイタル信号取得システム100に適用されてもよい。例えば、車両センサ40に変えて、ユーザが搭乗している飛行体(飛行機、ヘリコプター等)に設けられた加速度センサが用いられてもよいし、ユーザが活動している足場に設けられた加速度センサが用いられてもよい。すなわち、ユーザの体が動く要因となる振動を検出できるセンサ(例えばユーザを移動させる移動体の動きを検出する移動体センサ)であれば、どのようなセンサが用いられてもよい。
The
バイタル信号取得装置10は、複数のコンピュータを用いて構成されてもよい。例えば、クラウドシステムを用いてバイタル信号取得装置10の機能が実装されてもよい。バイタル信号取得装置10は、バイタル情報取得部109及びバイタル情報記憶部110を備えない装置として構成されてもよい。この場合、バイタル信号取得装置10は、取得されたバイタル信号を、他の情報処理装置に対して提供する装置として構成されてもよい。
The vital
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like within a range that does not deviate from the gist of the present invention.
100…バイタル信号取得システム, 10…バイタル信号取得装置, 20…バイタルセンサ, 30…体動センサ, 40…車両センサ, 101…通信部, 102…バイタル信号取得部, 103…バイタル信号記憶部, 104…非バイタル信号取得部, 105…非バイタル信号記憶部, 106…ノイズ発生推定部, 107…ノイズ規模推定部, 108…補正部, 109…バイタル情報取得部, 110…バイタル情報記憶部 100 ... Vital signal acquisition system, 10 ... Vital signal acquisition device, 20 ... Vital sensor, 30 ... Body motion sensor, 40 ... Vehicle sensor, 101 ... Communication unit, 102 ... Vital signal acquisition unit, 103 ... Vital signal storage unit, 104 ... Non-vital signal acquisition unit, 105 ... Non-vital signal storage unit, 106 ... Noise generation estimation unit, 107 ... Noise scale estimation unit, 108 ... Correction unit, 109 ... Vital information acquisition unit, 110 ... Vital information storage unit
Claims (5)
前記バイタルセンサにおいて前記バイタル信号のノイズの要因となる動きを示す非バイタル信号を非バイタルセンサから取得する非バイタル信号取得部と、
前記非バイタル信号に基づいて、前記バイタル信号においてノイズが発生したか否か推定するノイズ発生推定部と、
前記ノイズが発生したと推定された前記バイタル信号、又は、前記ノイズが発生したと推定された前記バイタル信号に基づいて得られるバイタル情報、を補正する補正部と、
前記バイタル信号におけるノイズの大きさを推定するノイズ規模推定部と、
を備え、
前記ノイズ規模推定部は、前記バイタル信号で前記ノイズ発生推定部によってノイズが発生したと推定された区間において、バイタル信号から取得されるバイタル信号に特有の予め定義された1又は複数の規定の波が所定の閾値を超えない間隔で検出された場合にはノイズの規模が小さいと推定し、前記予め定義された規定の波が所定の閾値を超えない間隔で検出されない場合にはノイズの規模が大きいと推定し、
前記補正部は、前記ノイズの大きさに応じて異なる手法で補正を行う、バイタル信号取得装置。 A vital signal acquisition unit that acquires the user's vital signal from the vital sensor,
A non-vital signal acquisition unit that acquires a non-vital signal indicating a movement that causes noise of the vital signal from the non-vital sensor in the vital sensor.
A noise generation estimation unit that estimates whether or not noise has occurred in the vital signal based on the non-vital signal,
A correction unit that corrects the vital signal presumed to have generated the noise or the vital information obtained based on the vital signal presumed to have generated the noise.
A noise scale estimation unit that estimates the magnitude of noise in the vital signal,
With
The noise scale estimation unit is a predetermined one or a plurality of predetermined waves specific to the vital signal acquired from the vital signal in the section where noise is estimated by the noise generation estimation unit in the vital signal. is but if it is detected at intervals not exceeding a predetermined threshold is estimated as a scale of the noise is small, the scale of noise in the case where the wave of predefined specified is not detected at intervals not exceeding a predetermined threshold value Estimated to be large
The correction unit is a vital signal acquisition device that corrects by a different method according to the magnitude of the noise.
前記補正部は、前記ノイズ規模推定部によってノイズの規模が大きいと推定された場合には、その区間の前記バイタル信号の波形を振幅ゼロの波形に置き換えることで補正を行う、請求項1に記載のバイタル信号取得装置。 When the noise scale estimation unit estimates that the noise scale is small, the correction unit uses the waveforms of other sections of the vital signal to detect the specified wave detected by the noise scale estimation unit. Make corrections according to the position of
The correction unit according to claim 1, wherein when the noise scale estimation unit estimates that the noise scale is large, the correction unit corrects by replacing the waveform of the vital signal in that section with a waveform having zero amplitude. Vital signal acquisition device.
前記バイタルセンサにおいて前記バイタル信号のノイズの要因となる動きを示す非バイタル信号を非バイタルセンサから取得する非バイタル信号取得ステップと、
前記非バイタル信号に基づいて、前記バイタル信号においてノイズが発生したか否か推定するノイズ発生推定ステップと、
前記ノイズが発生したと推定された前記バイタル信号、又は、前記ノイズが発生したと推定された前記バイタル信号に基づいて得られるバイタル情報、を補正する補正ステップと、
前記バイタル信号におけるノイズの大きさを推定するノイズ規模推定ステップと、
を有し、
前記ノイズ規模推定ステップでは、前記バイタル信号で前記ノイズ発生推定ステップにおいてノイズが発生したと推定された区間において、バイタル信号から取得されるバイタル信号に特有の予め定義された1又は複数の規定の波が所定の閾値を超えない間隔で検出された場合にはノイズの規模が小さいと推定し、前記予め定義された規定の波が所定の閾値を超えない間隔で検出されない場合にはノイズの規模が大きいと推定し、
前記補正ステップでは、前記ノイズの大きさに応じて異なる手法で補正を行う、バイタル信号取得方法。 The vital signal acquisition step of acquiring the user's vital signal from the vital sensor,
A non-vital signal acquisition step of acquiring a non-vital signal indicating a movement that causes noise of the vital signal from the non-vital sensor in the vital sensor,
A noise generation estimation step for estimating whether or not noise has occurred in the vital signal based on the non-vital signal, and
A correction step for correcting the vital signal presumed to have generated noise or vital information obtained based on the vital signal presumed to have generated noise.
A noise scale estimation step for estimating the noise magnitude in the vital signal, and
Have,
In the noise scale estimation step, one or a plurality of predefined waves specific to the vital signal acquired from the vital signal in the section where noise is estimated to be generated in the noise generation estimation step in the vital signal. is but if it is detected at intervals not exceeding a predetermined threshold is estimated as a scale of the noise is small, the scale of noise in the case where the wave of predefined specified is not detected at intervals not exceeding a predetermined threshold value Estimated to be large
In the correction step, a vital signal acquisition method in which correction is performed by a different method according to the magnitude of the noise.
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