JPWO2017082165A1 - 呼吸推定方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
BRcombined=(QRSABRRSA+QQRSaBRQRSa+QaccelBRQRSa)
/(QRSA+QQRSa+Qaccel) ・・・(1)
Q=exp{−(E/τ)} ・・・(2)
ここでτは経験的に定められた定数である。なお、信号振幅がノイズレベルの場合、Qはゼロに設定される。
信号選択部11は、以上のような処理を標本化部8のサンプリング周期ごと(本実施の形態の例では1秒ごと)に行う。
Claims (10)
- 被験者の心電位波形からR波の振幅を検出するR波振幅検出ステップと、
被験者の心電位波形からR波と1つ前のR波との間隔であるRR間隔を検出するRR間隔検出ステップと、
被験者の呼吸運動による3軸加速度信号から加速度ベクトルの角度変位を検出する加速度変位検出ステップと、
前記R波振幅の時系列信号、前記RR間隔の時系列信号、前記角度変位の時系列信号の各々をフーリエ変換して、R波振幅、RR間隔、角度変位の各々の信号の周波数スペクトルを求めるフーリエ変換ステップと、
このフーリエ変換ステップで得られたR波振幅の周波数スペクトル、RR間隔の周波数スペクトル、角度変位の周波数スペクトルの各々から被験者の呼吸周波数の候補となる周波数を抽出して、これらの中から最良のデータを被験者の呼吸周波数として選択する信号選択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、
前記信号選択ステップは、
前記フーリエ変換ステップで得られたR波振幅の周波数スペクトル、RR間隔の周波数スペクトル、角度変位の周波数スペクトルの各々について、ピークの周波数を被験者の呼吸周波数の候補として検出するピーク周波数検出ステップと、
R波振幅の周波数スペクトル、RR間隔の周波数スペクトル、角度変位の周波数スペクトルの各々について、前記ピーク周波数検出ステップで検出したピークの半値全幅を検出するピーク半値全幅検出ステップと、
前記ピーク周波数検出ステップで検出した3つのピーク周波数のうち、前記ピーク半値全幅検出ステップで検出した半値全幅が所定の閾値以下であるピーク周波数を被験者の呼吸周波数として選択する周波数選択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、
前記周波数選択ステップは、前記半値全幅が前記閾値以下であるピーク周波数が複数存在する場合、前記半値全幅が狭い方のピーク周波数を呼吸周波数として選択するステップ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、
前記周波数選択ステップは、3つの前記半値全幅の全てが前記閾値を超える場合、現在のデータポイントのデータが欠損していると判定するステップを含むことを特徴とする呼吸推定方法。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の呼吸推定方法において、
前記R波振幅検出ステップで得られたR波振幅の時系列信号、前記RR間隔検出ステップで得られたRR間隔の時系列信号、前記加速度変位検出ステップで得られた角度変位の時系列信号の各々を、前記心電位波形のサンプリング周波数および前記3軸加速度信号のサンプリング周波数よりも遅いサンプリング周波数でサンプリングする標本化ステップと、
前記標本化ステップで取得したR波振幅の時系列信号、RR間隔の時系列信号、角度変位の時系列信号の各々を帯域制限するフィルタステップとをさらに含み、
前記フーリエ変換ステップは、前記フィルタステップで帯域制限したR波振幅の時系列信号、RR間隔の時系列信号、角度変位の時系列信号の各々をフーリエ変換するステップを含むことを特徴とする呼吸推定方法。 - 被験者の心電位波形からR波の振幅を検出するR波振幅検出手段と、
被験者の心電位波形からR波と1つ前のR波との間隔であるRR間隔を検出するRR間隔検出手段と、
被験者の呼吸運動による3軸加速度の信号から加速度ベクトルの角度変位を検出する加速度変位検出手段と、
前記R波振幅の時系列信号、前記RR間隔の時系列信号、前記角度変位の時系列信号の各々をフーリエ変換して、R波振幅、RR間隔、角度変位の各々の信号の周波数スペクトルを求めるフーリエ変換手段と、
このフーリエ変換手段で得られたR波振幅の周波数スペクトル、RR間隔の周波数スペクトル、角度変位の周波数スペクトルの各々から被験者の呼吸周波数の候補となる周波数を抽出して、これらの中から最良のデータを被験者の呼吸周波数として選択する信号選択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、
前記信号選択手段は、
前記フーリエ変換手段で得られたR波振幅の周波数スペクトル、RR間隔の周波数スペクトル、角度変位の周波数スペクトルの各々について、ピークの周波数を被験者の呼吸周波数の候補として検出するピーク周波数検出手段と、
R波振幅の周波数スペクトル、RR間隔の周波数スペクトル、角度変位の周波数スペクトルの各々について、前記ピーク周波数検出手段が検出したピークの半値全幅を検出するピーク半値全幅検出手段と、
前記ピーク周波数検出手段が検出した3つのピーク周波数のうち、前記ピーク半値全幅検出手段が検出した半値全幅が所定の閾値以下であるピーク周波数を被験者の呼吸周波数として選択する周波数選択手段とを備えることを特徴とする呼吸推定装置。 - 請求項7記載の呼吸推定装置において、
前記周波数選択手段は、前記半値全幅が前記閾値以下であるピーク周波数が複数存在する場合、前記半値全幅が狭い方のピーク周波数を呼吸周波数として選択することを特徴とする呼吸推定装置。 - 請求項7記載の呼吸推定装置において、
前記周波数選択手段は、3つの前記半値全幅の全てが前記閾値を超える場合、現在のデータポイントのデータが欠損していると判定することを特徴とする呼吸推定装置。 - 請求項6乃至9のいずれか1項に記載の呼吸推定装置において、
前記R波振幅検出手段で得られたR波振幅の時系列信号、前記RR間隔検出手段で得られたRR間隔の時系列信号、前記加速度変位検出手段で得られた角度変位の時系列信号の各々を、前記心電位波形のサンプリング周波数および前記3軸加速度信号のサンプリング周波数よりも遅いサンプリング周波数でサンプリングする標本化手段と、
前記標本化手段が取得したR波振幅の時系列信号、RR間隔の時系列信号、角度変位の時系列信号の各々を帯域制限するバンドパスフィルタとをさらに備え、
前記フーリエ変換手段は、前記バンドパスフィルタによって帯域制限されたR波振幅の時系列信号、RR間隔の時系列信号、角度変位の時系列信号の各々をフーリエ変換することを特徴とする呼吸推定装置。
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