(57)【要約】  携帯型モニタリングを改善するために設計された、生理学的信号の品質を分類する方法およびシステム。信号の特性に基づいて、生理学的信号は良質レベル、ノイジーレベル、低レベルの信号に分類される。分類されると、信頼性の高い生理学的データにおける信頼性を増し、信頼性の低い生理学的データにおける信頼性を低下させ、そして信号品質を改善するための処理を導出するために、当該分類に応じて信号に異なる処理が行われる。例えば、良質な信号の生理学的データは当該信号から抽出され、監視対象の患者に表示される。ノイジーな信号に対しては、抽出した生理学的データに代えて、ノイジーな信号である旨の通知を当該患者に表示する。微弱な信号に対しては、抽出した生理学的データに代えて、微弱な信号である旨の通知を当該患者に表示する。また、監視対象の患者に表示されるノイジーまたは微弱な信号である旨の通知を、修正的な行動の推奨とともに表示してもよい。
2013518607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯型モニタリングシステムのための生理学的信号を処理する方法であって、
生理学的信号の自己相関結果の１つまたは複数のピークの幅の特性を、１つまたは複数の所定の特徴的なピークの幅の特性と比較するステップと、
前記生理学的信号の１つまたは複数のピークの幅の特性の比較に基づいて、当該生理学的信号を前記所定の特徴的なピークの幅の特性に分類するステップと、
前記生理学的信号の分類にしたがって、当該生理学的信号を処理するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記生理学的信号のエンベロープを抽出するステップと、
前記エンベロープを用いて、前記生理学的信号の自己相関結果を生成するステップとをさらに含み、
前記生理学的信号の１つまたは複数の特性の比較は、前記生成された自己相関結果の１つまたは複数の特性と、１つまたは複数の所定の特徴的な特性との間で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所定の特徴的な特性は、中央にあるピークの幅を特性に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記所定の特徴的な特性は、中央以外の位置にあるピークの幅を特性に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記分類するステップは、前記生理学的信号の中央にあるピークが所定幅のしきい値におさまる幅を有しているか否かを判定した結果と、前記生理学的信号の中央以外の位置にあるピークが当該中央以外の位置にあるピークの幅に対応するしきい値を超えた幅を有しているか否かを判定した結果とに、少なくとも一部基づいて、前記信号を良質レベル信号に分類することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記分類するステップは、前記生理学的信号の中央にあるピークが所定幅のしきい値の範囲を超えた幅を有しているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号をノイジー信号に分類することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記分類するステップは、前記生理学的信号の中央にあるピークが所定幅のしきい値の範囲を下回る幅を有しているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号を低レベル信号に分類することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記分類するステップは、前記生理学的信号の中央以外の位置にあるピークが、当該中央以外の位置にあるピークの幅に対応するしきい値の範囲を下回る幅を有しているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号を低レベル信号に分類することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記処理するステップは、
前記信号が良質レベルに分類された場合、前記生理学的信号から生理学的データを抽出するステップと、
前記生理学的データを出力するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記処理するステップは、
前記生理学的信号を分類したことに応じて、信号通知を生成するステップと、
前記信号通知を出力するステップとを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
携帯型モニタリングシステムであって、
変換器と、
前記変換器と通信可能に接続された信号プロセッサとを含み、
前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記変換器によって検知された生理学的信号の自己相関結果の１つまたは複数のピークの幅の特性を、１つまたは複数の所定の特徴的なピークの幅の特性と比較し、前記生理学的信号の１つまたは複数のピークの幅の特性の比較に基づいて、当該生理学的信号を前記所定の特徴的なピークの幅の特性に分類し、前記生理学的信号の分類にしたがって、当該生理学的信号を処理することを特徴とする携帯型モニタリングシステム。
【請求項１２】
前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記生理学的信号のエンベロープを抽出し、前記エンベロープを用いて、前記生理学的信号の自己相関結果を生成し、前記生理学的信号の１つまたは複数の特性の比較は、前記生成された自己相関結果の１つまたは複数の特性と、１つまたは複数の所定の特徴的な特性との間で行われることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記生理学的信号の中央にあるピークが所定幅のしきい値におさまる幅を有しているか否かを判定した結果と、前記生理学的信号の中央以外の位置にあるピークが当該中央以外の位置にあるピークの幅に対応するしきい値を超えた幅を有しているか否かを判定した結果とに、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号を良質レベル信号に分類することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記生理学的信号の中央にあるピークが所定幅のしきい値の範囲を超えた幅を有しているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号をノイジー信号に分類することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記生理学的信号の中央にあるピークが所定幅のしきい値の範囲を下回る幅を有しているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号を低レベル信号に分類することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記生理学的信号の中央以外の位置にあるピークが当該中央以外の位置にあるピークの幅に対応するしきい値の範囲を下回る幅を有しているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号を低レベル信号に分類することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
携帯型モニタリングシステムであって、
変換器と、
前記変換器と通信可能に接続された信号プロセッサとを含み、
前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記変換器によって生成された生理学的信号の自己相関結果の信号のピークの幅を、複数の信号の種類を識別する所定の信号のピークの幅のしきい値と比較し、当該比較に基づいて、前記生理学的信号を前記信号の種類の１つに分類し、前記生理学的信号を前記信号の種類の１つに分類した結果にしたがって、当該信号を処理することを特徴とする携帯型モニタリングシステム。
【請求項１８】
前記複数の信号の種類は、良質レベル、ノイジーレベル、および低レベルの信号のうち少なくとも２つであることを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記自己相関結果の前記信号のピークの幅は、中央にあるピークの幅と中央以外の位置にあるピークの幅とを含むことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型モニタリングに関するものである。より具体的には、本発明は携帯型モニタリングを改善するために設計された、生理学的信号の品質を分類する方法およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
慢性的な疾患を抱える患者の生理学的な状態の携帯型モニタリング（ambulatory monitoring）は、慢性疾患を管理する上で重要である。例えば、ぜんそくや高齢者の介護など、携帯型モニタリングは慢性疾患を管理するために幅広く使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
携帯型モニタリングは、患者が日常生活を送っている間に、心音や肺音などの生理学的信号を取得して解析する装用機器（wearable devices）を用いて実現されることが多いが、当該信号は常に信頼できるものではない。例えば、患者が話をしたり、動いていたり、強い背景ノイズがある環境にいたりすると、信号は非常にノイジーになる。また、患者が当該装置のセンサを身体の適切な位置に置いていない場合や、センサの空気室が完全に密閉されていない場合、信号が微弱になることもある。信号がノイジーである場合、または信号が弱すぎる場合、患者の心拍数など、当該信号から抽出される生理学的データの信頼性は非常に低くなる。
【０００４】
信頼できない生理学的信号から抽出された生理学的データは、患者の健康にまったく不都合な結果をもたらす。例えば、上記生理学的データによって、患者または当該患者の臨床医が患者の生理学的状態を誤って解釈し、患者が医療的に望ましくない治療を受ける、または医療的に望ましい治療を受けないことにもなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面においては、携帯型モニタリングシステムのための生理学的信号を処理する方法であって、生理学的信号の１つまたは複数の特性を、１つまたは複数の所定の特徴的な特性と比較するステップと、前記生理学的信号の１つまたは複数の特性の比較に基づいて、当該生理学的信号を前記所定の特徴的な特性に分類するステップと、前記生理学的信号の分類にしたがって、当該生理学的信号を処理するステップとを含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明の他の側面においては、携帯型モニタリングシステムであって、変換器と、前記変換器と通信可能に接続された信号プロセッサとを含み、前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記変換器によって検知された生理学的信号の１つまたは複数の特性を、１つまたは複数の所定の特徴的な特性と比較し、前記生理学的信号の１つまたは複数の特性の比較に基づいて、当該生理学的信号を前記所定の特徴的な特性に分類し、前記生理学的信号の分類にしたがって、当該生理学的信号を処理することを特徴とする。
【０００７】
本発明のさらに他の側面においては、携帯型モニタリングシステムであって、変換器と、前記変換器と通信可能に接続された信号プロセッサとを含み、前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記変換器によって生成された生理学的信号の自己相関結果の信号のピーク幅を、複数の信号の種類を識別する所定の信号のピーク幅のしきい値と比較し、当該比較に基づいて、前記生理学的信号を前記信号の種類の１つに分類し、前記生理学的信号を前記信号の種類の１つに分類した結果にしたがって、当該信号を処理することを特徴とする。
【０００８】
本発明の上記側面および他の側面は、以下で簡単に説明する図面とあわせて、以下の発明の詳細な記載を考慮することにより、より良く理解されるだろう。本発明は、添付のクレームによって規定されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のいくつかの実施の形態における携帯型モニタリングシステムを示す。
【図２】本発明のいくつかの実施の形態において、信号プロセッサによって受信された良質の音響生理学信号を示す。
【図３】図２の信号のエンベロープを示す。
【図４】図３のエンベロープの自己相関曲線を示す。
【図５】本発明のいくつかの実施の形態において、信号プロセッサによって受信されたノイジーな音響生理学信号を示す。
【図６】図５の信号のエンベロープを示す。
【図７】図６のエンベロープの自己相関曲線を示す。
【図８】本発明のいくつかの実施の形態において、信号プロセッサによって受信された微弱な音響生理学信号を示す。
【図９】図８の信号のエンベロープを示す。
【図１０】図９のエンベロープの自己相関曲線を示す。
【図１１】本発明のいくつかの実施の形態における、音響生理学信号の処理方法を示す。
【図１２】本発明のいくつかの実施の形態において、計測された幅をもつピークを示す。
【図１３】本発明のいくつかの実施の形態における、音響生理学信号を処理する方法の信号分類ステップを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
携帯型モニタリングを改善するために設計された、生理学的信号の品質を分類する方法およびシステムを、本発明は提供する。一般的に言えば、本発明は信号の性質に基づいて、良質、ノイジー、または微弱に生理学的信号を分類する。分類されると、信頼性の低い生理学的データを抽出することを回避し、信号品質を改善するための処理を実行するため、当該分類に応じて信号に異なる処理が行われる。例えば、信号が良質である場合、生理学的データを当該信号から抽出し、監視対象の患者に表示する。信号がノイジーである場合は、抽出した生理学的データに代えて、ノイジーな信号である旨の通知を当該患者に表示してもよい。信号が微弱である場合は、抽出した生理学的データに代えて、微弱な信号である旨の通知を当該患者に表示してもよい。また、監視対象の患者に表示されるノイジーな信号である旨の通知、または微弱な信号である旨の通知を、修正的な（corrective）行動の推奨とともに表示してもよい。例えば、ノイジーな信号に対しては「より静かな環境に移動してください」、微弱な信号に対しては「センサの装着位置を確認してください」などでよい。
【００１１】
図１は、本発明のいくつかの実施の形態に係る携帯型モニタリングシステム１００を示す。システム１００は、監視対象となる人間の被験者の身体に装着される音響変換器（sound transducer）１０５を含む。例えば、変換器１０５は、気管、胸郭、または背中に装着されてよい。変換器１０５は、プリアンプ（pre-amplifier，前置増幅器）１１０、バンドパスフィルタ１１５、ファイナルアンプ（final amplifier，最終増幅器）１２０、およびデータ取得モジュール１２５と通信可能に直列に接続されている。変換器１０５によって検知された音響から発生する音響生理学信号は、増幅器１１０、１２０、およびフィルタ１１５によって改変され、データ取得モジュール１２５は、当該信号を信号プロセッサ１３０に出力する。信号プロセッサ１３０は当該信号を処理し、当該信号から生成された情報を、ユーザインターフェース１３５、ローカル解析モジュール１４０、データ管理要素１４５、および／またはネットワークインターフェース１５０に出力する。図１に示した各要素は、互いに遠隔に配列または配置されてよい。図１に示した隣接する各要素は、有線または無線接続を介して通信可能に接続されていてよい。いくつかの実施の形態において、要素１０５〜１５０は、患者が日常生活を送っている間に、リアルタイムに当該患者の生理学的な状態を監視する装用機器の一部である。
【００１２】
変換器１０５は、気管、胸郭、または背中などの検知ポイントで、生理学的な音響を検知する。いくつかの実施の形態において、変換器１０５は、全方向の圧電セラミックマイクロホン（omni-directional piezo ceramic microphone）である。例えば、部品ＢＬ−２１７８５としてノールズアコースティクス（Knowles Acoustics）から市販されているマイクロホンを使用してよい。変換器１０５は、検出した生理学的音響から生成され、電気信号の形式である音響生理学信号を、１０〜２００ｍＶの範囲にあるアナログ電圧としてプリアンプ１１０に出力する。
【００１３】
プリアンプ１１０は、変換器１０５から受け取った音響生理学信号にインピーダンス整合を行い、後続のフィルタを適用するために適切なレベルまで当該信号を増幅する。例えば、プレソナスオーディオエレクトロニクスからボリュームユニット（ＶＵ；Volume Unit）メータ付きチューブプレシングルチャネルマイクロホンプレアンプ（TubePre Single Channel Microphone Preamp）として市販されているプリアンプを使用してよい。
【００１４】
バンドパスフィルタ１１５は、筋肉ノイズや接触ノイズ等のノイズを低減するために、ハイパスのカットオフ周波数を８０Ｈｚ、ローパスのカットオフ周波数を２ＫＨｚとして、プリアンプ１１０から受け取った音響生理学信号に適用するアナログフィルタである。
【００１５】
ファイナルアンプ１２０は、バンドパスフィルタ１１５から受け取った音響生理学信号を、＋／−１Ｖの範囲に増幅する。
【００１６】
データ取得モジュール１２５は、ファイナルアンプ１２０から受け取った音響生理学信号にＡ／Ｄ変換を実行し、当該信号を解析のための信号プロセッサ１３０に出力する。データ取得モジュール１２５は、信号プロセッサ１３０に出力される当該信号の振幅を調整する音響ゲイン制御を、信号対ノイズ比に影響を与えることなく実行する。
【００１７】
信号プロセッサ１３０は、データ取得モジュール１２５から受信した音響生理学信号に信号処理を実行するための、ソフトウェア実行ファイルを備えたマイクロプロセッサである。信号処理は、信号の性質に基づいて、通常、ノイジー、または微弱のいずれかに当該音響生理学信号を分類することを含む。分類されると、信頼性の低い生理学的データを抽出することを回避し、必要であれば信号品質を改善するための処理を実行するため、上記分類に応じて当該信号に異なる処理が行われる。例えば、良質と分類された信号に対しては、生理学的データを当該信号から抽出し、当該データを表示するユーザインターフェース１３５に送信し、データがより高次の臨床処置の対象となるローカル解析モジュール１４０に送信し、当該データが記録されるデータ管理要素１４５に送信し、および／または、リモート解析モジュールまたはリモート臨床表示に送信するためのネットワークインターフェース１５０に送信する。ノイジーと分類された信号に対しては、生理学的データに代えて、ノイジーな信号である旨の通知が要素１３５、１４０、１４５、および／または、１５０に送信されてよい。微弱と分類された信号に対しては、生理学的データに代えて、微弱な信号である旨の通知が要素１３５、１４０、１４５、および／または、１５０に送信されてよい。また、ユーザインターフェース１３５および／またはリモート臨床表示に送信され、表示されたノイジーな信号である旨の通知、または微弱な信号である旨の通知を、信号品質を改善する方法についての助言を与える修正的な行動の推奨とともに表示してもよい。例えば、ノイジーな信号に対しては「より静かな環境に移動してください」、微弱な信号に対しては「センサの装着位置を確認してください」などでよい。
【００１８】
信号プロセッサ１３０の制御のもとで、携帯型モニタリングシステム１００において実行される音響生理学信号の処理方法を、図２〜１０、および図１２の図とともに、図１１および図１３のフロー図を参照して説明する。図示された例において、携帯型モニタリングの最終目標は、気管で検知した心音に基づいて、心拍数データをリアルタイムに提供することであるが、当該方法は肺音に基づいて呼吸数データをリアルタイムに提供するなど、携帯型モニタリングの他の最終目標を達成するために適用されてよい。また、当該方法は、患者の胸郭や背中など、当該患者の身体のいかなる他の場所における検知に基づいたデータを提供することもできる。さらに、音響変換器を用いる携帯型モニタリングシステム１００が、以下で説明される一方で、電気変換器（例えば心電図）または光学変換器など、他の種類の変換器を用いる携帯型モニタリングシステムが他の実施の形態で用いられてもよい。
【００１９】
ステップ１１０５において、音響生理学信号が、信号プロセッサ１３０によってデータ取得モジュール１２５から取得される。図２は、データ取得モジュール１２５から信号プロセッサ１３０によって受信された、良質な気管の音響生理学信号を示す。図示された信号は、３.２ＫＨｚのサンプリング周波数で１５秒間取得された。Ｘ軸は秒を単位とする時間であり、Ｙ軸は振幅ユニットにおける信号の振幅である。当該信号は、異なる発生源からのノイズが混入したいくつかの身体音響（心音、呼吸音など）を含む。本例における上述した携帯型モニタリングの最終目標は、心拍数データをリアルタイムに提供することであるため、心音が対象となる身体音響である。
【００２０】
図５は、データ取得モジュール１２５から信号プロセッサ１３０によって受信された、ノイジーな気管の音響生理学信号を示す。図示された信号も、３.２ＫＨｚのサンプリング周波数で１５秒間取得されたものであり、Ｘ軸は秒を単位とする時間、Ｙ軸は振幅ユニットにおける信号の振幅である。当該信号も、異なる発生源からのノイズが混入したいくつかの身体音響を含む。しかし、図５に示す信号は、サンプリング窓（例えば７〜１５秒）の後部分において強いノイズで乱されており、信号から心音などの身体音響を分離することが困難になっている。上記強いノイズは、例えば監視対象の患者の環境にある過度の背景ノイズが原因となる場合がある。
【００２１】
図８は、データ取得モジュール１２５から信号プロセッサ１３０によって受信された、微弱な気管の音響生理学信号を示す。図示された信号も、３.２ＫＨｚのサンプリング周波数で１５秒間取得されたものであり、Ｘ軸は秒を単位とする時間、Ｙ軸は振幅ユニットにおける信号の振幅である。当該信号も、異なる発生源からのノイズが混入したいくつかの身体音響を含む。しかし、図８に示す信号に含まれる身体音響は上記サンプリング窓をとおして微弱であり、分離することが困難になっている。身体音響が微弱となるのは、例えば監視対象の患者の身体において、音響変換器１０５が不適切な位置にあることが原因となる場合がある。
【００２２】
ステップ１１１０において、対象とする身体音響を分離するために、当該音響生理学信号にバンドパスフィルタを適用する。心音は２０〜１２０Ｈｚの周波数幅にあることが通常であるため、当該心音を分離するために、低周波数側で２０Ｈｚ、高周波数側で１２０Ｈｚのカットオフ周波数をもつバンドパスフィルタを、上記信号に適用する。
【００２３】
ステップ１１１５において、ノイズを除去し、信号品質を改善するために、当該音響生理学信号から信号エンベロープを抽出する。当該信号エンベロープを抽出可能な方法はいくつかある。例えば、短い窓において標準偏差を計算するとともに、エンベロープを検知するために当該窓をスライドさせる方法がある。図３は、図２の良質な信号（良質レベル信号）から抽出されたエンベロープを示す。周期的な心音が信号エンベロープに明確に現れており、信頼性の高い心拍数データを抽出できる。
【００２４】
図６は、図５のノイジーな信号（ノイジー信号）から抽出されたエンベロープを示す。ノイズが原因で、周期的な心音は信号エンベロープにはっきりと現れていない。
【００２５】
図９は、図８の微弱な信号（低レベル信号）から抽出されたエンベロープを示す。心音の検知が微弱であることが原因で、周期的な心音は信号エンベロープにはっきりと現れていない。
【００２６】
ステップ１１２０において、上記音響生理学信号に含まれる基本周期を特定するために、自己相関関数を上記エンベロープに適用する。図４は、図３の良質な信号エンベロープから導かれる自己相関結果の正半分の時間遅延（positive-half time delay）を示す。当該自己相関結果は、０時間遅延（ｔ＝０）を中心とする中央ピーク（central peak centered at zero time delay、中央にあるピーク）と、非ゼロ時間遅延を中心とする非中央ピーク（non-central peaks centered at non-zero time delay、中央以外の位置にあるピーク）とを含み、高い信頼性で心拍数データが抽出された心拍を表す有意な信号ピーク（矢印で示された位置）によって特徴付けられている。より具体的には、有意なピークは約０.７秒毎に発生し、１分間におよそ８５拍（６０／０.７＝８５.７）の心拍数を示す。
【００２７】
図７は、図６のノイジーな信号エンベロープから導かれる自己相関結果の正半分の時間遅延を示す。当該自己相関結果は、周期エネルギー（例えば心音）が高いエネルギーのノイズに包み込まれた信号を反映して、幅の広い中央ピークによって特徴付けられている。上記ノイズにより、信頼性の高い心拍数データを上記信号から抽出することができない。
【００２８】
図１０は、図９の微弱な信号エンベロープから導かれる自己相関結果の正の半分の時間遅延を示す。当該自己相関結果は、微弱な検知が原因で、周期エネルギー（例えば心音）がほとんど存在しない信号を反映して、有意な信号ピークが存在しないことによって特徴付けられている。上記微弱な検知により、信頼性の高い心拍数データを上記信号から抽出することができない。
【００２９】
ステップ１１２５において、良質、ノイジー、または微弱のいずれかに上記音響生理学信号を分類するために、上記自己相関結果に対してピーク幅（peak width、ピークの幅）の解析を行う。当該解析において、当該信号のピーク幅の特性を良質、ノイジー、および微弱な信号の特徴的なピーク幅の特性（所定の特徴的なピークの幅の特性）と比較し、当該比較に基づいて当該信号を分類する。良好、ノイジー、および微弱な信号の特徴的な特性のみに、本発明は限定されない。生理学的信号のいかなる他の特性の数を、所定の特徴的な特性の対応する数と比較してよい。
【００３０】
図１２に戻って、ピーク幅の解析を用いて音響生理学信号を分類するために、計測された幅をもつピーク例を示す。図示された例において、当該ピーク幅は、ピーク振幅から当該ピーク振幅の１０パーセントにあるピーク減衰しきい値までの、正の時間遅延の方向における半分の幅（half-width）として計測される。当然ながら、他の実施の形態においては、ピーク幅は全部の幅（full width）として計測される、負の時間遅延の方向に計測される、および／または、ピーク振幅から当該ピーク振幅の１０パーセント以外にあるピーク減衰しきい値まで計測されてもよい。
【００３１】
図１３は、本発明のいくつかの実施の形態において、音響生理学信号の処理方法の信号を分類するステップを示す。まず、ステップ１１２０で取得された自己相関結果の中央ピークを、適切な解析を確実にする幅に正規化する。そして、ステップ１３０５において、当該中央ピークの幅を、中央ピークの幅のしきい値と比較する。当該中央ピークの幅が、高い中央ピークの幅のしきい値を超えている場合（所定幅のしきい値の範囲を超えた幅）、ステップ１３１０において当該信号をノイジーに分類する。当該中央ピークの幅が、低い中央ピークの幅のしきい値を下回っている場合（所定幅のしきい値の範囲を下回った幅）、ステップ１３１５において当該信号を微弱に分類する。当該中央ピークの幅が、高い中央ピークの幅のしきい値と低い中央ピークの幅のしきい値との間にある場合（所定幅のしきい値の範囲）、さらなる解析が必要になる。その場合、有意な非中央ピーク（例えば、正の時間遅延を中心とするピーク）があれば特定し、ステップ１３２０においてその幅を解析する。ステップ１３２０において有意な非中央ピークがない場合、ステップ１３１５において当該信号を微弱に分類する。有意な非中央ピークがある場合、それらを非中央ピークの幅のしきい値（非中央ピークの幅に対応するしきい値を上回る幅）と比較する。ステップ１３２０において、上記非中央ピークの幅のしきい値を超える幅をもつ有意な非中央ピークがない場合（非中央ピークの幅に対応するしきい値を下回る幅）、ステップ１３１５において、当該信号を微弱に分類する。一方で、ステップ１３２０において、上記非中央ピークの幅のしきい値を超える幅をもつ有意な非中央ピークが少なくとも１つある場合、ステップ１３２５において、当該信号を良質に分類する。上記中央ピークおよび非中央ピークは、複数の信号の種類を特徴付ける所定の信号ピークの幅のしきい値とみることができる（すなわち、少なくとも２つの良質レベル、ノイジーレベル、および低レベルの信号）。
【００３２】
当該信号がどのように分類されたとしても、上記分類にしたがって当該信号が処理されるステップ１３３０にフローは進む。
【００３３】
当該信号が良質に分類された場合、信号プロセッサ１３０の制御のもとで、生理学的データ（例えば心拍数）を当該信号から抽出し、当該生理学的データを監視対象の患者に表示するユーザインターフェース１３５に出力し、当該データがより高次の臨床処置の対象となるローカル解析モジュール１４０に送信し、当該データが記録されるデータ管理要素１４５に送信し、および／または、リモート解析モジュールまたはリモート臨床表示にさらに送信するためのネットワークインターフェース１５０に送信する。当該信号がノイジーと分類された場合、当該信号から生理学的データは抽出されず、その代わりに信号プロセッサ１３０の制御のもとで、ノイジーな信号である旨の通知（信号通知）が、要素１３５、１４０、１４５、および／または、１５０のうちの１つまたはそれ以上に出力される。当該信号が微弱と分類された場合、当該信号から生理学的データは抽出されず、その代わりに信号プロセッサ１３０の制御のもとで、微弱な信号である旨の通知（信号通知）が、要素１３５、１４０、１４５、および／または、１５０のうちの１つまたはそれ以上に出力される。信号品質の改善に迅速に行動するために、ノイジーな信号に対して適切となる修正的な行動の推奨を、ノイジーな信号である旨の通知とともに通知してよく、微弱な信号に対して適切となる修正的な行動の推奨を、微弱な信号である旨の通知とともに通知してよい。
【００３４】
ピーク幅のしきい値として割り当てられた当該信号のピーク幅および値を計測する技術は、システムの仕様や監視する生理学的パラメータに合わせて変化する。監視するパラメータが心拍数であるいくつかの実施の形態において、当該信号のピーク幅は、ピーク振幅から当該ピーク振幅の１０パーセントにあるピーク減衰しきい値までの、正の時間遅延の方向における半分の幅として計測されてよく、当該ピーク幅は以下の値が割り当てられたピーク幅のしきい値と比較される。
【００３５】
高い中央ピークの幅のしきい値＝０.１秒
低い中央ピークの幅のしきい値＝０.０１２５秒
非中央ピークの幅のしきい値＝０.１２５秒
また、これら実施の形態において、中央ピークのピーク振幅の少なくとも１０パーセントのピーク振幅がある場合、非中央ピークは有意とみなされてよい。
【００３６】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記生理学的信号のエンベロープを抽出するステップと、前記エンベロープを用いて、前記生理学的信号の自己相関結果を生成するステップとをさらに含み、前記生理学的信号の１つまたは複数の特性の比較は、前記生成された自己相関結果の１つまたは複数の特性と、１つまたは複数の所定の特徴的な特性との間で行われることを特徴とする方法を開示する。
【００３７】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記所定の特徴的な特性は、中央にあるピークの幅を特性に含むことを特徴とする方法を開示する。
【００３８】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記所定の特徴的な特性は、中央以外の位置にあるピークの幅を特性に含むことを特徴とする方法を開示する。
【００３９】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記分類するステップは、前記生理学的信号の中央にあるピークが所定幅のしきい値におさまる幅を有しているか否かを判定した結果と、前記生理学的信号の中央以外の位置にあるピークが当該中央以外の位置にあるピークの幅に対応するしきい値を超えた幅を有しているか否かを判定した結果とに、少なくとも一部基づいて、前記信号を良質レベル信号に分類することを含むことを特徴とする方法を開示する。
【００４０】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記分類するステップは、前記生理学的信号の中央にあるピークが所定幅のしきい値の範囲を超えた幅を有しているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号をノイジー信号に分類することを含むことを特徴とする方法を開示する。
【００４１】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記分類するステップは、前記生理学的信号の中央にあるピークが所定幅のしきい値の範囲を下回る幅を有しているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号を低レベル信号に分類することを含むことを特徴とする方法を開示する。
【００４２】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記分類するステップは、前記生理学的信号の中央以外の位置にあるピークが、当該中央以外の位置にあるピークの幅に対応するしきい値の範囲を下回る幅を有しているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号を低レベル信号に分類することを含むことを特徴とする方法を開示する。
【００４３】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記処理するステップは、前記信号が良質レベルに分類された場合、前記生理学的信号から生理学的データを抽出するステップと、前記生理学的データを出力するステップとを含むことを特徴とする方法を開示する。
【００４４】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記処理するステップは、前記生理学的信号を分類したことに応じて、信号通知を生成するステップと、前記信号通知を出力するステップとを含むことを特徴とする方法を開示する。
【００４５】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記処理するステップは、前記生理学的信号を微弱に分類したことに応じて、微弱信号通知を生成するステップと、前記微弱信号通知を出力するステップとを含むことを特徴とする方法を開示する。
【００４６】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記生理学的信号のエンベロープを抽出し、前記エンベロープを用いて、前記生理学的信号の自己相関結果を生成し、前記生理学的信号の１つまたは複数の特性の比較は、前記生成された自己相関結果の１つまたは複数の特性と、１つまたは複数の所定の特徴的な特性との間で行われることを特徴とするシステムを開示する。
【００４７】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記生理学的信号の中央にあるピークが所定幅のしきい値におさまる幅を有しているか否かを判定した結果と、前記生理学的信号の中央以外の位置にあるピークが当該中央以外の位置にあるピークの幅に対応するしきい値を超えた幅を有しているか否かを判定した結果とに、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号を良質レベル信号に分類することを特徴とするシステムを開示する。
【００４８】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記生理学的信号の中央にあるピークが所定幅のしきい値の範囲を超えた幅を有しているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号をノイジー信号に分類することを特徴とするシステムを開示する。
【００４９】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記生理学的信号の中央にあるピークが所定幅のしきい値の範囲を下回る幅を有しているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号を低レベル信号に分類することを特徴とするシステムを開示する。
【００５０】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記生理学的信号の中央以外の位置にあるピークが当該中央以外の位置にあるピークの幅に対応するしきい値の範囲を下回る幅を有しているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記生理学的信号を低レベル信号に分類することを特徴とするシステムを開示する。
【００５１】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記複数の信号の種類は、良質レベル、ノイジーレベル、および低レベルの信号のうち少なくとも２つであることを特徴とするシステムを開示する。
【００５２】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記自己相関結果の前記信号のピークの幅は、中央にあるピークの幅と中央以外の位置にあるピークの幅とを含むことを特徴とするシステムを開示する。
【００５３】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記信号プロセッサの制御のもとで、前記システムは、前記信号の中央ピークが低い中央ピークの幅のしきい値と高い中央ピークの幅のしきい値との間にあるか否かを判定した結果と、前記信号の非中央ピークの幅が非中央ピークの幅のしきい値を超えているか否かを判定した結果とに、少なくとも一部基づいて、前記信号を良質と分類することを特徴とするシステムを開示する。
【００５４】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記信号プロセッサの制御のもとで、前記信号の中央ピークの幅が高い中央ピークの幅のしきい値を超えているか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記信号をノイジーと分類することを特徴とするシステムを開示する。
【００５５】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記信号プロセッサの制御のもとで、非中央ピークの幅のしきい値を超える幅をもつ前記信号の非中央ピークが存在しないか否かを判定した結果に、少なくとも一部基づいて、前記信号を微弱と分類することを特徴とするシステムを開示する。
【００５６】
本発明のいくつかの実施の形態は、前記処理するステップは、前記信号を微弱に分類したことに応じて、微弱信号通知を生成するステップと、前記微弱信号通知を出力するステップとを含むことを特徴とする方法を開示する。
【００５７】
本発明は、思想または本質的な性質から外れることなく、他の特定の形式で実施され得ると当業者によって評価されるだろう。したがって、本記載は実例であって制限的なものではないと考えられる。本発明の技術的範囲は添付のクレームによって導出され、等価な範囲に含まれるすべての改変は包含されることが意図される。
【図１】
2013518607.tif 000003
【図２】
2013518607.tif 000004
【図３】
2013518607.tif 000005
【図４】
2013518607.tif 000006
【図５】
2013518607.tif 000007
【図６】
2013518607.tif 000008
【図７】
2013518607.tif 000009
【図８】
2013518607.tif 000010
【図９】
2013518607.tif 000011
【図１０】
2013518607.tif 000012
【図１１】
2013518607.tif 000013
【図１２】
2013518607.tif 000014
【図１３】
2013518607.tif 000015
【国際調査報告】
2013518607.tif 000016