(57)【要約】  本発明は対象１０のバイタルサインに関する入力信号３４ａ，３４ｂを処理するための装置２２に関し、当該装置は、非侵襲的に検出される入力信号３４ａ，３４ｂを受信するためのインターフェース２４、入力信号３４ａ，３４ｂの少なくとも一つの特徴を抽出するための特徴抽出モジュール２６であって、当該少なくとも一つの特徴は入力信号３４ａ，３４ｂの瞬時周波数表現４０ａ，４０ｂ及び／又は入力信号３４ａ，３４ｂの瞬時振幅表現４２ａ，４２ｂを含む、特徴抽出モジュール２６、少なくとも一つの抽出された特徴に基づいて入力信号３４ａ，３４ｂについて信号情報コンテンツパラメータ５２を決定するための処理モジュール２８であって、当該信号情報コンテンツパラメータ５２は入力信号３４ａ，３４ｂに含まれる対象１０のバイタルサインについての情報を示す、処理モジュール２８、並びに複数の入力信号の信号情報コンテンツパラメータ５２に基づいて複数の入力信号を対象１０のバイタルサインを特徴付ける結合出力信号へ結合するための結合モジュール３０を有する。本発明はさらに対応する方法及び対象１０のバイタルサインを遠隔モニタリングするためのモニタリングシステム１２に関する。
2016538005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象のバイタルサインに関する入力信号を処理するための装置であって、
非侵襲的に検出される入力信号を受信するためのインターフェースと、
前記入力信号の少なくとも一つの特徴を抽出するための特徴抽出モジュールであって、当該少なくとも一つの特徴は前記入力信号の瞬時周波数表現及び／又は前記入力信号の瞬時振幅表現を含む、特徴抽出モジュールと、
前記少なくとも一つの抽出された特徴に基づいて前記入力信号について信号情報コンテンツパラメータを決定するための処理モジュールであって、当該信号情報コンテンツパラメータは前記入力信号に含まれる前記対象のバイタルサインについての情報を示す、処理モジュールと、
複数の入力信号の信号情報コンテンツパラメータに基づいて複数の入力信号を前記対象のバイタルサインを特徴付ける結合出力信号へ結合するための結合モジュールと
を有する、装置。
【請求項２】
前記結合モジュールが前記複数の入力信号の平均を決定するように構成され、当該平均が前記複数の入力信号に均等な重みを割り当てることに基づいて、又は前記複数の入力信号に個別の重みを割り当てることに基づいて計算され、特に個別の重みは前記複数の入力信号の信号情報コンテンツパラメータに基づいて計算される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記特徴抽出モジュールが、前記入力信号にＨｉｌｂｅｒｔ変換を適用することによって前記入力信号の解析表現を決定し、前記入力信号の瞬時振幅表現を抽出するために前記入力信号の解析表現の絶対値を決定するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも一つの抽出された特徴が前記入力信号のスペクトル表現をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記特徴抽出モジュールが、前記入力信号の瞬時周波数表現を抽出するために、
前記入力信号にＨｉｌｂｅｒｔ変換を適用することによって前記入力信号の解析表現を決定し、前記入力信号の解析表現から前記入力信号の瞬時位相表現を抽出し、前記入力信号の瞬時位相表現の導関数を決定する、或いは、
前記入力信号の連続ゼロ交差間の距離の平均及び／又は分散を前記入力信号の瞬時周波数表現を示すパラメータとして決定する
ように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記処理モジュールが前記入力信号の瞬時周波数表現の平均を計算することによって前記入力信号の主周波数成分を決定するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記処理モジュールが、
前記入力信号の瞬時周波数表現の標準偏差を決定する、及び／又は、
前記入力信号の瞬時振幅表現の標準偏差を決定する
ように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記処理モジュールが、
前記入力信号の瞬時周波数表現の標準偏差を周波数変動閾値と比較する、及び／又は、
前記入力信号の瞬時振幅表現の標準偏差を振幅変動閾値と比較する
ようにさらに構成される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記処理モジュールが、
前記入力信号のスペクトル表現において最高スペクトル強度を持つ周波数を決定することによって、又は前記入力信号の瞬時周波数表現の平均を計算することによって、前記入力信号の主周波数成分を決定し、
前記入力信号の主周波数成分が周波数範囲内にあるかどうかを決定する
ように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記処理モジュールが前記信号情報コンテンツパラメータに適用される少なくとも二つの閾値若しくは範囲基準の結合に基づいて前記入力信号についてバイナリ信号情報コンテンツパラメータを決定するように構成され、当該バイナリ信号情報コンテンツパラメータは前記入力信号が前記対象のバイタルサインについての情報を含むかどうかを示す、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記入力信号が前記対象の皮膚領域を含む関心領域から反射される電磁放射から導出され、前記対象のバイタルサインが生体の心拍数、呼吸速度若しくは血液酸素飽和度に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記結合モジュールが、各信号情報コンテンツパラメータに基づいて入力信号の結合のために入力信号を使用するか若しくは破棄するかどうかを決定し、破棄されない入力信号のみを結合するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
対象のバイタルサインを遠隔モニタリングするためのモニタリングシステムであって、
関心領域からの反射光をデータストリームに変換し、当該データストリームから少なくとも一つの入力信号を抽出するためのセンサと、
請求項１に記載の装置と、
前記少なくとも一つの入力信号に基づいて前記対象のバイタルサイン情報を決定するための評価ユニットと
を有する、モニタリングシステム。
【請求項１４】
対象のバイタルサインに関する入力信号を処理するための方法であって、
非侵襲的に検出される入力信号を受信するステップと、
前記入力信号の少なくとも一つの特徴を抽出するステップであって、当該少なくとも一つの特徴は前記入力信号の瞬時周波数表現及び／又は前記入力信号の瞬時振幅表現を含む、ステップと、
前記少なくとも一つの抽出された特徴に基づいて前記入力信号について信号情報コンテンツパラメータを決定するステップであって、当該信号情報コンテンツパラメータは前記入力信号に含まれる前記対象のバイタルサインについての情報を示す、ステップと、
複数の入力信号の信号情報コンテンツパラメータに基づいて複数の入力信号を前記対象のバイタルサインを特徴付ける結合出力信号へ結合するステップと
を有する、方法。
【請求項１５】
コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに請求項１４に記載の方法のステップを当該コンピュータに実行させる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】
本発明は入力信号を処理するための装置と方法に関する。本発明はさらに対象のバイタルサインを遠隔モニタリングするためのモニタリングシステムに関する。特に、本発明は有意義な遠隔フォトプレチスモグラフィ（ＲＰＰＧ）波形を取得するために遠隔検出された光学信号を評価することに関する。
【背景技術】
【０００２】
人のバイタルサイン、例えば心拍数（ＨＲ）、呼吸速度（ＲＲ）若しくは血液酸素飽和度は、人の現在の状態の指標として、及び重篤な医療イベントの強力な予測因子として役立つ。このため、バイタルサインは入院患者及び外来患者診療環境で、在宅で、若しくはその他医療、レジャー及びフィットネス環境で広くモニタリングされる。
【０００３】
バイタルサインを測定する一つの方法はプレチスモグラフィである。プレチスモグラフィは一般に臓器若しくは身体部位の容積変化の測定を、特に心拍動の度に対象の体中を移動する心血管脈波に起因する容積変化の検出をあらわす。
【０００４】
フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）は関心面積若しくは体積の光反射率若しくは透過率の時変変化を評価する光学測定法である。ＰＰＧは、血液が周辺組織よりも多く光を吸収するので、心拍動ごとの血液量の変動がそれに対応して透過率若しくは反射率に影響を及ぼすという原理に基づく。心拍数についての情報に加えて、ＰＰＧ波形は呼吸などのさらなる生理現象に起因する情報を有し得る。異なる波長（典型的には赤及び赤外）における透過率及び／又は反射率を評価することによって、血液酸素飽和度が決定され得る。
【０００５】
対象の心拍数と（動脈）血液酸素飽和度を測定するための従来のパルスオキシメータは対象の皮膚に、例えば指の先端、耳たぶ若しくは額に取り付けられる。従って、これらは'接触'ＰＰＧ装置とよばれる。典型的なパルスオキシメータは光源として赤色ＬＥＤと赤外ＬＥＤを、及び患者組織を透過した光を検出するための一つのフォトダイオードを有する。市販のパルスオキシメータは赤色及び赤外波長における測定間を迅速に切り替え、それによって二つの異なる波長における組織の同じ面積若しくは体積の透過率を測定する。これは時分割多重化とよばれる。各波長における経時的な透過率は赤色及び赤外波長についてＰＰＧ波形を与える。接触ＰＰＧは基本的に非侵襲技術とみなされるが、パルスオキシメータが対象に直接取り付けられ、ケーブルが動く自由を制限するので、接触ＰＰＧ測定はしばしば不愉快なものとして経験される。
【０００６】
最近、邪魔にならない測定のために非接触の遠隔ＰＰＧ（ＲＰＰＧ）装置が導入されている。遠隔ＰＰＧは関心対象から遠隔配置される光源、若しくは一般に放射源を利用する。同様に、検出器、例えばカメラ若しくは光検出器も関心対象から遠隔配置され得る。従って、遠隔フォトプレチスモグラフィシステム及び装置は邪魔にならず、医療だけでなく医療以外の日常的用途にもよく適するとみなされる。
【０００７】
Ｖｅｒｋｒｕｙｓｓｅ  ｅｔ  ａｌ．，"Ｒｅｍｏｔｅ  ｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ａｍｂｉｅｎｔ  ｌｉｇｈｔ"，Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，１６（２６），２２  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２００８，ｐｐ．２１４３４‐２１４４５は、フォトプレチスモグラフィ信号が周辺光と従来の消費者レベルのビデオカメラを用いて遠隔測定されることを示す。
【０００８】
オンボディセンサに勝るカメラベースのバイタルサインモニタリングの主な利点の一つは、高度な使いやすさである：センサを取り付ける必要がなく、対象の皮膚／胸にカメラを向けるだけで十分である。オンボディセンサに勝るカメラベースのバイタルサインモニタリングの別の利点は、モーションロバストネスを実現する可能性である：カメラは顕著な空間分解能を持つが、接触センサはほとんど単素子検出器から成る。
【０００９】
この技術の重要な課題の一つは、モーション／光の歪みの下でロバストな測定を提供できることである。ロバストなカメラベースのバイタルサイン測定を可能にするいくつかの方法が開発されている。かかる測定のために、通常複数の信号がキャプチャ画像若しくは画像シーケンスの画像処理に基づいてキャプチャされる。複数の信号はセンサの異なるピクセルから、又は一ピクセルの若しくは同じ空間位置の異なる色チャネルからも生じ得る。そして、フォトプレチスモグラフィ波形が複数の信号に基づいて形成される。この波形は対象のバイタルサインの決定など、さらなる解析のための基礎となる。
【００１０】
ＷＯ２０１３／０２７０２７  Ａ２において、ウェブカムなどのビデオカメラによってとられる対象の画像においてＰＰＧ信号を検出することによってバイタルサインを遠隔モニタリングするための方法が開示される。ＰＰＧ信号は対象の皮膚上で関心領域から反射される周辺光の自己回帰分析によって特定される。周辺光の周波数成分と、ビデオカメラのフレームレートから生じるエイリアシングアーチファクトは、対象の皮膚上にない、例えばバックグラウンドにおける関心領域から反射される周辺光の自己回帰分析によって相殺される。これは対象のＰＰＧ信号の特定を可能にする周辺光のスペクトル成分を明らかにする。
【００１１】
ＵＳ２０１３／０４１２７７  Ａ１において、腹式呼吸の特徴を抽出するための方法とそれを用いるシステムが開示される。方法は、腹式呼吸の標準モデル、及び学習プロセスの実行が腹式呼吸の特徴を抽出するための方法の前に実行されるという要件無しに、腹式呼吸の特徴を抽出することができる。受信される腹式呼吸信号に対応する複数の固有モード関数、複数の固有モード関数の各々のＥｕｌｅｒ角関数及び瞬時周波数関数を計算すること、並びに複数の瞬時周波数関数を既定のゼロ点閾値領域と比較することによって、腹式呼吸の特徴を抽出するための方法は複数の瞬時周波数関数のうち一つを、腹式呼吸の特徴を含む腹式呼吸特徴関数として定義する。このようにして腹式呼吸の特徴が抽出される。
【００１２】
遠隔フォトプレチスモグラフィ波形、すなわち対象のＰＰＧ信号を形成するために正しい信号セットを選択するということで言うと、スペクトルエネルギーに依存する様々な他のアプローチが存在する。これは、しかしながら、心拍数帯域幅（０．５‐３．５Ｈｚ）内部に強い周波数成分をあらわす歪みも、遠隔フォトプレチスモグラフィ波形生成にふさわしい候補ととられてしまうかもしれないことを示唆する。これは信頼できない波形につながることが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
対象の信頼できるバイタルサインの取得を改良する、対象のバイタルサインに関する非侵襲的に検出される信号を処理するための装置と方法を提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第一の態様において、対象のバイタルサインに関する入力信号を処理するための装置が提示され、当該装置は、非侵襲的に検出される入力信号を受信するためのインターフェース、入力信号の少なくとも一つの特徴を抽出するための特徴抽出モジュールであって、当該少なくとも一つの特徴は入力信号の瞬時周波数表現及び／又は入力信号の瞬時振幅表現を含む、特徴抽出モジュール、少なくとも一つの抽出された特徴に基づいて入力信号について信号情報コンテンツパラメータを決定するための処理モジュールであって、当該信号情報コンテンツパラメータは入力信号に含まれる対象のバイタルサインについての情報を示す、処理モジュール、並びに対象のバイタルサインを特徴付ける結合出力信号へ、複数の入力信号の信号情報コンテンツパラメータに基づいて複数の入力信号を結合するための結合モジュールを有する。
【００１５】
本発明のさらなる態様において、対象のバイタルサインに関する入力信号を処理するための対応する方法が提示される。
【００１６】
本発明のさらに別の態様において、関心領域からの反射光をデータストリームに変換し、当該データストリームから少なくとも一つの入力信号を抽出するためのセンサと、上記装置と、少なくとも一つの入力信号に基づいて対象のバイタルサイン情報を決定するための評価ユニットとを有する、対象のバイタルサインを遠隔モニタリングするためのモニタリングシステムが提示される。
【００１７】
本発明のなおさらなる態様において、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに本明細書に開示の方法のステップをコンピュータに実行させる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、並びにプロセッサによって実行されるときに本明細書に開示の方法を実行させるコンピュータプログラム製品を中に格納する非一時的コンピュータ可読記録媒体が提供される。
【００１８】
本発明の好適な実施形態は従属請求項に定義される。請求される方法、システム及びコンピュータプログラムは、請求される装置及び従属請求項に定義されるものと同様及び／又は同一の好適な実施形態を持つことが理解されるものとする。
【００１９】
本発明は対象、例えば患者若しくはスポーツをする人など、人のバイタルサインがそこから取得され得る、非侵襲的に検出される信号を評価することを可能にする。本明細書で使用される通り、入力信号若しくは非侵襲的に検出される入力信号とは、経時的な測度（例えばセンサによって測定される値）の展開又は当該測度の当該展開のサンプル、すなわち当該展開のセクションをあらわす。特に、入力信号は非侵襲法を用いて（例えばカメラ若しくはカメラピクセルを用いて）測定される変動光強度などの物理現象から得られるアナログ信号のデジタル表現をあらわし得る。
【００２０】
本発明によれば、特徴が入力信号から抽出され、これらの特徴は特に入力信号の瞬時周波数表現及び／又は瞬時振幅表現を含む。これらの特徴は処理モジュールにおいて分析され、入力信号に含まれる対象のバイタルサインについての情報を示す信号情報コンテンツパラメータが決定される。
【００２１】
入力信号の瞬時周波数表現は信号の瞬時位相の導関数に対応する。信号の瞬時周波数を計算する方法についての詳細及び複数のアプローチはＢａｒｎｅｓ，"Ｔｈｅ  Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ａｎｄ  Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ"，Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．１１，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １９９２，ｐａｇｅｓ  １５２０‐１５２４に見られ、信号の瞬時周波数表現を導出する複数の方法が概説されている。
【００２２】
入力信号の瞬時周波数表現に代替的に若しくは付加的に、瞬時振幅表現も使用され得る。本明細書で使用される当該瞬時振幅表現は入力信号の信号エンベロープに対応する。信号の瞬時振幅表現についてのさらなる情報はＰｉｃｉｎｂｏｎｏ，"Ｏｎ  ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ａｎｄ  ｐｈａｓｅ  ｏｆ  ｓｉｇｎａｌｓ"，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ  １９９７にも見られる。
【００２３】
入力信号の瞬時周波数表現と瞬時振幅表現の両方が使用される場合、入力信号が対象のバイタルサインについての情報を含むかどうかを決定する信頼性が増加し得る。瞬時振幅表現について一つの信号情報コンテンツパラメータと、瞬時周波数表現についてもう一つ、すなわち各特徴について一つの信号情報コンテンツパラメータが決定され得る。しかしながら、特徴の各々について複数の信号情報コンテンツパラメータが決定されてもよく、又は両特徴（若しくは他の実施形態では複数の特徴）に基づく結合信号情報コンテンツパラメータがあってもよい。
【００２４】
本明細書で使用される信号情報コンテンツパラメータは、基本的に入力信号に基づいて決定されるいかなる種類のパラメータをもあらわし得る。一方で、信号情報コンテンツパラメータは数学演算（例えば標準偏差若しくは同様のもの）を用いて入力信号から導出される値をあらわし得る。他方で、信号情報コンテンツパラメータは閾値若しくは基準値（例えば標準偏差が閾値を超えるかどうか）などの追加情報を付加的に含むことによって決定される値もあらわし得る。特に、信号情報コンテンツパラメータは患者のバイタルサインに関する信号の情報コンテンツの測度（すなわち信号がバイタルサインについての情報を伝えるかどうか）をあらわし得る。信号情報コンテンツパラメータはこのように信号がバイタルサインについての情報を伝えるかどうか又は信号が歪んでいるかどうか（及びどの程度までか）を示す考慮された信号の品質尺度をあらわし得る。従って実施例は定義済数字スケールでの品質尺度若しくはバイナリ値を含み得る。信号情報コンテンツパラメータは複数の個別の値若しくはパラメータ、例えば信号が追加処理において考慮されるか若しくは全く考慮されないかどうかの第一のバイナリ値、及び入力信号がどの特定バイタルサインについてよい指標であるように見えるかを示す第二の数値も含み得る。
【００２５】
入力信号を受信するためのインターフェースは、それを介して情報、すなわち入力信号が装置に入ってくる有線若しくは無線接続などのデータインターフェースをあらわし得る。インターフェースは、例えばフォトダイオード、カメラ若しくは他のセンサなど、入力信号、例えば対象の皮膚領域を含む関心領域から反射される電磁放射から導出される入力信号を取得するための完全センサシステムもあらわし得る。
【００２６】
本発明の文脈で使用される"バイタルサイン"という語は、対象（すなわち生物）の生理パラメータと派生パラメータをあらわす。特に、"バイタルサイン"という語は心拍数（ＨＲ）（ときに"脈拍数"ともよばれる）、心拍変動（脈拍変動）、パルスユーティリティ強度、かん流、かん流変動、ＰＰＧパルスユーティリティ、Ｔｒａｕｂｅ‐Ｈｅｒｉｎｇ‐Ｍａｙｅｒ波、呼吸速度（ＲＲ）、体皮膚温、血圧、パルス送信時間（ＰＴＴ）、血液及び／又は組織中の物質濃度、例えば（動脈）血液酸素飽和度若しくはグルコールレベルなどを有する。本発明の文脈で使用される"バイタルサインについての情報"という語は上記定義の一つ以上の測定されるバイタルサインを有する。さらに、これは後続分析に役立ち得る生理パラメータをあらわすデータ、対応する波形トレース若しくは時間の生理パラメータをあらわすデータを有する。
【００２７】
提案される装置は、上記信号が対象のバイタルサインについての情報を含むかどうか、又は信号が例えばノイズ若しくはモーションによって妨害されるかどうかを示す、信号情報コンテンツパラメータを決定することを可能にする。本発明の利点は特に、以前のアプローチと比較してより高い選択の信頼性と精度を含む。以前のアプローチは信号を選択するためにスペクトルエネルギーに主に依存する。それと比較して、本発明は信号の瞬時周波数表現及び／又は瞬時振幅表現を利用する。それにより入力信号の改良された選択を提供することが可能になる。例えば、周波数フィルタリングが適用されていたならば遠隔フォトプレチスモグラフィ波形生成にふさわしい候補ととられるかもしれない、心拍数帯域幅（およそ０．５‐３．５Ｈｚ）内部の周波数成分を持つ歪みをフィルタすることが可能になる。標的バイタルサインに応じて他の帯域幅が使用され得る。
【００２８】
本発明の装置は、対象のバイタルサインを特徴付ける結合出力信号へ、複数の入力信号の信号情報コンテンツパラメータに基づいて複数の入力信号を結合するための結合モジュールをさらに有する。当該結合モジュールは複数の入力信号と対応する信号情報コンテンツパラメータを受信する。信号情報コンテンツパラメータの各々はその対応する入力信号が対象のバイタルサインについて有意義な情報を含むかどうかを示す。この情報は入力信号が結合されるときに考慮される。結合出力信号はその結果特にフォトプレチスモグラフィ波形をあらわす。かかるフォトプレチスモグラフィ波形に基づいて、対象のバイタルサイン、例えば心拍数を（追加ステップにおいて）抽出することが可能であり得る。ここで、結合は、例えばバイタルサインについての情報を含むと決定される入力信号のサブセットの（加重若しくは算術）平均を決定することをあらわし得る。結合モジュールはさらに処理され得る出力信号を提供し、バイタルサインをあらわすと仮定される入力信号のみを出力信号に含むことを可能にする。不良入力信号、すなわち歪みから生じる入力信号は通常考慮されず、これは例えばカメラによって取得される多数の入力信号（一般にピクセル若しくはピクセルグループあたり一入力信号）が利用可能な遠隔ＰＰＧにとって問題ではない。瞬時周波数表現及び／又は瞬時振幅表現を考慮することによって、出力信号に含める入力信号を選択するために遠隔フォトプレチスモグラフィ波形の生理的特性が最適に調査され得る。
【００２９】
本発明の別の実施形態において、特徴抽出モジュールは入力信号にＨｉｌｂｅｒｔ変換を適用することによって入力信号の解析表現を決定し、入力信号の瞬時振幅表現を抽出するために入力信号の解析表現の絶対値を決定するように構成される。信号の解析表現はその虚数部が実数部のＨｉｌｂｅｒｔ変換に対応する複素数値時間信号をあらわす。信号の瞬時振幅（ときに信号エンベロープ若しくは振幅エンベロープともよばれる）を決定する一つのアプローチは上記解析信号表現を計算することを含む。そこから絶対値を決定することで信号の瞬時振幅を与える。
【００３０】
別の実施形態において、少なくとも一つの抽出された特徴は入力信号のスペクトル表現をさらに含む。かかるスペクトル表現は入力信号に含まれる異なる周波数の表現をあらわす。通常、スペクトル表現（若しくは周波数スペクトル）は入力信号におけるこの周波数成分の強度を示す各周波数成分についての強度値を含む。スペクトル表現は特に入力信号の時間サンプル若しくは入力信号のセグメントに基づいて決定され得る。入力信号のスペクトル表現を決定する有用な方法はＦｏｕｒｉｅｒ変換を用いて入力信号を変換することを含む。
【００３１】
好適な実施形態によれば、特徴抽出モジュールは入力信号にＨｉｌｂｅｒｔ変換を適用することによって入力信号の解析表現を決定し、入力信号の解析表現から入力信号の瞬時位相表現を抽出し、入力信号の瞬時位相表現の導関数を決定するか、或いは入力信号の瞬時周波数表現を示すパラメータとして入力信号の連続ゼロ交差間の距離の平均及び／又は分散（若しくは標準偏差）を決定するように構成される。信号の瞬時周波数表現を計算する一つの効率的な方法は、上記概説の通りＨｉｌｂｅｒｔ変換を利用することによって解析信号表現を決定することも含む。この信号の解析表現から瞬時位相表現が直接導出可能である。瞬時位相表現の導関数（若しくはより正確に、アンラップ瞬時位相の時間導関数）は瞬時周波数に対応する。
【００３２】
別の実施形態において、処理モジュールは入力信号の瞬時周波数表現の平均を計算することによって入力信号の主周波数成分を決定するように構成される。好適な信号情報コンテンツパラメータは主周波数である。当該主周波数成分を計算する一つの可能性は瞬時周波数表現の平均を計算することによる。そしてこの主周波数成分は対象の所望のバイタルサインについての予測主周波数値と比較され得る。例えば、対象の心拍数若しくは呼吸速度は大体定義済限度内の個別主周波数成分を持つことになる。これは範囲基準を定義するために使用され得る。
【００３３】
装置の別の実施形態において、処理モジュールは入力信号の瞬時周波数表現の標準偏差を決定する、及び／又は入力信号の瞬時振幅表現の標準偏差を決定するように構成される。この実施形態によれば、入力信号の抽出される瞬時周波数及び／又は振幅表現の変動がどれほど強いかが分析される。標準偏差を決定することによって変動、すなわち変化の尺度を与える。そしてこの尺度は予測バイタルサインについての知識と比較され得る。例えば、（例えば周辺光の光点滅によって生じる）信号パルスの形における歪みから生じる歪み若しくは歪み信号が入力信号の瞬時周波数若しくは振幅表現の標準偏差に影響を及ぼし得る。従って、二つの特徴の標準偏差を分析することは、入力信号がバイタルサインを示すか否かを決定するために追加情報（すなわち信号情報コンテンツパラメータ）を得ることを可能にする。例えば心拍数が考慮される場合、瞬時周波数及び瞬時振幅両方の標準偏差は通常は所定限度内であり得る。標準偏差を使用する代わりに、信号の変動を示す他のパラメータが使用され得る。また、周波数変動閾値と比較される標準偏差の線形若しくは非線形関数が使用され得る。
【００３４】
別の実施形態において、処理モジュールはさらに、入力信号の瞬時周波数表現の標準偏差を周波数変動閾値と比較する、及び／又は入力信号の瞬時振幅表現の標準偏差を振幅変動閾値と比較するように構成される。決定された標準偏差を利用する一つの可能なアプローチは、それらを閾値と比較し、それらが所定閾値より下若しくは上であるかどうかを決定することによる。これはそれらの抽出された瞬時周波数及び／又は振幅表現に基づいて入力信号を効率的に選択することを可能にする。その結果周波数変動閾値及び／又は振幅変動閾値の両方が定義済であるか又は装置の動作中に更新され得る。定義済閾値は、例えば病室などの通常用途シナリオにおいて外部条件の実験評価から決定され得る（すなわち通常の歪みを分析）。適応される閾値は、例えば現在決定されている標準偏差の移動平均に基づき得る。そして、外れ値、すなわち異常に高い値を持つ値が適応された閾値に基づいて拒絶され得る。
【００３５】
別の実施形態において、処理モジュールは、入力信号のスペクトル表現において最高スペクトル強度を持つ周波数を決定することによって、又は入力信号の瞬時周波数表現の平均を計算することによって、入力信号の主周波数成分を決定し、入力信号の主周波数成分が周波数範囲内であるかどうかを決定するように構成される。主周波数成分は本明細書では通常、信号のスペクトル表現におけるピークをあらわす。この主周波数成分がこの周波数範囲外である場合、入力信号が患者のバイタルサインについての情報を含まない確率は、このバイタルサインが所定周波数によって通常あらわされる場合、高くなり得る。例えば、心拍数は通常０．５Ｈｚから３．５Ｈｚの周波数範囲内である。従って、入力信号の主周波数成分がこの範囲内でない場合、入力信号は少なくとも、患者の心拍数についての情報だけでなく、他の情報、例えば点滅光若しくは他の歪み源から生じる歪みも含む可能性が高い。周波数範囲は本明細書では定義済範囲又は適応的に更新される範囲もあらわし得る。定義済範囲は決定されるバイタルサインについての予測周波数に基づいて決定され得る。定義済周波数範囲は実験的にも決定され得る。適応される周波数範囲はシステムの動作中に連続的に更新される範囲を含み得る。適応周波数範囲についての一実施例は、それに所定パーセンテージが追加される連続的に決定される主周波数の移動平均を含み得る。
【００３６】
さらに別の実施形態において、処理モジュールは信号情報コンテンツパラメータに適応される少なくとも二つの閾値若しくは範囲基準の結合に基づいて入力信号についてバイナリ信号情報コンテンツパラメータを決定するように構成され、当該バイナリ信号情報コンテンツパラメータは入力信号が対象のバイタルサインについての情報を含むかどうかを示す。情報コンテンツパラメータは従ってバイナリ値（バイナリ信号情報コンテンツパラメータ）によってあらわされるか若しくはそれを含み得る。結合は全て満たされなければならない複数基準の組み合わせをあらわす。これらの基準は特に閾値若しくは範囲基準であり得る。閾値基準は閾値への情報コンテンツパラメータの比較によってあらわされ得る。範囲基準はパラメータが所定範囲内にあるかどうかを決定することによってあらわされ得る。例えば、入力信号の瞬時周波数表現の標準偏差は所定閾値未満でなければならず、主周波数成分は所定範囲内でなければならない。先と同様に、閾値若しくは範囲基準は定義済であるか若しくは適応的に計算され得る。異なる信号情報コンテンツパラメータが全ての閾値若しくは範囲基準（結合）を満たす場合、バイナリ信号情報コンテンツパラメータは１にセットされ、入力信号が有効である、すなわち対象のバイタルサインについて有意義な情報を含むとみなされることを示す。ここで、"有効な"信号とは特に追加信号処理において及び／又はフォトプレチスモグラフィ波形の生成において使用されることができる入力信号をあらわす。
【００３７】
別の実施形態によれば、入力信号は対象の皮膚領域を含む関心領域から反射される電磁放射から導出され、対象のバイタルサインは生体の心拍数、呼吸速度若しくは血液酸素飽和度に対応する。本発明の一つの重要な応用分野は、人、すなわち、例えば病院若しくは遠隔医療システムにおいてモニタリングされる、患者若しくはスポーツをする人などといった生体の心拍数若しくは別のバイタルサインの認識である。主な利点はそのための所要センサが非接触センサになり得ることである。例えば、そこから対象のバイタルサインが導出され得る入力信号はフォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）若しくは遠隔フォトプレチスモグラフィ（ＲＰＰＧ）を用いて取得され得る。ＲＰＰＧは対象の皮膚からの電磁放射の反射に基づいて実行され得る。通常は、単一ピクセルによって若しくは特定色について登録される光強度の時間離散若しくは時間連続展開をあらわし得る、検出される複数の信号がある。検出信号のサブセットは他のものよりも高い情報コンテンツを提供し得る。例えば、取得画像の一部は光の歪み若しくは患者の動きから妨げられ得る。本発明は信号（入力信号）を評価するため及び信号のうちどれが有意義な遠隔フォトプレチスモグラフィ波形を得るのにふさわしい候補とみなされ得るかを決定するために改良されたアプローチを提供し得る。この波形に基づいて、患者のバイタルサイン、例えば心拍数、血液酸素飽和度若しくは呼吸速度をより高い信頼性と精度で決定することが可能であり得る。しかしながら、本発明は他の応用分野においても使用され得る。
【００３８】
さらに別の実施形態によれば、結合モジュールは複数の入力信号の平均を決定するように構成され、当該平均は均等な重みを複数の入力信号に割り当てることに基づいて、又は個別の重みを複数の入力信号に割り当てることに基づいて計算され、特に個別の重みは複数の入力信号の信号情報コンテンツパラメータに基づいて計算される。特に、出力信号、すなわちその後追加評価（例えばバイタルサインの決定若しくはモニタリング）の基礎をなすフォトプレチスモグラフィ波形を決定するときに異なる入力信号に個別の重みを割り当てることが可能である。これらの個別の重みは信号情報コンテンツパラメータに基づいて計算され得る。例えば一つの信号情報コンテンツパラメータが標準偏差をあらわす場合、各入力信号について個別の重みを決定する一つの方法は（多入力信号の平均化に基づいて出力信号を計算するとき）標準偏差の逆数の値を使用することである。従って、強く変動する入力信号はより一定の周波数を持つ入力信号よりも低い重みを割り当てられる。他の可能性は特にバイナリ重みを用いること、すなわち平均を計算するときに信号のサブセットのみを含み、その他にはゼロ重みを割り当てることを含む。個別の重みは信号情報コンテンツパラメータの一つ以上の線形若しくは非線形関数に基づいても計算され得る。
【００３９】
好適には、結合モジュールは各信号情報コンテンツパラメータに基づいて入力信号の結合のために入力信号を使用するか若しくは破棄するかどうかを決定し、破棄されない入力信号のみを結合するように構成される。従って、簡潔に上述した通り、多数の利用可能な入力信号から、信号情報コンテンツパラメータがそれらが妨害若しくは歪曲され得ることを示す場合、それらの多くが破棄され得る。好適な実施形態において、信号情報コンテンツパラメータが、それらが妨害若しくは歪曲されないことを明確に示す"非常に良好な"入力信号のみが結合において使用され、最終的に所望のバイタルサインの抽出に寄与する。
【００４０】
本発明のこれらの及び他の態様は以降に記載の実施形態から明らかとなり、それらを参照して解明される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるモニタリングシステムの略図を示す。
【図２】複数の入力信号を有するデータストリームの略図を示す。
【図３】本発明の一態様にかかる患者のバイタルサインに関する入力信号を処理するための一実施形態の装置を示す。
【図４】二つの異なる入力信号から抽出される特徴の図を示す。
【図５】出力信号を決定する可能なアプローチを概略的に図示する。
【図６】本発明の一態様にかかる方法を概略的に図示する。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は病床に入院している患者１０を図示する。このような入院シナリオにおいて患者１０のバイタルサインがモニタリングされる必要がある。従来のモニタリングシステムはその結果通常は取り付け可能センサ、すなわち身体装着センサに依存する。患者の快適性を増すために、所要ケーブルを削減し得る遠隔モニタリングシステムが使用され得る。図１において本発明の一態様にかかる患者１０のバイタルサインを遠隔モニタリングするためのモニタリングシステム１２が図示される。図示のシステム１２はその結果遠隔フォトプレチスモグラフィ測定原理を利用する。その結果、画像、すなわち患者１０のビデオシーケンスをキャプチャするためにカメラ１４が使用される。このカメラは入射光とその強度変動を電子信号へ変換するためのＣＣＤ若しくはＣＭＯＳセンサを有し得る。カメラ１４は特に患者１０の皮膚部分から反射される光を非侵襲的にキャプチャする。その結果皮膚部分は特に患者の額若しくは胸をあらわす。光源、例えば赤外若しくは可視光源が患者若しくは患者の皮膚部分を含む関心領域を照射するために使用され得る。患者１０が所定の限られたスペクトルの光で照射されること、又は二つの特定スペクトル（すなわち色）が、そこから生じる差を分析するために別々にキャプチャされることも可能であり得る。
【００４３】
キャプチャ画像に基づいて、患者１０のバイタルサインについての情報が決定され得る。特に、患者１０の心拍数、呼吸速度若しくは血液酸素などのバイタルサインが決定され得る。決定された情報は通常、決定されたバイタルサインを提示するためのオペレータインターフェース１６上に表示される。かかるオペレータインターフェース１６は患者ベッドサイドモニタであり得るか、又は病院内の専用の部屋若しくは遠隔医療アプリケーションにおける遠隔場所における遠隔モニタリングステーションでもあり得る。バイタルサイン情報を表示することができる前に、検出画像が処理される必要がある。検出画像は、しかしながら、ノイズ成分を有し得る。主なノイズ源は患者１０の動きと（周辺）光変動である。従って、適切な信号処理が要求される。通常、バイタルサイン（心拍数、呼吸速度、血液酸素飽和度）を大体あらわす複数の時間信号が取得される。その結果取得は特定スペクトル範囲（可視、赤外、選択スペクトル帯の組み合わせ）で操作され、おそらくグローバル若しくはローカルレベルで操作され得（皮膚測定面積あたり一時間信号対皮膚測定面積から生じる複数信号）、主成分分析、独立成分分析、局所密度近似、色サブ空間への線形射影、若しくはウェーブレット、正弦波モデリング及び経験的モード分解（ＥＭＤ）のような信号分解法のような技術を含み得る。
【００４４】
カメラ１４から得られるデータストリームは通常、図２に概略的に図示される通り複数の信号１８を有する。これらの信号１８は例えばフォトセンサの異なるピクセル（若しくは異なる色）によって登録される光強度をあらわし得る。フォトプレチスモグラフィ波形を決定するために信号１８は通常結合される。信号を結合する一つの可能性は平均を計算することである。しかしながら信号１８のサブセットのみを結合し、信号１８の一部、特に歪められるとみなされる及び患者のバイタルサインについて情報を伝えない信号を破棄することも有用であり得る。このため、出力信号に結合されるべき"良好な"信号を選択するために異なる信号１８が処理（すなわち評価）される必要がある。信号１８を処理する一つの方法は信号が患者１０のバイタルサインについての情報を含むか否かを示すパラメータ２０（信号情報コンテンツパラメータ）を信号について決定することを含む。信号あたり複数パラメータ、又は複数信号について一つのパラメータを決定することも可能であるが、通常は信号の各々について一つのパラメータ２０が決定される。このパラメータはその結果バイナリパラメータ、又は定義済スケール、すなわち品質スケールでのパラメータでもあり得る。その結果バイナリパラメータは信号を出力信号に含むか否かを直接示すことを可能にする。品質スケールでのパラメータは出力信号を計算するときに信号に割り当てる重みを決定することも可能にし得る。このような信号（すなわち入力信号）を処理することが本発明にかかる装置の一つの目的である。
【００４５】
図３は本発明にかかる装置２２の一実施形態を図示する。装置は通常インターフェース２４を有し、そこで複数の信号（すなわち例えば図２に図示の通り入力信号）が受信される。このインターフェースは例えばいかなる種類のセンサにも、特にフォトセンサ若しくはカメラに接続され得る。このセンサはデータストリームを提供し、その中に複数の入力信号が含まれる。
【００４６】
装置２２の主な目的は入力信号が対象のバイタルサインについて有意義な情報を含むかどうか、又は個々の入力信号におけるノイズ成分が歪みのために高過ぎるかどうかを評価することである。上記情報を決定するために、入力信号の少なくとも一つの特徴を抽出するための特徴抽出モジュール２６が提供される。特に、入力信号の瞬時周波数表現及び／又は瞬時振幅表現が抽出される。他の抽出される特徴は入力信号のスペクトル表現も含み得る。装置２２はさらに入力信号について少なくとも一つの信号情報コンテンツパラメータを、すなわち入力信号の各々について一つのパラメータを、抽出された特徴に基づいて決定するための処理モジュール２８を含む。
【００４７】
オプションとして、装置２２は結合モジュール３０も含み、その中で対象のバイタルサインを特徴付ける結合出力信号を決定するために異なる入力信号が結合され得る。当該結合出力信号は特にフォトプレチスモグラフィ波形をあらわし得る。図１に戻り、このフォトプレチスモグラフィ波形はその後評価ユニット３２においてさらに処理されることができ、これは例えばオペレータインターフェース１６に含まれ、フォトプレチスモグラフィ波形からバイタルサインを決定することを可能にする。
【００４８】
本発明の一実施形態にかかる装置は、例えば患者の心拍数に関する入力信号を処理するために使用され得る。入力信号は、例えば患者に向けられるカメラセンサを用いて非侵襲的に取得され得る。少なくとも二連続フレームを含む時間信号が収集され得る。例えば２０フレーム毎秒のサンプリングレートで４０フレーム（２秒）を含む信号が収集される。入力信号が心拍数についての情報を含むかどうかが決定される（すなわち、追加処理ステップにおいて信号から心拍数が抽出され得る）。この心拍数は通常以下の特性を示す：
１．その周期性の範囲に制限を伴う準周期的である（約４２〜１１０拍毎分の範囲）。
２．準定常、すなわちその瞬時周波数は限度内でのみ変化すべきである。
３．準定常、すなわちその瞬時振幅は限度内でのみ変化すべきである。
【００４９】
図４は入力信号及びそこから抽出される特徴についての実施例を図示する。図４ａにおいて、入力信号３４ａは歪み信号に対応し、歪みは例えば変動する光によって生じ得る。図４ｂにおける入力信号３４ｂはそれと対照的に、有効信号、すなわち被モニタリング患者の心拍数についての情報を含む信号をあらわす。
【００５０】
両入力信号について、スペクトル表現が図示される３６ａ，３６ｂ。このスペクトル表現は通常、Ｆｏｕｒｉｅｒ変換を用いて抽出される。このスペクトル表現３６ａ，３６ｂに基づき、信号情報コンテンツパラメータをあらわす主周波数３８ａ，３８ｂが決定され得る。入力信号３４ａは有効な意味のある信号をあらわさないが、それでも関連周波数間隔において強い周波数成分を示す、すなわちスペクトル表現における主周波数若しくはピーク３８ａは患者の心拍数について予測され得る範囲内にあることが見られる。ピーク３８ａと３８ｂは大体均等である。従って、主周波数基準のみに依存することは、（この実施例の場合）有効信号３４ｂと歪み（又は無効）信号３４ａの区別を可能にしない。
【００５１】
しかしながら、入力信号３４ａ，３４ｂの瞬時周波数表現４０ａ，４０ｂも考慮される場合、二つの入力信号を区別することが可能になる。瞬時周波数表現４０ａはＨｉｌｂｅｒｔ変換を用いることによって抽出され得る（そのための代替アプローチは例えば入力信号における連続ゼロ交差間の平均距離、又は連続ゼロ交差間の距離の標準偏差を、瞬時周波数の態様を示すパラメータとして評価することを含み得る）。歪み信号３４ａの瞬時周波数表現４０ａは有効信号３４ｂの瞬時周波数表現４０ｂよりも経時的に不安定であることが見られる。これをアクセス可能にする一つの可能性は、（信号情報コンテンツパラメータをあらわす）瞬時周波数表現の標準偏差を決定することである。歪み入力信号３４ａ及びその瞬時周波数表現４０ａについて標準偏差は０．８４である。有効入力信号３４ｂとその瞬時周波数表現について標準偏差は０．１１である。従って、定義済閾値（周波数閾値）、例えば０．２の閾値に標準偏差を比較することによってバイナリ信号情報コンテンツパラメータが決定され得る。
【００５２】
入力信号の瞬時周波数表現に付加的に若しくは代替的に、瞬時振幅表現４２ａ，４２ｂ（信号エンベロープとよばれることもある）が考慮され得る。この瞬時振幅表現４２ａ，４２ｂもＨｉｌｂｅｒｔ変換を用いることによって抽出され得る。瞬時振幅表現４２ａ、すなわち（歪み）入力信号３４ａの信号エンベロープは、先と同様に入力信号３４ｂの瞬時振幅表現４２ｂよりも経時的に不安定であることが見られる。従って一つの可能な分類は先と同様に標準偏差に対する閾値、すなわち振幅変動閾値に基づき得る。本実施例において、瞬時振幅表現４２ａの標準偏差は０．００４１であり、一方瞬時振幅表現４２ｂの標準偏差は０．００１９である。従って、妥当な閾値、すなわち振幅変動閾値は０．００２５になり得る。先と同様に、バイナリ信号情報コンテンツパラメータはこの基準が満たされるかどうかを示し得る。
【００５３】
瞬時周波数表現及び瞬時振幅表現（抽出される特徴）の両方について、有効信号と歪み信号を区別するために使用される経時的変動を特徴付ける他のメトリック（信号情報コンテンツパラメータ）もあり得る。例えば、ダイナミックレンジが使用され得る。閾値は（例えば移動平均の形で）持続的に適応されてもよい。信号のスペクトル表現を利用する代わりに、主周波数を決定することは瞬時周波数の平均を計算することも含み得る。図示の実施例において、決定されたバイナリ判定値は信号情報コンテンツパラメータの一形式をあらわす。
【００５４】
図４に図示の入力信号を区別するために、このように周波数若しくは振幅変動閾値のいずれかを適用すれば十分であり得る。本発明の他の実施形態において、出力信号、すなわちフォトプレチスモグラフィ波形を決定するときに複数の入力信号のうちどれを含むべきかを決定することは、多基準を組み合わせることも含み得る。図５において、それについて一実施例が概説される。バイナリ信号情報コンテンツパラメータが三つの信号情報コンテンツパラメータ（すなわち三つの信号情報コンテンツパラメータに適用される三基準）の組み合わせに基づいて入力信号について決定される。三基準全てが満たされる場合、入力信号は有効であり、出力信号に含まれるものと決定され、すなわちバイナリ信号情報コンテンツパラメータ４８は１になるようセットされる。図示の実施例における第一基準４３は、入力信号の主周波数成分が周波数範囲内にあると決定される、範囲基準である。心拍数について、妥当なフィルタリング範囲は０．５〜３．５Ｈｚであり得る。第二基準４４は入力信号の瞬時周波数表現の標準偏差が周波数変動閾値（例えば心拍数の場合０．２）未満である場合に満たされる。第三基準４５は入力信号の瞬時振幅の標準偏差が振幅変動閾値（例えば心拍数の場合０．００２５）未満である場合に満たされる。全基準４３，４４，４５が満たされる場合、判定パラメータ４８は有効であるとセットされる。
【００５５】
そして出力信号が三基準４３，４４，４５を満たす全入力信号の平均を計算することによって結合モジュールにおいて決定され得る。その結果、含む全入力信号を均等に重み付けすることに基づいて、又は例えば標準偏差の低い信号が高い重みを割り当てられるように、信号の瞬時周波数振幅表現の決定された標準偏差の逆数に基づいて入力パラメータを個別に重み付けすることによって、平均を計算することが可能であり得る。
【００５６】
本発明の他の実施形態において、しかしながら、多信号情報コンテンツパラメータが単一特徴から決定されること、又は一つの信号情報コンテンツパラメータが多特徴に基づいて決定されることも可能であり得る。
【００５７】
明らかに、他のバイタル信号が決定される場合は、他の信号情報コンテンツパラメータ及び他の閾値が使用される。さらに、本発明は連続収集信号若しくは異なる時間サンプルに応用するように適応されてもよい。
【００５８】
図６において、入力信号を処理するための方法が図示される。この方法はステップＳ１０において少なくとも一つの入力信号５０を受信することを有する。この入力信号５０は特に非侵襲的に検出される入力信号、例えば患者の皮膚領域を含む関心領域から反射される電磁放射から得られる信号に対応し得る。ステップＳ１２においてその入力信号の特徴が抽出される。特に、Ｈｉｌｂｅｒｔ変換が実行され、入力信号の解析表現が決定される。信号の解析表現は通常、信号の振幅エンベロープと瞬時位相と通常よばれる二つの関数を含む。入力信号の振幅エンベロープは入力信号の振幅表現に対応し、アンラップ瞬時位相の時間導関数は入力信号の瞬時周波数若しくは瞬時周波数表現と通常よばれる。最終ステップＳ１４において、入力信号について若しくは複数の入力信号５０の各々について、それぞれ信号情報コンテンツパラメータが決定される。この信号情報コンテンツパラメータは入力信号が対象のバイタルサインについての情報を含むかどうかを示す。パラメータ若しくは複数のパラメータ（通常は信号あたり一つ以上のパラメータ）５２が追加処理のために提供される。信号情報コンテンツパラメータ５２の一つの特定の応用は異なる入力信号を一つの出力信号へ結合するための結合モジュールにおけるその使用である。信号５０の結合はその結果特に異なる入力信号の平均化若しくは加重平均化に基づき得る。
【００５９】
本発明の好適な実施形態において、信号の瞬時周波数及び瞬時振幅表現はＨｉｌｂｅｒｔ変換を用いる信号の解析表現の決定に基づく。これは特に以下のステップを含み得る（離散時間信号ｘ（ｎ）を仮定）：
ｉ）オプション１：
Ｈｉｌｂｅｒｔ変換によって離散時間信号ｘ（ｎ）の関連離散時間信号ｙ（ｎ）を決定し、そこからｉを虚数単位ｉ＝√（−１）としｎをサンプルインデックスとする解析信号ｃ（ｎ）＝ｘ（ｎ）＋ｉｙ（ｎ）を作る；
ｅ（ｎ）を非負実数値離散時間関数としｐ（ｎ）を実数値離散時間関数としｅｘｐ（．）が指数関数をあらわすｃ（ｎ）＝ｅ（ｎ）ｅｘｐ（ｉｐ（ｎ））を定義することによってｃから瞬時エンベロープｅ（ｎ）と瞬時位相ｐ（ｎ）を決定する；
ｕ（ｎ）＝ｕｎｗｒａｐ（ｐ（ｎ））（ｕｎｗｒａｐは当業者に周知のＭａｔｌａｂ関数である）をとることによってｐ（ｎ）からアンラップ位相ｕ（ｎ）を決定する；
適切な差分演算子によって、例えばｆ（ｎ）＝ｕ（ｎ＋１）−ｕ（ｎ）に従って一次前進差分によって、瞬時周波数ｆ（ｎ）を決定する。
ｉｉ）オプション２：
Ｈｉｌｂｅｒｔ変換によって離散時間信号ｘ（ｎ）の関連離散時間信号ｙ（ｎ）を決定し、そこからｉを虚数単位ｉ＝√（−１）としｎをサンプルインデックスとする解析信号ｃ（ｎ）＝ｘ（ｎ）＋ｉｙ（ｎ）を作る；
複素数ｃ（ｎ）の絶対値に等しいｅ（ｎ）をとり、すなわちｅ（ｎ）＝√（ｘ２（ｎ）＋ｙ２（ｎ））、複素数ｃ（ｎ）の位相に等しいｐ（ｎ）を設定することによって、ｃ（ｎ）から瞬時エンベロープｅ（ｎ）と瞬時位相ｐ（ｎ）を決定し；
ｕ（ｎ）＝ｕｎｗｒａｐ（ｐ（ｎ））をとることによってｐ（ｎ）からアンラップ位相ｕ（ｎ）を決定し；
適切な差分演算子によって、例えばｆ（ｎ）＝ｕ（ｎ＋１）−ｕ（ｎ）に従って一次前進差分によって、瞬時周波数ｆ（ｎ）を決定する。
【００６０】
本発明の一つの主要な応用はカメラを用いてモニタリングされている患者の心拍数の決定である。本発明のさらなる実施形態において、しかしながら、概説された原理を例えば指クリップ型センサで使用されるＬＥＤ及びフォトダイオードを用いる従来のＰＰＧ測定に適用することも可能であり得る。その中で、反射率若しくは透過率測定を用いて取得される入力信号はその主周波数の評価に加えてその瞬時位相及び振幅に基づいて評価される。上記概説された選択スキームに類似して、三つの特徴（若しくはそのサブセット）が定義済の若しくは適応的に定義される閾値基準を満たす場合のみ入力信号がさらに処理される。
【００６１】
例として、本発明はヘルスケアの分野において、例えば邪魔にならない遠隔患者モニタリング、一般監視、セキュリティモニタリング、及び、フィットネス機器などのいわゆるライフスタイル環境、若しくは同様のものにおいて適用され得る。応用は酸素飽和度（パルスオキシメトリ）のモニタリング、心拍数、血圧、心拍出量、血液かん流の変化、自律神経機能の評価、及び末梢血管疾患の検出を含み得る。信号の瞬時周波数及び振幅表現及び主周波数に適用される他の基準に基づいてこれらの若しくは他のバイタルサインを決定することも可能であり得る。
【００６２】
言うまでもなく、本発明にかかる方法の一実施形態において、本明細書に記載のステップのいくつかは変更された順序で、又は同時にさえ実行されることができる。さらに、本発明の範囲から逸脱することなくステップの一部がスキップされてもよい。
【００６３】
本発明にかかる装置に含まれる異なるモジュールは一つ若しくは複数のプロセッサ上のソフトウェアにおいて実現され得る。代替的に、一部若しくは全部のモジュールはハードウェアにおいて（部分的に若しくは完全に）実現されてもよい。
【００６４】
本発明は図面と上記説明において詳細に図示され記載されているが、かかる図示と記載は例示若しくは説明であって限定ではないとみなされるものとする。本発明は開示の実施形態に限定されない。開示の実施形態への他の変更は図面、開示及び添付の請求項の考察から請求される発明を実施する上で当業者によって理解されもたらされることができる。
【００６５】
請求項において、"有する"という語は他の要素若しくはステップを除外せず、不定冠詞"ａ"若しくは"ａｎ"は複数を除外しない。単一の要素若しくは他のユニットは請求項に列挙される複数の項目の機能を満たし得る。特定手段が相互に異なる従属請求項に列挙されるという単なる事実はこれら手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。
【００６６】
コンピュータプログラムは他のハードウェアと一緒に若しくはその一部として供給される光学記憶媒体若しくはソリッドステート媒体などの適切な非一時的媒体上に格納／分散され得るが、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などを介して他の形式で分散されてもよい。
【００６７】
請求項における任意の参照符号は範囲を限定するものと解釈されてはならない。
【図１】
2016538005.tif 000003
【図２】
2016538005.tif 000004
【図３】
2016538005.tif 000005
【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2016538005.tif 000010
2016538005.tif 000011