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電磁波による非接触心拍数推定

 本研究では,小型のドップラーレーダーを用いて非接触な心拍数計測を行う.ドップラーレーダーは送信波と受信波の位相差から対象物の加速度を検出するセンサであり,これをシャツの胸ポケット内に設置することで,心臓の拍動に応じた胸部の微小な振動を計測することが可能である.図1に,ドップラーレーダーから得た信号(ドップラー信号)およびその信号に対してバンドパスフィルタを通過させて得た信号,心電図波形をそれぞれ示す.

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図1 ある被験者におけるドップラー信号とそのバンドパスフィルタ通過後の信号および心電図波形

 バンドパスフィルタ通過後のドップラー信号の極大値点は心拍由来の体動に対応する可能性が高いが,それ以外の体動に起因した極大値点も含まれる場合があるため,これらの判別が必要となる.一般的に心臓の拍動は周期的であるため,周期的に現れる極大値点が心拍由来のものであると考えられる.これに基づき,バンドパスフィルタ後のドップラー信号のパワースペクトル密度から推定した平均心拍時間間隔(beat-to-beat interval: BBI)と極大値点間隔との絶対誤差を評価関数とし,より周期性が高くなる極大値点候補の組合せを探索するような最短経路問題の設定を行う.図2に,図1(b)の極大値点に対して設定した最短経路問題およびそれをDijkstra法により解いて得た最短経路を示す.

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図2 (a)図1の極大値点間隔に設定した最短経路問題のノード (b)(a)から得られる最短経路問題のグラフ.橙色がDijkstra 法により得られた,コストが最小となるノードの組合せ

 最短経路を構成する極大値点の間隔からBBIを算出する.図3に,図2の被験者におけるBBIの推定結果を示す.

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図3 図2の被験者に対して提案法を用いてBBIを推定した結果

参考文献・研究業績

研究業績

[1] 小型RF モーションセンサによる心拍数の推定; 松岡成己,杉田典大,吉澤誠,本間経康,阿部誠,荻原健,大竹秀晴,キムジョンヒョン: 生体医工学シンポジウム2012 論文集(CD-ROM),2012年9月

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Last-modified: 2016-09-03 (土) 01:16:07 (1483d)

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