JP2015506746A - 慣性律動による生理的測定エラーの軽減 - Google Patents
慣性律動による生理的測定エラーの軽減 Download PDFInfo
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Abstract
Description
w=M1/(M1+M2)、 (1)
ここで、M1が生理的スペクトルの最大のスペクトルのピークの大きさを表し、M2が生理的スペクトルの第2のスペクトルのピーク、例えば次に最も大きなスペクトルのピークの大きさを表している。そして2つのスペクトルのピークの周波数の加重平均を、例えば次式により計算することで、ノイズプロセッサ140は瞬間心拍数を調整する。
Hinst=wF1+(1−w)F2、 (2)
ここでF1が最大のスペクトルのピーク(かつ初期の瞬間心拍数と一致している)の周波数を表し、F2が第2のスペクトルのピークの周波数を表している。
H^filt=Hfilt+min(Δr+,Hinst−Hfilt) (3)
ここでΔr+が増加レート制限を表している。また一方、Hinst<Hfiltの場合、フィルタ124は修正済みフィルタ推定値H^filtを次式に従って計算する。
H^filt=Hfilt+max(Δr-、Hinst−Hfilt) (4)、
ここでΔr-は減少レート制限を表している。ここに使われるように、レート制限は心拍数について変化率の制限を表している。例えば、レート制限は、心拍数が1秒のフレーム期間に経験するかもしれない1分あたりの心拍(BPM)の変化率を表す。そのようなレート制限は、実証的証拠に基づいて決定してもよく、一般には前もって決定される。レート制限がどのような長さのフレーム期間であっても経験した変化率として表現できることは理解されるであろう。そこでは例えばBPM/秒で表すレート制限がフレーム期間(秒)の長さに乗ぜられる。ブロック250の実施のための追加の詳細は、これとともに同時に出願され、「Physiological Metric Estimation Rise and Fall Limiting」という題名を付けられた米国仮出願番号第61/586,874中で見出すことができ、これはその全体においてここに引用によって含まれている。
H^filt=H^filt+0.5sign(I−H^filt) (5)。
H^=f1(H,Hfilt)=H+(H^filt−H)/4 (6)、
ここでHはブロック242からの初期化された第2の心拍数または、例えばメモリ50から検索できる以前に決定された第2の(または出力)心拍数を表している。その一方Clk≦Tcならば、出力心拍数Hは、以前に決定された(または初期化された)出力心拍数H^とHfiltの第2の関数として、例えばf2(H,Hfilt)に従って決定されてもよい(ブロック284)。典型的な一実施形態において、第2の関数は次式を含んでもよい。
H^=f2(H,Hfilt)=H+(H^filt−H)/2 (7)。
Claims (45)
- ステップ数センサーと、
前記ステップ数センサーによって提供された第1の波形に基づいてユーザのステップ数を計算するよう構成されたステップ数プロセッサと、
心拍数センサーと、
前記心拍数センサーによって提供された第2の波形に基づいて前記ユーザの第1の心拍数を計算するよう構成された心拍数プロセッサと、
前記ステップ数と前記第1の心拍数との差を計算し、
前記差の関数として第2の心拍数を計算し、
前記第2の心拍数を出力するよう構成されたノイズプロセッサと
を有することを特徴とする心拍数モニタ。 - 生理的モニタにより出力されたデータ中のノイズを減少させる方法であって、
前記生理的モニタの中の慣性センサーによって提供された慣性波形に基づいたユーザの慣性律動を計算し、
前記生理的モニタの中の生理的センサーによって提供された生理的波形に基づいた前記ユーザの第1の生理的計量値を計算し、
前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差を計算し、
前記差の関数として第2の生理的計量値を計算し、
前記第2の生理的計量値を出力すること
を含むことを特徴とする方法。 - 前記慣性波形と前記生理的波形との差を計算して修正済み波形を生成することを更に含み、前記第1の生理的計量値を計算することは、前記修正済み波形に基づいて前記第1の生理的計量値を計算することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記第1の生理的計量値を計算することは、前記生理的波形に基づいて瞬間生理的計量値を計算することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記第1の生理的計量値を計算することは、前記第1の生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にある場合には、前記生理的波形の中の2つ以上の支配的な信号の組み合わせに基づいて前記第1の生理的計量値を計算することをさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記組み合わせに基づいて前記第1の生理的計量値を計算することは、前記慣性律動が少なくとも2つの前記支配的な信号の間にはいる場合には、前記生理的波形の中の前記2つ以上の支配的な信号の組み合わせに基づいて前記第1の生理的計量値を計算することを含むことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記第1の生理的計量値を計算することは、前記支配的な信号の少なくとも1つが前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にある場合には、前記生理的波形の中の2つ以上の支配的な信号の組み合わせに基づいて前記第1の生理的計量値を計算することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記組み合わせに基づいて前記第1の生理的計量値を計算することは、前記慣性律動が前記支配的な信号の2つの間にはいる場合には、前記2つ以上の支配的な信号の組み合わせに基づいて前記第1の生理的計量値を計算することをさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記第2の生理的計量値を計算することは、前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数としてフィルタリング済み生理的計量値を計算することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記生理的計量値を計算することは、
前記第1の生理的計量値を現在のフィルタリング済み生理的計量値と比較し、
前記第1の生理的計量値と前記現在のフィルタリング済み生理的計量値との比較に基づいて、前記現在のフィルタリング済み生理的計量値とレート制限との関数として修正済みフィルタリング済み生理的計量値を計算することにより、前記第1の生理的計量値を修正し、
前記修正済みフィルタリング済み生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるならば、前記修正済みフィルタリング済み生理的計量値と前記慣性律動との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算し、
そうでなければ、前記第2の生理的計量値を前記修正済みフィルタリング済み生理的計量値に等しく設定する
ことを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記第2の生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるかどうかに基づいてロックカウントを更新することを更に含み、前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することは、前記ロックカウントとしきい値との比較に対応してフィルタを選択し、選択された前記フィルタの関数として前記第2の生理的計量値をさらに計算することを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することは、前記第1の生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるならば、前記第1の生理的計量値と前記慣性律動との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算し、そうでなければ、前記第2の生理的計量値を前記第1の生理的計量値に等しく設定することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記フィルタリング済み生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるかどうかに基づいてロックカウントを更新することをさらに含み、前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することは、前記ロックカウントとしきい値との比較に対応してフィルタを選択し、選択した前記フィルタの関数として前記第2の生理的計量値を計算することを含むことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記第1の生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるかどうか基づいてロックカウントを更新することを更に含み、前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することは、前記ロックカウントとしきい値との比較に対応してフィルタを選択し、選択した前記フィルタの関数として前記第2の生理的計量値を計算することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することは、前記差としきい値との比較に対応してフィルタを選択し、選択したフィルタの関数として前記第2の生理的計量値を計算することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記第1の生理的計量値が初期のフィルタリング済み生理的計量値を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記第1の生理的計量値を計算することは、以前に計算されたフィルタリング済み生理的計量値を検索し、前記初期のフィルタリング済み生理的計量値を前記以前に計算されたフィルタリング済み生理的計量値に等しく設定することを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記生理的波形に基づいて瞬間生理的計量値を計算することを更に含み、前記第1の生理的計量値を計算することは、前記瞬間生理的計量値の関数として前記初期のフィルタリング済み生理的計量値を計算することを含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記第2の生理的計量値が、続いてフィルタリングした生理的計量値を含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することは、
前記第1の生理的計量値を前記生理的波形に基づいて計算された瞬間生理的計量値と比較し、
前記瞬間生理的計量値と前記第1の生理的計量値との比較に基づいて、前記瞬間生理的計量値とレート制限との関数として修正済みフィルタリング済み生理的計量値を計算し、
前記修正済みフィルタリング済み生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるならば、前記修正済みフィルタリング済み生理的計量値と前記慣性律動との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算し、
そうでなければ、前記第2の生理的計量値を前記修正済みフィルタリング済み生理的計量値に等しく設定する
ことを含むことを特徴とする請求項19に記載の方法。 - 前記第2の生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるかどうかに基づいてロックカウントを更新することを更に含み、前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することは、前記ロックカウントとしきい値との間の比較に対応してフィルタを選択し、選択した前記フィルタの関数として前記第2の生理的計量値を計算することを含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 前記慣性律動はステップ数を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記生理的計量値は心拍数を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 慣性センサーと、
前記慣性センサーによって提供された慣性波形に基づいてユーザの慣性律動を計算するよう構成された慣性プロセッサと、
生理的センサーと、
前記生理的センサーによって提供された生理的波形に基づいて前記ユーザの第1の生理的計量値を計算するよう構成された生理的プロセッサと、
前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差を計算し、
前記差の関数として第2の生理的計量値を計算し、
前記第2の生理的計量値を出力するよう構成されたノイズプロセッサと
を有することを特徴とする生理的モニタ。 - 前記生理的プロセッサは更に、前記慣性波形と前記生理的波形との差を計算するよう構成され、前記生理的プロセッサは、前記修正済み波形に基づいて前記第1の生理的計量値を計算することを特徴とする請求項24に記載の生理的モニタ。
- 前記生理的プロセッサは、前記生理的波形に基づいて瞬間生理的計量値を計算することによって前記第1の生理的計量値を計算することを特徴とする請求項24に記載の生理的モニタ。
- 前記生理的プロセッサは、前記第1の生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にある場合には、前記生理的波形の中の2つ以上の支配的な信号の組み合わせに基づいて前記第1の生理的計量値を計算するようさらに構成されることを特徴とする請求項24に記載の生理的モニタ。
- 前記生理的プロセッサは、前記慣性律動が支配的な信号の少なくとも2つの間にはいる場合には、前記生理的波形の中の前記2つ以上の支配的な信号の組み合わせに基づいて前記第1の生理的計量値を計算するようさらに構成されることを特徴とする請求項27に記載の生理的モニタ。
- 前記生理的プロセッサは、前記支配的な信号の少なくとも1つが前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にある場合には、前記生理的波形の中の2つ以上の支配的な信号の組み合わせに基づいて前記第1の生理的計量値を計算するようさらに構成されることを特徴とする請求項24に記載の生理的モニタ。
- 前記生理的プロセッサは、前記慣性律動が前記支配的な信号の2つの間にはいる場合には、前記2つ以上の支配的な信号の組み合わせに基づいて前記第1の生理的計量値を計算することによって、前記組み合わせに基づいて前記第1の生理的計量値を計算することを特徴とする請求項29に記載の生理的モニタ。
- 前記生理的プロセッサは、前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数としてフィルタリング済み生理的計量値を計算するよう構成されたフィルタを含むことを特徴とする請求項24に記載の生理的モニタ。
- 前記生理的プロセッサはさらに、前記第1の生理的計量値を現在のフィルタリング済み生理的計量値と比較するよう構成され、前記生理的プロセッサは、前記第1の生理的計量値と前記現在のフィルタリング済み生理的計量値との比較に基づいて、現在のフィルタリング済み生理的計量値とレート制限との関数として修正済みフィルタリング済み生理的計量値を計算することによって前記第1の生理的計量値を修正するよう構成されたフィルタを含み、前記ノイズプロセッサは、
前記修正済みフィルタリング済み生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるならば、前記修正済みフィルタリング済み生理的計量値と前記慣性律動との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算し、
そうでなければ、前記第2の生理的計量値を前記修正済みフィルタリング済み生理的計量値に等しく設定する
ことを特徴とする請求項24に記載の生理的モニタ。 - 前記ノイズプロセッサはさらに、前記第2の生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるかどうかに基づいてロックカウントを更新するよう構成され、前記ノイズプロセッサは、前記ロックカウントとしきい値との比較に対応してフィルタを選択し、選択された前記フィルタの関数として前記第2の生理的計量値をさらに計算することにより、前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することを特徴とする請求項32に記載の生理的モニタ。
- 前記ノイズプロセッサは、
前記第1の生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるならば、前記第1の生理的計量値と前記慣性律動との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算し、
そうでなければ、前記第2の生理的計量値を前記第1の生理的計量値に等しく設定する
ことによって前記慣性律動と前記第1の生理的計量値の差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することを特徴とする請求項24に記載の生理的モニタ。 - 前記ノイズプロセッサはさらに、前記フィルタリング済み生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるかどうかに基づいてロックカウントを更新するよう構成され、前記ノイズプロセッサは、前記ロックカウントとしきい値との比較に対応してフィルタを選択し、選択した前記フィルタの関数として前記第2の生理的計量値を計算することにより、前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することを特徴とする請求項34に記載の生理的モニタ。
- 前記ノイズプロセッサはさらに、前記第1の生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるかどうか基づいてロックカウントを更新するよう構成され、前記ノイズプロセッサは、前記ロックカウントとしきい値との比較に対応してフィルタを選択し、選択した前記フィルタの関数として前記第2の生理的計量値を計算することにより、前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することを特徴とする請求項24に記載の生理的モニタ。
- 前記ノイズプロセッサは、前記差としきい値との比較に対応してフィルタを選択し、選択した前記フィルタの関数として前記第2の生理的計量値を計算することにより、前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することを特徴とする請求項24に記載の生理的モニタ。
- 前記第1の生理的計量値が初期のフィルタリング済み生理的計量値を含むことを特徴とする請求項24に記載の生理的モニタ。
- 前記生理的プロセッサは、以前に計算されたフィルタリング済み生理的計量値をメモリから検索し、前記初期のフィルタリング済み生理的計量値を前記以前に計算されたフィルタリング済み生理的計量値に等しく設定することにより、前記第1の生理的計量値を計算することを特徴とする請求項38に記載の生理的モニタ。
- 前記生理的プロセッサは、前記生理的波形に基づいて瞬間生理的計量値を計算するよう構成されたスペクトル変換器を含み、生理的プロセッサは、前記瞬間生理的計量値の関数として前記初期のフィルタリング済み生理的計量値を計算することにより、前記第1の生理的計量値を計算することを特徴とする請求項38に記載の生理的モニタ。
- 前記第2の生理的計量値が、続いてフィルタリングした生理的計量値を含むことを特徴とする請求項38に記載の生理的モニタ。
- 前記生理的プロセッサはさらに、前記生理的波形に基づいて前記第1の生理的計量値を瞬間生理的計量値と比較するよう構成され、前記生理的プロセッサは、前記瞬間生理的計量値と前記第1の生理的計量値との比較に基づいて、前記瞬間生理的計量値とレート制限との関数として修正済みフィルタリング済み生理的計量値を計算するよう構成されたフィルタを有し、前記ノイズプロセッサは、
前記修正済みフィルタリング済み生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるならば、前記修正済みフィルタリング済み生理的計量値と前記慣性律動との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算し、
そうでなければ、前記第2の生理的計量値を前記修正済みフィルタリング済み生理的計量値に等しく設定する
よう構成されることを特徴とする請求項41に記載の生理的モニタ。 - 前記ノイズプロセッサはさらに、前記第2の生理的計量値が前記慣性律動に関してクロスオーバウィンドウ内にあるかどうかに基づいてロックカウントを更新するよう構成され、前記ノイズプロセッサは、前記ロックカウントとしきい値との間の比較に対応してフィルタを選択し、選択した前記フィルタの関数として前記第2の生理的計量値を計算することにより、前記慣性律動と前記第1の生理的計量値との差の関数として前記第2の生理的計量値を計算することを特徴とする請求項42に記載の生理的モニタ。
- 前記慣性律動はステップ数を含むことを特徴とする請求項24に記載の生理的モニタ。
- 前記生理的計量値は心拍数を含むことを特徴とする請求項24に記載の生理的モニタ。
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