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公開番号2025025511
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130329
出願日2023-08-09
発明の名称生体信号処理装置、生体信号計測装置、生体信号処理方法
出願人オムロン株式会社,オムロンヘルスケア株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類A61B 5/353 20210101AFI20250214BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】EGG信号の時系列データから信号処理によってP波が存在することを高信頼に判定するための新規な技術を提供する。
【解決手段】ECG信号の時系列データから抽出される複数の心拍波形を第1の心拍波形群と第2の心拍波形群を少なくとも含む複数の心拍波形群に分け、前記第1の心拍波形群と前記第2の心拍波形群のそれぞれから代表的なP波区間の波形である第1の代表P波区間波形と第2の代表P波区間波形を取得し、前記第1の代表P波区間波形と前記第2の代表P波区間波形の類似度が閾値より高い場合には前記ECG信号の時系列データにP波が含まれると判断する。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項１】
ユーザーから計測されたＥＣＧ信号の時系列データを取得する取得部と、
前記ＥＣＧ信号の時系列データの中の第１のＲ波の時点を基準として設定される第１のＰ波区間から第１のＰ波区間波形を抽出するとともに、前記第１のＲ波とは異なる第２のＲ波の時点を基準として設定される第２のＰ波区間から第２のＰ波区間波形を抽出し、前記第１のＰ波区間波形と前記第２のＰ波区間波形の類似度が閾値より高い場合に、前記第１のＰ波区間と前記第２のＰ波区間にＰ波が含まれると判断する、Ｐ波判定部と、を有する、
生体信号処理装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
ユーザーから計測されたＥＣＧ信号の時系列データを取得する取得部と、
前記ＥＣＧ信号の時系列データから少なくとも第１の心拍波形群と第２の心拍波形群を抽出し、前記第１の心拍波形群の各心拍波形からＲ波の時点を基準として設定されるＰ波区間の波形を抽出するとともに、前記第２の心拍波形群の各心拍波形からＲ波の時点を基準として設定されるＰ波区間の波形を抽出し、前記第１の心拍波形群から抽出された複数のＰ波区間の波形群に基づいて第１の代表Ｐ波区間波形を生成するとともに、前記第２の心拍波形群から抽出された複数のＰ波区間の波形群に基づいて第２の代表Ｐ波区間波形を生成し、前記第１の代表Ｐ波区間波形と前記第２の代表Ｐ波区間波形の類似度が閾値より高い場合に、前記第１の心拍波形群及び前記第２の心拍波形群にＰ波が含まれると判断する、Ｐ波判定部と、を有する、
生体信号処理装置。
【請求項３】
ユーザーから計測されたＥＣＧ信号の時系列データを取得する取得部と、
前記ＥＣＧ信号の時系列データからＰ波の候補を検出する候補検出部と、
前記候補検出部によってＰ波の候補が検出された場合に、前記ＥＣＧ信号の時系列データから抽出される複数の心拍波形を第１の心拍波形群と第２の心拍波形群を少なくとも含む複数の心拍波形群に分け、前記第１の心拍波形群と前記第２の心拍波形群のそれぞれから代表的なＰ波区間の波形である第１の代表Ｐ波区間波形と第２の代表Ｐ波区間波形を取得し、前記第１の代表Ｐ波区間波形と前記第２の代表Ｐ波区間波形の類似度が閾値より高い場合に前記ＥＣＧ信号の時系列データにＰ波が含まれると判断する、Ｐ波判定部と、を有する、
生体信号処理装置。
【請求項４】
前記Ｐ波判定部は、前記第１の代表Ｐ波区間波形と前記第２の代表Ｐ波区間波形の類似度が前記閾値以下の場合に前記ＥＣＧ信号の時系列データにＰ波が含まれるか否かは判定不能と判断する、
請求項３に記載の生体信号処理装置。
【請求項５】
前記Ｐ波判定部は、前記ＥＣＧ信号の時系列データから抽出される複数の心拍波形のうち、前半に抽出されたものを前記第１の心拍波形群に振り分け、後半に抽出されたものを前記第２の心拍波形群に振り分ける、
請求項３に記載の生体信号処理装置。
【請求項６】
前記Ｐ波判定部は、前記ＥＣＧ信号の時系列データから抽出される複数の心拍波形のうち、前記第１の心拍波形群に振り分けるものと前記第２の心拍波形群に振り分けるものとを、交互に又はランダムに選択する、
請求項３に記載の生体信号処理装置。
【請求項７】
前記Ｐ波判定部は、前記第１の心拍波形群の心拍波形の数と前記第２の心拍波形群の心
拍波形の数とが等しくなるように、前記ＥＣＧ信号の時系列データから抽出される複数の心拍波形を前記第１の心拍波形群と前記第２の心拍波形群に分ける、
請求項３に記載の生体信号処理装置。
【請求項８】
前記Ｐ波判定部は、
前記第１の心拍波形群の各心拍波形からＲ波の時点を基準として設定されるＰ波区間の波形を抽出し、前記第１の心拍波形群から抽出された複数のＰ波区間の波形の平均、中央値、もしくは最頻値を前記第１の代表Ｐ波区間波形として取得し、
前記第２の心拍波形群の各心拍波形からＲ波の時点を基準として設定されるＰ波区間の波形を抽出し、前記第２の心拍波形群から抽出された複数のＰ波区間の波形の平均、中央値、もしくは最頻値を前記第２の代表Ｐ波区間波形として取得する、
請求項３に記載の生体信号処理装置。
【請求項９】
前記Ｐ波判定部は、前記第１の代表Ｐ波区間波形と前記第２の代表Ｐ波区間波形の相互相関によって、前記第１の代表Ｐ波区間波形と前記第２の代表Ｐ波区間波形の類似度を評価する、
請求項３に記載の生体信号処理装置。
【請求項１０】
前記候補検出部は、前記ＥＣＧ信号の時系列データから抽出される複数の心拍波形から代表的な心拍波形である代表心拍波形を生成し、前記代表心拍波形からＰ波の候補を検出する、
請求項３に記載の生体信号処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体信号処理装置、生体信号計測装置、生体信号処理方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
心房細動（ＡｔｒｉａｌＦｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ；ＡＦ）は、不整脈の一種であり、洞結節以外の場所から発生する異常な電気信号によって心房が小刻みに痙攣し、脈（心拍間隔）が不規則になる病気である。心房細動は、動悸や息切れを招き日常生活に支障をきたすだけでなく、脳梗塞や心不全などの重篤な病気を引き起こす可能性もあるため、心房細動の早期発見及び適切な治療が望まれる。
【０００３】
心房細動の発作中は、心電図（Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ；ＥＣＧ）に「心拍間隔の乱れ」と「Ｐ波の消失」の２つの特徴が現れることが知られている。したがって、信号処理によって心房細動の自動検出を実現するには、ＥＣＧ信号の時系列データから心拍間隔の乱れの評価とＰ波の検出（Ｐ波の有無の判定）を精度良く行うことが要求される。ここで、心拍間隔の乱れは、ＥＣＧ信号におけるＲＲＩ（ＲＲインターバル；Ｒ波のピークから次のＲ波のピークまでの時間）の変動で捉えられるため、比較的容易に且つ精度良く評価することができる。しかしながら、Ｐ波の有無を正確に判定することはかなり難しい。Ｐ波の振幅はＲ波に比べてはるかに小さく、ノイズに汚染されやすい（ノイズと区別しづらい）ためである。また、Ｐ波の波形（振幅、形状、向き（極性）など）に個人差があることも、Ｐ波の検出の困難性を高めている。
【０００４】
特許文献１には、ＥＣＧ信号を基にＰ波のテンプレートを生成し、ＥＣＧ信号の各心拍波形からテンプレートと高い相互相関をとる波形のみを抽出し、それらの平均をとることで、Ｐ波を精度良く検出するというアイデアが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
米国特許第５８４００３８号明細書
【非特許文献】
【０００６】
Saclova, L., Nemcova, A., Smisek, R. et al., "Reliable P wave detection in pathological ECG signals", Sci Rep 12, 6589 (2022).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の検出アルゴリズムでは、Ｐ波でないにもかかわらず「Ｐ波あり」と誤検出してしまったり、逆に、Ｐ波が現れているにもかかわらず「Ｐ波なし」と誤判定してしまうケースが発生していた。このような誤検出や誤判定が発生すると、その後の心房細動の判定に影響を及ぼし、心房細動の検出精度や信頼性を著しく低下させてしまう。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、ＥＧＧ信号の時系列データから信号処理によってＰ波が存在することを高信頼に判定するための新規な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、ユーザーから計測されたＥＣＧ信号の時系列データを取得する取得部と、前記ＥＣＧ信号の時系列データの中の第１のＲ波の時点を基準として設定される第１のＰ波
区間から第１のＰ波区間波形を抽出するとともに、前記第１のＲ波とは異なる第２のＲ波の時点を基準として設定される第２のＰ波区間から第２のＰ波区間波形を抽出し、前記第１のＰ波区間波形と前記第２のＰ波区間波形の類似度が閾値より高い場合に、前記第１のＰ波区間と前記第２のＰ波区間にＰ波が含まれると判断する、Ｐ波判定部と、を有する、生体信号処理装置を含む。
【００１０】
本開示は、ユーザーから計測されたＥＣＧ信号の時系列データを取得する取得部と、前記ＥＣＧ信号の時系列データから少なくとも第１の心拍波形群と第２の心拍波形群を抽出し、前記第１の心拍波形群の各心拍波形からＲ波の時点を基準として設定されるＰ波区間の波形を抽出するとともに、前記第２の心拍波形群の各心拍波形からＲ波の時点を基準として設定されるＰ波区間の波形を抽出し、前記第１の心拍波形群から抽出された複数のＰ波区間の波形群に基づいて第１の代表Ｐ波区間波形を生成するとともに、前記第２の心拍波形群から抽出された複数のＰ波区間の波形群に基づいて第２の代表Ｐ波区間波形を生成し、前記第１の代表Ｐ波区間波形と前記第２の代表Ｐ波区間波形の類似度が閾値より高い場合に、前記第１の心拍波形群及び前記第２の心拍波形群にＰ波が含まれると判断する、Ｐ波判定部と、を有する、生体信号処理装置を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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