特許 6304691 心音雑音除去装置、その方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6304691

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】心音雑音除去装置、その方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/02 20060101AFI20180326BHJP

   A61B 5/0402 20060101ALI20180326BHJP

   A61B 5/0456 20060101ALI20180326BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/02 350

   A61B5/04 310M

   A61B5/04 312R

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-63981(P2015-63981)

(22)【出願日】2015年3月26日

(65)【公開番号】特開2016-182231(P2016-182231A)

(43)【公開日】2016年10月20日

【審査請求日】2017年11月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】504174135

【氏名又は名称】国立大学法人九州工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100099634

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 安雄

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 寧

【審査官】 佐藤 高之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２９７１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０００５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０８４１６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／００−５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

集音機で集音された心音信号を取得する心音信号取得手段と、
生体の拍動信号を取得する拍動信号取得手段と、
取得した前記拍動信号のピーク間隔を取得するピーク間隔取得手段と、
取得した前記拍動信号と同時刻に検出された前記心音信号に対して、取得した前記ピーク間隔に対応する前記心音信号を、予め定められたサンプル数にリサンプリングする第１リサンプリング手段と、
リサンプリングされた前記心音信号からノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、
ノイズが除去された前記第１リサンプリング手段でリサンプリングされた前記心音信号を前記ピーク間隔のサンプル数にリサンプリングする第２リサンプリング手段とを備えることを特徴とする心音雑音除去装置。

【請求項2】

請求項１に記載の心音雑音除去装置において、
前記拍動信号が、拍動に伴う電気的な変化である心電信号、又は、拍動に伴う血液の流れの変化である脈波信号であることを特徴とする心音雑音除去装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の心音雑音除去装置において、
前記ノイズ除去手段が、
前記第１リサンプリング手段でリサンプリングされた前記心音信号を直交変換する直交変換手段と、
直交変換後の周波数データから、基本波の周波数成分である基本周波数成分及び高調波の周波数成分である高調波成分を少なくとも抽出するフィルタリング手段と、
フィルタリングされた周波数データを逆直交変換する逆直交変換手段とを備えることを特徴とする心音雑音除去装置。

【請求項4】

請求項１に記載の心音雑音除去装置において、
拍動に伴う血液の流れの変化である脈波信号を取得する脈波取得手段を備え、
前記拍動信号取得手段が、拍動に伴う電気的な変化である心電信号を取得し、
前記第１リサンプリング手段が、取得した前記脈波信号を前記心音信号と同様にリサンプリングし、
前記ノイズ除去手段が、前記第１リサンプリング手段でリサンプリングされた前記脈波信号を参照信号として適応フィルタにより前記第１リサンプリング手段でリサンプリングされた心音信号のノイズを除去することを特徴とする心音雑音除去装置。

【請求項5】

コンピュータが、
集音機で集音された心音信号を取得する心音信号取得ステップと、
生体の拍動信号を取得する拍動信号取得ステップと、
取得した前記拍動信号のピーク間隔を取得するピーク間隔取得ステップと、
取得した前記拍動信号と同時刻に検出された前記心音信号に対して、取得した前記ピーク間隔に対応する前記心音信号を、予め定められたサンプル数にリサンプリングする第１リサンプリングステップと、
リサンプリングされた前記心音信号からノイズ成分を除去するノイズ除去ステップと、
ノイズが除去された前記第１リサンプリングステップでリサンプリングされた前記心音信号を前記ピーク間隔のサンプル数にリサンプリングする第２リサンプリングステップとを実行することを特徴とする心音雑音除去方法。

【請求項6】

集音機で集音された心音信号を取得する心音信号取得手段、
生体の拍動信号を取得する拍動信号取得手段、
取得した前記拍動信号のピーク間隔を取得するピーク間隔取得手段、
取得した前記拍動信号と同時刻に検出された前記心音信号に対して、取得した前記ピーク間隔に対応する前記心音信号を、予め定められたサンプル数にリサンプリングする第１リサンプリング手段、
リサンプリングされた前記心音信号からノイズ成分を除去するノイズ除去手段、
ノイズが除去された前記第１リサンプリング手段でリサンプリングされた前記心音信号を前記ピーク間隔のサンプル数にリサンプリングする第２リサンプリング手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする心音雑音除去プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、心音に含まれる雑音を除去する心音雑音除去装置に関する。

【背景技術】

【0002】

被測定者に対して、最も効果的な至適運動強度を測定する技術として、例えば特許文献１に示す技術が開示されている。特許文献１に示す技術は、心音を採取する心音マイク２１、および心音信号を心音データに変換するＡＤ変換手段２３とを含む心音採取手段２と、心電を採取する測定電極３１、測定電極３１の心電信号を心電データに変換するＡＤ変換手段３３とを含む心電採取手段３と、心電データからＲ波を検出する基準タイミング検出手段４３と、基準タイミング検出手段４３が検出したＲ波のタイミングからＲ波に対応する第２心音前までの所定期間を示すゲート信号を出力するゲート信号生成手段４４と、ゲート信号が出力されている間の心音データからピーク波形を、第１心音振幅データとして抽出する第１心音検出手段４５とを備えるものである。

【0003】

また、信号の雑音を除去する技術として、例えば特許文献２に示す技術が開示されている。特許文献２に示す技術は、入力される処理信号における波形のピークを検出するピーク検出部２１と、検出された前記各ピーク間の検出サンプル数を基準サンプル数にリサンプリングする第１リサンプリング部２４と、リサンプリングされた前記処理信号を直交変換する直交変換部２５と、直交変換後の周波数データから、基本波の周波数成分である基本周波数成分及び高調波の周波数成分である高調波成分を少なくとも抽出するフィルタリング部２６と、フィルタリングされた周波数データを逆直交変換する逆直交変換部２７と、逆直交変換後に得られる前記処理信号を前記ピーク検出部２１にて検出された前記ピークごとの前記検出サンプル数にリサンプリングする第２リサンプリング部２８とを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−２９７１０６号公報

【特許文献2】国際公開第２０１４／０８４１６２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に示す技術は、Ｒ波のタイミングからＲ波に対応する第２心音前までの所定期間における心音データからピーク波形を抽出し、第１心音振幅データとするものであるが、特に運動中の心音データには多くの雑音が含まれており、適正なピーク波形を抽出することは極めて困難であるという課題を有する。

【0006】

特許文献２に示す技術は、信号のピーク間隔を所定のサンプル数にリサンプリングし、基本周波数成分及び高調波の周波数成分のみを抽出することで、不要な雑音を確実に除去するものでありが、特に運動中の心音データには多くの雑音が含まれており、ピーク間隔を検出することができないという課題を有する。

【0007】

本発明は、心電信号のピーク間隔を用いて心音信号をリサンプリングして雑音を除去することで、正確な心音信号を検出することができる心音雑音除去装置等を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る心音雑音除去装置は、集音機で集音された心音信号を取得する心音信号取得手段と、生体の拍動信号を取得する拍動信号取得手段と、取得した前記拍動信号のピーク間隔を取得するピーク間隔取得手段と、取得した前記拍動信号と同時刻に検出された前記心音信号に対して、取得した前記ピーク間隔に対応する前記心音信号を、予め定められたサンプル数にリサンプリングする第１リサンプリング手段と、リサンプリングされた前記心音信号からノイズ成分を除去するノイズ除去手段と、ノイズが除去された前記第１リサンプリング手段でリサンプリングされた前記心音信号を前記ピーク間隔のサンプル数にリサンプリングする第２リサンプリング手段とを備えるものである。

【0009】

このように、本発明に係る心音雑音除去装置においては、拍動信号のピーク間隔を取得し、拍動信号と同時刻に検出された心音信号に対して、取得した前記ピーク間隔に対応する心音信号を、予め定められたサンプル数にリサンプリングし、リサンプリングされた前記心音信号からノイズ成分を除去し、元のサンプル数に再度リサンプリングするため、大部分が外部からのノイズ成分（例えば、運動中の服の擦れ、環境音、風を切る音等）となっている心音信号から、拍動信号から得られるピーク間隔に応じた心音成分のみを抽出し、大部分のノイズを除去することができるという効果を奏する。

【0010】

本発明に係る心音雑音除去装置は、前記拍動信号が、拍動に伴う電気的な変化である心電信号、又は、拍動に伴う血液の流れの変化である脈波信号とするものである。

【0011】

このように、本発明に係る心音雑音除去装置においては、心音信号の雑音を除去するための元となる信号が、運動時などにおいても比較的正確に取得することができ、且つ、心音信号に同期している心電信号又は脈動信号であるため、雑音が除去された正確な心音信号を検出することができるという効果を奏する。

【0012】

本発明に係る心音雑音除去装置は、前記ノイズ除去手段が、前記第１リサンプリング手段でリサンプリングされた前記心音信号を直交変換する直交変換手段と、直交変換後の周波数データから、基本波の周波数成分である基本周波数成分及び高調波の周波数成分である高調波成分を少なくとも抽出するフィルタリング手段と、フィルタリングされた周波数データを逆直交変換する逆直交変換手段とを備えるものである。

【0013】

このように、本発明に係る心音雑音除去装置においては、ノイズ除去手段が、リサンプリングされた心音信号を直交変換し、直交変換後の周波数データから、基本波の周波数成分である基本周波数成分及び高調波の周波数成分である高調波成分を少なくとも抽出し、抽出された周波数データを逆直交変換するため、拍動信号に同期した心音信号の基本周波数成分及び高調波成分のみを抽出することができ、不要なノイズのみを確実に除去することができるという効果を奏する。

【0014】

本発明に係る心音雑音除去装置は、拍動に伴う血液の流れの変化である脈波信号を取得する脈波取得手段を備え、前記拍動信号取得手段が、拍動に伴う電気的な変化である心電信号を取得し、前記第１リサンプリング手段が、取得した前記脈波信号を前記心音信号と同様にリサンプリングし、前記ノイズ除去手段が、前記第１リサンプリング手段でリサンプリングされた前記脈波信号を参照信号として適応フィルタにより前記第１リサンプリング手段でリサンプリングされた心音信号のノイズを除去するものである。

【0015】

このように、本発明に係る心音雑音除去装置においては、拍動に伴う電気的な変化である心電信号、及び、拍動に伴う血液の流れの変化である脈波信号を取得し、前記第１リサンプリング手段が、取得した前記脈波信号を前記心音信号と同様にリサンプリングし、前記ノイズ除去手段が、前記第１リサンプリング手段でリサンプリングされた前記脈波信号を参照信号として適応フィルタにより前記第１リサンプリング手段でリサンプリングされた心音信号のノイズを除去するため、心電信号よりも心音信号とより密接に同期している脈波信号を参照信号として利用することで、脈波信号と同期し、ノイズが除去されたクリアな心音信号を抽出することができるという効果を奏する。

【0016】

本発明に係る心音雑音除去装置は、集音機で集音された心音信号を取得する心音取得手段と、生体の拍動信号を取得する拍動信号取得手段と、前記拍動信号を参照信号として適応フィルタにより前記心音信号のノイズを除去するノイズ除去手段とを備えるものである。

【0017】

このように、本発明に係る心音雑音除去装置においては、心音信号を取得し、生体の拍動信号を取得し、前記拍動信号を参照信号として適応フィルタにより前記心音信号のノイズを除去するため、大部分が外部からのノイズ成分となっている心音信号から、拍動信号に同期する心音成分のみを抽出し、大部分のノイズを除去することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１の実施形態に係る心音雑音除去装置のハードウェア構成図である。

【図2】第１の実施形態に係る心音雑音除去装置の機能ブロック図である。

【図3】心電信号と心音信号の一例を示す図である。

【図4】心音信号をリサンプリング処理した場合の信号を示す図である。

【図5】ＭＤＣＴによる帯域分割を行う処理を示す図である。

【図6】第１の実施形態に係る心音雑音除去装置の処理結果の心音信号の一例を示す図である。

【図7】第１の実施形態に係る心音雑音除去装置の動作を示すフローチャートである。

【図8】第２の実施形態に係る心音雑音除去装置の機能ブロック図である。

【図9】適応フィルタの処理を示すブロック図である。

【図10】第２の実施形態に係る心音雑音除去装置の動作を示すフローチャートである。

【図11】第３の実施形態に係る心音雑音除去装置の機能ブロック図である。

【図12】第３の実施形態に係る心音雑音除去装置の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための最良の形態】

【0019】

以下、本発明の実施の態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

【0020】

（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に掛かる心音雑音除去装置について、図１ないし図７を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る心音雑音除去装置のハードウェア構成図である。心音雑音除去装置１は、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、ハードディスク（ＨＤとする）１４、通信Ｉ／Ｆ１５、及び入出力Ｉ／Ｆ１６を備える。ＲＯＭ１３やＨＤ１４には、オペレーティングシステムや各種プログラムが格納されており、必要に応じてＲＡＭ１２に読み出され、ＣＰＵ１１により各プログラムが実行される。

【0021】

通信Ｉ／Ｆ１５は、他の装置間の通信を行うためのインタフェースである。入出力Ｉ／Ｆ１６は、キーボードやマウス等の入力機器からの入力を受け付けたり、プリンタやモニタ等にデータを出力するためのインタフェースである。この入出力Ｉ／Ｆ１６は、必要に応じて光磁気ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ等のリムーバブルディスク等に対応したドライブを接続することができる。また、ＵＳＢメモリ、ＳＤ（ＨＣ）カード、マイクロＳＤ等の記憶媒体に対応したインターフェースとして機能する。各処理部はバスを介して接続され、情報のやり取りを行う。

【0022】

図２は、本実施形態に係る心音雑音除去装置の機能ブロック図である。心音雑音除去装置１は、被測定者に取り付けられた心電信号用電極から得られる拍動に伴う電気的な変化である心電信号を取得する心電取得部２１と、取得した心電信号のピークを検出し、そのピーク間隔ｒｒを取得するピーク間隔取得部２２と、ピーク間隔におけるサンプル数（以下、検出サンプル数という）を検出するサンプル数検出部２３と、被測定者に取り付けられた集音機から得られる心音信号を取得する心音取得部２４と、サンプル数検出部２３で得られた心電信号のサンプル数を、予め設定された所定の基準サンプル数（２^ｎが好ましい）にリサンプリングする処理を心音信号に対して適用する第１リサンプリング部２５と、リサンプリングされた心音信号を直交変換する直交変換部２６と、直交変換により得られた周波数データから基本周波数成分と高調波成分のみを抽出するフィルタリング部２７と、フィルタリングされた周波数データを逆直交変換して、ノイズが除去された基準サンプル数でリサンプリングされた心音信号を生成する逆直交変換部２８と、逆直交変換された心音信号を検出サンプル数でリサンプリングして、ノイズが除去された検出時の心音信号を出力する第２リサンプリング部２９とを備える。

【0023】

ピーク間隔取得部２２及びサンプル数検出部２３は、取得した心電信号におけるピークを検出し、そのピーク間の間隔を取得し、ピーク間のサンプル数を検出サンプル数として取得する。なお、ピーク検出は、一般的に知られているピークホールド回路等を用いることができ、例えば、特許文献２に示す技術を用いることができる。

【0024】

第１リサンプリング部２５は、心電信号のピーク間隔と心音とが位相は異なるものの同期している特徴を利用して、取得した心電信号のピーク間隔の検出サンプル数を用いて心音信号を基準サンプル数でリサンプリングする。図３は、心電信号と心音信号の一例を示す図である。図３（Ａ）が心電信号、図３（Ｂ）が心音信号を示している。図３（Ａ）に示すように、例えば運動中のような激しい動きや振動がある場合であっても、心電信号は比較的高精度に取得することが可能である。しかしながら、ピーク間隔ＲＲは、特に運動中などの場合は一定ではなく常に変化している。例えば、運動開始時は徐々に心拍数が上がっていき、運動中は上下の変動があり、運動終了時は徐々に心拍数が下がっていく。これに対して心音信号は、図３（Ｂ）に示すように、特に運動中などの場合は、ほぼ雑音との区別をつけることが不可能なぐらい雑音が強く、心音のピークを検出するのは不可能である。そこで、本実施形態においては、心電信号と心音信号が同期していることを利用して、心電信号のピーク間隔に基づいて、心音信号のノイズを除去する。

【0025】

図４は、第１リサンプリング部２５により心音信号をリサンプリング処理した場合の信号を示す図である。図３（Ｂ）における心音信号に対して、図３（Ａ）に示す心電信号のピーク間隔ＲＲ１、ＲＲ２、ＲＲ３・・・に対応する検出サンプル数に基づいて、予め設定された基準サンプル数の間隔ＲＲにリサンプリングする。すなわち、図４に示すように、心音信号におけるＲＲ１の間に必ず当該ＲＲ１に対応する心音のピークがあることから、心音信号におけるＲＲ１の期間をＲＲにリサンプリングする。同様に、心音信号におけるＲＲ２、ＲＲ３の期間をＲＲにリサンプリングする。このようにして心音信号全体をＲＲ間の基準サンプル数でリサンプリングする。

【0026】

基準サンプル数にリサンプリングされると、直交変換部２６が直交変換処理を行うことで、リサンプリングされた波形データを周波数データに変換する。直交変換処理の方法としては、例えば、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform：離散コサイン変換）、ＭＤＣＴ（Modified DCT：変形離散コサイン変換）、ＬＯＴ（Lapped Orthogonal Transform：重複直交変換）、ＷＨＴ（Walsh-Hadamard Transform：ウォルシュ−アダマール変換）等を用いることができる。ここでは、仮にＤＣＴ変換を行うものとする。

【0027】

ＤＣＴ変換は、複数のフィルタバンクとして機能し、Ｎ個のＢＰＦ（バンドパスフィルタ）が存在する。しかし、ＤＣＴのような直交変換ではデシメーション処理であるため、それぞれ帯域分割された信号はＤＣ信号となる。すなわち、上記のように、リサンプリング処理により時間軸方向に正規化した処理を施せば、周期信号のように整数倍の高調波を持つ波形は、必ず直流成分に変換される。つまり、雑音成分は高調波構造を持たないことからＡＣ成分となり、フィルタリング部２７の処理により直流成分のみをＬＰＦ（ローパスフィルタ）で抽出することで雑音成分を除去することができる。

【0028】

なお、ＭＤＣＴによる帯域分割を行う場合、基準サンプル数（２^ｎ）と同じ次数ｎに分割する。直交変換による処理は、通常のＢＰＦと異なり、変換後の各周波数帯域が図５（Ａ）に示すようにＤＣ（０Ｈｚ）からＢＡＮＤ帯域の幅の結果となる。すなわち、図５（Ｂ）に示すように、正規化された一定期間の生体信号は基本周波数の整数倍に周波数が発生し、この整数倍の周波数と直交変換後の帯域周波数を一致させることで、変換後の結果はゆっくりとしたＤＣ変化のみとなり、雑音は図５（Ｃ）に示すように整数倍以外の領域に発生する。

【0029】

直交変換後は、フィルタリング部２７が、変換後の各周波数データごとに基本周波数成分及び高調波成分を抽出し、逆直交変換部２８が、直交変換部２６と逆の変換処理を行う。第２リサンプリング部２９は、逆変換により生成された波形データを、サンプル数検出部２３で検出された検出サンプル数でリサンプリングし、検出時のサンプル数に戻して出力する。出力結果の一例を図６に示す。図６の上部に示す波形が心電信号の波形であり、下部に示す波形がノイズが除去された心音信号である。図６に示すように、本実施形態に係る処理を行うことで、心電信号に同期しノイズが除去された心音信号を検出することが可能となっている。

【0030】

次に、本実施形態に係る心音雑音除去装置の動作について説明する。図７は、本実施形態に係る心音雑音除去装置の動作を示すフローチャートである。まず、ピーク間隔取得部２２が、心電取得部２１が被測定者から取得した心電信号におけるピークを検出し、そのピーク間隔を求める（Ｓ１）。サンプル数検出部２３が、得られたピーク間隔におけるサンプル数を検出サンプル数として求める（Ｓ２）。第１リサンプリング部２５が、求めた検出サンプル数と予め設定されている基準サンプル数とを用いて、心音取得部２４が取得した心音信号に対してリサンプリング処理を行う（Ｓ３）。具体的には、心電信号の検出サンプル数に相当する期間の心音信号を基準サンプル数の期間にリサンプリングする。

【0031】

なお、この基準サンプル数は、２^ｎに設定されることが望ましく、検出された検出サンプル数の平均値、最小サンプル数又は最大サンプル数を基準に設定されてもよい。特に、検出サンプル数の最大値以上で、且つ、直近の２^ｎに設定されることが望ましい。こうすることで、処理を効率よく行いつつ、補間処理における誤差を最小限に抑えることができる。

【0032】

基準サンプル数にリサンプリングされた心音信号に対して、直交変換部２６が直交変換を行う（Ｓ４）。フィルタリング部２７が、直交変換された周波数データにフィルタリング処理をして、基本周波数成分及び高調波成分を抽出する（Ｓ５）。すなわち、基本周波数成分及び高調波成分以外のノイズ成分を除去する。逆直交変換部２８が、ノイズ成分が除去された周波数データに対して逆直交変換の処理を行う（Ｓ６）。第２リサンプリング部２９が、逆直交変換で取得された信号データについて、Ｓ２で求めた検出サンプル数でリサンプリングする（Ｓ７）。この一連の処理により、元の心音信号からノイズ成分のみが除去された新たな心音信号が出力される。

【0033】

このように、本実施形態における心音雑音除去装置においては、心電信号のピーク間隔を取得し、心電信号と同時刻に検出された心音信号に対して、取得した前記ピーク間隔に対応する心音信号を、予め定められた基準サンプル数にリサンプリングし、リサンプリングされた前記心音信号からノイズ成分を除去するため、大部分が外部からのノイズ成分（例えば、運動中の服の擦れ、環境音、風を切る音等）となっている心音信号から、心電信号から得られるピーク間隔に応じた心音成分のみを抽出し、大部分のノイズを除去することができる。

【0034】

また、ノイズ成分の除去は、リサンプリングされた心音信号を直交変換し、直交変換後の周波数データから、基本波の周波数成分である基本周波数成分及び高調波の周波数成分である高調波成分を少なくとも抽出し、抽出された周波数データを逆直交変換し、逆直交変換後に前記心音信号をピーク間隔のサンプル数（検出サンプル数）にリサンプリングするため、心電信号に同期した心音信号の基本周波数成分及び高調波成分のみを抽出することができ、不要なノイズのみを確実に除去することができる。

【0035】

なお、本実施形態においては、拍動信号として心電信号を取得し、その心電信号を元に心音信号のノイズを除去する処理を説明したが、拍動信号として拍動に伴う血液の流れの変化である脈波信号を取得し、その脈波信号に基づいて上記のような処理により心音信号のノイズを除去するようにしてもよい。

【0036】

（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に掛かる心音雑音除去装置について、図８ないし図１０を用いて説明する。本実施形態に係る心音雑音除去装置は、前記第１の実施形態に係る心音雑音除去装置の処理をより高精度にしたものであり、血液の脈波信号を取得し、心音信号と共に脈波信号を基準サンプル数でリサンプリングし、リサンプリングされたそれぞれの心音信号と脈波信号とを適応フィルタ（例えば、ＬＭＳフィルタ）でフィルタリングしてノイズを除去するものである。なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と重複する説明は省略する。

【0037】

図８は、本実施形態に係る心音雑音除去装置の機能ブロック図である。本実施形態に係る心音雑音除去装置は、被測定者に取り付けられた心電信号用電極から得られる心電信号を取得する心電取得部２１と、取得した心電信号のピークを検出し、そのピーク間隔ｒｒを取得するピーク間隔取得部２２と、ピーク間隔におけるサンプル数（以下、検出サンプル数という）を検出するサンプル数検出部２３と、被測定者に取り付けられた集音装置から得られる心音信号を取得する心音取得部２４と、耳たぶなどに取り付けた脈拍センサ（例えば、血中のヘモグロビンの量を測定する赤外線センサ）から血液の脈波信号を取得する脈波取得部８１と、サンプル数検出部２３で得られた心電信号のサンプル数を、予め設定された所定の基準サンプル数（２^ｎが好ましい）にリサンプリングする処理を心音信号及び脈波信号に対して適用する第１リサンプリング部２５と、リサンプリングされた脈波信号を参照信号とし、リサンプリングされた心音信号について適応フィルタによるフィルタリング処理を行うフィルタリング部２７と、フィルタリングされた心音信号を検出サンプル数でリサンプリングして、ノイズが除去された検出時の心音信号を出力する第２リサンプリング部２９とを備える。

【0038】

脈波信号は、心音信号とより密接に同期しており、運動中などの激しい動きの最中でも比較的正確に測定することが可能である。そして、この脈波信号は、心音信号から若干遅れたタイミングで、且つ、心電信号のピーク間に１つのピークを有していることを利用する。すなわち、上記に示したように、心電信号のピーク間隔に基づいて、心音信号及び脈波信号を基準サンプリング数でリサンプリングし（リサンプリングの方法は、前記第１の実施形態の場合と同様である）、それぞれの信号のうち高精度な検出が容易で心音信号と密接に関係している脈波信号を参照信号として、適応フィルタにかける。

【0039】

図９は、適用フィルタによる処理を示すブロック図である。図９に示すように、ノイズが含まれる心音信号を入力信号とし、比較的正確に取得できる脈波信号を参照信号として適応フィルタにかける。適応フィルタでは、心音信号と脈波信号とが比較され、その誤差を適応プロセッサにフィードバックすることで、誤差の二乗平均が最小となるようにフィルタ係数が制御される。その結果、出力としてノイズが除去された心音信号が得られる。そして、第２リサンプリング部２９が、検出サンプル数でフィルタリングされた心音信号をリサンプリングすることで、ノイズが除去された検出時の心音信号を出力することができる。

【0040】

次に、本実施形態に係る心音雑音除去装置の動作について説明する。図１０は、本実施形態に係る心音雑音除去装置の動作を示すフローチャートである。まず、ピーク間隔取得部２２が、心電取得部２１が被測定者から取得した心電信号におけるピークを検出し、そのピーク間隔を求める（Ｓ１）。サンプル数検出部２３が、得られたピーク間隔におけるサンプル数を検出サンプル数として求める（Ｓ２）。第１リサンプリング部２５が、求めた検出サンプル数と予め設定されている基準サンプル数とを用いて、心音取得部２４が取得した心音信号及び脈波取得部８１が取得した脈波信号に対してリサンプリング処理を行う（Ｓ３）。なお、リサンプリング方法は、上述したように前記第１の実施形態の場合と同様であり、心音信号に対して行うリサンプリング処理と脈波信号に対して行うリサンプリング処理も同様の処理である。

【0041】

フィルタリング部２７が、基準サンプル数にリサンプリングされた心音信号と脈波信号に対して、脈波信号をリファレンス信号として適応フィルタによるフィルタリング処理を行う（Ｓ４）。このフィルタリング処理により心音信号のノイズが除去される。そして、第２リサンプリング部２９が、フィルタリングされた信号データについて、Ｓ２で求めた検出サンプル数でリサンプリングする（Ｓ５）。この一連の処理により、元の心音信号からノイズ成分のみが除去された新たな心音信号が出力される。

【0042】

このように、本実施形態に係る心音雑音除去装置においては、血液の脈波信号を取得し、取得した脈波信号を心音信号と同様にリサンプリングし、リサンプリングされた前記脈波信号を参照信号として適応フィルタにより前記心音信号のノイズを除去するため、心電信号よりも心音信号とより密接に同期している脈波信号を参照信号として利用することで、脈波信号と同期し、ノイズが除去されたクリアな心音信号を抽出することができる。

【0043】

（本発明の第３の実施形態）
本実施形態に係る心音雑音除去装置について、図１１及び図１２を用いて説明する。本実施形態に係る心音雑音除去装置は、血液の脈波信号を参照信号として、心音信号を適応フィルタ（例えば、ＬＭＳフィルタ）でフィルタリングしてノイズを除去するものである。なお、本実施形態において、前記各実施形態と重複する説明は省略する。

【0044】

図１１は、本実施形態に係る心音雑音除去装置の機能ブロック図である。本実施形態に係る心音雑音除去装置は、被測定者に取り付けられた集音機から得られる心音信号を取得する心音取得部２４と、耳たぶなどに取り付けた脈拍センサ（例えば、血中のヘモグロビンの量を測定する赤外線センサ）から血液の脈波信号を取得する脈波取得部８１と、脈波取得部８１が取得した脈波信号を参照信号とし、心音取得部２４が取得した心音信号について適応フィルタによるフィルタリング処理を行い、結果を出力するフィルタリング部２７とを備える。

【0045】

前記第２の実施形態において上述したように、脈波信号は、心音信号と密接に同期しており、運動中などの激しい動きの最中でも比較的正確に測定することが可能である。そして、この脈波信号は、心音信号から若干遅れたタイミングでピークを有していることを利用する。すなわち、比較的高精度な検出が容易で、心音信号と密接に関係している脈波信号を参照信号として適応フィルタにかけることで、心音信号のノイズを除去して出力することが可能となる。なお、適応フィルタの処理は、上述した図９の処理と同様である。

【0046】

次に、本実施形態に係る心音雑音除去装置の動作について説明する。図１２は、本実施形態に係る心音雑音除去装置の動作を示すフローチャートである。まず、心音取得部２４が心音信号を取得する（Ｓ１）。また、同時に脈波取得部８１が脈波信号を取得する（Ｓ２）。フィルタリング部２７が、取得した心音信号と脈波信号に対して、脈波信号をリファレンス信号として適応フィルタによるフィルタリング処理を行う（Ｓ３）。このフィルタリング処理により心音信号のノイズが除去された新たな心音信号が出力される。

【0047】

このように、本実施形態に係る心音雑音除去装置においては、心音信号を取得し、血液の脈波信号を取得し、前記脈波信号を参照信号として適応フィルタにより前記心音信号のノイズを除去するため、シンプルな装置構成で、大部分が外部からのノイズ成分となっている心音信号から、脈波信号に同期する心音成分のみを抽出し、大部分のノイズを除去することができる。

【0048】

なお、本実施形態においては、耳たぶなどに取り付けた脈拍センサから血液の脈波信号を取得し、それを参照信号として利用する処理を説明したが、例えば、心電信号を取得し、その心電信号を参照信号として利用してノイズを除去するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0049】

１ 心音雑音除去装置
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＡＭ
１３ ＲＯＭ
１４ ＨＤ
１５ 通信Ｉ／Ｆ
１６ 入出力Ｉ／Ｆ
２１ 心電取得部
２２ ピーク間隔取得部
２３ サンプル数検出部
２４ 心音取得部
２５ 第１リサンプリング部
２６ 直交変換部
２７ フィルタリング部
２８ 逆直交変換部
２９ 第２リサンプリング部
８１ 脈波取得部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】