(57)【要約】  被検者の呼吸周波数および心拍周波数を推定するシステムは、少なくとも１つのハードウェアプロセッサに接続されている少なくとも１つの超広帯域（ＵＷＢ）送受信機を備えており、ハードウェアプロセッサは、ＵＷＢ送受信機から複数の示度を受信するステップであって、示度それぞれが、時刻を有し、かつその時刻における複数の強度値を含み、強度値それぞれが、ＵＷＢ送受信機と被検者との間の距離を表す対応する距離値を有する、ステップと、複数の示度からレンジドップラーマップを求めるステップと、レンジドップラーマップを解析して被検者の呼吸周波数値を求めるステップと、複数の合成周波数を得る目的で、レンジドップラーマップにおいて複数のドップラーマップ周波数のヌルステアリングを実行して、呼吸周波数値および呼吸周波数値の整数倍を無効にするステップと、複数の計算される周波数が複数の合成周波数に対応する心拍周波数値を求めるステップと、を実行するように構成されている。【選択図】  図３
2019518515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の呼吸周波数および心拍周波数を推定するシステムであって、
少なくとも１つのハードウェアプロセッサに接続されている少なくとも１つの超広帯域（ＵＷＢ）送受信機、
を備えており、前記ハードウェアプロセッサが、
前記ＵＷＢ送受信機から複数のリターン信号示度を受信する処理と、ここで、前記示度それぞれが、時刻を有し、かつ前記時刻における複数の強度値を含み、前記強度値それぞれが、前記ＵＷＢ送受信機と前記被検者との間の距離を表す対応する距離値を有しており、
前記複数のリターン信号示度からレンジドップラーマップを求める処理と、
前記レンジドップラーマップを解析して前記被検者の呼吸周波数値を求める処理と、
心拍周波数の複数の高調波および複数の別の周波数を含む複数の合成周波数を得る目的で、前記レンジドップラーマップにおいて複数のドップラーマップ周波数のヌルステアリングを実行して、前記呼吸周波数値および前記呼吸周波数値の整数倍を無効にする処理と、ここで、前記複数の別の周波数それぞれが、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記複数の高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記複数の高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、であり、
複数の計算される周波数が前記複数の合成周波数に対応する心拍周波数値を求める処理と、ここで、前記複数の計算される周波数が、前記求められる心拍周波数の複数の計算された高調波と、複数の別の計算された周波数を含み、前記複数の別の計算された周波数それぞれが、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記複数の計算された高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記複数の計算された高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、である、
を実行するように構成されている、
システム。
【請求項２】
前記送受信機がインパルス無線送受信機である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、前記レンジドップラーマップを解析して前記被検者の呼吸周波数値を求める処理を実行するようにさらに構成されており、前記求める処理が、
前記レンジドップラーマップにおいて少なくとも１つのピーク周波数を識別する処理と、
前記少なくとも１つのピーク周波数それぞれのスペクトル推定を実行して、少なくとも１つの高調波列を得る処理と、ここで、前記少なくとも１つの高調波列それぞれが、前記少なくとも１つのピーク周波数の１つにおける、前記少なくとも１つのピーク周波数の第１の高調波周波数、第２の高調波周波数、および第３の高調波周波数を含み、
前記少なくとも１つの高調波列の２つの連続するピークの周波数値の間の差として、呼吸周波数値を求める処理と、
を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
スペクトル推定を実行する前記処理が、前記少なくとも１つのピーク周波数を有する距離を表す前記レンジドップラーマップの少なくとも１つの行に、多重信号分類（ＭＵＳＩＣ）または高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を適用する処理を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、前記複数のドップラー周波数のヌルステアリングを、スペクトル無効化を含むＭＵＳＩＣを使用して実行するように、さらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、前記複数のリターン信号示度から前記レンジドップラーマップを求める処理を実行するように、さらに構成されており、前記求める処理が、
前記複数のリターン信号示度それぞれから強度に関するクラッタを除去して、複数の強度クラッタ除去処理済み示度を生成する処理と、
前記複数のリターン信号示度の距離軸を、識別された数のビンに分割することによって、複数のビンを生成する処理と、
前記複数の強度クラッタ除去済み示度それぞれから距離に関するクラッタを除去して、複数の距離クラッタ除去済み示度を生成する処理と、
前記複数のビンそれぞれにおいて、前記ビンの距離に関連付けられる前記複数の距離クラッタ除去済み示度におけるすべての強度値に、時間領域における窓関数を乗算して、複数の窓掛けされた示度を生成する処理と、
複数のフィルタリングされた示度を生成する目的で、前記複数の窓掛けされた示度に、識別された周波数範囲のための周波数フィルタを適用して、呼吸周波数または心拍周波数に関連しない周波数を排除する処理と、
前記複数のフィルタリングされた示度それぞれにＦＦＴを適用してレンジドップラーマップを生成する処理と、
を含む、
請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記窓関数がハン関数窓である、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記識別された周波数範囲が、０．１Ｈｚと４Ｈｚの間である、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、
生成された呼吸周波数値が基準周波数から少なくとも所定のしきい値だけ逸脱している場合に、メッセージを制御ハードウェアプロセッサに送り、前記基準周波数が、前に生成された呼吸周波数と、所定の基準呼吸周波数とからなる群から選択される、
ようにさらに構成されている
請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記所定のしきい値が、前記生成された呼吸周波数と前記基準周波数との間の相対的差異である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記相対的差異が、前記基準周波数の５パーセントである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記所定のしきい値がヘルツ数である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、
生成された心拍周波数値が基準周波数から少なくとも所定の心拍差しきい値だけ逸脱している場合に、メッセージを制御ハードウェアプロセッサに送り、前記基準周波数が、前に生成された心拍周波数と、所定の基準心拍周波数とからなる群から選択される、
ようにさらに構成されている、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記所定のしきい値が、前記生成された心拍周波数と前記基準周波数との間の相対的差異である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記相対的差異が、前記基準周波数の５パーセントである、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記所定のしきい値がヘルツ数である、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、
前記示度の前記複数の強度値の平均強度値を計算し、前記示度の前記複数の強度値それぞれから前記平均強度値を減算することによって、前記複数のリターン信号示度それぞれから強度に関するクラッタを除去する処理を実行する、
ようにさらに構成されている、
請求項６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのハードウェアプロセッサが、
各距離について、前記距離に対応する前記複数の強度クラッタ除去済み示度すべての前記複数の強度値の第２の平均強度値を計算し、前記距離に対応する前記複数の強度クラッタ除去済み示度すべての前記複数の強度値それぞれから、前記第２の平均強度値を減算することによって、前記複数の強度クラッタ除去済み示度それぞれから距離に関するクラッタを除去する処理を実行する、
ようにさらに構成されている、
請求項６に記載のシステム。
【請求項１９】
被検者の呼吸周波数および心拍周波数を推定する方法であって、
ＵＷＢ送受信機から複数のリターン信号示度を受信するステップであって、前記示度それぞれが、時刻を有し、かつ前記時刻における複数の強度値を含み、前記強度値それぞれが、前記ＵＷＢ送受信機と前記被検者との間の距離を表す対応する距離値を有する、ステップと、
前記複数のリターン信号示度からレンジドップラーマップを求めるステップと、
前記レンジドップラーマップを解析して前記被検者の呼吸周波数値を求めるステップと、
心拍周波数の複数の高調波および複数の別の周波数を含む複数の合成周波数を得る目的で、前記レンジドップラーマップにおいて複数のドップラーマップ周波数のヌルステアリングを実行して、前記呼吸周波数値および前記呼吸周波数値の整数倍を無効にするステップであって、前記複数の別の周波数それぞれが、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記複数の高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記複数の高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、である、ステップと、
複数の計算される周波数が前記複数の合成周波数に対応する心拍周波数値を求めるステップであって、前記複数の計算される周波数が、前記求められる心拍周波数の複数の計算された高調波と、複数の別の計算された周波数を含み、前記複数の別の計算された周波数それぞれが、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記複数の計算された高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、前記呼吸周波数値の整数倍と、前記複数の計算された高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、である、ステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、そのいくつかの実施形態においては、被検者のバイタルサインを推定するシステムに関し、より具体的には、以下に限定されないが、人の呼吸周波数および心拍周波数を推定するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
幼齢または老齢もしくは健康状態の良くない人のバイタルサイン（例えば呼吸周波数や心拍周波数）が、その人が別の人によって監視されていない間に（例えばその人が眠っているときに）悪化することがある。適切な治療によってその人の命を救えることもあるが、そのような助けの到着が遅すぎて死亡を防ぐことができないこともある。人のバイタルサインを継続的に監視する必要がある。
【０００３】
人の状態の継続的な示度を提供するためのウェアラブルデバイスが存在する。このようなウェアラブルデバイスは、バイタルサインの逸脱が観察されるときに（例えば呼吸周波数または心拍周波数が減少しているときに）アラートすることができる。しかしながらこのようなウェアラブルデバイスは、人によっては支障をきたす。人によっては、このようなウェアラブルデバイスを着用することによって不便を感じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、被検者のバイタルサインを監視するシステムおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的および他の目的は、独立請求項の特徴によって達成される。さらなる実施形態は、従属請求項、説明、および図から明らかである。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、被検者の呼吸周波数および心拍周波数を推定するシステムは、少なくとも１つのハードウェアプロセッサに接続されている少なくとも１つの超広帯域（ＵＷＢ）送受信機を備えており、ハードウェアプロセッサは、ＵＷＢ送受信機から複数のリターン信号示度を受信する処理と、ここで、示度それぞれが、時刻を有し、かつその時刻における複数の強度値を含み、強度値それぞれが、ＵＷＢ送受信機と被検者との間の距離を表す対応する距離値を有しており、複数のリターン信号示度からレンジドップラーマップ（Range-Doppler map）を求める処理と、レンジドップラーマップを解析して被検者の呼吸周波数値を求める処理と、心拍周波数の複数の高調波（harmonies）および複数の別の周波数を含む複数の合成周波数を得る目的で、レンジドップラーマップにおいて複数のドップラーマップ周波数のヌルステアリングを実行して、呼吸周波数値および呼吸周波数値の整数倍を無効にする処理と、ここで、複数の別の周波数それぞれが、呼吸周波数値の整数倍と、複数の高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、呼吸周波数値の整数倍と、複数の高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、であり、複数の計算される周波数が複数の合成周波数に対応する心拍周波数値を求める処理と、ここで、複数の計算される周波数が、求められる心拍周波数の複数の計算された高調波と、複数の別の計算された周波数を含み、複数の別の計算された周波数それぞれが、呼吸周波数値の整数倍と、複数の計算された高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、呼吸周波数値の整数倍と、複数の計算された高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、である、を実行するように構成されている。ＵＷＢ送受信機は、一般には低い電力を放出し、したがって人を監視する目的で一般的な部屋の中で使用するのに適している。レンジドップラーマップからの呼吸周波数を無効にすることによって、簡単な最適化問題を解くことで心拍周波数を求めることが可能になる。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、被検者の呼吸周波数および心拍周波数を推定する方法は、ＵＷＢ送受信機から複数のリターン信号示度を受信するステップであって、示度それぞれが、時刻を有し、かつその時刻における複数の強度値を含み、強度値それぞれが、ＵＷＢ送受信機と被検者との間の距離を表す対応する距離値を有する、ステップと、複数のリターン信号示度からレンジドップラーマップを求めるステップと、レンジドップラーマップを解析して被検者の呼吸周波数値を求めるステップと、心拍周波数の複数の高調波および複数の別の周波数を含む複数の合成周波数を得る目的で、レンジドップラーマップにおいて複数のドップラーマップ周波数のヌルステアリングを実行して、呼吸周波数値および呼吸周波数値の整数倍を無効にするステップであって、複数の別の周波数それぞれが、呼吸周波数値の整数倍と、複数の高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、呼吸周波数値の整数倍と、複数の高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、である、ステップと、複数の計算される周波数が複数の合成周波数に対応する心拍周波数値を求めるステップであって、複数の計算される周波数が、求められる心拍周波数の複数の計算された高調波と、複数の別の計算された周波数を含み、複数の別の計算された周波数それぞれが、呼吸周波数値の整数倍と、複数の計算された高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、呼吸周波数値の整数倍と、複数の計算された高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、である、ステップと、を含む。
【０００８】
第１の態様および第２の態様に関連して、本発明の第１の態様および第２の態様の第１の可能な実装形態においては、送受信機は、インパルス無線送受信機（impulse radio transceiver）である。インパルス送受信機は、継続的な監視のため、継続的な示度を提供する。
【０００９】
第１の態様および第２の態様に関連して、本発明の第１の態様および第２の態様の第２の可能な実装形態においては、少なくとも１つのハードウェアプロセッサは、レンジドップラーマップを解析して被検者の呼吸周波数値を求めるようにさらに構成されており、求めるステップが、レンジドップラーマップにおいて少なくとも１つのピーク周波数を識別するステップと、少なくとも１つのピーク周波数それぞれのスペクトル推定を実行して、少なくとも１つの高調波列（sequence of harmonies）を得るステップであって、少なくとも１つの高調波列それぞれが、少なくとも１つのピーク周波数の１つにおける、少なくとも１つのピーク周波数の第１の高調波周波数、第２の高調波周波数、および第３の高調波周波数を含む、ステップと、少なくとも１つの高調波列の２つの連続するピークの周波数値の間の差として、呼吸周波数値を求めるステップと、を含む。スペクトル推定を実行するステップは、少なくとも１つのピーク周波数を有する距離を表すレンジドップラーマップの少なくとも１つの行に、多重信号分類（ＭＵＳＩＣ：Multiple Signal Classification）または高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を適用するステップを含む。レンジドップラーマップにおけるピークは、被検者が検出される距離に対応しており、これらのピークのスペクトル周波数は、被検者の呼吸および心拍の周波数に対応しており、したがってこれらのピークを解析する。ＦＦＴは、スペクトル解析を実行するのに一般的かつ効率的な方法である。ＭＵＳＩＣは、近接した高調波を区別するときに効果的である。
【００１０】
第１の態様および第２の態様に関連して、本発明の第１の態様および第２の態様の第３の可能な実装形態においては、少なくとも１つのハードウェアプロセッサは、複数のドップラー周波数のヌルステアリングを、スペクトル無効化（spectral nulling）を含むＭＵＳＩＣを使用して実行するように、さらに構成されている。ＭＵＳＩＣは、ヌルステアリングを実行する効果的な方法である。
【００１１】
第１の態様および第２の態様に関連して、本発明の第１の態様および第２の態様の第４の可能な実装形態においては、少なくとも１つのハードウェアプロセッサは、複数のリターン信号示度からレンジドップラーマップを求めるように、さらに構成されており、求めるステップが、複数のリターン信号示度それぞれから強度に関するクラッタ（clutter）を除去して、複数の強度クラッタ除去処理済み示度（intensity-cleaned processed readings）を生成するステップと、複数のリターン信号示度の距離軸を、識別された数のビンに分割することによって、複数のビンを生成するステップと、複数の強度クラッタ除去済み示度それぞれから距離に関するクラッタを除去して、複数の距離クラッタ除去済み示度（distance-cleaned readings）を生成するステップと、複数のビンそれぞれにおいて、ビンの距離に関連付けられる複数の距離クラッタ除去済み示度におけるすべての強度値に、時間領域における窓関数を乗算して、複数の窓掛けされた示度を生成するステップと、複数のフィルタリングされた示度を生成する目的で、複数の窓掛けされた示度に、識別された周波数範囲のための周波数フィルタを適用して、呼吸周波数または心拍周波数に関連しない周波数を排除するステップと、複数のフィルタリングされた示度それぞれにＦＦＴを適用してレンジドップラーマップを生成するステップと、を含む。窓関数は、ハン関数窓である。識別された周波数範囲は、０．１Ｈｚと４Ｈｚの間である。複数のリターン信号示度それぞれから強度に関するクラッタを除去するステップは、示度の複数の強度値の平均強度値を計算するステップと、示度の複数の強度値それぞれから平均強度値を減算するステップ、を含む。複数の強度クラッタ除去済み示度それぞれから距離に関するクラッタを除去するステップは、各距離について、距離に対応する複数の強度クラッタ除去済み示度すべての複数の強度値の第２の平均強度値を計算するステップと、距離に対応する複数の強度クラッタ除去済み示度すべての複数の強度値それぞれから、第２の平均強度値を減算するステップ、を含む。クラッタを除去することによって、被検者の呼吸周波数および心拍周波数をより良好に表すレンジドップラーマップが生成される。距離軸を複数のビンに分割し、これら複数のビンの各ビンに窓関数を適用することによって、異なる距離において検出される信号間の干渉が排除される。周波数をフィルタリングすることによって、呼吸および心拍に関連しない周波数が排除される。
【００１２】
第１の態様および第２の態様に関連して、本発明の第１の態様および第２の態様の第５の可能な実装形態においては、少なくとも１つのハードウェアプロセッサは、生成された呼吸周波数値が基準周波数から少なくとも所定のしきい値だけ逸脱している場合に、メッセージを制御ハードウェアプロセッサに送り、基準周波数が、前に生成された呼吸周波数と、所定の基準呼吸周波数とからなる群から選択される、ようにさらに構成されている。オプションとして、所定のしきい値は、生成された呼吸周波数と基準周波数との間の相対的差異（例えば基準周波数の５パーセント）である。オプションとして、所定のしきい値は、ヘルツ数である。呼吸障害は、呼吸周波数の相対的な変化（増加または減少）として、または、所定のしきい値を上回る、もしくは下回る呼吸周波数の絶対的な増加または減少として、現れることがある。
【００１３】
第１の態様および第２の態様に関連して、本発明の第１の態様および第２の態様の第６の可能な実装形態においては、少なくとも１つのハードウェアプロセッサは、生成された心拍周波数値が基準周波数から少なくとも所定の心拍差しきい値だけ逸脱している場合に、メッセージを制御ハードウェアプロセッサに送り、基準周波数が、前に生成された心拍周波数と、所定の基準心拍周波数とからなる群から選択される、ようにさらに構成されている。オプションとして、所定のしきい値は、生成された心拍周波数と基準周波数との間の相対的差異（例えば基準周波数の５パーセント）である。オプションとして、所定のしきい値は、ヘルツ数である。心拍障害は、心拍周波数の相対的な変化（増加または減少）として、または、所定のしきい値を上回る、もしくは下回る心拍周波数の絶対的な増加または減少として、現れることがある。
【００１４】
当業者には、図面および以下の詳細な説明を検討することによって、本開示の他のシステム、方法、特徴、および利点が明らかである、または明らかになるであろう。このようなさらなるシステム、方法、特徴、および利点のすべては、本説明に含まれ、本開示の範囲内であり、かつ添付のクレームによって保護されていることが想定されている。
【００１５】
本明細書において使用されているすべての専門用語および／または科学用語は、特に定義されていない限り、本発明が関連する技術分野における通常の技術を有する者によって一般的に理解されている意味と同じ意味を有する。本発明の実施形態を実施または試験するとき、本明細書に記載されている方法および材料に類似するかまたは同等の方法および材料を使用できるが、例示的な方法および／または材料が以下に記載してある。矛盾が生じる場合、定義を含めて本特許明細書に従うものとする。さらには、これらの材料、方法、および例は、説明のみを目的としており、必ずしも本発明を制限するようには意図されていない。
【００１６】
本明細書には、本発明のいくつかの実施形態を、添付の図面を参照しながら一例としてのみ説明してある。以下では図面を詳細に参照するが、図示されている細部は一例であり、本発明の実施形態を実例を通じて説明することを目的としていることを強調しておく。これに関して、図面を参照しながらの説明によって、当業者には、本発明の実施形態をどのように実施することができるかが明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】３つの例示的なリターン信号示度のグラフ表現である。
【図２】例示的な心拍および呼吸の合成信号の、識別された距離における、時間に関連する信号強度のグラフ表現である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態に係る例示的なシステムの概略ブロック図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態に係る、監視される被検者の呼吸周波数および心拍周波数を求めるための動作のオプションの流れを概略的に表している流れ図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態に係る、値の行列を生成するための動作のオプションの流れを概略的に表している流れ図である。
【図６】本発明のいくつかの実施形態に係る、呼吸周波数を求めるための動作のオプションの流れを概略的に表している流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、そのいくつかの実施形態においては、被検者のバイタルサインを推定するシステムに関し、より具体的には、以下に限定されないが、人の呼吸周波数および心拍周波数を推定するシステムに関する。
【００１９】
バイタルサインの遠隔監視および追跡は、さまざまな用途（育児、高齢者介護、壁を隔てた人の活動、生物医学用途を含む）（ただしこれらに限定されない）において重要である。人の状態の継続的な示度を提供するウェアラブルデバイスが存在するが、人によってはこのようなデバイスによって支障をきたし、不快であると感じる。
【００２０】
レーダーは、無線周波数（ＲＦ）信号を送信し、探索範囲内の複数のターゲットからの、そのＲＦ信号のエコー信号（リターン信号とも称される）を受信する。一般的なレーダーシステムは、リターン信号を解析して探索範囲内の複数のターゲットを検出し、各ターゲットが検出される距離を求める。人の胸部に向けられたレーダーは、呼吸運動および心拍運動に起因するその人の胸部の位置（距離）の変化を検出する。ターゲットに、極めて小さい力学的な動き（振動、回転など）が発生しているときには、リターン信号が周波数変調される（マイクロドップラー（μドップラー）効果と称される効果）。心臓の鼓動および呼吸に起因する人の胸部の調和運動（harmonic movement）によって、リターン信号におけるこの周波数変調効果がもたらされる。リターン信号における周波数変調を解析して、呼吸周波数および／または心拍周波数を推定することができる。
【００２１】
超広帯域（ＵＷＢ）周波数は、現在、国際電気通信連合の無線通信部門（International Telecommunication Union Radiocommunication Sector）によって、放出される信号の帯域幅が、５００メガヘルツ（ＭＨｚ）、または放出される信号の算術的中心周波数の２０％のうちの小さい方を超えるアンテナ送信、として定義されている。レンジ分解能は、方向が同じであるが異なるレンジにおける２つ以上のターゲットを区別するための、レーダーシステムの能力である。ＵＷＢ周波数を使用するレーダーは、高いレンジ分解能をもたらす広い帯域幅を有し、したがってこのようなレーダーは、一般的な部屋（例えば約１２平方メートルの面積を有する部屋）の中など近距離に適している。さらに、ＵＷＢ周波数を使用するレーダーは、高いレンジ分解能によって、呼吸と心拍の両方を同時に検出するのに適したものとなる。これに加えて、ＵＷＢを使用するレーダーは一般に放出電力が極めて低く、このことは、一般的な部屋の中で人の近くでレーダーを使用するときのさらなる利点である。しかしながら、このようなレーダーによって一般に使用される広帯域幅の非線形パルスでは、レーダーの探索範囲内のターゲットによって返される信号のいくつかのスペクトル成分が相互変調され、レーダーによって受信されるリターン信号に、ターゲットによって返される信号のスペクトル成分の整数倍ではない周波数のスペクトル成分が入り込む。結果として、リターン信号の互いに近接したスペクトル成分を区別するためには、一般的なレーダーにおける高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いる離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）の処理では不十分である。レーダーの送受信機が人の胸部に向けられているとき、返される信号のスペクトルには、人の心拍の基本周波数および呼吸の基本周波数と、それらの対応する整数倍の高調波と、それらの互いの相互変調周波数（mutual inter-modulation frequencies）が含まれる。これらの相互変調周波数によって、心拍の正確な基本周波数を抽出することが難しくなる。
【００２２】
人の心拍周波数と人の呼吸周波数は、一般には同期していない。さらに、人の呼吸の周期長には、人の心拍の周期長の整数個が含まれることもあるが、必ずしも含まれるとは限らない。さらには、人の呼吸の周期長に含まれる人の心拍の周期長の数は、一般には時間とともに変化する。これらの周波数の両方が、人が検出される位置の変化に寄与するが、互いに相互変調されたこれら２つの周波数において、人の心拍周波数の振幅は、人の呼吸周波数の振幅に対して極めて小さく、結果として、これら両方の周波数およびそれらの整数倍の重ね合わせにおいて、さまざまなやっかいな干渉が発生する。
【００２３】
これに加えて、人の呼吸周波数は高調波を有し、これらの高調波は、一般には周波数が心拍周波数に近いが、より高いエネルギを有し、これにより、２つの周波数を分離することがさらに難しくなる。本発明は、そのいくつかの実施形態においては、呼吸信号を取り除く一方で心拍信号を残す目的で、合成されたリターン信号を処理する。
【００２４】
以下において使用されるとき、レンジドップラーマップは、複数の距離に関連して周波数領域における１つまたは複数の波形を表す値の行列である。
【００２５】
本発明では、そのいくつかの実施形態においては、レンジドップラーマップから呼吸周波数を検出した後、検出された呼吸周波数およびその整数倍を、レンジドップラーマップによって表される波形から無効にし、まだ未知の心拍周波数の整数倍、または、呼吸周波数値の整数倍とまだ未知の心拍周波数の別の整数倍、または、呼吸周波数値の整数倍とまだ未知の心拍周波数の別の倍数との間の差、である要因を有する１つまたは複数の波形を表す複数の値を残す。
【００２６】
ヌルステアリング（ゼロキャンセリングとしても知られている）は、バックグラウンド信号および未知の干渉信号に対する影響を考慮するための方法であり、（既知の）干渉を無効にする結果としてバックグラウンド信号および未知の干渉信号を強調することができる。本発明は、そのいくつかの実施形態においては、レンジドップラーマップによって表される波形から、検出された呼吸周波数およびその整数倍を無効にする目的で、１つまたは複数の波形を表す値の行列における複数の値にヌルステアリングを適用し、まだ未知の心拍周波数の整数倍、または、呼吸周波数値の整数倍とまだ未知の心拍周波数の別の整数倍、または、呼吸周波数値の整数倍とまだ未知の心拍周波数の別の倍数との間の差、である要因を有する１つまたは複数の波形を表す複数の値を残す。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態では、検出された呼吸周波数を排除した後、費用関数最適化問題を解いて、レンジドップラーマップにおけるピークをもたらしている確率が最大である心拍周波数値を求める。
【００２８】
オプションとして、レンジドップラーマップの代わりに自己相関行列を使用する。自己相関行列は、複数の自己相関計算値を計算することによって生成することができ、自己相関計算値それぞれが、ある期間にわたり集められた、ＵＷＢ送受信機からの距離の識別された範囲に関連付けられる複数の強度値を使用して計算される。呼吸周波数を検出した後、検出された呼吸周波数およびその整数倍を、自己相関行列によって表される波形から無効にすることができ、さらに費用関数最適化問題を解いて、自己相関行列におけるピークをもたらしている確率が最大である心拍周波数値を求めることができる。
【００２９】
本発明は、一般的なＵＷＢレーダーの処理に優る利点として、たとえＵＷＢ周波数のリターン信号においても、呼吸周波数と心拍周波数を区別することができ、ＵＷＢレーダー技術の低い電力放出と、バイタルサインの監視および検出における高いレンジ分解能という恩恵を享受することができる。
【００３０】
本発明の少なくとも一実施形態を詳しく説明する前に、本発明は、その適用において、以下の説明に記載されている、および／または、図面もしくは例またはその両方に記載されている、構成要素の構造および配置および／または方法に、必ずしも限定されないことを理解されたい。本発明は、別の実施形態が可能である、またはさまざまな方法で実施または実行することが可能である。
【００３１】
本発明は、システム、方法、および／またはコンピュータプログラム製品とすることができる。コンピュータプログラム製品は、本発明の態様をプロセッサに実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令を有する（１つまたは複数の）コンピュータ可読記憶媒体を含むことができる。
【００３２】
コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行装置によって使用するための命令を保持および記憶することのできる有形装置とすることができる。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、以下に限定されないが、電子記憶装置、磁気記憶装置、光記憶装置、電磁記憶装置、半導体記憶装置、またはこれらの任意の適切な組合せ、とすることができる。
【００３３】
本明細書に記載されているコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読記憶媒体からそれぞれのコンピューティング／処理装置にダウンロードする、またはネットワーク（例えばインターネット、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、および／またはワイヤレスネットワーク）を介して外部のコンピュータまたは外部の記憶装置にダウンロードすることができる。
【００３４】
コンピュータ可読プログラム命令は、独立したソフトウェアパッケージとして、その全体をユーザのコンピュータ上で実行する、またはその一部をユーザのコンピュータ上で実行する、または一部をユーザのコンピュータ上で実行しかつ一部を遠隔のコンピュータ上で実行する、または全体を遠隔のコンピュータまたはサーバ上で実行することができる。後者のシナリオでは、遠隔のコンピュータは、任意のタイプのネットワーク（ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む）を通じてユーザのコンピュータに接続することができる、または、（例えばインターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを通じて）外部のコンピュータへの接続を形成することができる。いくつかの実施形態においては、本発明の態様を実行する目的で、電子回路（例えばプログラマブル論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、またはプログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）を含む）が、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を利用して電子回路をパーソナライズすることによって、コンピュータ可読プログラム命令を実行することができる。
【００３５】
本明細書では、本発明の実施形態に係る方法、装置（システム）、およびコンピュータプログラム製品の流れ図および／またはブロック図を参照しながら、本発明の態様を説明してある。流れ図および／またはブロック図の各ブロック、および、流れ図および／またはブロック図におけるブロックの組合せを、コンピュータ可読プログラム命令によって実施できることが理解されよう。
【００３６】
図における流れ図およびブロック図は、本発明のさまざまな実施形態に係るシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品の可能な実装形態のアーキテクチャ、機能性、および動作を示している。これに関して、流れ図またはブロック図における各ブロックは、指定された（１つまたは複数の）論理機能を実施するための１つまたは複数の実行可能命令を含むモジュール、セグメント、または命令の一部を表していることができる。いくつかの代替実装形態においては、ブロックに記載されている機能は、図面に記載されている以外の順序で実行することができる。例えば、連続して示されている２つのブロックを、関与する機能に応じて、実際には実質的に同時に実行する、あるいは場合によってはブロックを逆の順序で実行することができる。さらに、ブロック図および／または流れ図の各ブロックと、ブロック図および／または流れ図におけるブロックの組合せは、指定された機能または動作を実行する専用ハードウェアベースのシステムによって、または専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組合せを実行する専用ハードウェアベースのシステムによって、実施できることに留意されたい。
【００３７】
一般的なレーダーの送受信機は、所定の期間ごとに（例えば毎秒５〜５０回）信号を送信してリターン信号を受信する。すべてのリターン信号は示度であり、リターン信号の強度を送受信機からの距離に関連して示すグラフとして描くことができる。
【００３８】
次に図１を参照し、図１は、３つの例示的なリターン信号示度のグラフ表現を示している。識別された時刻Ｔ１において受信された、人の胸部に向けられた送受信機のリターン信号の示度が、グラフ１１１によって表されており、グラフ１１１は、リターン信号の強度値を送受信機からの距離に関連して示している。Ｘ軸１０２は、送受信機からの距離を表しており、Ｙ軸１０１は、リターン信号の強度を表している。識別された第２の時刻Ｔ２において受信された第２のリターン信号の示度が、グラフ１１２によって表されており、識別された第３の時刻Ｔ３において受信された第３のリターン信号の示度が、グラフ１１３によって表されている。時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は異なる時刻である。
【００３９】
さらに図２を参照し、図２は、例示的な心拍および呼吸の合成信号の、識別された距離における、時間に関連する信号強度のグラフ表現１２３を示している。Ｘ軸１２１は時間を表しており、Ｙ軸１２２は信号強度を表している。点１２４は、人の呼吸頻度の周波数に対応する２つのピークである。呼吸の２つのピークの間の範囲１２５は、人の心拍頻度の周波数に対応する変動を示している。人の心拍周波数は、２つのピークの間の呼吸の最低値以外のグラフの部分に存在するが、呼吸周期のほとんどの間、胸部の位置が大きく変動するため、人の心拍周波数は一般には認識されず、呼吸の間の、胸部が静止しているときにのみ認識される。
【００４０】
本発明は、そのいくつかの実施形態においては、人の心拍および呼吸の合成信号（図２に示した信号など）の呼吸周波数成分と心拍周波数成分を、図１に示したような複数のリターン信号示度を使用して分離する。
【００４１】
さらに図３を参照し、図３は、本発明のいくつかの実施形態に係る、ＵＷＢ送受信機を使用して呼吸周波数および心拍周波数を検出する例示的なシステム２００の概略ブロック図を示している。このような実施形態においては、システムは、監視される人２０３の胸部に向けられたＵＷＢ送受信機２０２を備えている。一般的なＵＷＢ送受信機は、低い放出電力（例えば−１０〜−２０デシベル−ミリワットの範囲内）を有する。オプションとして、送受信機は、ＵＷＢインパルスレーダー送受信機である。例えば、Ｎｏｖｅｌｄａ社のＸ２  ＸＥＴＨＲＵレーダー（−１０．５〜−１５．１デシベル−ミリワットの範囲内の低い放出電力を有する）である。送受信機は、単一送信機／単一受信機のＵＷＢインパルスレーダー送受信機とすることができる。
【００４２】
このような実施形態においては、ＵＷＢ送受信機２０２は、ＵＷＢ送受信機２０２に電気的に接続されているコンピューティングプラットフォーム２０１に複数のリターン信号示度を送る。コンピューティングプラットフォーム２０１は、少なくとも１つのハードウェアプロセッサを備えている。オプションとして、複数のリターン信号示度は、数百個の示度（例えば１００ないし２５６個の示度）を有する。オプションとして、複数のリターン信号示度は、数千個の示度（例えば２０４８または４０９６個の示度）を有する。
【００４３】
いくつかの実施形態においては、コンピューティングプラットフォーム２０１は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）などのデータ通信ネットワーク２１１を介して制御センター２１０に接続されている。オプションとして、データ通信ネットワーク２１１は、インターネットプロトコル（ＩＰ：Internet Protocol）ネットワークである。オプションとして、データ通信ネットワーク２１１は、ワイヤレスネットワークである。制御センター２１０は、コンピューティングプラットフォームからのメッセージをデータ通信ネットワークを介して受信するようにされている少なくとも１つのハードウェアプロセッサを備えている。いくつかの実施形態においては、コンピューティングプラットフォーム２０１は、監視されている人の呼吸周波数および心拍周波数を求めて、求めた周波数をデータ通信ネットワーク２１１を介して制御センター２１０に送る。オプションとして、コンピューティングプラットフォーム２０１は、複数のリターン信号示度を制御センター２１０に送り、制御センター２１０が、これらの示度から、監視されている人の呼吸周波数および心拍周波数を求める。
【００４４】
制御センター２１０は、コンピューティングプラットフォーム２０１にローカルである（すなわちコンピューティングプラットフォーム２０１と同じ敷地内に位置している）、または遠隔である（すなわちコンピューティングプラットフォーム２０１とは異なる敷地内に位置している）ことができる。オプションとして、制御センター２１０は、システムを監視している指定された人の注意を引く目的で、アラーム音などの聴覚信号、または点滅光などの視覚信号を発することができる装置であって、視覚信号を見る、または聴覚信号を聞くのに制御センター２１０の十分近くに位置している装置に、電気的に接続されている。制御センター２１０は、求められた周波数の１つまたは複数において変化が起きた（例えば、求められた周波数の１つの値が所定のしきい値を上回った、または下回った）ことを判定することができる。所定のしきい値は、所定の基準周波数の百分率（例えば所定の基準周波数の５％または１０％）とすることができる。所定のしきい値は、絶対量（例えばヘルツ数）とすることができる。制御センター２１０は、変化を判定した時点で、聴覚信号または視覚信号を発することのできる装置に電気信号を送ることができる。オプションとして、制御センター２１０は、変化を判定した時点で、監視されている人に電話する、監視されている人の家族に電話する、監視されている人の介護者に電話する、または別の措置を講じる。
【００４５】
本発明のいくつかの実施形態においては、監視されている人のバイタルサインを継続的に監視するため、ＵＷＢ送受信機２０２は、リターン信号示度をコンピューティングプラットフォーム２０１に継続的に送る。例えばＵＷＢ送受信機２０２は、５０〜１００ミリ秒ごとに複数のリターン信号示度をコンピューティングプラットフォーム２０１に送ることができる。オプションとして、ＵＷＢ送受信機２０２は、（例えば監視されている人が起床してＵＷＢ送受信機２０２の探索範囲から離れたために）動きが感知されないとき、オプションとして通知した後、コンピューティングプラットフォーム２０１に示度を送ることを停止する。オプションとして、ＵＷＢ送受信機２０２は、人から指示を受信した時点で、コンピューティングプラットフォーム２０１に示度を送ることを停止する。
【００４６】
監視されている被検者の呼吸周波数および心拍周波数を求めるための解決策を提供するため、本発明のいくつかの実施形態においては、システムは以下の方法を実施する。
【００４７】
さらに図４を参照し、図４は、本発明のいくつかの実施形態に係る、監視される被検者の呼吸周波数および心拍周波数を求めるための動作３００のオプションの流れを概略的に表した流れ図を示している。
【００４８】
最初に、３０１に示したように、コンピューティングプラットフォームが、ＵＷＢ送受信機から複数のリターン信号示度を受信する。リターン信号示度それぞれは、時刻と、その時刻においてＵＷＢ送受信機によって検出された複数の強度値とを含む。強度値それぞれは、ＵＷＢ送受信機と被検者との間の距離を表す対応する距離値を有する。複数の示度それぞれは、異なる時刻を有する。オプションとして、複数のリターン信号示度が一度に受信される。オプションとして、複数のリターン信号示度が、ある期間にわたり（例えば３０秒にわたり）受信される。
【００４９】
次に、３０２において、コンピューティングプラットフォームが、複数の示度から値の行列を生成する。値の行列を生成するための１つの可能な方法を以下に説明する。
【００５０】
さらに図５を参照し、図５は、本発明のいくつかの実施形態に係る、値の行列を生成するための動作４００のオプションの流れを概略的に表した流れ図を示している。このような実施形態では、４０１において、コンピューティングプラットフォームが、複数の示度それぞれについて強度に関するクラッタの除去を実行する。オプションとして、１つの示度における強度に関するクラッタの除去は、示度の複数の強度値の平均強度値を計算し、示度の複数の強度値それぞれから平均強度値を減算することによって、行われる。このような計算によって、複数の強度値が０に近い方にシフトする。視覚的には、示度のグラフ表現において、複数の強度値がＸ軸に近づく。複数の示度におけるクラッタの除去の結果は、複数の強度クラッタ除去済み示度である。
【００５１】
オプションとして、４０２において、コンピューティングプラットフォームは、複数の強度値に対応する複数の距離値を、識別される所定の数のビンに分割することによって、複数のビンを生成し、各ビンは複数の距離値を含む。例えば、示度が、０〜１ｍの距離に対応する強度値を含むシステムにおいては、複数の距離値を２５６個のビンに分割することができ、各ビンが約４ミリメートルの距離の範囲を表す。次に、このような実施形態では、４０３において、コンピューティングプラットフォームが、複数の強度クラッタ除去済み示度それぞれについて距離に関するクラッタの除去を実行する。オプションとして、複数の強度クラッタ除去済み示度それぞれにおける距離に関するクラッタの除去は、各距離について、その距離に対応する複数の強度クラッタ除去済み示度すべての複数の強度値の第２の平均強度値を計算し、その距離に対応する複数の強度クラッタ除去済み示度すべての複数の強度値それぞれから第２の平均強度値を減算することによって、行われる。このような計算によって、複数の強度値が０に近い方にシフトする。視覚的には、処理された示度の表現において、複数の強度値がＹ軸に近づく。複数の強度クラッタ除去済み示度におけるクラッタの除去の結果は、複数の距離クラッタ除去済み示度である。
【００５２】
オプションとして、４０４において、コンピューティングプラットフォームは、複数のビンそれぞれにおいて、ビンの距離に関連付けられる複数の距離クラッタ除去済み示度におけるすべての強度値に、時間領域における窓関数を乗算して、複数の窓掛けされた示度を生成する。窓関数を乗算することによって、示度の区間の間の遷移効果（transition effect）が排除され、距離の各ビンに対応する中央の強度値のみが残る。オプションとして、窓関数は、時間領域におけるハン関数窓である。矩形窓を使用することが可能であるが、それにより複数のビンのいくつかの間のスペクトル漏れが生じることがあり、１つのビンの強度値の正弦曲線表現が、別のビンの強度値によって影響される。ハン関数窓は段階的であり（graded）、これにより複数のビンのいくつかの間のスペクトル漏れが減少する。
【００５３】
オプションとして、４０５において、コンピューティングプラットフォームは、呼吸周波数または心拍周波数に関連しない周波数を排除するため、複数の窓掛けされた示度に、識別された周波数範囲のための周波数フィルタを適用して、複数のフィルタリングされた示度を生成する。周波数範囲は、例えば０．１〜４ヘルツとすることができる。オプションとして、周波数フィルタは、高域・低域通過フィルタである。
【００５４】
次に、このような実施形態においては、コンピューティングプラットフォームが値の行列を生成する。オプションとして、値の行列は、複数の周波数係数を有するレンジドップラーマップである。
【００５５】
値の行列がレンジドップラーマップである実施形態においては、コンピューティングプラットフォームは、複数のフィルタリングされた示度それぞれにＦＦＴを適用し（４１１）、結果を合成して、周波数次元および距離次元を有するレンジドップラーマップを生成する（４１２）。オプションとして、周波数次元は、値の行列のＸ軸であり、距離次元は、値の行列のＹ軸である。このようなレンジドップラーマップにおける各値は、それぞれの周波数において、ＵＷＢ送受信機からのそれぞれの距離においてＵＷＢ送受信機によって検出された強度値を表す。
【００５６】
再び図４を参照し、コンピューティングプラットフォームは、次に、値の行列から呼吸周波数値を求める（３０３）。このステップは、値の行列においてピークを識別し、ピークのスペクトル推定を実行し、スペクトル推定の結果を使用して呼吸周波数値を計算することによって、行われる。値の行列から呼吸周波数を求めるための１つの可能な方法を以下に説明する。
【００５７】
さらに図６を参照し、図６は、本発明のいくつかの実施形態に係る、呼吸周波数を求めるための動作６００のオプションの流れを概略的に表した流れ図を示している。最初に、コンピューティングプラットフォームは、値の行列において少なくとも１つのピーク値を識別し（４１３）、少なくとも１つのピーク値のスペクトル推定を実行して（４１４）、少なくとも１つの高調波列を得る。少なくとも１つの高調波列それぞれは、少なくとも１つのピーク周波数のうちの１つにおける、少なくとも１つのピーク値のうちの１つの第１の高調波周波数、第２の高調波周波数、および第３の高調波周波数を含む。値の行列がレンジドップラーマップである実施形態においては、少なくとも１つのピーク値は、少なくとも１つのピーク周波数である。このような実施形態においては、コンピューティングプラットフォームは、レンジドップラーマップにおいて少なくとも１つのピーク周波数を識別し、その少なくとも１つのピーク周波数のスペクトル推定を実行する。一般的なレーダーシステムにおいては、少なくとも１つのピーク周波数は、被検者の速度の倍数である周波数において見つかる。いくつかの実施形態においては、少なくとも１つのピーク周波数は、所定のスカラーを有する、被検者の胸部の速度の倍数である。オプションとして、スペクトル推定は、少なくとも１つのピーク周波数を有する距離を表すレンジドップラーマップの少なくとも１つの行に、多重信号分類（ＭＵＳＩＣ）を適用することによる。ＭＵＳＩＣは、一般には方向を推定する目的に使用されるが、ここでは示度のスペクトルを推定する目的に使用される。オプションとして、スペクトル推定は、少なくとも１つのピーク周波数を有する距離を表すレンジドップラーマップの少なくとも１つの行に、ＦＦＴを適用することによる。
【００５８】
スペクトル推定を実行した後、少なくとも１つの高調波列から呼吸周波数を求めることができる。オプションとして、４３１において、コンピューティングプラットフォームは、少なくとも１つの高調波列における２つの連続するピークの周波数の間の差を計算することによって、呼吸周波数値を計算する。
【００５９】
次に心拍周波数を求めることができる。
【００６０】
心拍は、呼吸の周波数より高い周波数を有し、かつ呼吸の強度より低い強度を有する。心拍周波数およびその高調波は、呼吸周波数に近い。例えば、呼吸周波数がｆｂによって表され、心拍周波数がｆｈによって表されるとき、値の行列は、ｆｂ＋ｆｈ、ｆｂ−ｆｈ、２＊ｆｂ＋ｆｈ、２＊ｆｂ−ｆｈ、３＊ｆｂ＋ｆｈ、３＊ｆｂ−ｆｈ、ｆｂ＋ｆｈ、３＊ｆｂ−２ｆｈ、３＊ｆｂ−２＊ｆｈ、および呼吸周波数と心拍周波数のさらなる組合せ、に等しい周波数に対応するピークを含む。値の行列においてピークから呼吸周波数成分を排除するため、ヌルステアリングを実行することができる。
【００６１】
再び図４を参照し、いくつかの実施形態においては、コンピューティングプラットフォームは、呼吸周波数およびその整数倍ではないピーク周波数を含む複数の合成周波数を得る目的で、値の行列にヌルステアリングを適用して、呼吸周波数値および呼吸周波数値の整数倍を無効にする（３０４）。このような実施形態においては、複数の合成周波数は、心拍周波数の複数の高調波および複数の別の周波数を含み、複数の別の周波数それぞれは、呼吸周波数値の整数倍と、複数の高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、呼吸周波数値の整数倍と、複数の高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、である。オプションとして、ヌルステアリングは、値の行列および呼吸周波数に、スペクトル無効化を含むＭＵＳＩＣを適用することによって、実行される。スペクトル無効化を含むＭＵＳＩＣを適用する前に、高い周波数（例えば１ヘルツより高い）を得る目的で、値の行列を生成するために使用された窓関数よりも狭い時間を含む窓関数を使用して、値の新しい行列を生成することができる。次に、その新しい行列に、スペクトル無効化を含むＭＵＳＩＣを適用して、複数の合成周波数を得る。
【００６２】
いくつかの実施形態においては、コンピューティングプラットフォームは、呼吸周波数および複数の合成周波数を使用して最適化問題を解いて、複数の合成周波数に対応しておりかつ値の行列においてピークをもたらしている可能性が最大である心拍周波数値、を求める（３０５）。最適化問題を解くステップは、求められる心拍周波数の複数の計算された高調波および複数の別の計算された周波数（それぞれが、呼吸周波数値の整数倍と、複数の計算された高調波のうちの１つの別の整数倍との和、または、呼吸周波数値の整数倍と、複数の計算された高調波のうちの１つの別の倍数との間の差、である）を含む複数の計算された周波数が、複数の合成周波数に対応するように、最も可能性の高い心拍周波数値を抽出する１次元最適化によって行うことができる。
【００６３】
ここまで本発明のさまざまな実施形態を、実例を目的として説明してきたが、上記の説明は、すべてを網羅する、または開示される実施形態に限定されることを意図したものではない。この技術分野における通常の技術を有する者には、説明した実施形態の範囲および趣旨から逸脱することなく、多数の修正形態および変形形態が明らかであろう。本明細書において使用されている専門用語は、実施形態の原理、実際の用途、または市場に存在する技術に優る技術的改善を最良に説明するために、あるいは、この技術分野における通常の技術を有する者が、本明細書に開示されている実施形態を理解することができるように、選択されている。
【００６４】
本出願から発生する特許権の存続期間中、数多くの関連するヌルステアリング法が開発されることが予測されるが、用語「ヌルステアリング」の範囲は、このような新規の技術すべてを含むものとする。
【００６５】
本明細書において使用されている語「約」は、±１０％を意味する。
【００６６】
語「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、およびこれらの活用形は、「〜を含み、ただしそれらに限定されない」を意味する。この語は、語「〜からなる」および「本質的に〜からなる」を包含する。
【００６７】
「本質的に〜からなる」という表現は、組成物または方法が、追加の成分および／または追加のステップを含むことができ、ただし、それら追加の成分および／または追加のステップが、特許請求の範囲に記載されている組成物または方法の基本的かつ新規の特徴を実質的に変化させない場合に限られることを意味する。
【００６８】
本明細書において使用されているとき、単数形（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、文脈から明らかに複数形が除外されない限り、複数形も含む。例えば、語「化合物」または「少なくとも１種類の化合物」は、複数種類の化合物（その混合物を含む）を含むことができる。
【００６９】
語「例示的な」は、本明細書においては、「例、一例、または説明としての役割を果たす」を意味する目的で使用されている。「例示的な」として説明されている実施形態は、必ずしも他の実施形態よりも好ましい、または有利であるとは解釈されないものとする、および／または、他の実施形態の特徴を組み込むことが排除されないものとする。
【００７０】
語「オプションとして」は、本明細書においては、「いくつかの実施形態において設けられ、他の実施形態では設けられない」を意味する目的で使用されている。本発明のいずれの実施形態も、互いに矛盾しない限りは複数の「オプションの」特徴を含むことができる。
【００７１】
本出願の全体を通じて、本発明のさまざまな実施形態は、範囲形式で提示されていることがある。範囲形式での記述は、便宜上および簡潔さのみを目的としており、本発明の範囲を固定的に制限するようには解釈されないことを理解されたい。したがって、範囲の記述には、具体的に開示されている可能な部分範囲すべてと、その範囲内の個々の数値とが含まれるものとみなされたい。例えば、１〜６などの範囲の記述には、具体的に開示された部分範囲（例えば、１〜３、１〜４、１〜５、２〜４、２〜６、３〜６など）と、この範囲内の個々の数（例えば１、２、３、４、５、および６）とが含まれるものとみなされたい。このことは、範囲の広さにかかわらずあてはまる。
【００７２】
本明細書中に数値範囲が示されているときには、示された範囲内の任意の該当する数値（分数または整数）が含まれるものとする。第１の指示数と第２の指示数「との間の範囲」、および、第１の指示数「から」第２の指示数「までの範囲」という表現は、本明細書においては互換的に使用され、第１の示された数および第２の示された数と、それらの間のすべての分数および整数を含むものとする。
【００７３】
明確さを目的として個別の実施形態の文脈の中で説明されている本発明の特定の複数の特徴は、１つの実施形態の中に組み合わせて設けることもできることを理解されたい。逆に、簡潔さを目的として１つの実施形態の文脈の中で説明されている本発明のさまざまな特徴は、個別に設ける、または任意の適切な部分的な組合せとして設ける、または本発明の任意の他の説明されている実施形態において適切に設けることもできる。さまざまな実施形態の文脈の中で説明されている特定の特徴は、実施形態がそれらの要素なしでは動作・機能しない場合を除いて、それらの実施形態の本質的な特徴とはみなさないものとする。
【００７４】
本明細書に記載されているすべての刊行物、特許、および特許出願は、これら個々の刊行物、特許、または特許出願それぞれが、参照によって本明細書に組み込まれることを明示的かつ個別に示されている場合と同じように、それぞれの全体が参照によって本明細書に組み込まれている。さらには、本出願において参考文献が引用または特定されていることは、そのような参考文献が本発明の従来技術として利用可能であることを認めるものとして解釈されない。セクションの見出しが使用されている場合、それらの見出しは必ずしも本発明を制限するものとして解釈されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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