(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者から取得されたＥＣＧ信号におけるモーションアーチファクトを低減する装置において、
前記ＥＣＧ信号を受信し、前記ＥＣＧ信号から平均値拍動を計算する計算ユニットと、
前記ＥＣＧ信号及び前記ＥＣＧ信号から計算された前記平均値拍動に基づいて残差信号を取得する第１の取得ユニットと、
１以上のカットオフ周波数を用いて前記残差信号のフィルタリングを実行するフィルタリングユニットと、
前記フィルタリングされた残差信号及び前記平均値拍動を使用して修正されたＥＣＧ信号を取得する第２の取得ユニットと、
前記患者の動作状態を表す加速度信号を使用して前記残差信号をフィルタリングする前記フィルタリングユニットの前記１以上のカットオフ周波数を決定する決定ユニットと、
を有し、
前記フィルタリングの前記１以上のカットオフ周波数が、前記加速度信号の信号周波数を有し、
前記フィルタリングユニットが、前記加速度信号の前記信号周波数をブロックするように前記決定ユニットにより決定されたカットオフ周波数を持つバンドストップフィルタを有する、
装置。
【請求項２】
前記加速度信号の前記信号周波数が、前記加速度信号の２つの連続したピーク値の間の時間間隔によって決定される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フィルタリングの前記１以上のカットオフ周波数が、前記加速度信号のパワースペクトルの上位Ｎのパワーエネルギに対応するＮの周波数を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
Ｎが［１，１０］の範囲内である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
Ｎが、３である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記装置が、
前記加速度信号を基準信号として使用して前記ＥＣＧ信号の適応フィルタリングを実行する適応フィルタ、
を有し、
前記計算ユニットが、前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号を前記ＥＣＧ信号として受信し、前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号から前記平均値拍動を計算し、
前記第１の取得ユニットが、前記ＥＣＧ信号としての前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号及び前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号から計算された前記平均値拍動に基づいて前記残差信号を取得する、
請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１の取得ユニットが、
前記残差信号を取得するように前記ＥＣＧ信号から前記平均値拍動を減算する減算ユニット、
を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第２の取得ユニットが、
前記修正されたＥＣＧ信号を取得するように前記平均値拍動に前記フィルタリングされた残差信号を加算し戻す加算ユニット、
を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
患者から取得されたＥＣＧ信号におけるモーションアーチファクトを低減する方法において、前記方法が、
ＥＣＧ信号センサから前記ＥＣＧ信号を受信するステップと、
前記ＥＣＧ信号から平均値拍動を計算するステップと、
前記ＥＣＧ信号及び前記ＥＣＧ信号から計算された前記平均値拍動に基づいて残差信号を取得するステップと、
加速度センサから取得された前記患者の動作状態を表す加速度信号を受信するステップと、
前記加速度信号を使用してフィルタリングユニットの１以上のカットオフ周波数を決定するステップと、
前記１以上のカットオフ周波数を用いる前記フィルタリングユニットを使用して前記残差信号をフィルタリングするステップと、
前記フィルタリングされた残差信号及び前記平均値拍動に基づいて修正されたＥＣＧ信号を取得するステップと、
を有し、
前記１以上のカットオフ周波数が、前記加速度信号の信号周波数を有し、
前記フィルタリングユニットが、前記加速度信号の前記信号周波数をブロックするように前記決定ユニットにより決定されたカットオフ周波数を持つバンドストップフィルタを有する、
方法。
【請求項１０】
前記加速度信号の前記信号周波数が、前記加速度信号の２つの連続したピーク値の間の時間間隔によって決定される、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記１以上のカットオフ周波数を決定するステップが、
前記フィルタリングの前記カットオフ周波数として前記加速度のパワースペクトルの上位Ｎのパワーエネルギに対応するＮの周波数を決定すること、
を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法が、
前記平均値拍動を計算する前に、基準信号として前記加速度信号を用いて前記ＥＣＧ信号を適応フィルタリングするステップ、
を有し、
前記平均値拍動が、前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号から計算され、
前記残差信号が、前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号及び前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号から計算された前記平均値拍動に基づいて取得される、
請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生理学的信号を処理するモーションアーチファクト除去技術に関し、より具体的には、患者動作又は運動によるＥＣＧ信号モーションアーチファクトを低減する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＣＧ（心電図）信号は、身体表面に取り付けられた電極を使用して患者の身体から取得される。前記患者の動作により引き起こされる電極‐皮膚インピーダンスの変化により、モーションアーチファクトが、前記ＥＣＧ信号に導入される。
【０００３】
"Motion Artifact Reduction in Electrocardiogram Using Adaptive Filter"のタイトルの下で文献に開示されるように、対象の動作を検出するのに三軸加速度計を使用するポータブルＥＣＧレコーダが、提案され、三軸加速度信号が、前記モーションアーチファクトを相殺するように適応フィルタに対する基準信号として使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ＥＣＧ信号の、信号対雑音比（ＳＮＲ）又は信号対雑音及び干渉比（ＳＩＮＲ）のような、品質を改良することを目標とする。より具体的には、ＥＣＧ信号におけるモーションアーチファクトを低減することを目標とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、本発明の一実施例は、患者のＥＣＧ信号におけるモーションアーチファクトを低減する装置を提供し、前記装置は、前記ＥＣＧ信号から平均値拍動を計算するように構成される計算ユニットと、前記ＥＣＧ信号及び前記ＥＣＧ信号から計算された前記平均値拍動に基づいて残差信号（residual signal）を取得するように構成される第１の取得ユニットと、１以上のカットオフ周波数を用いて前記残差信号のフィルタリングを実行するように構成されるフィルタリングユニットと、前記フィルタリングされた残差信号及び前記平均値拍動に基づいて修正されたＥＣＧ信号を取得するように構成される第２の取得ユニットと、前記患者の動作状態を表す加速度信号に基づいて前記フィルタリングの前記１以上のカットオフ周波数を決定するように構成される決定ユニットとを有する。
【０００６】
前記患者の動作により引き起こされるモーションアーチファクトは、前記ＥＣＧ信号の許容不可能な歪を引き起こし、誤診を引き起こすことさえありうる。
【０００７】
前記ＥＣＧ信号から前記モーションアーチファクトを除去するために、前記モーションアーチファクトにより導入される干渉が、前記患者の前記動作状態を表す加速度信号を使用して対処される。前記フィルタリングの前記カットオフ周波数と前記患者の前記動作状態との間の対応関係が、構築される。
【０００８】
したがって、これは、前記患者の動作により導入される周波数成分を特定的にブロックする可能性を提供する。これにより、前記ＥＣＧ信号における前記モーションアーチファクトは、低減され、前記ＥＣＧ信号の品質は、改良され、これは、誤診の低減にも寄与する。
【０００９】
一実施例において、前記フィルタリングの前記１以上のカットオフ周波数は、前記加速度信号の信号周波数を有する。
【００１０】
特定の環境下で、例えば前記患者が歩いている又は走っている場合に、前記加速度信号は、周期的な信号と見なされうる。前記加速度信号の信号周波数は、前記ＥＣＧ信号に深刻な干渉を導入する周波数成分に対応すると見なされる。したがって、前記加速度信号の信号周波数をブロックすることは、前記ＥＣＧ信号における前記モーションアーチファクトを低減することができる。
【００１１】
一実施例において、前記加速度信号の信号周波数は、前記加速度信号の２つの連続したピーク値の間の時間間隔によって容易に決定されることができる。
【００１２】
前記加速度信号の信号周波数は、計算コストを大幅に増加することなしに容易に決定されることができるので、この実施例のコスト節約実現は、予測可能である。
【００１３】
他の実施例において、前記フィルタリングの前記１以上のカットオフ周波数は、前記加速度信号のパワースペクトルの上位Ｎのパワーエネルギに対応するＮの周波数を有する。
【００１４】
前記モーションアーチファクトの帯域幅は、特に前記患者が歩いている又は走っている場合に前記ＥＣＧ信号の帯域幅と重複するので、前記ＥＣＧ信号から前記モーションアーチファクトの全ての周波数成分を除去することは、可能ではない。しかしながら、当業者は、前記加速度信号のパワースペクトル内の最も強力なパワーエネルギを持つ周波数成分が、前記ＥＣＧ信号に最も深刻な干渉をもたらし、したがって、前記ＥＣＧ信号から前記加速度信号のパワースペクトルの上位Ｎのパワーエネルギに対応する周波数成分のみを除去することが、大幅に実際的かつ有意義であると理解する。
【００１５】
有利には、Ｎは、［１，１０］の範囲内である。本発明の一実施例において、Ｎは３である。
【００１６】
Ｎが３である実施例において、前記モーションアーチファクトのほとんどが前記ＥＣＧ信号から除去されることができることが予測され、したがって、前記ＥＣＧ信号の達成される品質は、応用シナリオのほとんどにおいてその要件を満たすことができる。
【００１７】
有利には、前記装置は、前記加速度信号を用いて前記ＥＣＧ信号の適応フィルタリングを実行するように構成される適応フィルタを更に有し、前記計算ユニットは、前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号から前記平均値拍動を計算するように構成され、前記第１の取得ユニットは、前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号及び前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号から計算された前記平均値拍動に基づいて前記残差信号を取得するように構成される。
【００１８】
換言すると、前記適応フィルタは、基準信号として前記加速度信号を使用して前記ＥＣＧ信号の適応フィルタリングを実行する。したがって、前記モーションアーチファクトの一部は、前記ＥＣＧ信号から除去されることができ、生のＥＣＧ信号より少ないモーションアーチファクトが前記フィルタリングされたＥＣＧ信号内に存在すべきである。したがって、前記適応フィルタの追加の使用は、前記ＥＣＧ信号の品質を更に改良しうる。
【００１９】
他の態様において、本発明の一実施例は、患者のＥＣＧ信号を取得する装置を提供し、前記装置は、患者の前記ＥＣＧ信号を取得する第１の感知ユニットと、前記患者の動作状態を表す加速度信号を取得する第２の感知ユニットと、前記第１の感知ユニット及び前記第２の感知ユニットに接続された本発明の第１の態様による前記患者の前記ＥＣＧ信号におけるモーションアーチファクトを低減する装置とを有する。
【００２０】
他の態様において、本発明の一実施例は、患者のＥＣＧ信号におけるモーションアーチファクトを低減する方法を提供し、前記方法は、前記ＥＣＧ信号から平均値拍動を計算するステップと、前記ＥＣＧ信号及び前記ＥＣＧ信号から計算された前記平均値拍動に基づいて残差信号を取得するステップと、１以上のカットオフ周波数を用いて前記残差信号のフィルタリングを実行するステップと、前記フィルタリングされた残差信号及び前記平均値拍動に基づいて修正されたＥＣＧ信号を取得するステップと、前記患者の動作状態を表す加速度信号に基づいて前記フィルタリングの前記１以上のカットオフ周波数を決定するステップとを有する。
【００２１】
一実施例において、前記決定するステップは、前記フィルタリングの前記カットオフ周波数として前記加速度信号の信号周波数を決定するステップを有し、他の実施例において、前記決定するステップは、前記フィルタリングの前記カットオフ周波数として前記加速度信号のパワースペクトルの上位Ｎのパワーエネルギに対応するＮの周波数を決定するステップを有する。
【００２２】
本発明の上記の及び他の目的及びフィーチャは、添付の図面と併せて検討される以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来技術によるモーションアーチファクトを低減する装置のブロック図を示す。
【図２】本発明の一実施例によるモーションアーチファクトを低減する装置のブロック図を示す。
【図３】本発明の他の実施例によるモーションアーチファクトを低減する装置のブロック図を示す。
【図４】本発明の一実施例によるＥＣＧ信号を取得する装置のブロック図を示す。
【図５】本発明の一実施例による患者のＥＣＧ信号におけるモーションアーチファクトを低減する方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
上記の図面を通して、同様の参照番号は、同様の、類似の又は対応するフィーチャ又は機能を示すと理解される。
【００２５】
ここで本発明の実施例、図に示される１以上の例が、参照される。前記実施例は、本発明の説明の目的で提供され、本発明の限定として意図されない。例えば、一実施例の一部として図示又は記載されたフィーチャは、更なる実施例をもたらすように他の実施例とともに使用されてもよい。本発明が、本発明の範囲及び精神内に入るこれら及び他の修正例及び変形例を含むことが意図される。
【００２６】
図１は、従来技術によるモーションアーチファクトを低減する装置のブロック図を示す。
【００２７】
図１を参照すると、モーションアーチファクトを低減する装置１００は、計算ユニット１１０、第１の取得ユニット１２０、フィルタリングユニット１３０、及び第２の取得ユニット１４０を有する。
【００２８】
計算ユニット１１０は、前記ＥＣＧ信号から平均値拍動を計算するように構成される。
【００２９】
特に、計算ユニット１１０において、前記平均値拍動は、連続したＥＣＧサイクルの平均化に基づいて計算されてもよい。当業者は、他のアルゴリズムが計算ユニット１１０に対して使用されてもよいと理解しうる。
【００３０】
第１の取得ユニット１２０は、前記ＥＣＧ信号及び前記ＥＣＧ信号から計算された前記平均値拍動に基づいて残差信号を取得するように構成される。したがって、前記ＥＣＧ信号及びそこから計算された前記平均値拍動は、第１の取得ユニット１２０の入力部に提供される。
【００３１】
加えて、第１の取得ユニット１２０は、前記残差信号を取得するように前記ＥＣＧ信号から前記平均値拍動を減算する減算ユニットを有してもよい。当業者は、第１の取得ユニット１２０が、前記残差信号を取得するのに他のアルゴリズムを採用してもよいと理解しうる。第１の取得ユニット１２０の出力部において取得される前記残差信号は、フィルタリングユニット１３０の入力として提供される。
【００３２】
フィルタリングユニット１３０は、固定のカットオフ周波数を用いて前記残差信号のフィルタリングを実行するように構成される。例えば、フィルタリングユニット１３０は、筋肉雑音を低減するローパスフィルタと、基線変動を低減するハイパスフィルタとを有してもよい。当業者は、フィルタリングユニット１３０が、バンドパスフィルタと見なされてもよいと理解しうる。例えば、前記バンドパスフィルタは、０．０５Ｈｚ乃至２５０Ｈｚの範囲を取る帯域幅を持ちうる。他のカットオフ周波数は、前記残差信号の周波数帯域を制限するように前記バンドパスフィルタに対して採用されうる。
【００３３】
フィルタリングユニット１３０の出力部において取得される前記フィルタリングされた残差信号は、第２の取得ユニット１４０の入力部にフィードされる。第２の取得ユニット１４０は、前記フィルタリングされた残差信号及び前記平均値拍動に基づいて修正されたＥＣＧ信号を取得するように構成され、したがって、前記ＥＣＧ信号から計算された前記平均値拍動も、第２の取得ユニット１４０の入力として提供される。
【００３４】
特に、第２の取得ユニット１４０は、修正されたＥＣＧ信号を取得するように前記平均値拍動に前記フィルタリングされた残差信号を加算し戻すように構成された加算ユニットを有してもよい。当業者は、第２の取得ユニット１４０が、前記修正されたＥＣＧ信号を取得するのに他のアルゴリズムを採用してもよいと理解しうる。
【００３５】
既存の解決法において、平均値拍動計算の設計及びローパス／ハイパスフィルタの設計の両方が、最終的なフィルタリングされた信号に対して大きな影響を持つ。特に速い走行速度を持つ運動の場合に、前記既存の解決法に対して、まだいくらかの雑音が存在する。
【００３６】
図２は、本発明の一実施例によるモーションアーチファクトを低減する装置のブロック図を示す。
【００３７】
図２を参照すると、装置２００は、計算ユニット２１０、第１の取得ユニット２２０、フィルタリングユニット２３０、第２の取得ユニット２４０及び決定ユニット２５０を有する。
【００３８】
計算ユニット２１０、第１の取得ユニット２２０及び第２の取得ユニット２４０は、図１に関連して記載されたものと同様であり、したがって、これらの繰り返しの記載は、省略される。
【００３９】
本発明の前記実施例において、フィルタリングユニット２３０の１以上のカットオフ周波数は、前記患者の動作状態を表す加速度信号に基づいて決定ユニット２５０により決定される。
【００４０】
前記加速度信号は、患者の体表面に付着された電極上に配置された加速度計センサを使用して取得されうる。Ａ／Ｄコンバータは、前記加速度計センサのアナログ加速度信号をデジタル信号に変換するのに使用されうる。当業者は、サンプリングされた加速度信号が、まだ前記電極の動作、したがって前記患者の動作状態を表すと理解しうる。
【００４１】
本発明の一実施例において、決定ユニット２５０により決定される前記１以上のカットオフ周波数は、前記加速度信号の信号周波数を有する。
【００４２】
前記加速度信号は、前記患者の動作状態を表すので、前記加速度信号の信号周波数は、前記ＥＣＧ信号に深刻な干渉を導入する周波数成分に対応すると見なされる。フィルタリングユニット２３０の前記カットオフ周波数として前記加速度信号の信号周波数を使用することは、特に、前記導入されたモーションアーチファクトを低減する。
【００４３】
本発明の一実施例において、決定ユニット２５０において、前記加速度信号の信号周波数は、前記加速度信号の２つの連続するピーク値の間の時間間隔によって単純に決定されることができる。特に、前記加速度信号の前記ピーク値の出現の時点が、記録され、前記加速度信号の信号周波数は、連続して記録された前記時点に基づいて決定されうる。当業者は、前記加速度信号の信号周波数を決定する他の方法が採用されてもよいと理解しうる。
【００４４】
当業者は、前記加速度信号の周波数成分の一部が、前記ＥＣＧ信号の周波数スペクトルと重複する可能性があり、前記周波数成分の一部が、当技術分野の様々な方法を使用して前記ＥＣＧ信号から除去されることができると理解しうる。前記実施例の以下の記載において、提案された装置は、前記ＥＣＧ信号のスペクトルと重複する前記加速度信号の周波数成分を除去することに集中する。
【００４５】
有利には、決定ユニット２５０は、前記加速度信号の決定された信号周波数が所定の範囲内である場合にのみ、前記フィルタリングの前記カットオフ周波数として前記加速度信号の前記信号周波数を決定する。例えば、前記所定の範囲は、毎分３０−３００回の心拍数に対応する、０．５Ｈｚ−５Ｈｚでありうる。この範囲内の前記加速度信号の周波数成分は、前記ＥＣＧ信号のスペクトルと完全に重複するので、当技術分野のアプローチを使用してこれらを除去することは難しい。それどころか、前記フィルタリングの前記カットオフ周波数は、非線形ベースで決定されるので、提案された装置は、前記患者の動作により導入される前記モーションアーチファクトを低減するのに利点を示す。
【００４６】
フィルタリングユニット２３０は、前記加速度信号の前記信号周波数を特定的にブロックするように、カットオフ周波数が決定ユニット２５０により決定される、バンドストップフィルタを有してもよい。前記フィルタは、前記フィルタリングされた残差信号の遅延が一定であり、信号に独立であるという利点を持つ有限インパルス応答（ＦＩＲ）であってもよい。
【００４７】
本発明による装置の動作は、本発明の範囲に対する限定と見なされるべきではない特定の例に関連して以下に記載される。
【００４８】
応用シナリオは、前記患者が、０．６ｍの歩幅及び２．１６ｋｍ／ｈの歩行速度で歩いているものとして与えられる。
【００４９】
決定ユニット２５０において、前記加速度信号の前記信号周波数は、ストライド周波数に対応する１Ｈｚとして決定されうる。決定ユニット２５０は、前記所定の範囲内であるので、１Ｈｚとしてフィルタリングユニット２３０の前記カットオフ周波数を決定する。
【００５０】
フィルタリングユニット２３０は、前記ストライド周波数に対応する周波数成分を特定的にブロックするように、１Ｈｚの周波数成分をブロックするように構成される。
【００５１】
本発明の他の実施例において、フィルタリングユニット２３０は、図１に関連して上に記載された筋肉雑音を低減する前記ローパスフィルタ及び基線変動を低減する前記ハイパスフィルタを更に有する。代わりに、前記ローパスフィルタ及び前記ハイパスフィルタの組み合わせは、筋肉雑音及び他のアーチファクトの両方を低減する単一のバンドパスフィルタにより置き換えられることができる。例えば、０．０５Ｈｚ乃至２５０Ｈｚの範囲を取る帯域幅を持つバンドパスフィルタが、採用されることができる。当業者は、前記バンドパスフィルタの特定の帯域幅が、ここでは例示目的のみで記載され、他の範囲の帯域幅が、使用されてもよく、請求項に規定される本発明の範囲内であると見なされるべきである。
【００５２】
他の実施例において、フィルタリングユニット２３０において、前記バンドストップフィルタは、筋肉雑音及び他のアーチファクトを低減するフィルタと組み合わせられてもよい。当業者は、上記の応用シナリオに対して、フィルタリングユニット２３０が、２つのバンドパスフィルタと見なされてもよいと理解しうる。特に、フィルタリングユニット２３０は、
0006469075.tif 000002
と表されてもよい。
【００５３】
本発明の他の実施例において、決定ユニット２５０により決定される前記１以上のカットオフ周波数は、前記加速度信号のパワースペクトルの上位Ｎのパワーエネルギに対応するＮの周波数を有する。
【００５４】
前記モーションアーチファクトの帯域幅は、前記患者が歩いている又は走っている場合に、前記ＥＣＧ信号の帯域幅と重複するので、前記ＥＣＧ信号から前記モーションアーチファクトの全ての周波数成分を除去することは、可能ではない。しかしながら、当業者は、前記加速度信号のパワースペクトル内の最も強力なパワーエネルギを持つ周波数成分が、前記ＥＣＧ信号に最も深刻な干渉を起こし、したがって、前記ＥＣＧ信号から前記加速度信号のパワースペクトルの上位Ｎのパワーエネルギに対応する周波数成分のみを除去することが、大幅に実際的かつ有意義であると理解すべきである。
【００５５】
有利には、Ｎは、［１，１０］の範囲内である。本発明の一実施例において、Ｎは３である。以下、本発明は、Ｎが３である実施例に関連して記載される。
【００５６】
前記加速度信号のパワースペクトルは、前記サンプリングされた加速度信号にＦＦＴ変換を適用することにより取得されることができる。当業者は、他のアプローチが、前記加速度信号のパワースペクトルを取得するように使用されてもよいと理解すべきである。前記パワースペクトルの具体的な計算は、ここには更に記載されない。
【００５７】
決定ユニット２５０は、前記加速度信号の上位３つのＦＦＴ振幅を持つ周波数成分に対応する３つの周波数を決定しうる。例えば、ｆ0は、最も大きいパワーエネルギを持つ周波数であり、ｆ1は、二番目に大きいパワーエネルギを持つ周波数であり、ｆ2は、前記加速度信号のパワースペクトルの三番目に大きいパワーエネルギを持つ周波数である。下付き添え字は、前記パワースペクトル内の前記周波数成分の前記パワーエネルギのランキングを識別するのに使用され、これは、前記周波数の値のランキングを表さない。例えば、一実施例において、ｆ0、ｆ1及びｆ2の間の関係は、ｆ1＜ｆ0＜ｆ2を示しうる。
【００５８】
フィルタリングユニット２３０は、これらの周波数、すなわちｆ0、ｆ1及びｆ2をブロックするように構成される。当業者は、フィルタリングユニット２３０が、３つのバンドパスフィルタを有すると見なされてもよいと理解しうる。この実施例において、前記フィルタは、ＦＩＲフィルタである。特に、フィルタリングユニット２３０は、
0006469075.tif 000003
と表されてもよい。
【００５９】
他の実施例において、フィルタリングユニット２３０は、図１に関連して上に記載された筋肉雑音及び基線変動を低減する帯域幅を持つ前記フィルタと組み合わされてもよい。０．０５Ｈｚ＜ｆ1＜ｆ0＜ｆ2＜２５０Ｈｚを仮定すると、フィルタリングユニット２３０は、以下のように規定された４つのバンドパスフィルタを有すると見なされうる。
0006469075.tif 000004
【００６０】
図３は、本発明の他の実施例によるモーションアーチファクトを低減する装置のブロック図を示す。
【００６１】
図３に示されるように、装置３００は、計算ユニット２１０、第１の取得ユニット２２０、フィルタリングユニット２３０、第２の取得ユニット２４０、決定ユニット２５０及び適応フィルタ２６０を有する。
【００６２】
計算ユニット２１０、第１の取得ユニット２２０、フィルタリングユニット２３０、第２の取得ユニット２４０及び決定ユニット２５０は、図２に関連して記載されたものと同様である。図２及び図３に示される実施例の間の差は、図３において、計算ユニット２１０及び第１の取得ユニット２２０に対する入力信号として生のＥＣＧ信号の代わりに適応フィルタリングされたＥＣＧ信号が使用されるという事実にある。
【００６３】
適応フィルタ２６０は、前記加速度信号を用いて前記ＥＣＧ信号の適応フィルタリングを実行するように構成される。適応フィルタ２６０は、再帰的最小二乗（ＲＬＳ）フィルタ、最小二乗平均（ＬＭＳ）フィルタ又は当業者が思いつく他のフィルタでありうる。
【００６４】
基準信号として前記加速度信号を使用して、適応フィルタ２６０は、前記ＥＣＧ信号の適応フィルタリングを実行する。したがって、前記ＥＣＧ信号における前記モーションアーチファクトの一部は、除去されることができる。
【００６５】
図３に示される実施例において、計算ユニット２１０は、前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号から前記平均値拍動を計算するように構成され、第１の取得ユニット２２０は、前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号及び前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号から計算された前記平均値拍動に基づいて前記残差信号を取得するように構成される。
【００６６】
本発明の前記実施例において前記生のＥＣＧ信号の代わりに前記フィルタリングされたＥＣＧ信号を使用することは、前記ＥＣＧ信号における前記モーションアーチファクトを低減し、前記ＥＣＧ信号の品質を改良することができる。
【００６７】
当業者は、本発明によるモーションアーチファクトを低減する装置が、ＦＰＧＡ、ＣＰＵ、ＤＳＰユニット又は他の手段により実装されてもよいと理解しうる。
【００６８】
他の態様において、本発明の一実施例は、患者のＥＣＧ信号を取得する装置を更に提供する。図４は、本発明の一実施例によるＥＣＧ信号を取得する装置のブロック図を示す。
【００６９】
図４に示されるように、ＥＣＧ信号を取得する装置４００は、第１の感知ユニット４１０、第２の感知ユニット４２０及び装置４３０を有する。
【００７０】
第１の感知ユニット４１０は、患者の前記ＥＣＧ信号を取得するように構成される。本発明の一実施例において、第１の感知ユニット４１０は、複数の電極として実装される。動作において、これらの電極は、患者の体表面に付着される。特別な化学物質が、前記取得されるＥＣＧ信号の品質を改良するように前記電極と前記体表面との間で使用されてもよい。
【００７１】
当業者は、第１の感知ユニット４１０が、後の処理に対して前記ＥＣＧ信号を準備するように信号調整回路を更に有する。Ａ／Ｄコンバータ及びフィルタは、前記信号調整回路に含まれてもよい。当業者は、第１の感知ユニット４１０の他の実装も可能であると理解しうる。
【００７２】
第２の感知ユニット４２０は、前記加速度信号を取得するように構成される。本発明の一実施例において、第２の感知ユニット４２０は、前記第１の感知ユニット上に配置された又は前記患者の体表面に個別に付着された加速度計センサとして実装される。
【００７３】
当業者は、第２の感知ユニット４２０が、前記取得された加速度信号に対処する信号調整回路を有してもよいと理解しうる。第２の感知ユニット４２０内の前記信号調整回路は、第１の感知ユニット４１０内のものと同様である。第２の感知ユニット４２０の他の実装が、採用されてもよい。
【００７４】
装置４３０は、入力として前記ＥＣＧ信号及び前記加速度信号を受信するように第１の感知ユニット４１０及び第２の感知ユニット４２０と接続される。装置４３０は、前記患者の前記ＥＣＧ信号における前記モーションアーチファクトを低減するように上で述べられた本発明の第１の態様によって構成される。
【００７５】
当業者は、装置４００が、ポータブルＥＣＧレコーダであることができる。
【００７６】
他の態様において、本発明の一実施例は、患者のＥＣＧ信号におけるモーションアーチファクトを低減する方法を更に提供する。図４は、モーションアーチファクトを低減する方法のフローチャートを示す。
【００７７】
図５に示されるように、前記方法は、Ｓ５１０，Ｓ５２０、Ｓ５３０、Ｓ５４０、及びＳ５５０のステップを有する。
【００７８】
ステップＳ５１０において、平均値拍動が、前記ＥＣＧ信号から計算される。
【００７９】
ステップＳ５２０において、残差信号が、前記ＥＣＧ信号及び前記ＥＣＧ信号から計算された前記平均値拍動に基づいて取得される。
【００８０】
ステップＳ５３０において、前記残差信号のフィルタリングが、１以上のカットオフ周波数を用いて実行される。
【００８１】
ステップＳ５４０において、修正されたＥＣＧ信号が、前記フィルタリングされた残差信号及び前記平均値拍動に基づいて取得される。
【００８２】
ステップＳ５５０において、前記フィルタリングの前記１以上のカットオフ周波数が、前記患者の動作状態を表す加速度信号に基づいて決定される。
【００８３】
提案された前記方法を使用して、前記患者の動作により導入された前記モーションアーチファクトに対応する周波数成分を特定的にブロックすることが、可能である。したがって、前記ＥＣＧ信号における前記モーションアーチファクトは低減され、前記ＥＣＧ信号の品質は改良され、これは、誤診の低減にも寄与する。
【００８４】
本発明の一実施例において、ステップＳ５５０は、前記フィルタリングの前記カットオフ周波数として前記加速度信号の前記信号周波数を決定することを更に有してもよい。
【００８５】
本発明の一実施例において、ステップＳ５５０は、前記加速度信号の２つの連続したピーク値の間の時間間隔によって前記加速度信号の前記信号周波数を決定することを更に有する。
【００８６】
本発明の他の実施例において、ステップＳ５５０は、前記フィルタリングの前記カットオフ周波数として前記加速度信号のパワースペクトルの上位Ｎのパワーエネルギに対応するＮの周波数を決定することを更に有する。
【００８７】
有利には、ステップＳ５１０の前に、前記方法は、前記加速度信号を用いて前記ＥＣＧ信号の適応フィルタリングを実行するステップを更に有する。この場合、ステップＳ５１０において、前記平均値拍動は、前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号から計算され、ステップＳ５２０において、前記残差信号は、前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号及び前記適応フィルタリングされたＥＣＧ信号から計算された前記平均値拍動に基づいて取得される。
【００８８】
前記適応フィルタの追加の使用は、前記ＥＣＧ信号の品質を更に改良しうる。
【００８９】
上記の方法を実行するコンピュータ実行可能命令のセットが、更に提案される。前記命令は、上で開示された方法のステップを実行するように、計算ユニット２１０、第１の取得ユニット２２０、フィルタリングユニット２３０、第２の取得ユニット２４０、決定ユニット２５０及び適応フィルタ２６０内にあることができる。
【００９０】
本発明は、図面に示される実施例を参照して記載されるが、本発明が、ハードウェア及びソフトウェアのいかなる組み合わせをも含む多くの代替的な形式で実施されうると理解されるべきである。加えて、いかなる適切なサイズ、形状又はタイプの材料、要素、コンピュータプログラム要素、コンピュータプログラムコード、又はコンピュータプログラムモジュールも、使用されることができる。
【００９１】
コンピュータプログラムコードの文脈で論じられるが、前記モジュールが、ハードウェア回路、コンピュータプログラムコード、又はハードウェア回路及びコンピュータプログラムコードのいかなる組み合わせでも実施されうると理解されるべきである。
【００９２】
上記の実施例が、本発明を限定するのではなく、むしろ説明するために与えられることに注意すべきであり、当業者が容易に理解するように、修正例及び変形例が、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに用いられてもよいと理解されるべきである。このような修正例及び変形例は、本発明及び添付の請求項の範囲内であると見なされる。本発明の保護範囲は、添付の請求項により規定される。加えて、請求項内の参照番号のいずれも、請求項に対する限定と解釈されるべきではない。動詞「有する」及びその活用形の使用は、請求項に記載された要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素又はステップに先行する不定冠詞「１つの」は、複数のこのような要素又はステップの存在を除外しない。
【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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