生物體信息處理裝置、生物體信息處理系統(tǒng)、生物體信息的壓縮方法以及生物體信息的壓 ...的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的生物體信息處理裝置(10)具備：峰檢測(cè)部(13)，其檢測(cè)在心動(dòng)周期內(nèi)產(chǎn)生的生物體信號(hào)的峰；波形截取部(14)，其基于峰檢測(cè)部(13)的檢測(cè)結(jié)果來(lái)截取在生物體信號(hào)的時(shí)間軸上相鄰的兩個(gè)峰之間的第一峰間生物體信號(hào)；以及重采樣部(15)，其將第一峰間生物體信號(hào)變換為規(guī)定的采樣數(shù)的第二峰間生物體信號(hào)。本發(fā)明的生物體信息處理裝置(10)還具備：正交變換部(16)，其對(duì)第二峰間生物體信號(hào)進(jìn)行正交變換來(lái)生成正交變換系數(shù)；差分處理部(17)，其生成時(shí)間軸上的正交變換系數(shù)的差分信號(hào)；以及編碼部(18)，其對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行編碼。
【專(zhuān)利說(shuō)明】生物體信息處理裝置、生物體信息處理系統(tǒng)、生物體信息的 壓縮方法以及生物體信息的壓縮處理程序

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及例如具備對(duì)心電、脈搏波等生物體信息進(jìn)行壓縮的功能的生物體信息 處理裝置、生物體信息處理系統(tǒng)、生物體信息的壓縮方法以及生物體信息的壓縮處理程序。

【背景技術(shù)】
[0002] 在壓縮了心電信號(hào)等生物體信號(hào)的波形數(shù)據(jù)的情況下，生物體信號(hào)的波形顯著劣 化而有可能對(duì)醫(yī)療判斷造成影響，因此一般不對(duì)生物體信號(hào)實(shí)施壓縮處理。然而，最近遠(yuǎn)程 醫(yī)療、生物體信息的存儲(chǔ)等的機(jī)會(huì)也增加，還提出多種使用聲音壓縮技術(shù)壓縮生物體信號(hào) 并將壓縮后的該生物體信息輸出到外部的終端、存儲(chǔ)器的技術(shù)（例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2)。
[0003] 在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中提出了如下一種醫(yī)療用終端裝置：將變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的心電數(shù)據(jù) 壓縮，將壓縮后的該心電數(shù)據(jù)經(jīng)由電話(huà)線(xiàn)輸出到醫(yī)生側(cè)的裝置。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中提出 了如下一種動(dòng)態(tài)（holter)心電儀裝置：通過(guò)小波變換編碼方式將進(jìn)行了數(shù)字變換后的心 電數(shù)據(jù)壓縮，將壓縮后的該心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到外部的非易失性存儲(chǔ)器。
[0004] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2002-159451號(hào)公報(bào)
[0005] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)平8-299293號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0007] 另外，心電信號(hào)等生物體信號(hào)的波形通常是脈沖狀的波形，因此為了高精度地解 碼壓縮后的生物體信號(hào)，需要直到比較高的頻帶為止的信息。因此，在以往的聲音壓縮技術(shù) 中，難以利用足夠高的壓縮率（例如比1/10高的壓縮率）壓縮生物體信息。另外，在經(jīng)由 通信網(wǎng)傳送生物體信息的情況下，期望以更高的壓縮率壓縮生物體信息。
[0008] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，本發(fā)明的目的在于提供能夠以更高的壓縮率壓 縮生物體信息的生物體信息處理裝置、生物體信息處理系統(tǒng)、生物體信息的壓縮方法以及 生物體信息的壓縮處理程序。
[0009] 用于解決問(wèn)題的方案
[0010] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第一生物體信息處理裝置構(gòu)成為具備：峰檢測(cè)部，其 檢測(cè)在心動(dòng)周期內(nèi)產(chǎn)生的生物體信號(hào)的峰；波形截取部，其基于峰檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果來(lái)截 取在生物體信號(hào)的時(shí)間軸上相鄰的兩個(gè)峰之間的第一峰間生物體信號(hào)；重采樣部，其將第 一峰間生物體信號(hào)變換為規(guī)定的采樣數(shù)的第二峰間生物體信號(hào)；正交變換部，其對(duì)第二峰 間生物體信號(hào)進(jìn)行正交變換來(lái)生成正交變換系數(shù)；差分處理部，其生成時(shí)間軸上的正交變 換系數(shù)的差分信號(hào)；以及編碼部，其對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行編碼。
[0011] 此外，本說(shuō)明書(shū)中所述的"生物體信號(hào)（生物體信息）"例如是指如心電、脈搏等那 樣信號(hào)的振幅與心動(dòng)周期同步地大致周期性地變動(dòng)的生物體信號(hào)（生物體信息）。
[0012] 另外，本發(fā)明的第二生物體信息處理裝置構(gòu)成為具備控制部，該控制部控制以下 處理的動(dòng)作：檢測(cè)在心動(dòng)周期內(nèi)產(chǎn)生的生物體信號(hào)的峰；基于峰的檢測(cè)結(jié)果來(lái)截取在生物 體信號(hào)的時(shí)間軸上相鄰的兩個(gè)峰之間的第一峰間生物體信號(hào)；將第一峰間生物體信號(hào)變換 為規(guī)定的采樣數(shù)的第二峰間生物體信號(hào)；對(duì)第二峰間生物體信號(hào)進(jìn)行正交變換來(lái)生成正交 變換系數(shù)；生成時(shí)間軸上的正交變換系數(shù)的差分信號(hào)；以及對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行編碼。
[0013] 另外，本發(fā)明的生物體信息處理系統(tǒng)構(gòu)成為具備本發(fā)明的上述第一生物體信息處 理裝置和從在編碼部中進(jìn)行編碼所得到的信號(hào)中解碼出生物體信號(hào)的生物體信息解碼裝 置。
[0014] 并且，在本發(fā)明的生物體信息的壓縮方法以及壓縮處理程序中，首先檢測(cè)在心動(dòng) 周期內(nèi)產(chǎn)生的生物體信號(hào)的峰。接著，基于峰的檢測(cè)結(jié)果來(lái)截取在生物體信號(hào)的時(shí)間軸上 相鄰的兩個(gè)峰之間的第一峰間生物體信號(hào)。接著，將第一峰間生物體信號(hào)變換為規(guī)定的采 樣數(shù)的第二峰間生物體信號(hào)。接著，對(duì)第二峰間生物體信號(hào)進(jìn)行正交變換來(lái)生成正交變換 系數(shù)。接著，生成時(shí)間軸上的正交變換系數(shù)的差分信號(hào)。然后，對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行編碼。
[0015] 發(fā)明的效果
[0016] 如上所述，在本發(fā)明的生物體信息的壓縮技術(shù)中，將從生物體信號(hào)截取出的第一 峰間生物體信號(hào)變換（標(biāo)準(zhǔn)化）為規(guī)定的采樣數(shù)的第二峰間生物體信號(hào)。并且，在本發(fā)明 中，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的第二峰間生物體信號(hào)的正交變換系數(shù)的差分信號(hào)實(shí)施編碼處理，并壓縮生 物體信號(hào)。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠以更高的壓縮率壓縮生物體信息。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是心電信號(hào)的波形圖。
[0018] 圖2是在R-R期間內(nèi)截取出的心電信號(hào)的波形圖。
[0019] 圖3A和圖3B是重采樣處理前和重采樣處理后的心電信號(hào)的波形圖。
[0020] 圖4是表示正交變換系數(shù)的時(shí)間變化特性的圖。
[0021] 圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的生物體信息處理系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0022] 圖6是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的生物體信息處理裝置（基本結(jié)構(gòu)例）的概 要結(jié)構(gòu)框圖。
[0023] 圖7是變形例的生物體信息處理裝置的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0024] 圖8是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的生物體信息解碼裝置的概要結(jié)構(gòu)框圖。
[0025] 圖9是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的生物體信息處理裝置中的心電信息的壓 縮處理的過(guò)程的流程圖。
[0026] 圖10是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的生物體信息解碼裝置中的心電信息的解 碼處理的過(guò)程的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面，一邊參照附圖一邊說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的生物體信息處理裝 置、生物體信息處理系統(tǒng)以及生物體信息的壓縮方法的一例。此外，在以下的說(shuō)明中，作為 生物體信號(hào)，列舉心電信號(hào)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于此，本發(fā)明的壓縮技術(shù)例如能 夠應(yīng)用于如脈搏等那樣振幅與心動(dòng)周期同步地大致周期性地變動(dòng)的任意的生物體信號(hào)，能 夠獲得相同的效果。
[0028] 〈1.生物體信息的壓縮以及解碼的動(dòng)作原理〉
[0029][心電信號(hào)的壓縮原理]
[0030] 首先，說(shuō)明本發(fā)明的心電信息的壓縮方法的原理。在圖1中示出心電信號(hào)的波形 例。此外，圖1所示的特性的橫軸是時(shí)間軸上的采樣索引（Sample index) (S卩，橫軸是時(shí)間 軸），縱軸是心電信號(hào)S的振幅。
[0031] 通常，在心電信號(hào)S的波形中，如圖1所示，R波的峰P(在心動(dòng)周期內(nèi)產(chǎn)生的峰） 大致等間隔地產(chǎn)生。另外，關(guān)于在時(shí)間軸上（圖1的橫軸上）彼此相鄰的兩個(gè)R波的峰P之 間（以下，稱(chēng)為R-R期間）的信號(hào)波形，也反復(fù)產(chǎn)生大致相同的波形。然而，R波的峰P的產(chǎn) 生周期（R-R期間）并非始終固定，多少會(huì)發(fā)生變動(dòng)。即，在R波的峰P的產(chǎn)生位置方面產(chǎn) 生波動(dòng)。在本發(fā)明中，去除該心電波形的波動(dòng)，對(duì)去除波動(dòng)后的心電信號(hào)S實(shí)施壓縮處理。
[0032] 具體地說(shuō)，首先，從檢測(cè)到的心電信號(hào)S中按每個(gè)R-R期間截取（抽?。┬碾娦?號(hào)。在圖2中示出所截取出的R-R期間的心電信號(hào)dSOOh是時(shí)間軸上的采樣索引（0? 隊(duì)-1))的波形例。此外，圖2所示的特性的橫軸是時(shí)間軸上的采樣索引rv縱軸是心電信號(hào) 的振幅。
[0033] 如上所述，R波的峰P的產(chǎn)生位置存在波動(dòng)，因此R-R期間也多少發(fā)生變動(dòng)。因此， 所截取的R-R期間的心電信號(hào)dSOO (以下稱(chēng)為峰間心電信號(hào)dSOO)的采樣數(shù)隊(duì)（取樣 數(shù)）也隨著截取時(shí)間段發(fā)生變動(dòng)。
[0034] 在此，在本發(fā)明中，以規(guī)定的采樣數(shù)N對(duì)峰間心電信號(hào)dSOO進(jìn)行重采樣（標(biāo)準(zhǔn) 化），使重采樣處理后的所有峰間心電信號(hào)的采樣數(shù)固定。此外，作為重采樣方法，例如能夠 使用拉格朗日法、樣條函數(shù)（Splines)法等方法。另外，重采樣時(shí)的采樣數(shù)N既可以比峰間 心電信號(hào)dS(n Q)的采樣數(shù)N。大，也可以比峰間心電信號(hào)dS(nQ)的采樣數(shù)N。小。
[0035] 在圖3A和圖3B中分別示出重采樣處理前的心電信號(hào)S的波形圖和重采樣處理后 的心電信號(hào)Sr的波形圖。此外，圖3A和圖3B所示的特性的橫軸是時(shí)間，縱軸是心電信號(hào) 的振幅。另外，在圖3A和圖3B中示出使重采樣時(shí)的采樣數(shù)N比峰間心電信號(hào)dSOO的采 樣數(shù)隊(duì)的最小值小的情況的例子。
[0036] 在將進(jìn)行重采樣（標(biāo)準(zhǔn)化）所得到的峰間心電信號(hào)（后述的x(n))按時(shí)間序列 排列而得到的重采樣處理后的心電信號(hào)Sr中，R波的峰P的產(chǎn)生周期（R-R期間）為固定。 艮P，通過(guò)對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)的峰間心電信號(hào)dSOO進(jìn)行重采樣，能夠在重采樣處理后的心電信號(hào) Sr中去除上述R波的峰P的產(chǎn)生位置的波動(dòng)（R-R期間的波動(dòng)）。另外，通過(guò)該重采樣處理， 在各R-R期間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化而得到的峰間心電信號(hào)x(n)的波形與R-R期間的時(shí)間段無(wú)關(guān)地 成為彼此相似的形狀。
[0037] 接著，將標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)χ(η) (η是時(shí)間軸上的采樣索引（0?N-1)) 分割為規(guī)定數(shù)量（在后述的實(shí)施方式中為與標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)x(n)的采樣數(shù) N相同的數(shù)量）的頻帶來(lái)進(jìn)行正交變換。此時(shí)，作為正交變換的方法，例如能夠使用 DCT (Discrete Cosine Transform:離散余弦變換），MDCT (Modified DCT:改進(jìn)的離散余弦 變換）、LOT(Lapped Orthogonal Transform:重疊正交變換）以及 WHT(Walsh_Hadamard Transform :沃爾什?哈達(dá)瑪變換）等方法。
[0038] 通過(guò)上述正交變換處理，時(shí)間區(qū)域的峰間心電信號(hào)x(n)變換為頻率區(qū)域的信號(hào)、 即正交變換系數(shù)X(k) (k為分割得到的頻帶的索引）。如果像這樣對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào) X (η)進(jìn)行正交變換，則峰間心電信號(hào)X (η)中的高頻成分變換為整數(shù)（DC成分），因此變換 為易于壓縮的數(shù)據(jù)（能夠進(jìn)行高壓縮的數(shù)據(jù)）。
[0039] 另外，如上所述，標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)x(n)的波形與R-R期間的時(shí)間段無(wú)關(guān)地 成為彼此相似的形狀，因此在規(guī)定的R-R期間內(nèi)計(jì)算出的正交變換系數(shù)X (k)與在該期間的 前一或者后一 R-R期間內(nèi)計(jì)算出的正交變換系數(shù)X(k)之差變小。即，在每個(gè)R-R期間計(jì)算 出的正交變換系數(shù)X (k)相對(duì)于時(shí)間連續(xù)且緩慢地變動(dòng)。
[0040] 在此，圖4示出正交變換系數(shù)X(k)的時(shí)間變化特性的一例。圖4是通過(guò)MDCT對(duì) 標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)x(n)進(jìn)行正交變換時(shí)得到的正交變換系數(shù)X(k)的時(shí)間變化特性。 此外，圖4所示的特性的橫軸是時(shí)間，縱軸是MDCT系數(shù)（X(k))的值。另外，圖4所示的特 性是將對(duì)每個(gè)R-R期間計(jì)算出的各MDCT系數(shù)按時(shí)間序列依次標(biāo)繪而得到的特性，在圖4中 示出k = 0?7的各MDCT系數(shù)的時(shí)間變化特性。如根據(jù)圖4也能明確那樣，獲知通過(guò)利用 MDCT對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)X (η)進(jìn)行正交變換，能夠使該正交變換系數(shù)X(k) (MDCT系 數(shù)）的值相對(duì)于時(shí)間連續(xù)且緩慢地變動(dòng)。
[0041] 接著，在本發(fā)明中，在時(shí)間軸上計(jì)算正交變換系數(shù)X(k)的差分信號(hào)dX(k)。如上 所述，正交變換系數(shù)x(k)的值相對(duì)于時(shí)間連續(xù)且緩慢地變動(dòng)，因此通過(guò)該差分處理而獲得 的差分信號(hào)dx(k)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)不是差分信號(hào)dX(k)的值按每一次采樣發(fā)生變動(dòng)那樣的 數(shù)據(jù)，而是成為相同值的差分信號(hào)dx(k)在規(guī)定期間連續(xù)地排列那樣的數(shù)據(jù)。即，差分信號(hào) dx(k)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)的形式為通過(guò)以往已知的編碼處理能夠容易地以更高的壓縮率進(jìn)行 壓縮的形式。
[0042] 此外，差分信號(hào)dX(k)的求法是任意的，例如，可以簡(jiǎn)單地將規(guī)定時(shí)刻t的正交變 換系數(shù)x(k)與該時(shí)刻t的前一時(shí)刻t-ι (在時(shí)間軸上比規(guī)定時(shí)刻t早一次采樣的時(shí)刻）或 者該時(shí)刻t的后一時(shí)刻t+i (在時(shí)間軸上比規(guī)定時(shí)刻t晚一次采樣的時(shí)刻）的正交變換系 數(shù)x(k)的差值設(shè)為差分信號(hào)dX(k)。另外，也可以將例如利用DPCM(Differential Pulse Code Modulation :差分脈碼調(diào)制）、ADPCM(Adaptive DPCM :自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制）等方法 對(duì)該差值進(jìn)行編碼而得到的信號(hào)設(shè)為差分信號(hào)dX(k)。在利用了 DPCM或者ADPCM方法的情 況下，實(shí)質(zhì)上對(duì)正交變換系數(shù)X(k)進(jìn)行差分運(yùn)算處理和量化（編碼）處理這兩種處理，因 此能夠進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)量。
[0043] 然后，對(duì)如上所述那樣求出的正交變換系數(shù)X(k)的差分信號(hào)dX(k)的時(shí)間序列數(shù) 據(jù)例如實(shí)施熵編碼處理（霍夫曼編碼、算術(shù)編碼、LZH編碼、LZSS編碼等）等以往已知的可 逆的編碼處理。在本發(fā)明中，基于上述原理來(lái)壓縮心電信息。
[0044] 如上所述，本發(fā)明的心電信息的壓縮方法是最大限度地有效利用了形狀基本相同 的波形大致周期性地重復(fù)的心電信號(hào)S的波形形狀的特征的壓縮方法，與以往的壓縮方法 (不以規(guī)定的采樣數(shù)N對(duì)峰間心電信號(hào)dSOO進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的方法）相比，能夠?qū)崿F(xiàn)非常高 的壓縮率。例如，以往的壓縮方法的壓縮率即使高也是1/10左右，但在本發(fā)明的壓縮方法 中，能夠?qū)崿F(xiàn)1/100左右的壓縮率。
[0045] [心電信息的擴(kuò)展以及解碼原理]
[0046] 接著，對(duì)壓縮后的心電信號(hào)Sc的擴(kuò)展以及解碼方法的原理進(jìn)行說(shuō)明。在本發(fā)明 中，基本上實(shí)施與上述心電信號(hào)S的壓縮處理相反的處理來(lái)進(jìn)行壓縮后的心電信號(hào)Sc的擴(kuò) 展以及解碼。
[0047] 首先，對(duì)利用上述原理壓縮后的心電信號(hào)Sc進(jìn)行解碼處理，對(duì)正交變換系數(shù)X(k) 的差分信號(hào)dX(k)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。此外，此時(shí)利用與壓縮心電信號(hào)S時(shí)使用的 編碼處理對(duì)應(yīng)的解碼處理來(lái)對(duì)差分信號(hào)dX(k)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
[0048] 接著，根據(jù)解碼后的差分信號(hào)dX(k)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算正交變換系數(shù)X(k) (差分解碼處理）。此外，此時(shí)利用與壓縮心電信號(hào)S時(shí)使用的差分信號(hào)dX(k)的計(jì)算方法 對(duì)應(yīng)的解碼方法對(duì)正交變換系數(shù)x(k)進(jìn)行解碼。
[0049] 接著，對(duì)正交變換系數(shù)X(k)進(jìn)行逆正交變換。由此，將頻率區(qū)域的正交變換系數(shù) x(k)變換為時(shí)間區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)x(n)。此外，此時(shí)利用與壓縮心電信號(hào)S時(shí) 使用的正交變換方法對(duì)應(yīng)的逆正交變換方法（例如，IDCT(DCT逆變換）、MDCT(MDCT逆變 換）等）來(lái)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)X (η)。
[0050] 接著，利用相應(yīng)的峰間心電信號(hào)的實(shí)際數(shù)據(jù)（dSOO)的采樣數(shù)隊(duì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的峰間 心電信號(hào)x(n)進(jìn)行重采樣，來(lái)計(jì)算峰間心電信號(hào)的實(shí)際數(shù)據(jù)（dSOO)。此外，此時(shí)作為重 采樣方法，優(yōu)選利用與壓縮心電信號(hào)S時(shí)使用的重采樣方法（例如拉格朗日法、樣條函數(shù)法 等）相同的方法。而且，將如上述那樣求出的峰間心電信號(hào)dSOO依次按時(shí)間序列進(jìn)行合 成，來(lái)對(duì)心電信號(hào)S的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
[0051] 〈2.生物體信息處理系統(tǒng)（生物體信息處理裝置）的結(jié)構(gòu)例〉
[0052] 接著，對(duì)用于實(shí)現(xiàn)上述心電信息的壓縮以及解碼的動(dòng)作原理的生物體信息處理系 統(tǒng)、生物體信息處理裝置以及生物體信息解碼裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說(shuō)明。
[0053] [生物體信息處理系統(tǒng)]
[0054] 在圖5中示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的生物體信息處理系統(tǒng)的概要結(jié)構(gòu) 框圖。生物體信息處理系統(tǒng)1具備心電信息的發(fā)送側(cè)裝置2和心電信息的接收側(cè)裝置3。 在圖5所示的例子中，例如發(fā)送側(cè)裝置2設(shè)置在患者側(cè)，接收側(cè)裝置3設(shè)置在進(jìn)行患者的健 康管理的醫(yī)院等設(shè)施側(cè)。此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信或者有線(xiàn)通信從發(fā)送側(cè)裝 置2向接收側(cè)裝置3傳送心電信息的例子進(jìn)行說(shuō)明。
[0055] 發(fā)送側(cè)裝置2具有心電傳感器4以及與該心電傳感器4電連接的生物體信息處理 裝置10。
[0056] 心電傳感器4安裝于患者來(lái)檢測(cè)患者的心電信號(hào)。然后，心電傳感器4將檢測(cè)到 的心電信號(hào)S(心電信息）輸出到生物體信息處理裝置10。
[0057] 生物體信息處理裝置10例如能夠由個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式通信終端設(shè)備以及專(zhuān)用 的信息處理裝置等裝置構(gòu)成。生物體信息處理裝置10從心電傳感器4獲取患者的心電信 號(hào)S (心電數(shù)據(jù)）。接著，生物體信息處理裝置10利用上述壓縮方法將獲取到的心電信號(hào)S 壓縮。然后，生物體信息處理裝置10通過(guò)通信將壓縮后的心電信號(hào)Sc發(fā)送到接收側(cè)裝置 3。此外，后面說(shuō)明生物體信息處理裝置10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及更為詳細(xì)的動(dòng)作（功能）。
[0058] 接收側(cè)裝置3具有輸出裝置5以及與該輸出裝置5電連接的生物體信息解碼裝置 20 〇
[0059] 輸出裝置5例如能夠由對(duì)解碼后的心電信號(hào)S進(jìn)行圖像顯示的顯示裝置、打印輸 出心電信號(hào)S的打印裝置等裝置構(gòu)成。
[0060] 生物體信息解碼裝置20例如能夠由個(gè)人計(jì)算機(jī)、便攜式通信終端設(shè)備、專(zhuān)用的信 息處理裝置等裝置構(gòu)成。生物體信息解碼裝置20利用上述擴(kuò)展以及解碼方法對(duì)接收到的 心電信號(hào)S的壓縮信號(hào)（Sc)進(jìn)行解碼。然后，生物體信息解碼裝置20將解碼后的心電信 號(hào)S輸出到輸出裝置5。此外，后面說(shuō)明生物體信息解碼裝置20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及更為詳細(xì) 的動(dòng)作（功能）。
[0061][生物體信息處理裝置]
[0062] (1)基本結(jié)構(gòu)例
[0063] 接著，一邊參照?qǐng)D6 -邊說(shuō)明生物體信息處理裝置10內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)以及各部的 功能。此外，圖6是生物體信息處理裝置10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。另外，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，在圖6 中主要僅示出與心電信息的壓縮處理有關(guān)的結(jié)構(gòu)。
[0064] 生物體信息處理裝置10具備壓縮模塊部11和控制部12。此外，生物體信息處理 裝置10也可以具備存儲(chǔ)部，該存儲(chǔ)部存儲(chǔ)壓縮后的心電信號(hào)Sc、后述的重采樣比Rn以及后 述的正交變換系數(shù)X(k)的初始值X0(k)等數(shù)據(jù)。
[0065] 壓縮模塊部11具備峰檢測(cè)部13、波形截取部14、重采樣部15、正交變換部16、差 分處理部17、編碼部18以及壓縮數(shù)據(jù)輸出部19 (發(fā)送部）。
[0066] 峰檢測(cè)部13與心電傳感器4 (參照?qǐng)D5)相連接，檢測(cè)從心電傳感器4輸入的心電 信號(hào)S的R波的峰P(參照?qǐng)D1)。此外，關(guān)于峰檢測(cè)部13中的檢測(cè)心電信號(hào)S的R波的峰 P的方法，利用在以往的信號(hào)處理中利用的任意的方法。另外，峰檢測(cè)部13與波形截取部 14相連接，將峰P的檢測(cè)結(jié)果輸出到波形截取部14。例如，峰檢測(cè)部13將在與R波的峰P 對(duì)應(yīng)的定時(shí)產(chǎn)生脈沖的波形信號(hào)作為峰P的檢測(cè)結(jié)果輸出到波形截取部14。
[0067] 波形截取部14與心電傳感器4和峰檢測(cè)部13相連接，基于從峰檢測(cè)部13輸入的 心電信號(hào)S的R波的峰P的檢測(cè)結(jié)果來(lái)截取例如圖2所示那樣的峰間心電信號(hào)dS (?)(第 一峰間生物體信號(hào)）。另外，波形截取部14與重采樣部15相連接，將截取出的峰間心電信 號(hào)dSOO輸出到重采樣部15。具體地說(shuō)，波形截取部14基于從峰檢測(cè)部13輸入的峰檢測(cè) 結(jié)果，將從規(guī)定時(shí)刻的R波的峰P至下一個(gè)R波的峰P之間的實(shí)際數(shù)據(jù)（dSOO)輸出到重 米樣部15。
[0068] 重采樣部15例如利用拉格朗日法、樣條函數(shù)法等方法將從波形截取部14輸入的 采樣數(shù)隊(duì)的峰間心電信號(hào)dSOO變換（重采樣）為規(guī)定的采樣數(shù)N(例如N = 512)的峰 間心電信號(hào)X (η)(第二峰間生物體信號(hào)）。另外，重采樣部15還計(jì)算峰間心電信號(hào)dSOO 的重采樣比Rn( = nQ/N)。
[0069] 重采樣部15與正交變換部16相連接，將標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)X (η)輸出到正交 變換部16。另外，重采樣部15與壓縮數(shù)據(jù)輸出部19相連接，將與輸出到正交變換部16的 峰間心電信號(hào)x(n)對(duì)應(yīng)的重采樣比Rn輸出到壓縮數(shù)據(jù)輸出部19。此外，此時(shí)重采樣部15 也可以代替重采樣比Rn而向壓縮數(shù)據(jù)輸出部19輸出相應(yīng)的峰間心電信號(hào)dSOO的采樣 數(shù)N。。
[0070] 正交變換部16例如利用DCT、MDCT等方法，以規(guī)定數(shù)量的頻帶對(duì)從重采樣部15輸 入的標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)x(n)進(jìn)行分割并進(jìn)行正交變換，來(lái)生成正交變換系數(shù)X(k) (k =0?N-1)。此外，在本實(shí)施方式中，以與該采樣數(shù)N相同數(shù)量的頻帶對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電 信號(hào)X (η)進(jìn)行分割。另外，正交變換部16與差分處理部17相連接，將生成的正交變換系 數(shù)X(k)輸出到差分處理部17。
[0071] 差分處理部17生成從正交變換部16輸入的正交變換系數(shù)X(k)的時(shí)間軸上的差 分信號(hào)dX(k)。另外，差分處理部17與編碼部18相連接，將生成的差分信號(hào)dX(k)輸出到 編碼部18。并且，差分處理部17與壓縮數(shù)據(jù)輸出部19相連接，將在時(shí)間軸上最初處理的峰 心電信號(hào)x(n)的正交變換系數(shù)X(k)、即正交變換系數(shù)X(k)的初始值XO(k)輸出到壓縮數(shù) 據(jù)輸出部19。此外，在生物體信息解碼裝置20中，在根據(jù)差分信號(hào)dX(k)對(duì)正交變換系數(shù) X(k)進(jìn)行解碼時(shí)使用該正交變換系數(shù)X(k)的初始值X0(k)。
[0072] 編碼部18對(duì)從差分處理部17輸入的正交變換系數(shù)X(k)的差分信號(hào)dX(k)例如 實(shí)施熵編碼處理等規(guī)定的編碼處理，來(lái)對(duì)差分信號(hào)dX(k)進(jìn)行編碼。另外，編碼部18與壓 縮數(shù)據(jù)輸出部19相連接，將編碼后的信號(hào)、即壓縮后的心電信號(hào)Sc輸出到壓縮數(shù)據(jù)輸出部 19。
[0073] 壓縮數(shù)據(jù)輸出部19對(duì)從編碼部18輸入的壓縮后的心電信號(hào)Sc、從重采樣部15輸 入的重采樣比Rn以及從差分處理部17輸入的正交變換系數(shù)X(k)的初始值X0(k)實(shí)施規(guī) 定的調(diào)制來(lái)生成發(fā)送信號(hào)。然后，壓縮數(shù)據(jù)輸出部19將生成的發(fā)送信號(hào)發(fā)送到生物體信息 解碼裝置20。此外，此時(shí)壓縮數(shù)據(jù)輸出部19可以按每個(gè)R-R期間向生物體信息解碼裝置 20發(fā)送相應(yīng)的發(fā)送信號(hào)，也可以將從編碼部18輸入的壓縮后的心電信號(hào)Sc的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī) 定期間后，匯總這些數(shù)據(jù)并發(fā)送到生物體信息解碼裝置20。
[0074] 控制部12由控制生物體信息處理裝置10的動(dòng)作整體的例如CPU (Central Processing Unit:中央處理單元）等運(yùn)算裝置構(gòu)成。而且，在本實(shí)施方式中，控制部12對(duì) 上述壓縮模塊部11內(nèi)的各部的動(dòng)作、即心電信息的壓縮處理的動(dòng)作進(jìn)行控制。
[0075] (2)變形例
[0076] 當(dāng)從壓縮數(shù)據(jù)輸出部19向生物體信息解碼裝置20傳送發(fā)送信號(hào)時(shí)，預(yù)先規(guī)定傳 送路徑的信息傳送量，在從壓縮數(shù)據(jù)輸出部19輸出的發(fā)送信號(hào)的信息量超過(guò)該信息傳送 量的情況下，優(yōu)選對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)X (η)的正交變換系數(shù)X(k)進(jìn)一步實(shí)施量化處 理。
[0077] 在圖7中示出其一例（變形例）。此外，圖7是變形例的生物體信息處理裝置30 的概要結(jié)構(gòu)框圖。另外，在圖7所示的生物體信息處理裝置30中，對(duì)與圖6所示的上述實(shí) 施方式（基本結(jié)構(gòu)例）的生物體信息處理裝置10相同的結(jié)構(gòu)附加相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示。
[0078] 如通過(guò)圖7與圖6的比較所明確那樣，該例的生物體信息處理裝置30的結(jié)構(gòu)是以 下結(jié)構(gòu)：在上述實(shí)施方式的生物體信息處理裝置10中，在正交變換部16與差分處理部17 之間設(shè)置有量化部32。在該例中，除壓縮模塊部31內(nèi)的量化部32以外的結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施 方式的生物體信息處理裝置10的對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)相同。
[0079] 量化部32將從正交變換部16輸入的正交變換系數(shù)X (k)量化（四舍五入），變換 為以規(guī)定的量化步長(zhǎng)規(guī)定的離散的整數(shù)值。即，量化部32對(duì)從正交變換部16輸入的正交 變換系數(shù)X(k)進(jìn)一步進(jìn)行離散化來(lái)減少其數(shù)據(jù)量。
[0080] 如上所述，在該例的結(jié)構(gòu)中，能夠利用量化部32進(jìn)一步減少發(fā)送信號(hào)的數(shù)據(jù)量， 因此在預(yù)先規(guī)定信息傳送量的系統(tǒng)中，也能夠容易地將心電信息從壓縮數(shù)據(jù)輸出部19發(fā) 送到生物體信息解碼裝置20。
[0081] 此外，在圖7所示的例子中，說(shuō)明了對(duì)正交變換系數(shù)X (k)實(shí)施量化處理的例子，但 本發(fā)明并不限定于此，也可以對(duì)正交變換系數(shù)x(k)的差分信號(hào)dX(k)實(shí)施量化處理。在該 情況下，量化部32設(shè)置在差分處理部17與編碼部18之間。另外，在差分處理部17中例如 利用ADPCM等方法計(jì)算差分信號(hào)dX(k)的情況下，在差分處理部17內(nèi)實(shí)質(zhì)上進(jìn)行量化處 理，因此也可以不設(shè)置量化部32。
[0082] 在上述實(shí)施方式和上述變形例中，可以用硬件構(gòu)成壓縮模塊部?jī)?nèi)的各部，來(lái)實(shí)現(xiàn) 上述心電信息的壓縮處理，但也可以用規(guī)定的壓縮處理程序（軟件）執(zhí)行上述心電信息的 壓縮處理。在該情況下，在生物體信息處理裝置內(nèi)的未圖示的例如ROM (Read Only Memory : 只讀存儲(chǔ)器）等存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)壓縮處理程序。而且，在執(zhí)行壓縮處理時(shí)，控制部12向未圖 示的RAM (Random Access Memory :隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）讀出（展開(kāi)）壓縮處理程序來(lái)實(shí)施上 述心電信息的壓縮處理。
[0083] 另外，在使用壓縮處理程序的情況下，既可以設(shè)為將壓縮處理程序預(yù)先安裝于存 儲(chǔ)部的結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)為從外部通過(guò)另外的途徑對(duì)生物體信息處理裝置安裝壓縮處理程序 來(lái)執(zhí)行上述壓縮處理的結(jié)構(gòu)。在后者的情況下，既可以設(shè)為從光盤(pán)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等介質(zhì)發(fā) 布?jí)嚎s處理程序的結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)為經(jīng)由因特網(wǎng)等傳送單元進(jìn)行下載的結(jié)構(gòu)。
[0084] [生物體信息解碼裝置]
[0085] 接著，一邊參照?qǐng)D8 -邊說(shuō)明生物體信息解碼裝置20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及各部的功 能。此外，圖8是生物體信息解碼裝置20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。另外，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，在圖8中 主要僅示出與心電信息的擴(kuò)展以及解碼處理有關(guān)的結(jié)構(gòu)。
[0086] 生物體信息解碼裝置20具備解碼模塊部21和控制部22。此外，生物體信息解碼 裝置20也可以具備存儲(chǔ)部，該存儲(chǔ)部存儲(chǔ)從生物體信息處理裝置10發(fā)送的壓縮后的心電 信號(hào)Sc、重采樣比Rn以及正交變換系數(shù)X(k)的初始值X0(k)等數(shù)據(jù)。
[0087] 解碼模塊部21具備壓縮數(shù)據(jù)輸入部23 (接收部）、解碼部24、差分解碼部25、逆正 交變換部26以及重采樣部27。
[0088] 壓縮數(shù)據(jù)輸入部23接收從生物體信息處理裝置10 (壓縮數(shù)據(jù)輸出部19)發(fā)送的 壓縮后的心電信號(hào)Sc、重采樣比Rn以及正交變換系數(shù)X(k)的初始X0(k)的數(shù)據(jù)，并對(duì)該接 收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。
[0089] 壓縮數(shù)據(jù)輸入部23與解碼部24相連接，將解調(diào)后的心電信號(hào)S的壓縮數(shù)據(jù)（Sc) 輸出的解碼部24。另外，壓縮數(shù)據(jù)輸入部23與重采樣部27相連接，將解調(diào)后的重采樣比 Rn的數(shù)據(jù)輸出到重采樣部27。并且，壓縮數(shù)據(jù)輸入部23與差分解碼部25相連接，將解調(diào) 后的正交變換系數(shù)X(k)的初始值X0(k)輸出到差分解碼部25。
[0090] 解碼部24對(duì)從壓縮數(shù)據(jù)輸入部23輸入的壓縮后的心電信號(hào)Sc實(shí)施規(guī)定的解碼 處理，對(duì)正交變換系數(shù)X(k) (k = 0?N-1)的時(shí)間軸上的差分信號(hào)dX(k)進(jìn)行解碼。此外， 此時(shí)解碼部24利用與壓縮心電信號(hào)S時(shí)使用的編碼方法對(duì)應(yīng)的解碼方法對(duì)差分信號(hào)dX (k) 進(jìn)行解碼。另外，解碼部24與差分解碼部25相連接，將解碼后的差分信號(hào)dX(k)輸出到差 分解碼部25。
[0091] 差分解碼部25基于從解碼部24輸入的差分信號(hào)dX(k)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)和從壓縮 數(shù)據(jù)輸入部23輸入的正交變換系數(shù)X(k)的初始值X0(k)來(lái)計(jì)算正交變換系數(shù)X(k)。此 夕卜，此時(shí)差分解碼部25利用與壓縮心電信號(hào)S時(shí)使用的差分信號(hào)dX(k)的計(jì)算方法對(duì)應(yīng)的 解碼方法對(duì)正交變換系數(shù)X(k)進(jìn)行解碼。另外，差分解碼部25與逆正交變換部26相連接， 將計(jì)算出的正交變換系數(shù)X(k)輸出到逆正交變換部26。
[0092] 逆正交變換部26對(duì)從差分解碼部25輸入的正交變換系數(shù)X(k)實(shí)施規(guī)定的逆正 交變換處理，將正交變換系數(shù)x(k)(頻率區(qū)域的信號(hào)）變換為標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)X (η) (時(shí)間區(qū)域的信號(hào)）。此外，此時(shí)逆正交變換部26利用與壓縮心電信號(hào)S時(shí)使用的正交變 換方法對(duì)應(yīng)的逆正交變換方法來(lái)計(jì)算峰間心電信號(hào)χ(η)。另外，逆正交變換部26與重采樣 部27相連接，將標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)X(η)輸出到重采樣部27。
[0093] 重采樣部27基于從逆正交變換部26輸入的標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)χ(η)和從壓 縮數(shù)據(jù)輸入部23輸入的與該峰間心電信號(hào)χ(η)對(duì)應(yīng)的R-R期間的重采樣比Rn( = rv/N)， 以采樣數(shù)隊(duì)對(duì)該峰間心電信號(hào)x(n)進(jìn)行重采樣，來(lái)對(duì)相應(yīng)的峰間心電信號(hào)dSOO (實(shí)際數(shù) 據(jù)）進(jìn)行解碼。另外，重采樣部27與輸出裝置5相連接，將解碼后的峰間心電信號(hào)dSOO 依次輸出到輸出裝置5。由此，解碼后的心電信號(hào)S從生物體信息解碼裝置20被輸出到輸 出裝置5。
[0094] 此外，在上述實(shí)施方式中，可以用硬件構(gòu)成解碼模塊部21內(nèi)的各部來(lái)實(shí)現(xiàn)上述心 電信息的解碼處理，但也可以用規(guī)定的解碼處理程序（軟件）來(lái)執(zhí)行上述心電信息的解碼 處理。在該情況下，在生物體信息解碼裝置20內(nèi)的未圖示的例如ROM等存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)解碼 處理程序。而且，在執(zhí)行解碼處理時(shí)，控制部22向未圖示的RAM讀出（展開(kāi)）解碼處理程 序來(lái)實(shí)施上述心電信息的解碼處理。
[0095] 另外，在使用解碼處理程序的情況下，既可以設(shè)為將解碼處理程序預(yù)先安裝于存 儲(chǔ)部的結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)為從外部通過(guò)其他途徑對(duì)生物體信息解碼裝置20安裝解碼處理程 序并執(zhí)行上述解碼處理的結(jié)構(gòu)。在后者的情況下，既可以設(shè)為從光盤(pán)、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等介質(zhì) 發(fā)布解碼處理程序的結(jié)構(gòu)，也可以設(shè)為經(jīng)由因特網(wǎng)等傳送單元進(jìn)行下載的結(jié)構(gòu)。
[0096] 〈3.生物體信息處理系統(tǒng)的動(dòng)作例〉
[0097] [壓縮動(dòng)作]
[0098] 接著，一邊參照?qǐng)D9 一邊簡(jiǎn)單地說(shuō)明本實(shí)施方式的生物體信息處理系統(tǒng)1 (生物體 信息處理裝置10)的心電信息的壓縮處理動(dòng)作。此外，圖9是表示在生物體信息處理裝置 10中進(jìn)行的心電信息的壓縮處理動(dòng)作的過(guò)程的流程圖。
[0099] 此外，在本實(shí)施方式中，在用硬件構(gòu)成生物體信息處理裝置10內(nèi)的壓縮模塊部11 的情況下，控制部12控制壓縮模塊部11內(nèi)的各部來(lái)執(zhí)行以下說(shuō)明的心電信息的壓縮動(dòng)作。 另外，在使用壓縮處理程序執(zhí)行以下說(shuō)明的心電信息的壓縮動(dòng)作的情況下，控制部12向 RAM(未圖示）讀出壓縮處理程序來(lái)執(zhí)行壓縮動(dòng)作。
[0100] 在心電信息的壓縮動(dòng)作中，首先，如圖9所示，生物體信息處理裝置10從心電傳感 器4獲取心電信號(hào)S (步驟S1)。接著，生物體信息處理裝置10檢測(cè)所獲取到的心電信號(hào)S 的R波的峰P (步驟S2)。接著，生物體信息處理裝置10基于步驟S2中的心電信號(hào)S的R 波的峰P的檢測(cè)結(jié)果從心電信號(hào)S截取峰間心電信號(hào)dS 〇〇 (步驟S3)。
[0101] 接著，生物體信息處理裝置10例如利用拉格朗日法、樣條函數(shù)法等方法，以規(guī)定 的采樣數(shù)N對(duì)截取出的峰間心電信號(hào)dSOO進(jìn)行重采樣（步驟S4)。通過(guò)該重采樣處理， 能夠生成標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)X(η)，去除在心電信號(hào)S的實(shí)際數(shù)據(jù)中產(chǎn)生的R波的峰位 置的波動(dòng)（R-R期間的波動(dòng)）。
[0102] 接著，生物體信息處理裝置10例如利用DCT、MDCT等方法將標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信 號(hào)x(n)分割為與該采樣數(shù)Ν相同數(shù)量的頻帶來(lái)進(jìn)行正交變換（步驟S5)。在本實(shí)施方式 中，在標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)X (η)中去除了在心電信號(hào)S的實(shí)際數(shù)據(jù)中產(chǎn)生的R波的峰位 置的波動(dòng)（R-R期間的波動(dòng)），因此如在圖4中所說(shuō)明那樣，在步驟S5中生成的正交變換系 數(shù)X(k)的值相對(duì)于時(shí)間連續(xù)且緩慢地變動(dòng)。
[0103] 接著，生物體信息處理裝置10生成正交變換系數(shù)X(k)的時(shí)間軸上的差分信號(hào) dX(k)(步驟S6)。通過(guò)該差分處理來(lái)生成能夠容易地以更高的壓縮率進(jìn)行壓縮的數(shù)據(jù)形式 的差分信號(hào)dX(k)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)。接著，生物體信息處理裝置10例如利用熵編碼方法等 以往已知的編碼方法對(duì)差分信號(hào)dX(k)進(jìn)行編碼（步驟S7)。
[0104] 在本實(shí)施方式中，以這種方式壓縮心電信息（心電信號(hào)S)。然后，生物體信息處理 裝置10將如上述那樣生成的心電信號(hào)S的壓縮數(shù)據(jù)（Sc)、每個(gè)R-R期間的峰間心電信號(hào) dS(nQ)的重采樣比Rn以及正交變換系數(shù)X(k)的初始值X0(k)發(fā)送到生物體信息解碼裝置 20 〇
[0105] 此外，在具備如圖7所示的量化部32的生物體信息處理裝置30 (變形例）中，在 上述步驟S5與上述步驟S6之間或者上述步驟S6與上述步驟S7之間進(jìn)行量化處理。具體 地說(shuō)，生物體信息處理裝置30對(duì)在步驟S5中生成的正交變換系數(shù)X(k)或者在步驟S6中 生成的差分信號(hào)dX(k)實(shí)施量化處理。
[0106] [擴(kuò)展以及解碼動(dòng)作]
[0107] 接著，一邊參照?qǐng)D10 -邊簡(jiǎn)單地說(shuō)明本實(shí)施方式的生物體信息處理系統(tǒng)1 (生物 體信息解碼裝置20)的心電信息的擴(kuò)展以及解碼處理動(dòng)作。此外，圖10是表示在生物體信 息解碼裝置20中進(jìn)行的心電信息的擴(kuò)展以及解碼處理動(dòng)作的過(guò)程的流程圖。
[0108] 此外，在本實(shí)施方式中，在用硬件構(gòu)成生物體信息解碼裝置20內(nèi)的解碼模塊部21 的情況下，控制部22控制解碼模塊部21內(nèi)的各部來(lái)執(zhí)行以下說(shuō)明的心電信息的擴(kuò)展以及 解碼動(dòng)作。另外，在使用解碼處理程序執(zhí)行以下說(shuō)明的心電信息的擴(kuò)展以及解碼動(dòng)作的情 況下，控制部22向RAM(未圖示）讀出解碼處理程序并執(zhí)行擴(kuò)展以及解碼動(dòng)作。
[0109] 在心電信息的擴(kuò)展以及解碼動(dòng)作中，首先，如圖10所示，生物體信息解碼裝置20 接收從生物體信息處理裝置10發(fā)送來(lái)的發(fā)送信號(hào)并對(duì)該接收信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。由此，生物體 信息解碼裝置20獲取心電信號(hào)S的壓縮數(shù)據(jù)（Sc)、每個(gè)R-R期間的峰間心電信號(hào)dS(n Q) 的重采樣比Rn以及正交變換系數(shù)X (k)的初始值X0 (k)(步驟SI 1)。
[0110] 接著，生物體信息解碼裝置20對(duì)心電信號(hào)S的壓縮數(shù)據(jù)（Sc)實(shí)施規(guī)定的解碼處 理，生成正交變換系數(shù)X (k)的差分信號(hào)dX (k)(步驟S12)。此外，此時(shí)利用與壓縮心電信號(hào) S時(shí)使用的編碼方法對(duì)應(yīng)的解碼方法對(duì)心電信號(hào)S的壓縮數(shù)據(jù)（Sc)進(jìn)行解碼。例如，在壓 縮心電信號(hào)S時(shí)使用了熵編碼方法的情況下，生物體信息解碼裝置20使用熵解碼方法來(lái)對(duì) 壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
[0111] 接著，生物體信息解碼裝置20基于在步驟S12中生成的差分信號(hào)dX(k)的時(shí)間序 列數(shù)據(jù)和在步驟S11中獲取到的正交變換系數(shù)X(k)的初始值X0(k)來(lái)實(shí)施規(guī)定的差分解 碼處理，計(jì)算正交變換系數(shù)x(k)(步驟S13)。此外，此時(shí)生物體信息解碼裝置20利用與壓 縮心電信號(hào)S時(shí)使用的差分方法對(duì)應(yīng)的差分解碼方法來(lái)計(jì)算正交變換系數(shù)X (k)。例如，在 壓縮心電信號(hào)S時(shí)利用ADPCM生成差分信號(hào)dX(k)的情況下，生物體信息解碼裝置20利用 ADPCM對(duì)正交變換系數(shù)X(k)進(jìn)行解碼。
[0112] 接著，生物體信息解碼裝置20對(duì)正交變換系數(shù)X(k)實(shí)施規(guī)定的逆正交變換處理， 將正交變換系數(shù)x(k)(頻率區(qū)域的信號(hào)）變換為標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)x(n)(時(shí)間區(qū)域的 信號(hào)）（步驟S14)。此外，此時(shí)生物體信息解碼裝置20利用與壓縮心電信號(hào)S時(shí)使用的正 交變換方法對(duì)應(yīng)的逆正交變換方法來(lái)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)x(n)。例如，在壓縮心電 信號(hào)S時(shí)利用MDCT生成正交變換系數(shù)X (k)的情況下，生物體信息解碼裝置20利用MDCT 將正交變換系數(shù)X(k)變換為峰間心電信號(hào)X (η)。
[0113] 然后，生物體信息解碼裝置20基于在步驟S11中獲取到的峰間心電信號(hào)dS(nQ) 的重采樣比Rn，以實(shí)際數(shù)據(jù)的采樣數(shù)％對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)x(n)進(jìn)行重采樣（步驟 S15)。由此，解碼出峰間心電信號(hào)dSOO (實(shí)際數(shù)據(jù)）。
[0114] 之后，將峰間心電信號(hào)dSOO按時(shí)間序列順序進(jìn)行合成，解碼出心電信號(hào)S。在本 實(shí)施方式中，以這種方式對(duì)心電信息（心電信號(hào)S)進(jìn)行解碼。
[0115] 如上所述，在本實(shí)施方式中，將峰間心電信號(hào)的實(shí)際數(shù)據(jù)（dS(nci))標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)去除 在心電信號(hào)S的實(shí)際數(shù)據(jù)中產(chǎn)生的R波的峰位置的波動(dòng)（R-R期間的波動(dòng)）。然后，進(jìn)一步 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的峰間心電信號(hào)x(n)的正交變換系數(shù)X(k)的差分信號(hào)（d)實(shí)施編碼處理，來(lái)壓 縮心電信號(hào)S。因此，在本實(shí)施方式的生物體信息處理裝置10和生物體信息處理系統(tǒng)1中， 能夠以更高的壓縮率壓縮生物體信息。
[0116] 此外，在上述實(shí)施方式中，以通過(guò)通信來(lái)在生物體信息處理裝置10與生物體信息 解碼裝置20之間傳送心電信號(hào)S的壓縮數(shù)據(jù)（Sc)的系統(tǒng)為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不 限定于此。
[0117] 例如，本發(fā)明還能夠應(yīng)用于如下結(jié)構(gòu)的生物體信息處理系統(tǒng)且能夠獲得相同的效 果，在該系統(tǒng)中將生物體信息處理裝置10與生物體信息解碼裝置20 -體設(shè)置，不對(duì)心電信 號(hào)S的壓縮數(shù)據(jù)（Sc)進(jìn)行調(diào)制而將壓縮數(shù)據(jù)（Sc)直接從生物體信息處理裝置10傳送到 生物體信息解碼裝置20。在該情況下，例如用I/0(Input/0utput :輸入/輸出）接口構(gòu)成 生物體信息處理裝置10的壓縮數(shù)據(jù)輸出部19和生物體信息解碼裝置20的壓縮數(shù)據(jù)輸入 部23并將二者直接電連接即可。
[0118] 另外，也可以設(shè)為以下結(jié)構(gòu)：例如代替在生物體信息處理裝置10中設(shè)置壓縮數(shù)據(jù) 輸出部19而在生物體信息處理裝置10中設(shè)置存儲(chǔ)部，不將壓縮后的心電信號(hào)Sc、峰間心電 信號(hào)dS(n Q)的重采樣比Rn以及正交變換系數(shù)X(k)的初始值X0(k)的數(shù)據(jù)傳送到外部，而 是存儲(chǔ)到該存儲(chǔ)部。
[0119] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0120] 1 :生物體信息處理系統(tǒng)；2 :發(fā)送側(cè)裝置；3 :接收側(cè)裝置；4 :心電傳感器；5 :輸出 裝置；10 :生物體信息處理裝置；11 :壓縮模塊部；12 :控制部；13 :峰檢測(cè)部；14 :波形截取 部；15 :重采樣部；16 :正交變換部；17 :差分處理部；18 :編碼部；19 :壓縮數(shù)據(jù)輸出部；20 : 生物體信息解碼裝置；21 :解碼模塊部；22 :控制部；23 :壓縮數(shù)據(jù)輸入部；24 :解碼部；25 : 差分解碼部；26 :逆正交變換部；27 :重采樣部。
【權(quán)利要求】
1. 一種生物體信息處理裝置，具備： 峰檢測(cè)部，其檢測(cè)在心動(dòng)周期內(nèi)產(chǎn)生的生物體信號(hào)的峰； 波形截取部，其基于上述峰檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果來(lái)截取在上述生物體信號(hào)的時(shí)間軸上相 鄰的兩個(gè)上述峰之間的第一峰間生物體信號(hào)； 重采樣部，其將上述第一峰間生物體信號(hào)變換為規(guī)定的采樣數(shù)的第二峰間生物體信 號(hào)； 正交變換部，其對(duì)上述第二峰間生物體信號(hào)進(jìn)行正交變換來(lái)生成正交變換系數(shù)； 差分處理部，其生成時(shí)間軸上的上述正交變換系數(shù)的差分信號(hào)；以及 編碼部，其對(duì)上述差分信號(hào)進(jìn)行編碼。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物體信息處理裝置，其特征在于， 還具備發(fā)送部，該發(fā)送部將在上述編碼部中進(jìn)行編碼所得到的信號(hào)發(fā)送到外部裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物體信息處理裝置，其特征在于， 還具備量化部，該量化部將上述正交變換系數(shù)或者上述差分信號(hào)量化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任一項(xiàng)所述的生物體信息處理裝置，其特征在于， 上述生物體信號(hào)的峰是心電信號(hào)的R波的峰。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中的任一項(xiàng)所述的生物體信息處理裝置，其特征在于， 由上述波形截取部截取的上述第一峰間生物體信號(hào)的采樣數(shù)與進(jìn)行截取的時(shí)間段相 應(yīng)地發(fā)生變化。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中的任一項(xiàng)所述的生物體信息處理裝置，其特征在于， 上述重采樣部利用拉格朗日法或者樣條函數(shù)法將上述第一峰間生物體信號(hào)變換為上 述規(guī)定的采樣數(shù)的上述第二峰間生物體信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?6中的任一項(xiàng)所述的生物體信息處理裝置，其特征在于， 上述重采樣部計(jì)算上述第一峰間生物體信號(hào)的重采樣比。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中的任一項(xiàng)所述的生物體信息處理裝置，其特征在于， 上述正交變換部使用DCT、MDCT、LOT以及WHT中的任一種方法將上述第二峰間生物體 信號(hào)分割為規(guī)定數(shù)量的頻帶來(lái)進(jìn)行正交變換，由此生成上述正交變換系數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1?8中的任一項(xiàng)所述的生物體信息處理裝置，其特征在于， 上述差分處理部生成規(guī)定時(shí)刻的上述正交變換系數(shù)與時(shí)間軸上比該規(guī)定時(shí)刻早一次 采樣的時(shí)刻或者比該規(guī)定時(shí)刻晚一次采樣的時(shí)刻的上述正交變換系數(shù)的差值，來(lái)作為上述 差分信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1?8中的任一項(xiàng)所述的生物體信息處理裝置，其特征在于， 上述差分處理部計(jì)算規(guī)定時(shí)刻的上述正交變換系數(shù)與時(shí)間軸上比該規(guī)定時(shí)刻早一次 采樣的時(shí)刻或者比該規(guī)定時(shí)刻晚一次采樣的時(shí)刻的上述正交變換系數(shù)的差值，利用DPCM 或者ADPCM的方法對(duì)該差值進(jìn)行編碼，生成進(jìn)行該編碼所得到的信號(hào)作為上述差分信號(hào)。
11. 一種生物體信息處理裝置，具備控制部，該控制部控制以下處理的動(dòng)作： 檢測(cè)在心動(dòng)周期內(nèi)產(chǎn)生的生物體信號(hào)的峰；基于上述峰的檢測(cè)結(jié)果來(lái)截取在上述生物 體信號(hào)的時(shí)間軸上相鄰的兩個(gè)上述峰之間的第一峰間生物體信號(hào)；將上述第一峰間生物體 信號(hào)變換為規(guī)定的采樣數(shù)的第二峰間生物體信號(hào)；對(duì)上述第二峰間生物體信號(hào)進(jìn)行正交變 換來(lái)生成正交變換系數(shù)；生成時(shí)間軸上的上述正交變換系數(shù)的差分信號(hào)；以及對(duì)上述差分 信號(hào)進(jìn)行編碼。
12. -種生物體信息處理系統(tǒng)，具備生物體信息處理裝置和生物體信息解碼裝置， 其中，該生物體信息處理裝置具有：峰檢測(cè)部，其檢測(cè)在心動(dòng)周期內(nèi)產(chǎn)生的生物體信號(hào) 的峰；波形截取部，其基于上述峰檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果來(lái)截取在上述生物體信號(hào)的時(shí)間軸上 相鄰的兩個(gè)上述峰之間的第一峰間生物體信號(hào)；重采樣部，其將上述第一峰間生物體信號(hào) 變換為規(guī)定的采樣數(shù)的第二峰間生物體信號(hào)；正交變換部，其對(duì)上述第二峰間生物體信號(hào) 進(jìn)行正交變換來(lái)生成正交變換系數(shù)；差分處理部，其生成時(shí)間軸上的上述正交變換系數(shù)的 差分信號(hào)；以及編碼部，其對(duì)上述差分信號(hào)進(jìn)行編碼， 該生物體信息解碼裝置從在上述編碼部中進(jìn)行編碼所得到的信號(hào)中解碼出上述生物 體信號(hào)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的生物體信息處理系統(tǒng)，其特征在于， 上述生物體信息處理裝置還具有發(fā)送部，該發(fā)送部將在上述編碼部中進(jìn)行編碼所得到 的信號(hào)發(fā)送到上述生物體信息解碼裝置， 上述生物體信息解碼裝置具有接收部，該接收部接收從上述生物體信息處理裝置發(fā)送 的上述進(jìn)行編碼所得到的信號(hào)。
14. 一種生物體信息的壓縮方法，包括以下步驟： 檢測(cè)在心動(dòng)周期內(nèi)產(chǎn)生的生物體信號(hào)的峰； 基于上述峰的檢測(cè)結(jié)果來(lái)截取在上述生物體信號(hào)的時(shí)間軸上相鄰的兩個(gè)上述峰之間 的第一峰間生物體信號(hào)； 將上述第一峰間生物體信號(hào)變換為規(guī)定的采樣數(shù)的第二峰間生物體信號(hào)； 對(duì)上述第二峰間生物體信號(hào)進(jìn)行正交變換來(lái)生成正交變換系數(shù)； 生成時(shí)間軸上的上述正交變換系數(shù)的差分信號(hào)；以及 對(duì)上述差分信號(hào)進(jìn)行編碼。
15. -種生物體信息的壓縮處理程序，安裝于生物體信息處理裝置并使該生物體信息 處理裝置執(zhí)行以下處理： 檢測(cè)在心動(dòng)周期內(nèi)產(chǎn)生的生物體信號(hào)的峰； 基于上述峰的檢測(cè)結(jié)果來(lái)截取在上述生物體信號(hào)的時(shí)間軸上相鄰的兩個(gè)上述峰之間 的第一峰間生物體信號(hào)； 將上述第一峰間生物體信號(hào)變換為規(guī)定的采樣數(shù)的第二峰間生物體信號(hào)； 對(duì)上述第二峰間生物體信號(hào)進(jìn)行正交變換來(lái)生成正交變換系數(shù)； 生成時(shí)間軸上的上述正交變換系數(shù)的差分信號(hào)；以及 對(duì)上述差分信號(hào)進(jìn)行編碼。
【文檔編號(hào)】A61B5/0452GK104114086SQ201280069433
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月8日
【發(fā)明者】佐藤寧 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人九州工業(yè)大學(xué)