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心拍検出システム、心拍検出方法 NEW

国内特許コード P200016977
整理番号 2992
掲載日 2020年6月24日
出願番号 特願2018-014373
公開番号 特開2019-129996
出願日 平成30年1月31日(2018.1.31)
公開日 令和元年8月8日(2019.8.8)
発明者
  • 大槻 知明
出願人
  • 学校法人慶應義塾
発明の名称 心拍検出システム、心拍検出方法 NEW
発明の概要 【課題】心拍検出精度を向上すること。
【解決手段】本心拍検出システムは、被験者からの反射波を受信して時間領域のI信号及びQ信号を取得するドップラーセンサと、時間領域の前記I信号及び前記Q信号を周波数領域のI信号及びQ信号に変換するスパーススペクトル再構成部と、を有し、前記スパーススペクトル再構成部は、確率的勾配降下法に属するアルゴリズムを用いて心拍のスパーススペクトルを再構成する。
【選択図】図4
従来技術、競合技術の概要 近年、被験者の健康状態や精神状態を把握するために、例えばドップラーセンサを用いて非接触で心拍数や心拍間隔を検出する心拍検出システムが検討されている。ドップラー
センサを用いた心拍検出システムにおいて、心拍検出精度を向上することは重要な課題であり、そのために様々な提案がなされている。

様々な提案のうちの1つとして、例えば、スペクトログラム法が挙げられる。スペクトログラム法は、スペクトログラム上の心拍に反応していると考えられる周波数から心拍成分を含む周波数帯域を決定し、周波数帯域内の心拍による周波数の振幅を積分し、積分値の時間変化から心拍を検出する手法である。

スペクトログラム法では、被験者が着座静止時には優れた心拍検出精度が得られるが、タイピング時や運転時等の様々な体動を伴う動作時には、十分な心拍検出精度が得られなかった。
産業上の利用分野 本発明は、心拍検出システム、心拍検出方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
被験者からの反射波を受信して時間領域のI信号及びQ信号を取得するドップラーセンサと、
時間領域の前記I信号及び前記Q信号を周波数領域のI信号及びQ信号に変換するスパーススペクトル再構成部と、を有し、
前記スパーススペクトル再構成部は、確率的勾配降下法に属するアルゴリズムを用いて心拍のスパーススペクトルを再構成する心拍検出システム。

【請求項2】
前記スパーススペクトルのピークを追跡し、心拍数を推定するピーク追跡部を有し、
前記ピーク追跡部は、2つの隣接する心拍数を推定する際に、前回の推定値を中心とした所定の探索範囲内で今回の推定値を選択し、推定値の変化が所定の閾値を超える場合は、前回の推定値を出力する請求項1に記載の心拍検出システム。

【請求項3】
時間領域の前記I信号及び前記Q信号に含まれる心拍に対する雑音主成分を除去し、心拍成分を抽出する特異スペクトル分析部を有し、
前記スパーススペクトル再構成部は、前記特異スペクトル分析部により雑音主成分を除去された時間領域の前記I信号及び前記Q信号を周波数領域のI信号及び前記Q信号に変換する請求項1又は2に記載の心拍検出システム。

【請求項4】
時間領域の前記I信号及び前記Q信号に含まれる心拍に対する非周期雑音を抑える時間差分処理部を有し、
前記スパーススペクトル再構成部は、前記特異スペクトル分析部により雑音主成分を除去され、前記時間差分処理部により非周期雑音を抑えられた時間領域の前記I信号及び前記Q信号を周波数領域のI信号及び前記Q信号に変換する請求項3に記載の心拍検出システム。

【請求項5】
前記確率的勾配降下法に属するアルゴリズムは、ZA-SLMSアルゴリズムである請求項1乃至4の何れか一項に記載の心拍検出システム。

【請求項6】
前記確率的勾配降下法に属するアルゴリズムは、ZA-LMSアルゴリズムである請求項1乃至4の何れか一項に記載の心拍検出システム。

【請求項7】
前記確率的勾配降下法に属するアルゴリズムは、FOCUSSアルゴリズムである請求項1乃至4の何れか一項に記載の心拍検出システム。

【請求項8】
ドップラーセンサで被験者からの反射波を受信して時間領域のI信号及びQ信号を取得する信号取得ステップと、
時間領域の前記I信号及び前記Q信号を周波数領域のI信号及び前記Q信号に変換するスパーススペクトル再構成ステップと、を有し、
前記スパーススペクトル再構成ステップでは、確率的勾配降下法に属するアルゴリズムを用いて心拍のスパーススペクトルを再構成する心拍検出方法。
画像

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thum_JPA 501129996_i_000002.jpg
出願権利状態 公開
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