(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者のバイタルサインをモニタするためのデバイスであって、
前記被験者の画像データを遠隔取得するためのイメージングユニットと、
前記イメージングユニット及び／又は前記被験者の動作データを受信するためのインタフェースであって、前記インタフェースは、フィットネスデバイスから前記被験者の前記動作データを受信するように構成される、インタフェースと、
前記画像データから前記被験者のバイタルサインを抽出するための処理ユニットと、
受信した動作データに基づいて前記処理ユニット及び／又は前記イメージングユニットのパラメータを適合させるための制御ユニットとを有し、
前記制御ユニットは、受信した動作データに基づいてバイタルサインのための予想される数値範囲に前記処理ユニット及び／又は前記イメージングユニットのパラメータを適応させるように構成される、デバイス。
【請求項２】
前記動作データは、動作、動作方向、動作経路、動作振幅、動作周波数、動作強度、被験者が作用しなければならない力の抵抗のうち少なくとも１つのタイプを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記動作データは、バイタルサインが測定されるべき被験者に関する物理的な及び／又は運動情報を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記処理ユニットは、ボディ部分又は一群のボディ部分からバイタルサインを決定するように構成され、前記処理ユニットは、受信した動作データに基づいて前記画像データにおける前記ボディ部分又はボディ部分のグループを見つけ、及び／又は、追跡するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記制御ユニットは、前記イメージングユニットの画像取得速度、露光時間、焦点、ズーム又はアクティブセンシングエリアのうち少なくとも１つを適応させるように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記処理ユニットは、バイタルサイン及び／又は前記画像データをフィルタリングするためのフィルタを有し、前記フィルタのパラメータは、前記動作データに依存する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記制御ユニットは、受信した動作データに含まれる周波数及び／又は振幅成分を検出し、前記周波数及び／又は振幅成分に関する前記バイタルサイン及び／又は画像データを修正するために、前記処理ユニットのパラメータを適応させるように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記処理ユニットは、前記バイタルサイン及び／又は画像データをフィルタリングするためのフィルタを有し、前記フィルタのパラメータは、前記動作データの導関数に依存する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記処理ユニットは、前記動作データに依存する前記抽出されたバイタルサインの信頼性を示すクオリティレベルを決定するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記インタフェースは、前記イメージングユニット又は動作検出ユニットから前記イメージングユニットの前記動作データを受信するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
請求項１に記載の被験者のバイタルサインをモニタするためのデバイスと、
前記イメージングユニット及び／又は前記被験者の動作データを、前記バイタルサインをモニタするためのデバイスに供給するための動作検出ユニットとを有する、フィットネスデバイス。
【請求項１２】
被験者のバイタルサインをモニタするための方法であって、
前記被験者の画像データをイメージングユニットから遠隔取得するステップと、
前記イメージングユニット及び／又は前記被験者の動作データを受信するステップであって、前記被験者の前記動作データは、フィットネスデバイスから受信される、ステップと、
処理ユニットを用いて前記画像データから前記被験者のバイタルサインを抽出するステップと、
受信した動作データに基づいて、イメージングユニットのパラメータを適合させ、及び／又は、処理ユニットのパラメータを適合させるステップとを有し、
前記イメージングユニットのパラメータが、受信された前記動作データに基づいてバイタルサインのための予想される数値範囲に適応される、方法。
【請求項１３】
コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されたときに、前記コンピュータが請求項１２に記載の方法のステップを実行することをもたらすためのプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者のバイタルサインをモニタするための、とりわけバイタルサインのコンタクトレス又は遠隔モニタリングのための、デバイス及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
心拍数、呼吸速度又は血液酸素飽和度のような生物測定信号又はバイタルサインを測定する古典的方法は、ユーザが、通常の人間の生活アクティビティにとって目障りなものとして体験され得る面倒なボディセンサを着用することを必要とする。
【０００３】
この問題に対する１つの解決策は、バイタルサインの遠隔コンタクトレスのモニタリングを可能にするフォトプレチスモグラフィイメージング（ＰＰＧ；photoplethysmography imaging）である。ＰＰＧは、皮膚における血液量の時間的変動が皮膚による光吸収の変動をもたらすという原理に基づいている。斯様な変動は、素肌のエリア（例えば顔）の画像を撮るビデオカメラにより登録され得る。強度信号（例えばビデオカメラからの一群のピクセルのＲＧＢ値）の周期変化を見ることにより、心拍数及び呼吸速度が抽出され得る。しかしながら、この方法はターゲットから来る光を評価するので、照明状態の任意の変化又は被験者の運動は、時間的信号における追加の外乱を生成するだろう。斯様である外乱信号は、バイタルサインカメラからのビデオストリームに適用される専用のビデオ処理アルゴリズムによって測定され得る。Schmitzによる刊行物"Video Camera based Photoplethysmography using Ambient Light"(Graduation Symposium at the Technical University of Eindhoven, 2011)は、動作ベクトルが心拍数情報を含むピクセルを探し出すために用いられ得ることを提案する。
【０００４】
しかしながら、外乱信号の測定は、複雑なアルゴリズムを必要とし、関連する高品質の光学素子を有するより高い解像度又はより良好なシャープネスのような、バイタルサインカメラのハードウェア要求を増大させる。更に、高解像度のビデオストリームにおける斯様なビデオベースの動作推定及びトラッキングは、高コストのハードウェアによる広範囲な信号処理を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、低減されたシステムコストでの信頼性が高いバイタルサインモニタリングのためのデバイス及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様において、バイタルサインをモニタするためのデバイスであって、被験者の画像データを得るためのイメージングユニットと、前記イメージングユニット及び／又は前記被験者の動作データを受信するためのインタフェースと、前記画像データから前記被験者のバイタルサインを抽出するための処理ユニットと、受信した動作データに基づいて前記処理ユニット及び／又は前記イメージングユニットのパラメータを適合させるための制御ユニットとを有する、デバイスが示される。
【０００７】
本発明の他の態様において、被験者のバイタルサインをモニタするための前述したデバイスと、前記イメージングユニット及び／又は前記被験者の動作データを、バイタルサインをモニタするための前記デバイスに供給するための動作検出ユニットとを有する、フィットネスデバイスが示される。
【０００８】
本発明の更に他の態様において、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されたときに、前記コンピュータが処理方法のステップを実行することをもたらすためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムが提供される。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項において規定される。請求項に記載された方法、フィットネスデバイス及びコンピュータプログラムは、請求項に記載されたデバイスと、及び、従属請求項において規定されたものと、類似の及び／又は同一の好ましい実施形態を有することが理解されるべきである。
【００１０】
バイタルサインをモニタするためのアプリケーションの典型的なフィールドは、フィットネスデバイスである。フィットネスデバイス上で実行されるエクササイズは、典型的には、略規則的な動作を有する。この動作データは、被験者のバイタルサインをモニタするためのデバイスへの入力として用いられ得る。この手法において、信頼性が高いバイタルサインモニタリングのために必要とされる資源（例えば処理電力、カメラハードウェア）のコストが低減され、検出の信頼性が、ビデオ分析のみに基づく方法と比較して増大され得る。それ故、本発明の一実施形態において、バイタルサインをモニタするための前記デバイスのインタフェースは、フィットネスデバイスから被験者の動作データを受信するように構成され得る。
【００１１】
前記動作データを供給するフィットネスデバイスは、広義に理解されるべきである。通常のフィットネスデバイスは、トレッドミル、自転車型トレーニング機器、エリプティカルトレーナ、ローイングマシン、ワークアウトマシン、ウェイトリフティング及びウェイトリフティングステーション等を含む。この文書における動作検出ユニットは、前記フィットネスデバイスのセンサであり得る。フィットネスデバイスは、運動に対して被験者を鼓舞する、ゲーム機、テレビ又はメディアプログラムのような次世代フィットネスデバイスに関するものとしても理解されるべきである。
【００１２】
更なる実施形態において、前記動作データは、動作、動作方向、動作経路、動作振幅、動作周波数、動作強度、被験者が作用しなければならない力の抵抗、又は、予想された動作特性のうち少なくとも１つのタイプを含む。自転車型トレーニング機器は、例えば、動作周波数に対応する毎分回転数（ＲＰＭ）を測定する。更に、前記動作データは、バイタルサインが測定される被験者に関する物理及び／又は運動情報を含み得る。前記物理情報の例は、被験者のボディサイズ、重量、体脂肪、年齢、皮膚タイプ、ボディ光学測定であり、前記特定のフィットネスデバイス上で運動する前の運動履歴又はアクティビティに関する情報を有する。他の態様は、被験者のバイタルサインをモニタするためのデバイスを開示しており、前記制御ユニットは、受信した動作データに基づいてバイタルサインのための期待された数値範囲に前記処理ユニットのパラメータを適応させるように構成される。例えば、ユーザが激しく運動した場合には、より高い心拍数が期待され得る。
【００１３】
本発明の他の態様において、バイタルサインをモニタするためのデバイスは、ボディ部分又は一群のボディ部分からバイタルサインを決定するように構成される処理ユニットを有し、前記処理ユニットは、受信した動作データに基づいて前記画像データにおける前記ボディ部分又はボディ部分のグループを見つけ、及び／又は、追跡するように構成される。これは、必要とされる信号処理の量を低減する。画像全体を解析する代わりに、関心領域（ＲＯＩ；region of interest）のみが評価される。それ故、非常に計算的に集中的である、例えばビデオストリームの単一のフレームのエッジ分析により、ビデオストリームからユーザを追跡することは必要とされない。代わりに、運動の種類、例えば、エリプティカルトレーナ上の左／右の運動、周期的な左／右）からユーザの運動を知ることにより、この運動は、バイタルサイン情報を計算するときに、予想及び考慮され得る。運動の周波数及び振幅を含む動作データは、例えば作用する歩幅速度又は抵抗を測定する、フィットネスデバイス上のセンサにより供給され得る。フィットネスデバイスの他の設定が評価されてもよい。外部センサが、バイタルサインをモニタするためのデバイスに動作データを供給してもよい（例えば、万歩計）。
【００１４】
異なる実施形態において、バイタルサインをモニタするための前記デバイスの制御ユニットは、前記イメージングユニットの画像取得速度、露光時間、焦点、ズーム又はアクティブセンシングエリアのうち少なくとも１つを適応させるように構成される。イメージングユニットは、ユーザが例えばローイングマシン上で運動しているときにその焦点を調整するカメラであってもよく、ユーザがローイングマシンのイメージングユニットに近付いたときに、近い距離にフォーカスし、ユーザが離れた場合に、遠い距離にフォーカスする。異なる例において、カメラは、ユーザが速いダンシング運動を実行しているときには、そのフレーム速度を増大し、又は、例えばユーザがむしろ静止しているときにユーザが運動サイクルにあるときには、制限された専用エリアまで画像取得エリアを低減してもよい。前と同じように、デバイスは、被験者に関する物理的な情報を用いることができる。バイタルサインを評価するための関心領域の位置は、例えば被験者のボディサイズに依存する。
【００１５】
バイタルサインをモニタするためのデバイスの処理ユニットは、バイタルサイン及び／又は前記画像データをフィルタリングするためのフィルタを更に有してもよく、フィルタのパラメータは、前記動作データに依存する。フィルタリングは、原画像データの前処理と抽出されたバイタルサインの後処理との双方を含むことに留意すべきである。
【００１６】
制御ユニットは、受信した動作データに含まれる周波数及び／又は振幅成分を検出し、前記周波数及び／又は振幅成分に関するバイタルサイン及び／又は画像データを修正するために処理ユニットのパラメータを適応させるように更に構成され得る。この文書における周波数成分は、動作データ中の時間的周波数及び空間的周波数の双方を含む。
【００１７】
バイタルサインモニタの処理ユニットは、前記バイタルサイン及び／又は画像データをフィルタリングするためのフィルタを更に有し、前記フィルタのパラメータは、前記動作データの導関数に依存する。このオプションは、例えば動作の強度が急速に増大したときに、バイタルサインデータを追跡するのを可能にする。この場合、前記バイタルサインの測定の間の平均化時間が低減され、バイタルサインモニタは、バイタルサインの速いトランジェントに従うことが可能となる。前記動作データの導関数に依存するフィルタに加えて、処理ユニットは、前記動作データに依存する前記抽出されたバイタルサインの信頼性を示すクオリティレベルを決定するように構成され得る。速いトランジェントがある場合、バイタルサインモニタが、抽出されたバイタルサインの安定性を順次低減し得る、バイタルサイン情報の速い変化に従うことが可能となるように、平均化時間が低減され得る。
【００１８】
また更に、一実施形態において、前記インタフェースは、前記イメージングユニット又は動作検出ユニットから前記イメージングユニットの前記動作データを受信するように構成される。イメージングユニットの動作がバイタルサイン測定におけるかなりのアーチファクトをもたらし得るので、イメージングユニットの動作が検出され得る。これは、イメージングユニット自体により、例えばイメージングユニットの中の加速度計を用いて、可能にされてもよい。イメージングユニットの動作を検出するための他のオプションは、部屋の中の固定された位置に設けられる光学測定手段を用いることである。これらの動作データを用いることにより、バイタルサイン測定は、修正され、それ故により正確に行われ得る。
【００１９】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下で述べられる実施形態から明らかになり、これらの実施形態を参照して説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による被験者のバイタルサインをモニタするためのデバイスのブロック図を示す。
【図２Ａ】本発明によるフィットネスデバイスの第２の実施形態を示す。
【図２Ｂ】本発明によるフィットネスデバイスの第２の実施形態を示す。
【図３Ａ】従来の抽出されたバイタルサインのスペクトログラムを示す。
【図３Ｂ】後処理の後の本発明による抽出されたバイタルサインのスペクトログラムを示す。
【図４Ａ】本発明によるフィルタ構成を示す。
【図４Ｂ】本発明による他のフィルタ構成をより詳細に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明による被験者のバイタルサインをモニタするためのデバイスは、図１に示されるブロック図において一例として示される。光電脈波（Photoplethysmographic）イメージングは、皮膚の下の血液量の時間的変動が皮膚による光吸収の変動をもたらすという原理基づくものである。斯様な変動は、皮膚のエリアの画像を取得し、選択された領域に渡るピクセル平均を計算することにより検出及び測定され得る。１又はそれ以上のピクセルに渡る平均値は、周期変化を抽出するために、周波数領域において解析され得る。変動は、皮膚の選択されたエリアを光により照明し、反射された光の強度をフォトセンサにより測定することにより検出されてもよい。ここで用いられた例において、図１のデバイスは、関心のありそうなバイタルサイン９として被験者の心拍数及び呼吸頻度を決定するように構成される。しかしながら、デバイスは、他の周期的生物学的現象（例えば、血液酸化レベル）の周波数及び／又は位相を特徴づけるために用いられてもよい。
【００２２】
図示の実施例では、バイタルサインをモニタするためのデバイス１は、イメージングユニット２、処理ユニット４、制御ユニット５、及び、動作データ８を受信するためのインタフェース７を含む。
【００２３】
イメージングユニット２は、被験者から来る光１００を得るように構成される。イメージングユニットは、画像データ３を処理ユニット４に供給するシェルフビデオカメラの標準を含む任意のタイプの光検出器であり得る。この画像データ３は、周期的生物学的現象、一般には、心拍数又は呼吸頻度のようなバイタルサインを抽出するために、処理ユニット４により解析される。コンポーネントイメージングユニット２とバイタルサイン９を抽出するための処理ユニット４を含むこのプロセスは、従来において概ね知られており、更に詳細に述べられないだろう。基本的な原理は、例えば、Schmitzによる刊行物"Video Camera based Photoplethysmography using Ambient Light"(Graduation Symposium at the Technical University of Eindhoven, 2011)において述べられている。
【００２４】
従来のフォトプレチスモグラフィイメージングシステムにおいて既に知られている前述のコンポーネントに加えて、本発明によるバイタルサインをモニタするためのデバイスは、被験者及び／又はイメージングユニット２の動作データ８を受信するためのインタフェース７と、イメージングユニット２のパラメータ６ａを調整し、及び／又は、処理ユニット４のパラメータ６ｂを調整するための制御ユニット５とを含む。
【００２５】
本発明によるフィットネスデバイスの一実施形態は、図２Ａに示され、バイタルサイン１をモニタするためのデバイスを含む。この例におけるフィットネスデバイス１０は、ユーザ２０が運動するための自転車型トレーニング機器である。運動の間に被験者のバイタルサインを測定するための従来のシステムは、例えば、心拍数を直接測定する胸部ストラップを着用するか、又は、フィットネスデバイス１０の特定の接触ベースのセンサに固定することにより、ユーザがセンシングユニットと直接的に接触していることを必要とする。斯様な胸部ストラップを着用すること、又は、フィットネスデバイスの特定の位置に固定することを必要とされることは、ユーザにとって不都合である。更に、所与のセンサ位置は、彼の運動の間、特定の位置にいることをユーザに強制する。
【００２６】
また更に、提案されたイメージングユニット２を備えたデバイス上でのフィットネス運動は、ユーザのボディの動作によるものだけでなく、イメージングデバイス２の動作によってもバイタルサイン測定のアーチファクトをもたらし得る。フィットネスデバイスの構成、運動のタイプ及びイメージングデバイス２の位置に依存して、イメージングデバイス２の動作は、ユーザの動作より激しい（及び、バイタルサイン測定の安定性のためにより有害）かもしれない。これは、本発明の一実施形態によれば、イメージングユニット２の動作データを検出し、前記処理ユニット４及び／又は前記イメージングユニット２のパラメータを適合するためにこれらの動作データを用いることにより対処される。
【００２７】
本発明によるバイタルサインをモニタするためのデバイス１は、これらの制約を克服する。フィットネスデバイス１０は、被験者２０を向いているイメージングユニット２を備えている。より詳しくは、イメージングユニット２は、皮膚の色の時間的変動が抽出され得る素肌のエリア２１に向かって指向され、及び／又は、追跡する。測定されるべきバイタルサインのための皮膚の色のこれらの時間的変動に加えて、ユーザは、前記フィットネスデバイス１０上で実行されるべき運動に依存する周期的運動を実行する。図２Ａに示された自転車型トレーニング機器の例において、ユーザは、上半身の運動にも影響する、脚部によるペダリング運動を実行する。上半身のこの運動は、画像データ３にある動作アーチファクトをもたらすことができ、これは、順次、バイタルサイン９を抽出するために処理ユニット４により更に処理される。運動による動作アーチファクトは、バイタルサインパラメータに対して共通である周波数範囲に入ってもよい。例えば、毎分１００ストライドの循環周波数が心拍数としてよく解釈されてもよく、後者は、典型的には、毎分約６０拍子から毎分１８０拍子までの範囲にある。
【００２８】
また、本発明によるこのフィットネスデバイス１０は、動作データ８を、バイタルサインをモニタするためのデバイス１に供給するための動作検出ユニット１３を有する。フィットネスデバイスのこの例示的な実施形態において、動作検出ユニット１３は、毎分回転数（ＲＰＭ）を測定するセンサである。１００毎分回転数が測定されると仮定すると、動作データ８のこの少なくとも１つのコンポーネントが、制御ユニット５にインタフェース７を介して供給される。イメージングユニット２からの画像データ３は、動作データからの周波数成分及びバイタルサインデータからの周波数成分を少なくとも双方含む。動作データの周波数成分がＲＰＭセンサから容易に利用可能であるので、制御ユニット５は、動作データに含まれる周波数成分に関してバイタルサインの修正を順次可能にする第２のパラメータ６ｂを処理ユニット４に供給し得る。これは、図３を参照して更に詳細に例示的に述べられるだろう。
【００２９】
処理ユニット４のパラメータ６ｂを適合させる代わりに、又は、それに加えて、動作データ８は、イメージングユニット２のパラメータ６ａを適応させるために用いられてもよい。速い動作周波数が検出された場合、イメージングユニットの画像取得速度（例えばイメージングユニットとして機能するビデオカメラのフレーム速度）は、前記フレーム速度が動作データの主な成分に対応する周波数を獲得するのによく適するように、調整される。
【００３０】
本発明の他の実施形態において、動作検出ユニットは、動作が実行されるべきフィットネスデバイス１０の設定を測定する。図２Ａにおける自転車型トレーニング機器のサドルの高さを測定するための高さセンサ１４は、この高さを入力８として、バイタルサインをモニタするためのデバイス１に供給し得る。インタフェース７を介して受信されるこの高さ情報は、イメージングユニット２のパラメータ６ａを設定するために制御ユニット５により用いられる。前記パラメータ６ａは、前記高さに関連した特定のピクセルエリアを評価するようにイメージングユニット２を構成する。例えば、サドルが高い位置に設定された場合、背が高いユーザが予想され、それ故、バイタルサインの抽出のための素肌２１の顔又はエリアは、イメージングユニット２により取得される画像データ３における画像の上側部分に配置される可能性が高い。
【００３１】
フィットネスデバイスのタイプに依存して、イメージングユニット２又は処理ユニット４の他のパラメータが調整されてもよい。例えば、カメラは、イメージングユニット２に対する被験者の距離が周期的に変化するローイングマシンにフォーカスする。また、ローイングマシンの例において、評価されたピクセルの数は、バイタルサインを抽出するための関心領域（例えば、素肌２１のエリア）の画像のサイズが変化するので、周期的に変化し得る。この文書における動作データは、イメージングユニット２に対するユーザの位置に対応するセンサデータを有してもよく、又は、フィットネスデバイスのタイプを単純に決定してもよい。フィットネスデバイスのタイプを記述している前記動作データ８は、バイタルサインを計算するときに動作アーチファクトの補償のために考慮され得る、ユーザの予想された運動（例えば左右又は上下運動）についての情報を処理ユニット４に供給する。
【００３２】
図２Ｂは、本発明による被験者２０のバイタルサインをモニタするためのデバイス１を含む、本発明によるフィットネスデバイス１０の他の実施形態を開示している。図２Ｂにおけるフィットネスデバイス１０は、トレッドミルである。従来のトレッドミルに加えて、本発明によるトレッドミル１０は、バイタルサインをモニタするためのデバイス１の一部としてイメージングユニット２を含む。ユーザインタフェース１２は、概して２倍の機能を有する。即ち、第一に、運動及びバイタルサインに関する情報をユーザに供給し、第二に、動作データ８として生理学的又は運動情報を入力するための入力を供給する。この物理的な情報は、例えば、バイタルサインのための見込みがある数値範囲を推定するために用いられ得る身体サイズ、重量及び年齢を含む。高齢者に関して、毎分１８０拍子の心拍数に達する可能性は子供よりも少ない。この例におけるトレッドミル１０は、知覚の動作データ８を供給するために、ストライドセンサ１５を追加的に備えてもよい。代替実施形態において、バイタルサインをモニタするためのデバイスにおける更なる処理のための前記動作データ８は、追加の外部センシングユニット（例えば、スマートフォン又はオーディオプレーヤにおける加速度センサ）から供給され得る。とりわけ運動履歴又は生理学的パラメータのような非知覚の動作データ８は、インタフェース７を介してデータベース又はオンラインソースから供給され得る。
【００３３】
図２Ａ及び２Ｂの実施形態のうちの一方においてのみ示された要素は、他の実施形態において、又は、より一般的にいえば、フィットネスデバイスの他の実施形態において供給されてもよいことに留意すべきである。
【００３４】
図３は、周波数領域において画像データに含まれる周期的信号の簡略化されたスケッチを示している。
【００３５】
図３Ａは、３つのメインピークを含む従来の周波数領域における画像データの簡略化されたグラフを示している。周波数ピーク３１が１２０  １／分にセンタリングされ、周波数ピーク３２が１４０  １／分にセンタリングされ、周波数ピーク３３が３０  １／分にセンタリングされる。処理ユニットが支配的な周波数を抽出しようとする場合、心拍数のための期待された数値範囲内にある、１２０  １／分にある周波数ピーク３１を確実に選択するだろう。しかしながら、同じことが、１４０  １／分にある周波数ピーク３２に当てはまる。従来の既知のシステムが双方の周波数ピークを識別することができる一方で、２つのうちどちらが動作アーチファクトであるか、及び、どちらが測定されるべき実際の心拍数であるかを区別することができない。３０  １／分にある周波数ピーク３３は、心拍数であるにはあまりに低いので、呼吸周波数として明らかに識別され得る。
【００３６】
本発明によるバイタルサイン１をモニタするためのデバイスは、動作データ８からの情報を含めることにより、この制約を克服する。フィットネスデバイス１０からの動作検出ユニット１３（例えば、図２ＡからのＲＰＭセンサ）は、この動作データ８をインタフェース７を介して制御ユニット５に供給し、ＲＰＭ値をパラメータ６ａとして処理ユニット４上に供給する。センサが１２０ＲＰＭをまさに検出した場合、処理ユニットは、画像データ３から抽出された周波数スペクトルにフィルタを適用することができる。前記フィルタは、動作データから周波数成分を削減する任意のタイプのフィルタであり得る。単純な例は、図３Ｂにおいてスケッチされた振幅伝達関数３４を有する帯域消去フィルタである。フィルタリングの後に生ずるスペクトルは、心拍数及び呼吸頻度として明らかに識別され得る２つの周波数ピーク３２及び３３を有する。
【００３７】
前述の信号処理及びフィルタリングは、画像データから既に抽出されたスペクトルに適用されるので、ある種の後処理とみなされ得る。しかしながら、動作データの使用は、後処理に限定されるものではなく、イメージングユニットから来る原画像データに適用されてもよい。
【００３８】
図４Ａは、例示的なフィルタ構成４０を示している。第１のステップ（図示省略）において、動作周波数４１は、動作データ８から抽出される。この動作周波数４１は、その現実及び仮想の部分を抽出するために直交発振器４２に送られる。そして、これらの信号は、適応フィルタ４３に供給され、その出力は、その後、ミキサ４４においてイメージングユニット２からの画像データ又はカメラ信号３から減算される。出力信号４４は、適応フィルタからの信号ｘと画像データ３との差分である。適応フィルタのパラメータは、出力信号がカメラ信号３における動作アーチファクトに起因して周期的成分と同じ振幅及び位相を有するように、選択され得る。これは、例えば、出力信号４５から適応フィルタ４４へのフィードバック経路によって実現され得る。それ故、２つの信号は相殺し、それぞれの動作アーチファクトは、もはや出力信号４４には存在しない。
【００３９】
図４Ｂは、適応フィルタのより詳細な実施形態を示しており、これは、１つの動作周波数に限定されるものではなく、多数の動作周波数４１ａ〜４１ｃを修正することができる。各周波数チャネル４１ａ〜４１ｃに関して、位相及び振幅調整ステージ４６をもつ別々の直交発振器４２ａ〜４２ｃがある。各周波数での２つの直交成分は、ステージ４７において組み合わせられ、更に、ステップ４８において全ての周波数チャネルの信号を組み合わせる。ステップ４８の出力信号ｘは、図４Ａにおいて既に示されたように、その後、画像データ３から減算される。
【００４０】
更なる実施形態において、制御ユニット５及び／又は処理ユニットは、動作データ８の現在値だけでなく、前記動作データ８の少なくとも成分の導関数及び変化率も考慮する。フィルタパラメータは、この変化率上に依存して調整され得る。図２Ａからのフィットネスデバイス１０を参照して前にも述べたように、自転車型トレーニング機器は、運動プロファイルを供給してもよい。例えば、ユーザが時間に渡って運動しなければならない抵抗を変える。抵抗が時間（例えば数分）に渡って一定のときには、被験者の呼吸速度及び／又は心拍数はむしろ安定した値に達する。それ故、処理ユニット４は、より長い間隔に渡る抽出された心拍数を平均化し、むしろ安定したバイタルサイン出力値９を供給するように調整され得る。これは、前記バイタルサイン９の信頼性パラメータ又はクオリティレベルにより示され得る。一方、自転車型トレーニング機器の抵抗が急激に変化する場合、心拍数は、微細なタイミング解像度によって追跡されなければならない。故に、平均化するための時間間隔は低減されなければならない。それ故、測定された心拍数は信頼性があまり高くなくてもよく、これは、バイタルサイン９の前記クオリティレベルにより順次表され得る。
【００４１】
この場合も同様に、動作データ（例えば、被験者の動作の周波数成分）が前記被験者の動作データを受信するためのインタフェースを介して供給され、例えば計算的に集中的な信号処理及び画像処理アルゴリズムに対処するためのそれぞれの高コストのハードウェアを順次必要とするエッジ検出によって、画像データから抽出される必要はないことが強調されるべきである。
【００４２】
本発明が図面及び前述の説明において示され、詳述された一方で、斯様な図例および説明は、例示又は単なる例であり、限定するものではないものとみなされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他のバリエーションは、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、当業者によって理解され、実施され得る。
【００４３】
請求項において、"有する"という用語は他の要素又はステップを除外するものではなく、単数表記は複数を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが請求項に記載された幾つかのアイテムの機能を実現してもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有効に用いられ得ないことを示すものではない。
【００４４】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に、又は、それの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体上に格納／分配されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを経たような他の形式において分配されてもよい。
【００４５】
請求項中のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【図１】
0006259776.tif 000002
【図２Ａ】
0006259776.tif 000003
【図２Ｂ】
0006259776.tif 000004
【図３Ａ】
0006259776.tif 000005
【図３Ｂ】
0006259776.tif 000006
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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