(57)【要約】【課題】真の誘発生体信号を出力する。【解決手段】サンプル抽出された誘発生体信号を搬送波シーケンスコードによって変調することにより結果として変調後の誘発生体信号となることを含む、生体信号を記録するためのコンピュータ実装式の方法。搬送波シーケンスコードは自己相関関数を有する。方法は、搬送波シーケンスコードによる変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって変調後の誘発生体信号を復調し、その結果として誘発生体信号スペクトラムとなることを含む。誘発生体信号スペクトラムは、搬送波シーケンスコードの関数としてピークと側波帯の比を有する。方法は、サンプル抽出された誘発生体信号の各々の成分と、ピークと側波帯の比との偏差を計算し、この偏差に基づいてサンプル抽出された誘発生体信号からノイズアーチファクトをフィルタリングすることを含む。【選択図】図１
2017104539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサの送信機から送信源に制御信号を送信し、前記送信源が、前記制御信号に従って被験者に向けてエネルギーを送信することと、
前記被験者から戻ったエネルギー反射に応答して誘発された生体信号を前記センサの受信機において受信し、前記誘発生体信号がアナログ信号であることと、
前記誘発生体信号を所定のサンプリング率でサンプリングすることによってサンプル抽出された誘発生体信号を計算することと、
前記サンプル抽出された誘発生体信号を搬送波シーケンスコードによって変調することにより結果として変調後の誘発生体信号となり、前記搬送波シーケンスコードが自己相関関数を有することと、
前記搬送波シーケンスコードによる前記変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって変調後の誘発生体信号を復調することにより結果として誘発生体信号スペクトラムとなり、前記誘発生体信号スペクトラムが、前記搬送波シーケンスコードの関数としてピークと側波帯の比を有することと、
前記サンプル抽出された誘発生体信号の各々の成分と、前記ピークと側波帯の比との偏差を計算することと、
前記偏差に基づいて前記サンプル抽出された誘発生体信号からノイズアーチファクトをフィルタリングすることと、
前記フィルタリングに基づいて真の誘発生体信号を出力すること、
を含む、生体信号の記録のためのコンピュータ実装式の方法。
【請求項２】
前記サンプル抽出された誘発生体信号を変調することが、前記搬送波シーケンスコードをバイナリフォーマットに変換し、バイナリフォーマットでの前記搬送波シーケンスコードによって前記サンプル抽出された誘発生体信号を変調すること、
をさらに含む、請求項１に記載のコンピュータ実装式の方法。
【請求項３】
前記変調後の誘発生体信号を復調することが、論理ＡＮＤゲートを利用してバイナリフォーマットでの前記搬送波シーケンスコードによる前記変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって前記変調後の誘発生体信号を復調すること、
をさらに含む、請求項２に記載のコンピュータ実装式の方法。
【請求項４】
前記サンプル抽出された誘発生体信号を計算することが、システムクロックによって所定の率で前記誘発生体信号をサンプル抽出し保持すること、
をさらに含む、請求項１に記載のコンピュータ実装式の方法。
【請求項５】
前記サンプル抽出された誘発生体信号を変調することが、論理ＸＯＲゲートを利用して前記搬送波シーケンスコードによって前記サンプル抽出された誘発生体信号を増倍すること、をさらに含む、請求項４に記載のコンピュータ実装式の方法。
【請求項６】
前記搬送波シーケンスコードが、バーカーシーケンスである、
請求項１に記載のコンピュータ実装式の方法。
【請求項７】
前記偏差に基づいた前記サンプル抽出された誘発生体信号からノイズアーチファクトをフィルタリングすることが、前記サンプル抽出された誘発生体信号の各々の成分の前記偏差を所定の閾値と比較し、前記比較に基づいて前記サンプル抽出された誘発生体信号のそれぞれの成分をフィルタリングすること、
をさらに含む、請求項１に記載のコンピュータ実装式の方法。
【請求項８】
前記誘発生体信号スペクトラムが、前記ピークと側波帯の比に比例する特定の因数によって増大された振幅を有する誘発生体信号を表す、
請求項１に記載のコンピュータ実装式の方法。
【請求項９】
センサの送信機から送信源に制御信号を送信し、前記制御信号が搬送波シーケンスコードに従って送信され、前記送信源が前記搬送波シーケンスコードに従って被験者に向けてエネルギーを送信し、前記搬送波シーケンスコードが自己相関関数を有することと、
前記被験者から戻ったエネルギー反射に応答して誘発された生体信号を前記センサの受信機において受信し、前記誘発生体信号がアナログ信号であり、前記搬送波シーケンスコードに従って変調されることと、
前記搬送波シーケンスコードによる前記誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって前記誘発生体信号を復調し、その結果として誘発生体信号スペクトラムとなり、前記誘発生体信号スペクトラムが、ピークと側波帯の比に比例する信号とノイズの比を有し、前記ピークと側波帯の比が、前記搬送波シーケンスコードの関数であることと、
前記ピークと側波帯の比に基づいて前記変調後の誘発生体信号から真の誘発生体信号を引き出すことによって真の誘発生体信号を生成すること、
を含む、生体信号の記録のためのコンピュータ実装式の方法。
【請求項１０】
前記センサの前記送信機から前記送信源へ制御信号を送信することが、前記制御信号が前記搬送波シーケンスコードに従って前記送信源の点滅を推進すること、
をさらに含む、請求項９に記載のコンピュータ実装式の方法。
【請求項１１】
前記搬送波シーケンスコードが、異なる長さを有する２つの搬送波シーケンスコードの連結である、請求項９に記載のコンピュータ実装式の方法。
【請求項１２】
前記変調後の誘発生体信号の復調が、論理ＸＯＲゲートを利用してバイナリフォーマットでの２の補数の前記搬送波シーケンスコードによる前記変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって前記変調後の誘発生体信号を復調すること、
をさらに含む、請求項９に記載のコンピュータ実装式の方法。
【請求項１３】
送信源に制御信号を送信する送信機を含むセンサであって、前記送信源が、前記制御信号に従って被験者に向けてエネルギーを送信し、前記センサが前記被験者から戻ったエネルギー反射に応答して誘発された誘発生体信号を受信する受信機をさらに含み、前記誘発生体信号がアナログ信号である前記センサと、
前記センサに通信式に結合され、所定のサンプリング率でサンプル抽出された誘発生体信号を生成するシステムクロックと、
前記センサに通信式に結合され、前記サンプル抽出された誘発生体信号を受信し、自己相関関数を有する搬送波シーケンスコードによって前記サンプル抽出された誘発生体信号を変調する変調器と、
前記センサに通信式に結合され、前記変調後の誘発生体信号を受信し、前記搬送波シーケンスコードによる前記変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって前記変調後の誘発生体信号を復調し、その結果として誘発生体信号スペクトラムとなり、前記誘発生体信号スペクトラムが、前記搬送波シーケンスコードの関数としてピークと側波帯の比を有する復調器と、
前記センサに通信式に結合され、前記サンプル抽出された誘発生体信号と、前記ピークと側波帯の比との偏差を計算し、前記偏差に基づいて前記サンプル抽出された誘発生体信号からノイズアーチファクトをフィルタリングし、前記フィルタリングに基づいて真の誘発生体信号を出力するフィルタと、
を含む、生体信号を記録するためのシステム。
【請求項１４】
前記復調器はさらに、論理ＡＮＤゲートを利用してバイナリフォーマットでの前記搬送波シーケンスコードによる前記変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって前記変調後の誘発生体信号を復調する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記フィルタは、前記それぞれの偏差が前記ピークと側波帯の比の範囲外の所定の閾値を満たす場合、前記サンプル抽出された誘発生体信号の成分を除去する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
搬送波シーケンスコードに従って送信源に制御信号を送信する送信機を含み、前記送信源が、前記搬送波シーケンスコードに従って被験者に向けてエネルギーを送信し、前記搬送波シーケンスコードが、自己相関関数を有するセンサであって、
前記被験者から戻ったエネルギー反射に応答して誘発された誘発生体信号を受信する受信機をさらに含み、前記誘発生体信号がアナログ信号であり、前記搬送波シーケンスコードに従って変調されるセンサと、
前記センサに通信式に結合され、前記変調後の誘発生体信号を受信し、前記搬送波シーケンスコードによる前記誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって前記変調後の誘発生体信号を復調し、その結果として誘発生体信号スペクトラムとなり、前記誘発生体信号スペクトラムが、ピークと側波帯の比に比例する信号とノイズの比を有し、前記ピークと側波帯の比が前記搬送波シーケンスコードの関数である復調器であって、
前記ピークと側波帯の比に基づいて前記変調後の誘発生体信号から真の誘発生体信号を引き出すことによって真の誘発生体信号を生成する復調器と、
を備える、生体信号の記録のためのシステム。
【請求項１７】
前記搬送波シーケンスコードが、異なる長さを有する２つの搬送波シーケンスコードの連結である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記復調器がさらに、論理ＸＯＲゲートを利用してバイナリフォーマットでの２の補数の前記搬送波シーケンスコードによる前記変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって前記変調後の誘発生体信号を復調する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記誘発生体信号が、バイナリフォーマットでの前記搬送波シーケンスコードに対応する信号とノイズの成分を含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記誘発生体信号スペクトラムが、ピークと側波帯の比に比例する因数によって増大された振幅を有する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記サンプル抽出された誘発生体信号の計算が、前記システムクロックの前記所定の率を変えることにより前記誘発生体信号スペクトラムにおける前記ピークと側波帯の比を最適化することをさらに含む、請求項４に記載のコンピュータ実装式の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、現在はＵ．Ｓ．２０１５/０２２９３４１として公開されている２０１５年に４月２７日に提出されたＵ．Ｓ．出願Ｓ/Ｎ  １４/６９７５９３の一部継続出願であり、この特許は、参照により明白に本明細書に組み込まれている。さらに、Ｕ．Ｓ．出願Ｓ/Ｎ  １４/６９７５９３は、２０１３年４月６日に提出され、現在はＵ．Ｓ．２０１４/０３０３８９９として公開されているＵ．Ｓ．出願Ｓ/Ｎ  １３/８５８０３８の一部継続出願であり、この特許もまた参照により明白に本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
生体信号は、体表から非侵襲式に測定する場合、記録するのが難しく、これは周辺のノイズ信号の振幅に関係して生体信号の振幅が低いためである。体表からの生体信号の測定をわかりにくくする可能性のある潜在的なノイズ源には、中でも電気デバイスまたは電子デバイスから伝わる電磁放射、静的な場を通って移動する中立の発生源から分散される電磁放射、発生源へと伝わる環境における機械的振動、及び発生源自体の運動が含まれる。
【０００３】
電気的な遮蔽作用及び振動の隔離を利用して潜在的な干渉から被験者を電気機械的に隔離することによって、生体信号記録に対するノイズ源の影響を最小限にすることができる。しかしながら現実世界の利用において、このような制御処置を実現することは不可能であり、高いノイズ環境においては信号記録作業が低下することになる。さらに、現実世界のノイズ源のパワースペクトラムは、生体信号のパワースペクトラムに重なることが多く、よって例えばバンドパスフィルタリングなどの従来のフィルタリング技術に対して修正することができない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様によると、生体信号の記録のためのコンピュータ実装式の方法は、センサの送信機から送信源に制御信号を送信することを含む。送信源は、この制御信号に従って被験者に向けてエネルギーを伝達する。方法は、被験者から戻ったエネルギー反射に応答して誘発された生体信号をセンサの受信機において受信することを含む。誘発生体信号はアナログ信号である。方法は、誘発生体信号を所定のサンプリング率でサンプリングすることによってサンプル抽出された誘発生体信号を計算することを含む。方法は、サンプル抽出された誘発生体信号を搬送波シーケンスコードによって変調すること、その結果として変調後の誘発生体信号となることを含む。搬送波シーケンスコードは自己相関関数を有する。方法は、搬送波シーケンスコードによる変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって変調後の誘発生体信号を復調し、その結果として誘発生体信号スペクトラムとなることを含む。誘発生体信号スペクトラムは、搬送波シーケンスコードの関数としてピークと側波帯の比を有する。方法は、サンプル抽出された誘発生体信号の各々の成分と、ピークと側波帯の比との偏差を計算し、この偏差に基づいてサンプル抽出された誘発生体信号からノイズアーチファクトをフィルタリングすることを含む。さらに方法は、このフィルタリングに基づいて真の誘発生体信号を出力することを含む。
【０００５】
別の態様によると、生体信号の記録のためのコンピュータ実装式の方法は、センサの送信機から送信源に制御信号を送信することを含む。制御信号は、搬送波シーケンスコードに従って送信され、送信源は、搬送波シーケンスコードに従って被験者に向けてエネルギーを送信する。搬送波シーケンスコードは自己相関関数を有する。方法は、被験者から戻ったエネルギー反射に応答して誘発された生体信号をセンサの受信機において受信することを含む。誘発生体信号はアナログ信号であり、搬送波シーケンスコードに従って変調される。方法は、搬送波シーケンスコードによる誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって誘発生体信号を復調し、その結果として誘発生体信号スペクトラムとなることを含む。誘発生体信号スペクトラムは、ピークと側波帯の比に比例する信号とノイズの比を有する。ピークと側波帯の比は、搬送波シーケンスコードの関数である。さらに方法は、ピークと側波帯の比に基づいて変調後の誘発生体信号から真の誘発生体信号を引き出すことによって真の誘発生体信号を生成することを含む。
【０００６】
別の態様によると、生体信号の記録のためのシステムは、送信源に制御信号を送信する送信機を含むセンサを含む。送信源は、この制御信号に従って被験者に向けてエネルギーを送信する。センサはさらに、被験者から戻ったエネルギー反射に応答して誘発された誘発生体信号を受信する受信機を含む。誘発生体信号はアナログ信号である。システムはまた、センサに通信式に結合され、所定のサンプリング率でサンプル抽出された誘発生体信号を生成するシステムクロックを含む。システムはさらに、センサに通信式に結合され、サンプル抽出された誘発生体信号を受信し、自己相関関数を有する搬送波シーケンスコードによってサンプル抽出された誘発生体信号を変調する変調器を含む。システムは、センサに通信式に結合され、変調後の誘発生体信号を受信し、搬送波シーケンスコードによる変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって変調後の誘発生体信号を復調し、その結果として誘発生体信号スペクトラムとなる復調器を含む。誘発生体信号スペクトラムは、搬送波シーケンスコードの関数としてピークと側波帯の比を有する。さらにシステムは、センサに通信式に結合され、サンプル抽出された誘発生体信号と、ピークと側波帯の比との偏差を計算し、この偏差に基づいてサンプル抽出された誘発生体信号からノイズアーチファクトをフィルタリングし、このフィルタリングに基づいて真の誘発生体信号を出力するフィルタを含む。
【０００７】
別の態様によると、生体信号の記録のためのシステムは、搬送波シーケンスコードに従って送信源に制御信号を送信する送信機を含むセンサを含む。送信源は、搬送波シーケンスコードに従って被験者に向けてエネルギーを送信し、搬送波シーケンスコードは自己相関関数を有する。センサはさらに、被験者から戻ったエネルギー反射に応答して誘発された誘発生体信号を受信する受信機を含む。誘発生体信号はアナログ信号であり、搬送波シーケンスコードに従って変調される。システムは、センサに通信式に結合され、変調後の誘発生体信号を受信し、搬送波シーケンスコードによる誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって変調後の誘発生体信号を復調し、その結果として誘発生体信号スペクトラムとなる復調器を含む。誘発生体信号スペクトラムは、ピークと側波帯の比に比例する信号とノイズの比を有し、ピークと側波帯の比は、搬送波シーケンスコードの関数である。復調器は、ピークと側波帯の比に基づいて変調後の誘発生体信号から真の誘発生体信号を引き出すことによって真の誘発生体信号を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一例の実施形態による高度に自己相関した搬送波シーケンスコード（ＨＡＣＳ）を使用した生体信号処理のためのシステムの一例のブロック図である。
【図２】一例の実施形態によるＨＡＣＳを使用する生体信号処理のための変調及び復調の一例のブロック図である。
【図３Ａ】一例の実施形態によるＨＡＣＳ及び論理ＡＮＤゲートを利用した一例の生体信号畳み込み積分の概略図である。
【図３Ｂ】一例の実施形態によるＨＡＣＳ及び論理ＯＲゲートを利用した一例の生体信号畳み込み積分の概略図である。
【図４】一例の実施形態によるＨＡＣＳを使用して変調及び復調された一例の生体信号トレースの概略図である。
【図５】別の例示の実施形態によるＨＡＣＳを使用して変調及び復調され、刺激された「スパイク状の」ノイズが加わった一例の生体信号トレースの概略図である。
【図６Ａ】ＨＡＣＳを使用しない、現実世界の利用における誘発生体信号の測定の一例の図式的な出力を示す図である。
【図６Ｂ】ＨＡＣＳ及び変動する所定のサンプリング率を使用した誘発生体信号の測定の一例の図式的な出力を示す図である。
【図７】一例の実施形態による２の補数のＨＡＣＳ及び論理ＸＯＲゲートを利用した一例の生体信号畳み込み積分の概略図である。
【図８】別の一実施形態によるＨＡＣＳを使用して変調及び復調され、ノイズの側波帯が信号の側波帯に重なる正弦波ノイズ源を伴う例示の生体信号トレースの概略図である。
【図９】一例の実施形態による高度に自己相関した搬送波シーケンス（ＨＡＣＳ）を使用した生体信号処理のための一例の方法のフロー図である。
【図１０】一例の実施形態による変調後の誘発生体信号をフィルタリングするための一例の方法のフロー図である。
【図１１】一例の実施形態による高度に自己相関した搬送波シーケンス（ＨＡＣＳ）を使用した生体信号処理のための異なる一例の方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下は、本明細書で採用され選択された用語の定義を含む。この定義には、用語の範囲内にありかつ実施態様に関して使用することができる構成要素の様々な例及び／または形態が含まれる。これらの例は限定することは意図されていない。さらに本明細書で考察される構成要素は、組み合わされる、削除されるまたは他の構成要素とまとめられる、あるいはまとめられて異なる機構になる場合もある。
【００１０】
本明細書で使用される「コンピュータ通信」は、２つ以上のコンピューティングデバイス（例えばコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント、携帯電話、ネットワークデバイスなど）における通信を指しており、例えばネットワーク転送、ファイル転送、アプレット転送、Ｅメール、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ) 転送などであり得る。コンピュータ通信は、中でも、例えば無線システム（例えば ＩＥＥＥ ８０２．１１）、イーサネット（登録商標）システム（例えば ＩＥＥＥ ８０２．３)、トークンリングシステム（例えばＩＥＥＥ ８０２．５)、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、ポイントツーポイントシステム、回路交換システム、パケット交換システムなどの間で行われる可能性がある。
【００１１】
本明細書で使用される「コンピュータ可読媒体」は、命令及び／またはデータを記憶する持続性媒体を指している。コンピュータ可読媒体は、これに限定するものではないが、不揮発性媒体及び揮発性媒体を含めた形態を採る場合がある。不揮発性媒体には、例えば光ディスク、磁気ディスクなどが含まれて良い。揮発性媒体には、例えば半導体メモリ、ダイナミックメモリなどが含まれて良い。コンピュータ可読媒体の一般的な形態には、これに限定するものではないがフロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、その他の磁気媒体、ＡＳＩＣ、ＣＤ、その他の光媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、メモリチップまたはカード、メモリスティック、ならびにコンピュータ、プロセッサまたはその他の電子デバイスが読み取ることができるその他の媒体が含まれて良い。
【００１２】
本明細書で使用される「ディスク」は、例えば磁気ディスクドライブ、ソリッドステートディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、テープドライブ、ジップドライブ、フラッシュメモリカード及び／またはメモリステックであり得る。さらに、ディスクは、ＣＤ-ＲＯＭ (コンパクトディスクＲＯＭ)、ＣＤ書き込み可能ドライブ（ＣＤ-Ｒドライブ）、ＣＤ書換可能ドライブ（ＣＤ-ＲＷドライブ）、及び／またはデジタルビデオＲＯＭドライブ（ＤＶＤ  ＲＯＭ）である場合もある。ディスクは、コンピューティングデバイスを制御するまたはコンピューティイングデバイスのリソースを割り当てるオペレーティング・システムを記憶することができる。
【００１３】
本明細書で使用される「データベース」は、テーブル、一セットのテーブル、一セットのデータ記憶装置（例えばディスク）及び／またはそれらデータ記憶装置にアクセスする及び／またはそれらを操作するための方法を指すことができる。
【００１４】
本明細書で使用される「メモリ」は、揮発性メモリ及び／または非揮発性メモリを含むことができる。非揮発性メモリは、例えばＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＰＲＯＭ（プログラマブル読み出し専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能ＰＲＯＭ）及びＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能ＰＲＯＭ）を含むことができる。揮発性メモリは、例えば ＲＡＭ (ランダムアクセスメモリ）、同期ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ(ＤＲＡＭ)、同期ＤＲＡＭ (ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ (ＤＤＲＳＤＲＡＭ)及びダイレクトＲＡＭバスＲＡＭ(ＤＲＲＡＭ)を含むことができる。メモリは、コンピューティングデバイスを制御するまたはコンピューティングデバイスのリソースを割り当てるオペレーティング・システムを記憶することができる。
【００１５】
本明細書で使用される「プロセッサ」は、信号を処理し、一般的な演算処理及び算術機能を行う。プロセッサによって処理された信号は、デジタル信号、データ信号、コンピュータ命令、プロセッサ命令、メッセージ、１つのビット、ビットストリームを含むことができ、これれは受信される、転送される及び／または検出される場合がある。一般に、プロセッサは、多重信号、マルチコアプロセッサ、コプロセッサ、その他の多重信号、マルチコアプロセッサ、コプロセッサアーキテクチャを含めた多様な種類の種々のプロセッサであり得る。プロセッサは、種々の機能を果たすために種々のモジュールを含むことができる。
【００１６】
本明細書で使用される「車両」は、一人または複数の人間である乗員を輸送することが可能であり、任意のエネルギーの形態によって動力を供給される任意の移動する車両を指している。用語「車両」は、これに限定するものではないが、車、トラック、ヴァン、ミニヴァン、ＳＵＶ、オートバイ、スクータ、ボート、個人の船舶及び航空機を含む。一部のケースでは、自動車は、１つまたは複数のエンジンを含む。さらに用語「車両」は、一人または複数の人間である乗員を輸送することが可能であり、電池によって動力が供給される１つまたは複数の電気モータによって完全にまたは一部の動力を供給される電気自動車（ＥＶ）を指す場合もある。ＥＶは、バッテリー式電気自動車（ＢＥＶ）及びプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）を含むことができる。加えて用語「車両」は、任意のエネルギーの形態によって動力が供給される自立走行車両及び／または自動運転車両を指す場合もある。自立走行車両は、一人または複数の人間である乗員を輸送することができる、あるいは輸送しない場合もある。
【００１７】
次に図面を参照すると、それらの示すところは、１つまたは複数の例示の実施形態を図示する目的であり、これを限定することは目的ではない。図１は、一例の実施形態による高度に自己相関した搬送波シーケンスコード(ＨＡＣＳ)を使用した生体信号記録のためのシステム１００のブロック図である。本明細書で考察される図１の構成要素、ならびに他のシステム構成要素、ハードウェアアーキテクチャ及びソフトウェアアーキテクチャは、種々の実施形態に関して組み合わされる、削除される、またはまとめられて異なるアーキテクチャになる場合もある。いくつかの実施形態において、システム１００の構成要素は例えば、現在ではＵ．Ｓ．２０１５/０２２９３４１として公開されるＵ．Ｓ．出願Ｓ/Ｎ  １４/６９７５９３において考察される車両１０２内に実装することができ、この特許は参照により明らかに本明細書に組み込まれている。
【００１８】
図１において、システム１００は、被験者から生体信号を測定するためのセンサ１０４を含む。一実施形態において、センサ１０４は、被験者１０６の体表からプレチスモグラフ（ＰＰＧ）測定値を検出するためのセンサである。詳細には、センサ１０４は、有効な照明の下で被験者１０６の体表（例えば身体の組織）からの伝達の変化または拡散される反射率の変化を測定することができる。より具体的には、センサ１０４は、送信機１０８と、送信源１１０と、受信機１１２とを含むことができる。また、センサ１０４は、プロセッサ１１４を含む、及び／またはプロセッサ１１４と通信式に結合することができる。プロセッサ１１４は、本明細書にさらに詳細に考察されるように生体信号の記録を促進するために他の構成要素を含むことができる。
【００１９】
システム１００は、２つ以上のセンサ１０４を含む場合もあることを理解されたい。さらに、上記で考察されかつＵ．Ｓ．出願Ｓ/Ｎ  １４/６９７５９３に詳細に記載されたように、いくつかの実施形態では、センサ１０４を車両１０２内に設置することができる。例えばいくつかの実施形態において、１つまたは複数のセンサを、１つまたは複数のセンサ組立体の一部とすることができる。加えて、１つまたは複数のセンサを車両１０２の車両シートに機械的に結合することができる。他の実施形態においてセンサ１０４及び／またはプロセッサ１１４を、例えばヘッドユニット（図示せず）など車両のコンピューティングデバイスと一体式にすることもできる。
【００２０】
図１のセンサ１０４を再び参照すると、送信機１０８は、送信源１１０を制御する。より具体的には、送信機１０８は、制御信号（図示せず）を送信源１１０に送信し、送信源１１０は、この制御信号に従って被験者１０６に向けてエネルギー（例えばエネルギー信号）を送信する。送信源１１０によって送信されるエネルギーは、これに限定するものではないが、中でも、光、超音波、音波及び音波、磁気波を利用する磁気共鳴撮像、電磁波、ミリメートルレーダ、コンピューター断層撮影法及びガンマ線を利用するＸ線装置を含むことができることを理解されたい。例えば、本明細書で実例となる例として使用される一実施形態では、送信源１１０は、特定の波長の光を送信することができる少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、プロセッサ１１４は、送信機１０８及び／または送信源１１０を制御するドライバ１１８を含むことができる。他の実施形態においてドライバ１１８は、センサ１０４及び／または送信機１０８の１つの構成要素である場合もある。送信機１０８及び／またはドライバ１１８は、所望により送信源１１０への制御信号をドライバエネルギーにする（例えば被験者１０６に向けてエネルギー（例えばエネルギー波）を送信する）ドライバ回路及び制御装置を含むことができる。例えば、送信機及び／またはドライバ１１８は、送信源１１０をパルスベースまたは継続ベースのドライバエネルギーにすることができる。一実施形態において、本明細書で考察するように、自動相関関数を有する搬送波シーケンスコードに従って照明をパルス式にする（例えば点滅させる）ことができる。図１では、被験者１０６に送信されるエネルギー波は、点線１２０によって示されている。
【００２２】
被験者１０６に向けてエネルギー波１２０を送信する際、エネルギーは被験者１０６から反射され、受信機１１２によって受信され、そこからデータ信号を生成する。図１において、反射されたエネルギーは誘発生体信号であり、点線１２２によって示されている。受信機１１２は、反射されたエネルギーをアナログ形式の電気信号として捕らえる。より具体的には、受信機１１２は、被験者１０６の生体測定値（例えばＰＰＧ測定値）を表す誘発生体信号１２２を受信する。本明細書で考察されるように、受信機１１２は、これらのアナログ信号を処理することができる、及び／または処理するために例えばプロセッサ１１４などにアナログ信号を送信することができる。
【００２３】
プロセッサ１１４に関して、センサ１０４は、プロセッサ１１４を含むことができる、及び／または、センサ１０４に通信式に結合された別のシステムの一部として含まれることができる。例えばプロセッサ１１４は、車両１０２と一体化した監視システム（図示せず）の一部である場合もある。ドライバ１１８の他に、プロセッサ１１４は、変調器１２４、復調器１２６、フィルタ１２８及びシステムクロック１３０も含むことができる。プロセッサ１１４は中でも、例えばメモリ、データ記憶装置、通信インターフェースなどの示されない他の構成要素を含む場合もあることを理解されたい。プロセッサ１１４の構成要素の一部または全ては、センサ１０４と一体化される場合がある、及び／またはセンサ１０４の構成要素である場合もあることも理解されたい。本明細書で考察される変調及び復調に使用される高度の自己相関した搬送波シーケンスコード（ＨＡＣＳ）は、システム１００の１つまたは複数の構成要素に記憶され得ることをさらに理解されたい。
【００２４】
本明細書により詳細に記載されるように、変調器１２４は、誘発生体信号１２２の変調に役立つ。復調器１２６は、誘発生体信号１２２の復調に役立つ。さらに復調器１２６及び／またはフィルタ１２８は、誘発生体信号１２２から、誘発生体信号１２２を汚す可能性のあるノイズアーチファクトのない真の生体信号を生成することができる。システムクロック１３０は、様々なサンプル率で誘発生体信号のサンプリングを管理する。これらの構成要素の各々は、本明細書にさらに詳細に記載される。
【００２５】
一例の実施形態による、図１を参照したシステム１００の動作の例を次に記載する。上記で考察したように、一実施形態においてシステム１００は、送信機１０８を備えるセンサ１０４を含む。送信機１０８は、送信源１１０に制御信号を送信する。送信源は、この制御信号に従って被験者１０６に向けてエネルギー（すなわちエネルギー波１２０）を送信する。さらにセンサ１０４は、被験者１０６から戻ったエネルギー反射に応答して誘発された生体信号を受信する受信機１１２を含む。誘発生体信号１２２は、電気形態のデータ信号であり得る。より具体的には、誘発生体信号１２２はアナログ信号である。
【００２６】
誘発生体信号１２２は、センサ１０４及び被験者１０６を取り巻く発生源からのノイズ及びモーションアーチファクトによって汚される可能性がある。例えば車両環境では、車両１０２からの振動及び車両１０２の内外のその他のノイズが誘発生体信号１２２を汚す可能性がある。一部の例では、ノイズ及びモーションアーチファクトの周波数及び／またはパワースペクトラムは、誘発生体信号１２２の周波数及び／またはパワースペクトラムに重なる場合がある。このような重なりが、ノイズ及びモーションアーチファクトのない真の生体信号を取得する際に問題を生じさせる可能性がある。
【００２７】
したがって一実施形態において、システムクロック１３０がセンサ１０４に通信式に結合され、所定のサンプリング率でサンプル抽出された誘発生体信号を生成することができる。例えば所定のサンプリング率は４ｍｓ以下であり得る。サンプル抽出された誘発生体信号は、Ａ＝（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７．．．)などのベクトル形態で表すことができ、この場合Ａは誘発生体信号１２２を表し、Ａにおける各々の要素はＡ（ｉｔ）を表しており、この場合ｔはサンプリング率及び／またはサンプリング間隔である。サンプル抽出された誘発生体信号に基づく変調は、誘発生体信号を汚す可能性のあるノイズ及びモーションアーチファクトに対して誘発生体信号１２２の振幅を増大させるように構成することができる。
【００２８】
より具体的には、変調器１２４は、センサ１０４と通信式に結合され、サンプル抽出された誘発生体信号を受信し、自己相関関数を有する搬送波シーケンスコードによってサンプル抽出された誘発生体信号を変調することができる。搬送波シーケンスコードは、誘発生体信号１２２を処理するために高度に自己相関した搬送波シーケンス（ＨＡＣＳ）であり得る。例としてのＨＡＣＳには、これに限定するものではないが中でもバーカーコード（Ｂａｒｋｅｒ  ｃｏｄｅｓ）、フランクコード（Ｆｒａｎｋ  ｃｏｄｅｓ）、ゴレイコード（Ｇｏｌａｙ  ｃｏｄｅｓ）、ポリタイムコード（ｐｏｌｙ−ｔｉｍｅ ｃｏｄｅｓ）が含まれる。バーカーコードが、本明細書に開示される例示の実施形態で使用されるが、本明細書で考察されるシステム及び方法は、他のタイプのＨＡＣＳによって実施することもできる。さらに明細書を通して、長さ７（７）のバーカーコードが考察されるが、異なる長さのバーカーコード及び他の搬送波シーケンスコードが履行される場合もあることを理解されたい。さらに、可変の長さのバーカーコード及び他のＨＡＣＳを組み合わせて、これもまたこのような方法及びシステムを実施することができるＨＡＣＳを生成することができることを理解されたい。
【００２９】
一実施形態において変調器１２４は、サンプル抽出された誘発生体信号を増倍することによってサンプル抽出された誘発生体信号に搬送波シーケンスコードを掛けることによって変調する。サンプル抽出された誘発生体信号におけるサンプルの数は、搬送波シーケンスコードの長さに等しい。実例となる例として、上記で考察されるサンプル抽出された誘発生体信号Ａの７（７）つの要素は、７（７）の長さを有するバーカーコードＢ７によって増倍することができる。バーカーコードＢ７は、Ｂ７＝（１、１、１、−１、−１、１、−１)として表すことができる。したがってバーカーコードＢ７を掛けたサンプル抽出された誘発生体信号によって、サンプル抽出された誘発生体信号の変調が生じ、これはＡＢ７＝（ａ１、ａ２、ａ３、−ａ４、−ａ５、ａ６、−ａ７)としてベクトルで表される。サンプル抽出された誘発生体信号の変調は、搬送波シーケンスコードによるサンプル抽出された誘発生体信号の各々のサンプル抽出された地点のビット単位の移動を利用して計算することができる。例えばＡ＝（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７)は、右からのビット単位の増倍移動を利用してＢ７＝（１、１、１、−１、−１、１、−１)を掛けることができる。
【００３０】
次に図２を参照すると、一例の実施形態によるＨＡＣＳを使用する生体信号記録のための変調及び復調の一例の概略図が示される。この例では、信号Ａ２０２（すなわち誘発生体信号１２２）は、周辺環境におけるノイズＮの１／２の振幅を有する。信号Ａ２０２は、バーカーコードＢ７２０４によって変調される。例えば信号Ａ２０２にバーカーコードＢ７２０４を掛けることにより結果としてバーカーセグメントＡＢ７２０６（例えばＡＢ７＝（ａ１、ａ２、ａ３、−ａ４、−ａ５、ａ６、−ａ７))となる。よってサンプル抽出された誘発生体信号を変調することで、搬送波シーケンスコードに比例する振幅を有する変調された誘発生体信号が生じる。より具体的には図２に示されるようにバーカーセグメントＡＢ７２０６は、＋／−Ａの振幅比を有する。
【００３１】
図１を再度参照すると、ノイズ及びモーションアーチファクトのない真の生体信号を再現するために、復調器１２６は、センサ１０４に通信式に結合されており、変調後の誘発生体信号を受信し、搬送波シーケンスコードによって変調後の誘発生体信号を復調する。一実施形態において、復調器１２６は、搬送波シーケンスコードによる変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算する。上記で考察した実例となる例及び図２を再度参照すると、変調後の誘発生体信号は、バーカーセグメントＡＢ７２０６（すなわちＡＢ７＝（ａ１、ａ２、ａ３、−ａ４、−ａ５、ａ６、−ａ７)によって表される。バーカーセグメントＡＢ７２０６は、元のバーカーコードＢ７によって畳み込み積分される。このような畳み込み積分により誘起生体信号スペクトラムが生じる。これにより図２では、ＡＢ７２０６は、変調のための元のバーカーコードＢ７２０４と同一であるバーカーコードＢ７２０８によって畳み込ま積分される。結果として生じる誘発生体信号スペクトラムは、誘発生体信号スペクトラム２１０として図式的に示される。
【００３２】
図２に示されるように、誘発生体信号スペクトラム２１０は、搬送波シーケンスコード（すなわち図２におけるバーカーコードＢ７）の関数としてピークと側波帯の比を有する。具体的には図２において、ピーク２１２は振幅７Ａを有し、ピーク２１２両側に６（６）つの側波帯２１４、２１６がある。この例では、復調後の誘発生体信号の信号とノイズの比は７Ａ／Ｎである。上記で考察したように、この例において、信号Ａ２０４の振幅はこの環境におけるノイズＮの１／２である。よって復調後、新たな信号とノイズの比は、７／２＝３．５である。
【００３３】
図２に例示される誘発生体信号スペクトラム２１０が表１に定量式に示される。表１は、ＡＢ７とＢ７による畳み込み積分に基づいた誘発生体信号スペクトラム２１０を表している。したがって表１に示されるように、ステップ７において振幅は７Ａである。ピークと側波帯の比は、ステップ７における和（すなわち、ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４＋ａ５＋ａ６＋ａ７）をステップ１、３、５、９、１１及び１３における和（すなわち、ａ１＋ａ３＋ａ５＋ａ９＋ａ１１＋ａ１３)で割った絶対値を計算することによって決定することができる。このことによって、結果としてピークと側波帯の比は７Ａ/−６Ａ＝−７/６に等しくなる。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
搬送波シーケンスコードによる変調後の誘発生体信号の畳み込み積分に関して、復調器１２６は、論理ＡＮＤゲートによるビット単位の移動を利用して畳み込み積分を計算することができることを理解されたい。さらに、送信源１１０がＬＥＤまたは他のパルス式デバイスである場合、搬送波シーケンスコードをバイナリフォーマットに変換することができる。具体的には搬送波シーケンスコードは、送信源１１０のＯＮ（すなわち１）またはＯＦＦ（すなわち０）のステータスを説明するように修正することができる。よって一実施形態では、変調器１２４は、搬送波シーケンスコードをバイナリフォーマットに変換し、サンプル抽出された誘発生体信号をバイナリフォーマットでの搬送波シーケンスコードによって変調することによってサンプル抽出された誘発生体信号を変調することができる。実例となる例を再度参照すると、搬送波シーケンスコードＢ７＝（１、１、１、−１、−１、１、−１)は、Ｂ７ｄ＝（１、１、１、０、０、１、０)としてバイナリフォーマットに変換することができる。よって変調器１２４は、サンプル抽出された誘発生体信号にバイナリフォーマット(すなわちＢ７ｄ＝（１、１、１、０、０、１、０))での修正後の搬送波シーケンスコードを掛けることによって誘発生体信号を変調することができる。
【００３６】
上記で考察した実施形態によると、復調器１２６は、例えば論理ＡＮＤゲートを利用してバイナリフォーマットでの搬送波シーケンスコードによる変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって変調後の誘発生体信号を復調することができる。実例となる例を再度参照すると、復調器は、論理ＡＮＤゲートを利用してＢ７ｄ＝（１、１、１、０、０、１、０)とＡＢ７＝（ａ１、ａ２、ａ３、−ａ４、−ａ５、ａ６、−ａ７)の畳み込み積分を計算することができ、その結果は（Ｂ７ｄａｃ）＝（０、１、１、１、１、２、４、２、１、１、１、１、１、０)である。この例では、結果として生じる誘発生体信号スペクトラムは、２のピーク隣接側波帯と、より遠い１の側波帯とを有する振幅４Ａ、ならびに４／１２のピークと側波帯の比を有する。図３Ａは、上記に記載した例によるＨＡＣＳ及び論理ＡＮＤゲートを利用する例示の生体信号畳み込み積分の概略図である。
【００３７】
別の一実施形態において、及び図１を再度参照すると、システムクロック１３０は、所定の率で誘発生体信号をサンプル抽出し保持することによってサンプル抽出された誘発生体信号を計算することができる。この実施形態において、変調器１２４は、論理ＸＯＲゲートを利用してサンプル抽出された誘発生体信号に搬送波シーケンスコードを掛けることによってサンプル抽出された誘発生体信号を変調することができる。さらに復調器１２６は、搬送波シーケンスコードによる変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって変調後の誘発生体信号を復調することができる。実例となる例を再度参照すると、復調器は、論理ＸＯＲゲートを利用してＢ７ｄ＝（１、１、１、０、０、１、０)とＡＢ７＝（ａ１、ａ２、ａ３、−ａ４、−ａ５、ａ６、−ａ７)の畳み込み積分を計算することができ、その結果は、(Ｂ７ｄａｃ)＝（１、１、２、３、３、３、４、３、３、３、２、１、１)である。この例では、結果として生じる誘発生体信号スペクトラムは、３、２または１の側波帯を有する振幅４Ａを有し、４／２６のピークと側波帯の比を有する。図３Ｂは、上記に記載して例によるＨＡＣＳ及び論理ＸＯＲゲートを利用する例示の生体信号畳み込み積分の概略図である。
【００３８】
図３Ｂで考察した実施形態は、図４において図式的に示される。具体的には図４は、一例の実施形態によるＨＡＣＳを使用して変調及び復調された例示の生体信号のトレースを示す。トレース４０２は、正弦波信号を示しており、例えば誘発生体信号を示す。正弦波信号は、トレース４０４に示される所定の率でシステムクロックに従って信号をサンプル抽出し保持することによって離散化される。その結果はトレース４０６に示される。トレース４０８は、ＸＯＲゲートを利用してサンプル抽出された誘発生体信号に搬送波シーケンスコードを掛けることによるサンプル抽出された誘発生体信号の変調を示す。トレース４１０は、搬送波シーケンスコードによって変調後の誘発生体信号を畳み込み積分することによる変調後の誘発生体信号の復調を示す。トレース４１０に見ることができるように、振幅は４Ａである。
【００３９】
図１を再度参照すると、ピークと側波帯の比に基づいて、真の誘発生体信号を再現することができる。具体的には、フィルタ１２８は、センサ１０４に通信式に結合され、サンプル抽出された誘発生体信号と、ピークと側波帯の比との偏差を計算することができる。フィルタ１２８は、この偏差に基づいてサンプル抽出された誘発生体信号からノイズアーチファクトをフィルタリングする、及び／またはこれを調整し、このフィルタリングに基づいて真の誘発生体信号を出力することができる。例えばフィルタ１２８は、それぞれの偏差がピークと側波帯の比の範囲外の所定の閾値を満たす場合、サンプル抽出された誘発生体信号の成分を除去することができる。一実施形態においてサンプル抽出された誘発生体信号の各々の成分の偏差は、所定の閾値と比較される。フィルタ１２８は、この比較に基づいてサンプル抽出された誘発生体信号のそれぞれの成分をフィルタリングすることができる。
【００４０】
図２に示される実例となる例を再度参照すると、ピークと側波帯の比は−７／６である。よって−７／６のピークと側波帯の比からの所定の閾値を超えて逸脱するサンプル抽出された誘発生体信号の成分は拒絶され除去される。例えばサンプル抽出された誘発生体信号の成分が、−７／６のピークと側波帯の比から１０００分の１を超えて逸脱した場合、この成分は除去される。一実施形態において、この成分は除去され、サンプル抽出された誘発生体信号における最後の連続値によって置き換えられる。よって前記偏差をフィルタリングして取り除くことによって真の誘発生体信号を再現することができる。
【００４１】
次に図５を参照すると、誘発生体信号スペクトラムを使用してノイズをフィルタリングするのにＨＡＣＳを使用する実例となる例が示されている。詳細には、図５は、別の例示の実施形態によるＨＡＣＳを使用して変調及び復調された、刺激された「スパイク状の」ノイズが加わった例示の生体信号トレースを示す。トレース５０２は、正弦波信号、例えばノイズがほとんどない状態から全くない状態の真の誘発生体信号を示す。トレース５０４は、ノイズを有し、おおよそ２までの振幅を有する誘発生体信号を示す。トレース５０６は、−７/６のピークと側波帯の比を有する誘発生体信号スペクトラムを示す。トレース５０８は、このピークと側波帯の比からの逸脱を伴うトレース５０２に示される信号に対するスパイク状のランダムなノイズの取り込みを示す。ピークと側波帯の比からの逸脱に基づいて、トレース５０８に示されるノイズが除去され、トレース５１０に示されるようにトレース５０２に示される信号が再現される。同様のピークと側波帯の偏差の拒絶の判断基準は、ノイズの多いデータ地点を同様に拒絶するために図３ＡのＡＮＤ論理ゲート及び図３ＢのＸＯＲ論理ゲートと併せて使用することができる。
【００４２】
図６Ａ及び図６Ｂは、現実世界の利用におけるＨＡＣＳの利用を示している。図６Ａにおいて、トレース６０２は、誘発生体信号、すなわちセンサと皮膚の直接の接触を介して現実世界の環境において測定されたＰＰＧ信号を示しており、これはノイズをほとんど示さない。トレース６０４は、非接触センサを使用することによりかなりの量の周辺ノイズを取り込む、トレース６０２と同時に作成されたＰＰＧ信号の記録作業を示す。図６Ｂでは、トレース６０６は誘発生体信号を示しており、センサと皮膚の直接の接触を介して現実世界の環境において測定されたＰＰＧ信号を示しており、これはそこに見ることができるようにほとんどノイズを示さない。トレース６０８は、ＨＡＣＳを使用した４ｍｓのサンプリング率での誘発（非接触式）生体信号の変調及び復調を示す。したがって所定のサンプリング率を変えることによって、ピークと側波帯の比を最適化することができ、これにより信号におけるノイズアーチファクトが少なくなり、例えばトレース６０４に比べてトレース６０８を参照されたい。このように、本明細書に記載されるように生体信号を記録するためのＨＡＣＳの利用は、ノイズ及び／またはモーションアーチファクトの減少を示し、真の生体信号を再現する。
【００４３】
図１を再度参照すると、いくつかの実施形態において、システムクロック１３０によって管理される所定のサンプリング率を変えることで信号におけるノイズを減少させることができる。いくつかの実施形態において、サンプリング率を調整することで、サンプルの周波数を上昇及び／または低下させることができる。例えば２ｍｓのサンプリング間隔は、４ｍｓのサンプリング間隔に調整することができる。さらに、ピークと側波帯の比に従って、システムクロック１３０によって所定のサンプリング率を保持することができる。これにより、最小の側波帯の偏位となる。
【００４４】
図１に示されるシステム１００の別の例示の作動を次に記載する。上記で考察したように、一実施形態において、システム１００は、送信機１０８を備えたセンサ１０４を含む。送信機１０８は、搬送波シーケンスコードに従って制御信号を送信源１１０に送信する。これにより送信源１１０が搬送波シーケンスコードに従って被験者１０６に向けてエネルギー（すなわちエネルギー波１２０）を送信する。搬送波シーケンスコードは、自己相関関数を有する。この実施形態において、搬送波シーケンスコードは、バイナリフォーマットに変換することができる。
【００４５】
例えば搬送波シーケンスコードＢ７＝（１、１、１、−１、−１、１、−１)は、Ｂ７ｄ＝（１、１、１、０、０、１、０)としてバイナリフォーマットに変換する、及び／または修正することができる。搬送波シーケンスコードのバイナリフォーマットに従って、送信源１１０がＯＮ（すなわち１）と、ＯＦＦ（すなわち０）を明滅する（例えば点滅する）。さらにセンサ１０４は、被験者１０６から戻ったエネルギー反射に応答して誘発された生体信号１２２を受信する受信機１１２を含む。誘発生体信号１２２はアナログ信号であり、搬送波シーケンスコードに従って変調される。Ｂ７ｄを利用する実例となる例として、送信源１１０がＯＮである場合、出力はＳ＋Ｎであり、この場合Ｓは信号でありＮはノイズである。送信源がＯＦＦである場合、出力はＮである。したがってＢ７ｄに従って変調された誘発生体信号は、（Ｓ＋Ｎ、Ｓ＋Ｎ、Ｓ＋Ｎ、Ｎ、Ｎ、Ｓ＋Ｎ、Ｎ)に等しい。
【００４６】
復調器１２６がセンサ１０４に通信式に結合され、変調後の誘発生体信号を受信し、搬送波シーケンスコードによる誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって変調後の誘発生体信号を変調し、その結果として結果誘発生体信号スペクトラムが生じる。この例において、変調後の生体信号は、Ｂ７＝（１、１、１、−１、−１、１、−１)によって畳み込み積分される。誘発生体信号スペクトラムは、ピークと側波帯の比に比例する信号とノイズの比を有し、ピークと側波帯の比は、搬送波シーケンスコードの関数である。この例においてピークと側波帯の比は４／−３であり、４(Ｓ＋Ｎ)−３Ｎ＝４Ｓ＋Ｎとして表すことができる。
【００４７】
別の実施形態において、送信源１１０は、搬送波シーケンスコードを利用して明滅させることができ、変調後の誘発生体信号は、搬送波シーケンスコードの２の補数によって畳み込み積分することができる。例えば変調後の生体信号は、論理ＸＯＲゲートを利用してＢ７＝（１、１、１、−１、−１、１、−１)の２の補数、Ｂ７ｄ＝（０、０、０、１、１、０、１)によって畳み込み積分される。結果として生じる誘発生体信号スペクトラムは、Ｂ７ｔｃ＝（０、１、１、２、２、３、７、３、２、２、１、１、０)である。ここで振幅は、２をわずかに超える側波帯を有する７Ａである。図７は、上記に記載した例によって論理的ＸＯＲゲートを利用する図１の復調器１２６の概略的な回路図である。
【００４８】
別の一実施形態において、搬送波シーケンスコードの変調は、各々が異なる長さを有する２つの搬送波シーケンスコードの連結を利用する場合がある。例えば長さ７（７）を有するバーカーコードを長さ１１のバーカーコードと連結させることができる。バイナリフォーマットに変換されることで、これはＢ７１１ｄ＝（１、１、１、０、０、１、０、１、１、１、０、０、０、１、０、０、１、０、)となる。したがってバイナリフォーマットでの連結された搬送波シーケンスコードに従って送信源１１０を明滅させることができる。復調器１２６は、連結されたバリアシーケンスコードＢ７１１＝（１、１、１、−１、−１、１、−１、１、１、１、−１、−１、−１、１、−１、−１、１、−１)による変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算する。この例において、ピークと側波帯の比は９であり、９(Ｓ＋Ｎ)−９Ｎ＝９Ｓとして表すことができる。よってこの例では、システムノイズを完全に拒絶することができる。この例は、図８に図式的に示される。より具体的には、図８は、別の例示の実施形態によってＨＡＣＳを使用して変調及び復調された、ノイズの側波帯が信号の側波帯に重なる正弦波のノイズ源を伴う一例の生体信号トレースを示す。トレース８０２は正弦波信号を示し、例えば誘発生体信号Ｓ＝ｓｉｎ(ｘ)を示している。トレース８０４は、Ｎ＝ｓｉｎ(．５ｘ)＋ｓｉｎ(ｘ)＋ｓｉｎ(１．５ｘ)＋ｓｉｎ(１０ｘ)としてノイズ及び／またはモーションアーチファクトを示す。トレース８０６は、信号とノイズをＳ＋Ｎで示している。トレース８０８は、９の振幅を有する誘発生体信号の畳み込み積分の積のスペクトラムを示す。復調器１２６及び／またはフィルタ１２８は、ピークと側波帯の比に基づいて変調後の誘発生体信号から真の誘発生体信号を引き出すことによって真の誘発生体信号を生成することによって、変調後の誘発生体信号をさらに処理することができる。
【００４９】
次に図９を参照して、一例の実施形態による高度に自己相関した搬送波シーケンスコード（ＨＡＣＳ）を使用した生体信号を記録するための一例の方法を記載する。図１から図３の構成要素を参照して図９を記載することにする。本明細書に記載される方法は、上記に記載したシステム構成要素及び例によって役立たせることができる。ブロック９０２において、方法は、センサの送信機から送信源に制御信号を送信することを含む。送信源は、この制御信号に従って被験者に向けてエネルギーを送信する。図１によって上記で考察したように、送信機１０８は送信源１１０を制御する。より具体的には、送信機１０８は、制御信号（図示せず）を送信源１１０に送信し、送信源１１０は、この制御信号に従って被験者１０６に向けてエネルギー（例えばエネルギー信号１２０）を送信する。
【００５０】
ブロック９０４において、方法は、被験者から戻ったエネルギー反射に応答して誘発された生体信号をセンサの受信機において受信することを含む。誘発生体信号はアナログ信号である。図１によって上記で考察したように、受信機１１２は、被験者１０６の生体測定値（例えばＰＰＧ測定値）を表す誘発生体信号１２２を受信する。ブロック９０６において、方法は、所定のサンプリング率で誘発生体信号をサンプル抽出することによってサンプル抽出された誘発生体信号を計算することを含む。サンプル抽出された誘発生体信号は、Ａ＝（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７．．．)としてベクトル形態で表すことができ、この場合Ａは誘発生体信号１２２を表し、Ａにおける各々の要素はＡ（ｉｔ）を表しており、この場合ｔはサンプリング率及び／またはサンプリング間隔である。システムクロック１３０は、異なるサンプリング率で誘発生体信号のサンプリングを管理する。いくつかの実施形態において、上記で考察したように、サンプル抽出された誘発生体信号の計算は、所定の率においてシステムクロック１３０によって誘発生体信号をサンプリングし保持することをさらに含む。
【００５１】
さらにブロック９０８において、方法は、搬送波シーケンスコードによってサンプル抽出された誘発生体信号を変調することにより結果として変調後の誘発生体信号が生じることを含む。搬送波シーケンスコードは、自己相関関数を有する。搬送波シーケンスコードは、誘発生体信号を処理するために高度に自己相関した搬送波シーケンス（ＨＡＣＳ）であり得る。例えば本明細書の例示の実施形態において記載されるように搬送波シーケンスコードは、長さ７（７）のバーカーコードであり得る。上記で考察したように、いくつかの実施形態において、変調器１２４は、ＨＡＣＳに従ってサンプル抽出された誘発生体信号の変調に役立つ場合がある。例えばサンプル抽出された誘発生体信号にバーカーコードＢ７を掛けることでサンプル抽出された誘発生体信号を変調することになり、これはＡＢ７＝（ａ１、ａ２、ａ３、−ａ４、−ａ５、ａ６、−ａ７)としてベクトル形態で表される。
【００５２】
上記で考察したように、いくつかの実施形態において、サンプル抽出された誘発生体信号の変調は、搬送波シーケンスコードをバイナリフォーマットに変換し、サンプル抽出された誘発生体信号をバイナリフォーマットでの搬送波シーケンスコードによって変調することをさらに含む。よって搬送波シーケンスコードＢ７＝（１、１、１、−１、−１、１、−１)は、Ｂ７ｄ＝（１、１、１、０、０、１、０）としてバイナリフォーマットに変換することができる。加えて、サンプル抽出された誘発生体信号がサンプル抽出され保持される実施形態では、サンプル抽出された誘発生体信号を変調すること、論理ＸＯＲゲートを利用してサンプル抽出された誘発生体信号を搬送波シーケンスコードによって増倍することを含む場合がある（図７及び図８を参照）。
【００５３】
ブロック９１０において、方法は、搬送波シーケンスコードによる変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって変調後の誘発生体信号を復調し、結果として誘発生体信号スペクトラムが生じることを含む。誘発生体信号スペクトラムは、搬送波シーケンスコードの関数としてピークと側波帯の比を有する。他の実施形態において誘発生体信号スペクトラムは、ピークと側波帯の比に比例する特定の因数によって増大された振幅を有する誘発生体信号を表す。上記で考察したように１つの実例となる例によると、復調器１２６は、変調に使用された元のバーカーコード、例えばバーカーコードＢ７によってＡＢ７＝（ａ１、ａ２、ａ３、−ａ４、−ａ５、ａ６、−ａ７)を畳み込み積分することができ、その結果、７Ａ／−６に等しいピークと側波帯の比を有する誘発生体信号スペクトラムが生じる。
【００５４】
サンプル抽出された誘発生体信号がバイナリフォーマットの搬送波シーケンスコードを使用して変調される例では、変調後の誘発生体信号を復調すること、論理ＡＮＤゲートを利用してバイナリフォーマットの搬送波シーケンスコードによる変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって変調後の誘発生体信号を復調することをさらに含む。例えば図３Ａは、ＨＡＣＳ及び論理ＡＮＤゲートを使用した例示の生体信号の畳み込み積分を示す。
【００５５】
ブロック９１２において、方法は、サンプル抽出された誘発生体信号の各々の成分とピークと側波帯の比との偏差を計算することを含む。例えばフィルタ１２８は、サンプル抽出された誘発生体信号とピークと側波帯の比との偏差を計算することができる。ブロック９１４において、方法は、この偏差に基づいてサンプル抽出された誘発生体信号からノイズアーチファクトをフィルタリングし、このフィルタリングに基づいて真の誘発生体信号を出力することを含む。このように、一実施形態において、フィルタ１２８は、偏差に基づいてサンプル抽出された誘発生体信号からノイズアーチファクトをフィルタリングし、このフィルタリングに基づいて真の誘発生体信号を出力することができる。
【００５６】
次に偏差の計算及びノイズアーチファクトのフィルタリングを、図１０を参照してより詳細に記載する。上記で述べたように、変調後の生体信号の各々の成分に関して、ブロック１００２において各々の成分とピークと側波帯の比との偏差が決定される。ブロック１００４において、偏差が所定の閾値と比較される。ブロック１００６において、偏差が所定の閾値を満たす及び／またはこれに等しい場合、このときブロック１００８においてサンプル抽出された誘発生体信号の各々の成分が除去される。一実施形態においてこの成分は除去され、サンプル抽出された誘発生体信号における最後の連続値と置き換えられる。それ以外の場合、ブロック１０１０においてサンプル抽出された誘発生体信号のそれぞれの成分は除去されない。
【００５７】
図１１を次に参照して、高度に自己相関した搬送波シーケンスコード（ＨＡＣＳ）を使用する生体信号の記録のための別の実施形態による一例の方法を記載する。ブロック１１０２において、方法は、センサの送信機から送信源に制御信号を送信することを含む。制御信号は、搬送波シーケンスコードに従って送信され、送信源は、搬送波シーケンスコードに従って被験者に向けてエネルギーを送信する。搬送波シーケンスコードは自己相関関数を有する。よって一実施形態において、センサ１０４の送信機１０８から送信源１１０への制御信号の送信は、搬送波シーケンスコードに従って送信源１１０の実行及び／またはコマンド（例えばＯＮ／ＯＦＦ、点滅）を推進する制御信号を含む。いくつかの実施形態において、上記で考察したように搬送波シーケンスコードは、各々が異なる長さを有する２つの搬送波シーケンスコードの連結である。
【００５８】
ブロック１１０４において、方法は、被験者から戻ったエネルギー反射に応答してセンサの受信機において誘発生体信号を受信することを含む。誘発生体信号はアナログ信号であり、搬送波シーケンスコードに従って変調される。よってセンサ１０４は、被験者から戻ったエネルギー反射に応答して誘発生体信号１２２を受信する受信機１１２を含む。
【００５９】
ブロック１１０６において、方法は、搬送波シーケンスコードによる誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって誘発生体信号を復調し、結果として誘発生体信号スペクトラムが生じることを含む。誘発生体信号スペクトラムは、ピークと側波帯の比に比例する信号とノイズの比を有する。ピークと側波帯の比は、搬送波シーケンスコードの関数である。いくつかの実施形態において、上記で考察したように、搬送波シーケンスコードは、各々が異なる長さを有する２つの搬送波シーケンスコードの連結である。よって変調は、２つの搬送波シーケンスコードの連結によって変調後の誘発生体信号を畳み込み積分することによって行われる。別の実施形態において、変調後の誘発生体信号の復調は、論理的ＸＯＲゲートを利用してバイナリフォーマットの搬送波シーケンスコードによる変調後の誘発生体信号の畳み込み積分を計算することによって変調後の誘発生体信号を復調することをさらに含む（図７を参照）。さらにブロック１１０８において、方法は、ピークと側波帯の比に基づいて変調後の誘発生体信号から真の誘発生体信号を引き出すことによって真の誘発生体信号を生成することを含む。したがってノイズの多い環境から真の誘発生体信号を再現することができる。
【００６０】
本明細書で考察される実施形態はまた、上記で考察したように、コンピュータ実行可能命令を記憶する持続性コンピュータ可読媒体の文脈において記載され実施される場合もある。さらに、上記に開示した種々の実装態様及びその他の特徴及び機能、あるいはその代替形態または変形形態は望ましくは多くの他の異なるシステム及び用途に組み合わされる場合もあることを理解されたい。またその様々な目下予測していない、または予期しないその中の代替、修正、変更または改良が当業者によって引き続き行われる可能性があり、これらもまた、以下の特許請求の範囲によって包含されるように意図されている。
【符号の説明】
【００６１】
１００  システム
１０２  車両
１０４  センサ
１０６  被験者
１０８  送信機
１１０  送信源
１１２  受信機
１１４  プロセッサ
１１８  ドライバ
１２２  誘発生体信号
１２４  変調器
１２６  復調器
１２８  フィルタ
１３０  システムクロック
２１０  誘発生体信号スペクトラム
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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