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信号雑音除去装置、その方法及びプログラム

国内特許コード P170013745
整理番号 (S2013-0167-N0)
掲載日 2017年3月14日
出願番号 特願2014-550174
出願日 平成25年11月25日(2013.11.25)
国際出願番号 JP2013081624
国際公開番号 WO2014084162
国際出願日 平成25年11月25日(2013.11.25)
国際公開日 平成26年6月5日(2014.6.5)
優先権データ
  • 特願2012-258972 (2012.11.27) JP
発明者
  • 佐藤 寧
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 信号雑音除去装置、その方法及びプログラム
発明の概要 周期性の信号を残しつつ、雑音となる信号を確実に除去することができると共に、例えば、人体への負担を最小限に抑えて家庭や屋外での信号の計測を行う信号雑音除去装置を提供する。入力される処理信号における波形のピークを検出するピーク検出部21と、検出された前記各ピーク間の検出サンプル数を基準サンプル数にリサンプリングする第1リサンプリング部24と、リサンプリングされた前記処理信号を直交変換する直交変換部25と、直交変換後の周波数データから、基本波の周波数成分である基本周波数成分及び高調波の周波数成分である高調波成分を少なくとも抽出するフィルタリング部26と、フィルタリングされた周波数データを逆直交変換する逆直交変換部27と、逆直交変換後に得られる前記処理信号を前記ピーク検出部21にて検出された前記ピークごとの前記検出サンプル数にリサンプリングする第2リサンプリング部28とを備える。
従来技術、競合技術の概要


例えば、脈波や心音などの心臓の動きに起因する生体信号は、周期的であり且つ波形の変化が大きいことから、高い周波数成分まで含まれている(図18(A)を参照)。このような波形の雑音除去を行う場合、単なるローパスフィルタを使用すると高い周波数成分が減衰してしまい、結果として波形歪が激しく現れて、医療的な意味を持つ重要な部分まで消されてしまう。すなわち、図18(B)の点線部分に示すように、細かい雑音を除去することができるものの、重要な波形が著しく劣化してしまい、医療行為に悪影響を及ぼしてしまう。



このような問題を解決するために、現在は、心電波形を取る際に多点での計測を行い、その波形同士の相関関係を利用して雑音による影響を低減させることがなされている。また、病室のように雑音のない部屋において計測することで雑音を低減させている。



しかしながら、近年では、膨大化する医療費に歯止めをかけるために、予防医療の需要が増えており、そのために家庭や屋外での正確な生体信号の計測技術が強く望まれている。すなわち、現在行われているような、多数の電極を付けた状態での生体信号の計測や雑音が無い状況での生体信号の計測では、日常生活に支障をきたすこととなり、日常生活に影響を与えることなく正確に生体信号を取得する技術が望まれる。



上記の問題に関連し、日常的に心電図を計測して管理する技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1に示す技術は、心臓疾患患者が日常生活において常時携帯でき、何時でも何処でも簡単に自分で計測するのに適した小型・軽量な器具となし、この心電計で心電図を録音記録し、電話回線により記録された心電図データーを医療センターまたはその内容を分析できる施設等に送信できるようにした心電波形データの変換・記憶・再生システムとそのための装置であり、フィルタにより心電波形データから雑音を除去することが記載されている。



また、特許文献2には、速度脈波信号として精度の高いデータを効率よく取得できる加速度脈波計測装置の技術が開示されており、0.5~2.0Hzの間で最大の周波数を選択し、その周波数fpに対して、DC成分(=fp×0)と、2倍(=fp×2)、3倍(=fp×3)、4倍(=fp×4)の周波数がそれぞれ選択され、各周波数に対して周波数ごとにことなるマスク幅を有する周波数フィルタマスクを作成することが記載されています。

産業上の利用分野


本発明は、周期性を有する生体信号から雑音信号を除去する信号雑音除去装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
入力される処理信号における波形のピークを検出するピーク検出手段と、
検出された前記各ピーク間の検出サンプル数を基準サンプル数にリサンプリングする第1リサンプリング手段と、
リサンプリングされた前記処理信号を直交変換する直交変換手段と、
直交変換後の周波数データから、基本波の周波数成分である基本周波数成分及び高調波の周波数成分である高調波成分を少なくとも抽出するフィルタリング手段と、
フィルタリングされた周波数データを逆直交変換する逆直交変換手段と、
逆直交変換後に得られる前記処理信号を前記ピーク検出手段にて検出された前記ピークごとの前記検出サンプル数にリサンプリングする第2リサンプリング手段とを備えることを特徴とする信号雑音除去装置。

【請求項2】
請求項1に記載の信号雑音除去装置において、
前記直交変換手段がFFTにより直交変換を行い、
前記FFTによる直交変換後の周波数データに基づいて、位相及び振幅のベクトル化を行うベクトル演算手段と、
前記フィルタリング手段により抽出された周波数成分について、実数及び虚数の値に変換する逆ベクトル演算手段とを備え、
前記フィルタリング手段が、前記ベクトル演算手段にて求められた振幅方向の値に対して、少なくとも前記基本周波数成分及び高調波成分を抽出し、前記逆直交変換手段が、前記逆ベクトル演算手段にて求められた実数及び虚数の値に基づいて、逆FFTの演算を行うことを特徴とする信号雑音除去装置。

【請求項3】
請求項1又は2に記載の信号雑音除去装置において、
前記直交変換手段が前記リサンプリングされた基準サンプル数に対応する次数を用いた変換処理を行うことを特徴とする信号雑音除去装置。

【請求項4】
請求項1ないし3のいずれかに記載の信号雑音除去装置において、
入力される前記処理信号は、ピーク間の間隔にばらつきがある信号であることを特徴とする信号雑音除去装置。

【請求項5】
請求項4に記載の信号雑音除去装置において、
入力される前記処理信号が生体信号であることを特徴とする信号雑音除去装置。

【請求項6】
コンピュータが、
入力される処理信号における波形のピークを検出するピーク検出ステップと、
検出された前記各ピーク間の検出サンプル数を基準サンプル数にリサンプリングする第1リサンプリングステップと、
リサンプリングされた前記処理信号を直交変換する直交変換ステップと、
直交変換後の周波数データから、基本波の周波数成分である基本周波数成分及び高調波の周波数成分である高調波成分を少なくとも抽出するフィルタリングステップと、
フィルタリングされた周波数データを逆直交変換する逆直交変換ステップと、
逆直交変換後に得られる前記処理信号を前記ピーク検出手段にて検出された前記ピークごとの前記検出サンプル数にリサンプリングする第2リサンプリングステップとを実行することを特徴とする信号雑音除去方法。

【請求項7】
入力される処理信号における波形のピークを検出するピーク検出手段、
検出された前記各ピーク間の検出サンプル数を基準サンプル数にリサンプリングする第1リサンプリング手段、
リサンプリングされた前記処理信号を直交変換する直交変換手段、
直交変換後の周波数データから、基本波の周波数成分である基本周波数成分及び高調波の周波数成分である高調波成分を少なくとも抽出するフィルタリング手段、
フィルタリングされた周波数データを逆直交変換する逆直交変換手段、
逆直交変換後に得られる前記処理信号を前記ピーク検出手段にて検出された前記ピークごとの前記検出サンプル数にリサンプリングする第2リサンプリング手段としてコンピュータを機能させる信号雑音除去プログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014550174thum.jpg
出願権利状態 公開
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