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公開番号2025000585
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-07
出願番号2024097698
出願日2024-06-17
発明の名称バイタルサイン検出装置と方法
出願人富士通株式会社
代理人個人,個人
主分類A61B 5/11 20060101AFI20241224BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】本発明は、バイタルサイン検出装置と方法を提供する。
【解決手段】かかる方法は、レーダーマルチアンテナゼロ速距離FFT信号を取得し;前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離FFT信号から第一レーダー信号を選択し、前記第一レーダー信号の振幅特徴及び位相特徴を生成し;前記振幅特徴及び前記位相特徴に基づいて、ディープニューラルネットワークに基づく検出モデルを利用して複数のセグメントの候補生理信号を生成し;前記複数のセグメントの候補生理信号から目標生理信号を選択し、前記候補生理信号及び前記目標生理信号は呼吸信号又は心拍信号であり;及び、前記目標生理信号に基づいてバイタルサインパラメータを検出することを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
バイタルサインを検出する装置であって、
レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号を取得するデータ取得ユニット；
前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号から第一レーダー信号を選択し、前記第一レーダー信号の振幅特徴及び位相特徴を生成するデータ前処理ユニット；
前記振幅特徴及び前記位相特徴に基づいて、ディープニューラルネットワークに基づく検出モデルを利用して複数のセグメントの候補生理信号を生成する生成ユニット；
前記複数のセグメントの候補生理信号から目標生理信号を選択する選択ユニットであって、前記候補生理信号及び前記目標生理信号は呼吸信号又は心拍信号である、選択ユニット；及び
前記目標生理信号に基づいてバイタルサインパラメータを検出する検出ユニットを含む、装置。
続きを表示（約 3,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記選択ユニットは、
前記複数のセグメントの候補生理信号の有効性を判定する判定ユニット；及び
前記判定ユニットにより、前記複数のセグメントの候補生理信号が有効であると判定された場合に、前記複数のセグメントの候補生理信号から前記目標生理信号を決定し、前記判定ユニットにより、前記複数のセグメントの候補生理信号が無効であると判定された場合に、前記目標生理信号を決定しない決定ユニットを含む、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、
前記判定ユニットは、
前記複数のセグメントの候補生理信号のうちの任意の２つのセグメントの候補生理信号の時間的オーバーラップ長を取得し、時間的オーバーラップ長が１回の呼吸又は心拍の時間よりも大きい候補生理信号組み合わせ及び前記候補生理信号組み合わせの第一組み合わせ数Ｌを取得し；
時間領域相関性及び／又は周波数領域コヒーレンスを用いて、各々の前記候補生理信号組み合わせにおける２つのセグメントの候補生理信号の類似度を取得し、前記類似度が第一閾値よりも大きい前記候補生理信号組み合わせの第二組み合わせ数Ｋを決定し；及び
Ｋ／Ｌが第二閾値よりも大きい場合に、前記複数のセグメントの候補生理信号は有効であると判定し、Ｋ／Ｌが前記第二閾値以下である場合に、前記複数のセグメントの候補生理信号は無効であると判定する、装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置であって、
前記決定ユニットは、
有効な前記複数のセグメントの候補生理信号に基づいて、時間領域評価指標及び／又は周波数領域評価指標を用いて、前記複数のセグメントの候補生理信号のうちの各セグメントの候補生理信号を評価し；及び
各セグメントの候補生理信号の時間領域評価指標値及び／又は周波数領域評価指標値に基づいて前記目標生理信号を決定する、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、
前記時間領域評価指標は、
前記候補生理信号の時間領域振幅の最大値；及び／又は
前記候補生理信号の時間領域波形と、前記複数のセグメントの候補生理信号のうちの他の候補生理信号の時間領域波形との相関係数の平均値
を含み、及び／又は
前記周波数領域評価指標は、
前記候補生理信号の、生理信号帯域における周波数スペクトルエネルギーの最大値；及び／又は
前記候補生理信号の、生理信号帯域におけるエネルギー値；及び／又は
前記候補生理信号の、生理信号帯域におけるエネルギー値と、非生理信号帯域におけるエネルギー値との比；及び／又は
前記候補生理信号と、前記複数のセグメントの候補生理信号のうちの他の候補生理信号との生理信号帯域における波数スペクトルコヒーレンス係数の平均値
を含む、装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
前記データ前処理ユニットは、
前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号の時間領域情報及び／又は周波数領域情報に基づいて目標位置を決定する目標位置決定ユニット；
前記目標位置と、前記目標位置に隣接するＮ
１
（Ｎ
１
≧１）個の距離周波数点の位置とを目標領域とする目標領域決定ユニット；及び
前記目標領域において前記第一レーダー信号を選択し、前記第一レーダー信号の振幅特徴及び位相特徴を生成するレーダー信号選択ユニットを含む、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、
前記時間領域情報は、各距離周波数点における前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号の振幅が所定期間内で時間の経過とともに変化する情報を含み、前記目標位置決定ユニットは、各距離周波数点における前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号の、前記所定期間における振幅変動量を計算し、最大の振幅変動量に対応する距離周波数点を前記目標位置とし；及び／又は
前記周波数領域情報は、各距離周波数点における前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号の位相に対してＦＦＴを行った結果を含み、前記目標位置決定ユニットは、生理信号帯域における各周波数点でのエネルギーの合計の最大値に対応する距離周波数点を前記目標位置とし、及び／又は、前記目標位置決定ユニットは、生理信号帯域における各周波数点でのエネルギーの合計と、非生理信号帯域における各周波数点でのエネルギーの合計との比の最大値に対応する距離周波数点を前記目標位置とする、装置。
【請求項８】
請求項６に記載の装置であって、
前記レーダー信号選択ユニットは、前記目標領域における各距離周波数点での前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号の振幅変動量のうちの最大のＮ
２
個の振幅変動量に対応する前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号を前記第一レーダー信号とし；及び／又は
前記レーダー信号選択ユニットは、前記目標領域における各距離周波数点での前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号の、生理信号帯域におけるエネルギー値のうちの最大のＮ
２
個のエネルギー値に対応する前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号を前記第一レーダー信号とし；及び／又は
前記レーダー信号選択ユニットは、前記目標領域における各距離周波数点での前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号の、生理信号帯域におけるエネルギー値と、非生理信号帯域におけるエネルギー値との比のうちの最大のＮ
２
個の比に対応する前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号を前記第一レーダー信号とする、装置。
【請求項９】
請求項６に記載の装置であって、
前記レーダー信号選択ユニットは、前記第一レーダー信号の各時点における振幅値から、それぞれ、前記第一レーダー信号の振幅値の平均値を減算して、前記第一レーダー信号の振幅値特徴を生成し；及び／又は
前記レーダー信号選択ユニットは、前記第一レーダー信号の次のフレームの位相値と、その１つ前のフレームの位相値との差を求めて、前記第一レーダー信号の位相特徴を生成する、装置。
【請求項１０】
バイタルサインを検出する方法であって、
レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号を取得し；
前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号から第一レーダー信号を選択し、前記第一レーダー信号の振幅特徴及び位相特徴を生成し；
前記振幅特徴及び前記位相特徴に基づいて、ディープニューラルネットワークに基づく検出モデルを利用して複数のセグメントの候補生理信号を生成し；
前記複数のセグメントの候補生理信号から目標生理信号を選択し、前記候補生理信号及び前記目標生理信号は呼吸信号又は心拍信号であり；及び
前記目標生理信号に基づいてバイタルサインパラメータを検出することを含む、方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダー検出の技術分野に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
呼吸、心拍数などの生理指標は生命体の基本的なバイタルサイン情報であり、生命体の健康状況を直接反映することができる。バイタルサインパラメータの異常は往々にして医学上の突発緊急事件を誘発することができるため、バイタルサイン情報に対してのリアルタイム検出は非常に重要な実用価値がある。
【０００３】
今のところ、バイタルサイン検出方法はウェアラブルセンサーに基づく検出方法と無線信号に基づく検出方法に分けられる。ウェアラブルセンサーに基づく検出方法は主に接触式センサー／パッチ電極によって測定を行う。無線信号に基づく検出方法は主にレーダー、例えば、ドップラーレーダー、超広帯域（ＵＷＢ，ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）レーダー、周波数変調連続波（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｅＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ、ＦＭＣＷ）レーダーなどを利用する。
【０００４】
ウェアラブルセンサーに基づく検出方法はセンサーが直接又は間接に人体に接触する必要があり、その応用範囲が制約されるだけでなく、使用者の依従の問題も存在する。使用者がセンサーデバイスを着用することを望まず又は着用することを忘れるときに、これらのシステムは検出を行うことができない。
【０００５】
無線信号に基づく検出方法では、レーダーは心臓及び／又は胸腔散乱中心の振動振幅の変化を検出し、検出結果に基づいて生理信号を抽出し、そして、生理信号によってバイタルサインパラメータを確定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、発明者が以下のことを発見した。即ち、無線信号に基づく検出方法では、様々な妨害要素の影響で、レーダーの検出結果は比較的に大きなノイズが存在する可能性があり、該検出結果に基づいて抽出された１つのセグメントの生理信号波形は生理パラメータをリアルに反映することができない。従って、このような生理信号から決定された生理学的パラメータの精度を保証することができない。
【０００７】
上述の技術的問題のうちの少なくとも１つに鑑み、本発明はバイタルサイン検出装置と方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施例の一態様によれば、バイタルサイン検出装置が提供され、それは、
レーダーが出力するレーダーマルチアンテナゼロ速（ｚｅｒｏｓｐｅｅｄ）距離ＦＦＴ信号を取得するデータ取得ユニット；
前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号から第一レーダー信号を選択し、前記第一レーダー信号の振幅特徴及び位相特徴を生成するデータ前処理ユニット；
前記振幅特徴及び前記位相特徴に基づいて、ディープニューラルネットワークに基づく検出モデルを用いて複数のセグメントの候補生理信号を生成する生成ユニット；
前記複数のセグメントの候補生理信号から目標生理信号を選択する選択ユニットであって、前記候補生理信号及び前記目標生理信号は呼吸信号又は心拍信号である、もの；及び
前記目標生理信号に基づいてバイタルサインパラメータを検出する検出ユニットを含む。
【０００９】
本発明の実施例の別の態様によれば、バイタルサイン検出方法が提供され、それは、
レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号を取得し；
前記レーダーマルチアンテナゼロ速距離ＦＦＴ信号から第一レーダー信号を選択し、前記第一レーダー信号の振幅特徴及び位相特徴を生成し；
前記振幅特徴及び前記位相特徴に基づいて、ディープニューラルネットワークに基づく検出モデルを用いて複数のセグメントの候補生理信号を生成し；
前記複数のセグメントの候補生理信号から目標生理信号を選択し、前記候補生理信号及び前記目標生理信号は呼吸信号又は心拍信号であり；及び
前記目標生理信号に基づいてバイタルサインパラメータを検出することを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施例の有利な効果は少なくとも次のとおりであり、即ち、第一レーダー信号の振幅特徴及び位相特徴に基づいて、ディープニューラルネットワークに基づく検出モデルを用いて複数のセグメントの候補生理信号を生成し、複数のセグメントの候補生理信号から目標生理信号を選択し、そして、該目標生理信号に基づいてバイタルサインパラメータを検出することにより、バイタルサインパラメータの検出結果の精度（正確さ）を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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