JPH07284483A - Method and apparatus for analyzing heartbeat fluctuation waveform - Google Patents

Method and apparatus for analyzing heartbeat fluctuation waveform

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JPH07284483A
JPH07284483A JP6080085A JP8008594A JPH07284483A JP H07284483 A JPH07284483 A JP H07284483A JP 6080085 A JP6080085 A JP 6080085A JP 8008594 A JP8008594 A JP 8008594A JP H07284483 A JPH07284483 A JP H07284483A
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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

PURPOSE:To exert the substantial effect of appearance frequency not amplitude on the spectrum analyzing result of an HF component becoming the investigation object of HRV in the analysis of heartbeat fluctuation waveform due to a heartbeat interval. CONSTITUTION:The original heartbeat fluctuation waveform is formed from a heartbeat interval and, further, the adjacent interval difference of the original heartbeat fluctuation waveform is calculated to form a relative displacement heartbeat fluctuation waveform. When the phase displacement heartbeat fluctuation waveform part exceeds a threshold value, it is displaced with the threshold value and, thereafter, the frequency component thereof is estimated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は心拍変動波形解析方法及
び装置に関し、特に心電図のR波(心室の収縮に対応す
る電位変化、周波数とも高く検出が容易な電圧パルス)
による心拍変動波形解析方法及び装置に関するものであ
る。なお、本発明は当然、心電図のR波の代用として脈
波、心音のピーク値等、心拍間隔を抽出し得るデータを
用いる場合にも適用可能なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for analyzing a heartbeat fluctuation waveform, and more particularly to an R wave of an electrocardiogram (voltage pulse corresponding to contraction of a ventricle, a voltage pulse having high frequency and easy detection).
The present invention relates to a method and an apparatus for analyzing a heartbeat fluctuation waveform. The present invention is naturally applicable to the case of using data capable of extracting the heartbeat interval, such as a pulse wave and a peak value of a heart sound, as a substitute for the R wave of the electrocardiogram.

【0002】心拍のR波間隔より生成した心拍変動波形
の解析を行うことにより、心拍変動性指標(以下、HR
Vと略称することがある)と呼ばれる指標を得ることが
できる。
A heartbeat variability index (hereinafter referred to as HR) is analyzed by analyzing a heartbeat variability waveform generated from the R wave interval of the heartbeat.
V) may be abbreviated).

【0003】このHRVは、交感・副交感神経系の活動
水準を反映しており、その周波数成分中の低周波(L
F)成分(又はMWSA成分と呼ばれる0.05〜0.15サイ
クル/ビートの周波数成分)、高周波(HF)成分(又
はRSA成分と呼ばれる0.15〜0.45サイクル/ビートの
周波数成分)のピークパワー値等を検討することで精神
的作業負荷、心的作業負荷、覚醒度、緊張度の定量化が
行える可能性が示唆されており、医学的に検討価値の高
い指標として知られている。
This HRV reflects the activity level of the sympathetic / parasympathetic nervous system, and has a low frequency (L) in its frequency component.
F) component (or frequency component of 0.05 to 0.15 cycle / beat called MWSA component), high frequency (HF) component (or frequency component of 0.15 to 0.45 cycle / beat called RSA component), etc. should be examined. It has been suggested that quantification of mental work load, mental work load, arousal level, and tension level can be performed, and it is known as a medically highly valuable index.

【0004】即ち、LF成分とは交換神経系を反映する
血圧変動性の成分が低周波であることから重要となって
いる成分であり、そのパワーは精神的緊張の増大、起立
性の刺激(姿勢の変化)などにより増大するものとして
認識されている。また、HF成分とは呼吸変動性の成分
が高周波であることからこのように称されるものであ
り、安静状態や睡眠中に高い値を示し緊張度の増大によ
り消失傾向に向かうことが知られているものである。
That is, the LF component is a component important because the blood pressure variability component reflecting the sympathetic nervous system has a low frequency, and its power is an increase in mental tension and an orthostatic stimulus ( It is recognized as increasing due to changes in posture). The HF component is so called because the respiratory variability component has a high frequency, and it is known that the HF component has a high value in a resting state or during sleep and tends to disappear due to an increase in tension. It is what

【0005】従って、被験者が安静状態に有るか否か、
言い換えれば覚醒度が低下しているか否かを容易に判定
できるHRV指標が望まれている。
Therefore, whether the subject is at rest or not,
In other words, there is a demand for an HRV index that can easily determine whether or not the arousal level has decreased.

【0006】[0006]

【従来の技術】この様なHRVに利用されるパワースペ
クトル(又は周波数成分)値を求めるための従来の方法
及び装置について以下に説明する。
2. Description of the Related Art A conventional method and apparatus for obtaining the power spectrum (or frequency component) value used for such HRV will be described below.

【0007】先ず、図4に示すように人体20に生体用
電極21〜23を張り付け、人体20の心臓活動に対応
する皮膚表面の電位を交流アンプ24により電極21と
23及び電極22と23の差電圧を求めて増幅し、出力
信号A,BとしてそれぞれA/D変換器25に送り、こ
こでディジタル信号に変換した後、それぞれ演算部26
に与えることにより、出力信号A−B間の電位差を図5
(1)に示すような心電図として記録し且つそのパワー
スペクトル密度(PSD)を求めている。
First, as shown in FIG. 4, biological electrodes 21 to 23 are attached to a human body 20, and the electric potential on the skin surface corresponding to the heart activity of the human body 20 is applied to the electrodes 21 and 23 and the electrodes 22 and 23 by an AC amplifier 24. The differential voltage is obtained, amplified, and sent to the A / D converter 25 as output signals A and B, respectively, where they are converted into digital signals, and then the arithmetic units 26
To the potential difference between the output signals A and B in FIG.
It is recorded as an electrocardiogram as shown in (1) and its power spectral density (PSD) is obtained.

【0008】図5においては、心拍変動波形(原心拍変
動波形=RRI波形)の生成手順が示されており、まず
同図(1)においてR波ピーク時点を検出し、同図
(2)に示すようにR波ピーク時点からR−R間隔(以
下、RRIと略称する)を計測する。例えば、同図
(1)に示すようにR波のピーク間隔RRI1が0.8
秒であれば、同図(2)に示すようにその間隔RRI1
を「0.8」とする。
FIG. 5 shows a procedure for generating a heartbeat fluctuation waveform (original heartbeat fluctuation waveform = RRI waveform). First, the R wave peak time is detected in FIG. As shown, the RR interval (hereinafter abbreviated as RRI) is measured from the R wave peak time. For example, as shown in FIG. 1A, the R wave peak interval RRI1 is 0.8.
If it is seconds, as shown in (2) of FIG.
Is set to "0.8".

【0009】この様にして心拍に応じて生成されたR波
間隔RRIは、同図(3)に示すように直線補間するこ
とにより横軸を拍数とし縦軸をR波間隔RRIとした原
心拍振変動波形が生成される。
The R-wave interval RRI thus generated according to the heartbeat is linearly interpolated as shown in FIG. 3 (3), and the horizontal axis is the number of beats and the vertical axis is the R-wave interval RRI. A heartbeat fluctuation waveform is generated.

【0010】なお、以下、このRRI波形は後述する種
々の処理を施した心拍変動波形と区別するため、原心拍
変動波形と称する。
Note that, hereinafter, this RRI waveform will be referred to as an original heart rate variability waveform in order to distinguish it from a heart rate variability waveform which has been subjected to various processes described later.

【0011】この様に生成したRRI波形により図示の
如く一定の区間だけ切り出してサンプリング周波数5Hz
でFFT演算(高速フーリエ変換演算)またはAR(自
己回帰モデル)などにより求めたパワースペクトル密度
が図6に示されている。
The RRI waveform generated in this manner is used to cut out a certain section as shown in the figure, and the sampling frequency is 5 Hz.
FIG. 6 shows the power spectrum density obtained by FFT calculation (fast Fourier transform calculation) or AR (autoregressive model).

【0012】この図6のパワースペクトル推定図から判
るように、推定されたパワーの殆どは0Hzを中心周波数
とするドリフト成分であり、これは図5(3)に示す原
心拍変動波形が多くの非周期性成分を含んでいるためで
ある。
As can be seen from the power spectrum estimation diagram of FIG. 6, most of the estimated power is a drift component having a center frequency of 0 Hz, and this is due to many of the original heartbeat fluctuation waveforms shown in FIG. 5 (3). This is because it contains an aperiodic component.

【0013】この為、上述したようにHRVとして本来
の検討対象であるLF成分又はHF成分(ピークパワ
ー)の検出が困難となる。
For this reason, as described above, it becomes difficult to detect the LF component or the HF component (peak power) which is the original object of study as the HRV.

【0014】そこで本発明者は、このような問題を解決
するために、HRVの差異を比較し得るような精度の良
い周波数成分結果が得られる方法及び装置を特願平5-19
8861号において既に開示した。
Therefore, in order to solve such a problem, the inventor of the present invention proposes a method and apparatus for obtaining a frequency component result with high accuracy so that differences in HRV can be compared.
It has already been disclosed in 8861.

【0015】これを図7により原理的に説明すると、ま
ず、心電図からのR波時刻より同図(1)に示すように
R波間隔RRI1〜RRInを算出する。
This will be explained in principle with reference to FIG. 7. First, the R wave intervals RRI1 to RRIn are calculated from the R wave time from the electrocardiogram as shown in FIG.

【0016】この様にR波間隔を抽出した後、今度は隣
接したRRI同士の差を演算して同図(2)に示す波形
(以下、RRI’波形と称することがある)を生成す
る。
After the R-wave interval is extracted in this way, the difference between adjacent RRIs is calculated this time to generate the waveform shown in FIG. 2B (hereinafter sometimes referred to as RRI 'waveform).

【0017】この様に生成されたRRIn−RRI(n-
1)の波形を図5(3)と同様に長時間にわたって生成す
ることにより図7(3)に示す様な横軸を拍数とする波
形RRIを得る。
The thus generated RRIn-RRI (n-
By generating the waveform of 1) for a long time as in the case of FIG. 5C, a waveform RRI having the horizontal axis as the number of beats as shown in FIG. 7C is obtained.

【0018】この結果、スペクトル計算によって得られ
た特性は図8に示すようになり、この特性により、心拍
の非定常的でランダムな推移が異なる条件下でのLF成
分及びHF成分のピークパワー位置が比較的容易に推定
することが可能となる。
As a result, the characteristic obtained by the spectrum calculation becomes as shown in FIG. 8, and by this characteristic, the peak power positions of the LF component and the HF component under the condition that the heartbeat is non-stationary and the random transition is different. Can be estimated relatively easily.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】上記のような心拍変動
波形においては、実際の運転状況下で見られる心拍のよ
うに1拍の間にその心拍間隔が大きく異なるようなデー
タを用いたとき、周波数成分の解析上大きな誤差を生じ
ることとなる。
In the above-mentioned heartbeat fluctuation waveform, when the data such that the heartbeat intervals greatly differ during one beat like the heartbeat seen in the actual driving situation is used, A large error will occur in the analysis of the frequency component.

【0020】これを図9により説明すると、例えば同図
(1)(イ)に示すHF成分が大きいRRI波形からR
RI’波形を生成すると同図(ロ)に示す波形になる
が、同図(2)(イ)に示すHF成分が小さいが1拍の
間に心拍間隔が大きいRRI波形からRRI’波形を生
成すると、同図(ロ)に示すようにサンプル点e,f,
g,hに関する差分値(e−d),(f−e),(g−
f),(h−g)も図示の如く同時に大きくなってしま
う。
This will be explained with reference to FIG. 9. For example, from the RRI waveform having a large HF component shown in FIG.
When the RI 'waveform is generated, the waveform shown in (b) of the figure is generated. The RRI waveform is generated from the RRI waveform shown in (2) and (a) of the figure, in which the HF component is small but the heartbeat interval is large in one beat. Then, as shown in FIG.
Difference values for g and h (ed), (fe), (g-
f) and (h-g) also become large at the same time as shown in the figure.

【0021】従って、同図(1)(ロ)及び(2)
(ロ)を周波数解析又は特開平5-42129号公報に示すよ
うな区間(p)での分散によるHRVのHF成分代用指
標の計算を行った場合、即ち周波数成分の推定を行った
場合、後者の方がHF成分が小さいにも関わらず、計算
上では前者よりHF成分比率が大きくなってしまう。
Therefore, (1) (b) and (2) in FIG.
When (b) is used for frequency analysis or calculation of the HF component substitute index of HRV by dispersion in the interval (p) as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 5-42129, that is, when the frequency component is estimated, the latter Although the HF component is smaller in the case of, the HF component ratio becomes larger than the former in calculation.

【0022】このように、本来、HRVのHF成分に相
当する指標を検討するとき、重要となるのは振幅の大き
さではなく、その出現頻度である筈であるにも関わら
ず、これまでの心拍変動波形では振幅の大きさの影響を
受け過ぎるため、実際には周波数成分を正確に推定する
ことができないという問題点があった。
As described above, when the index corresponding to the HF component of HRV is originally considered, it is not the magnitude of the amplitude that is important but the frequency of its appearance. In the heartbeat fluctuation waveform, there is a problem that the frequency component cannot be accurately estimated in practice because it is affected by the magnitude of the amplitude.

【0023】従って本発明は、HRVの検討対象となる
HF成分の解析結果に、振幅ではなくその出現頻度が実
質的な影響を与えることができる心拍変動波形解析方法
及び装置を提供することを目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to provide a heartbeat variability waveform analysis method and apparatus capable of substantially affecting not only the amplitude but the appearance frequency of the HF component analysis result which is the subject of HRV examination. And

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段及び作用】〔1〕本発明方法: 図1において、心拍の間隔から例え
ば同図(1)(イ)に示すHF成分が大きい原心拍変動
波形(RRI波形)から上記のようにRRI波形の隣接
する間隔差を求めて相対変位心拍変動波形(RRI’波
形)を生成すると図9の場合と同様に同図(ロ)に示す
波形が得られる。
[Means and Actions for Solving the Problem] [1] Method of the present invention: From the heartbeat interval in FIG. 1, for example, from the original heartbeat fluctuation waveform (RRI waveform) having a large HF component shown in (1) and (a) of FIG. When the relative displacement heart rate variability waveform (RRI 'waveform) is generated by obtaining the difference between adjacent RRI waveforms as described above, the waveform shown in FIG. 9B is obtained as in the case of FIG.

【0025】一方、同図(2)(イ)に示すHF成分が
小さいが1拍の間に心拍間隔が大きいRRI波形からR
RI’波形を生成するときには、同図(ロ)に点線で示
すような大きな振幅値の波形を生成せず、実線で示す波
形に制限する。
On the other hand, from the RRI waveform shown in (2) and (a) in the figure, from the RRI waveform in which the HF component is small but the heartbeat interval is large in one beat, R
When the RI ′ waveform is generated, the waveform having a large amplitude value as shown by the dotted line in FIG. 11B is not generated, but is limited to the waveform shown by the solid line.

【0026】即ち、RRI’波形が閾値kを越えている
ときには該RRI’波形部分を該閾値kに置き換えて制
限した後、その周波数成分を推定するようにしたもので
ある。
That is, when the RRI 'waveform exceeds the threshold value k, the RRI' waveform portion is replaced with the threshold value k and limited, and then the frequency component is estimated.

【0027】これにより、後の周波数解析やHF成分の
代用指標等の周波数成分推定においては、振幅ではなく
HF成分の頻度に比例した値の抽出が可能となり、ま
た、区間pでの分散は同図(1)(イ)の方が同図
(2)(ロ)より大きな値となり、HRVのHF成分の
代用指標としても適切な値を得ることができる。
As a result, in the subsequent frequency analysis and frequency component estimation such as a substitute index of the HF component, it is possible to extract a value proportional to the frequency of the HF component rather than the amplitude, and the variance in the interval p is the same. The values in (1) and (a) in FIG. 11 are larger than those in (2) and (b) in FIG. 11, and an appropriate value can be obtained as a substitute index for the HF component of HRV.

【0028】〔2〕本発明装置:上記の本発明方法を実
現する本発明に係る心拍変動波形解析装置としては、心
拍ピックアップと、該ピックアップの出力信号を所定の
周波数帯域について増幅する増幅器と、上記の本発明方
法を演算する演算部とで構成することができる。
[2] Device of the present invention: As a heartbeat fluctuation waveform analysis device according to the present invention for realizing the above-mentioned method of the present invention, a heartbeat pickup and an amplifier for amplifying an output signal of the pickup for a predetermined frequency band, It can be configured with a computing unit for computing the above method of the present invention.

【0029】即ち、この演算部は、該増幅器の出力信号
をディジタル信号に変換するA/D変換器と、該ディジ
タル信号によるピーク値から原心拍変動波形を生成し、
さらに該原心拍変動波形の隣接する間隔差を求めて相対
変位心拍変動波形を生成し、該相対変位心拍変動波形部
分が閾値を越えているときには該相対変位心拍変動波形
部分を該閾値に置き換えた後、その周波数成分を推定す
るものである。
That is, this arithmetic unit generates an original heartbeat fluctuation waveform from an A / D converter for converting the output signal of the amplifier into a digital signal and a peak value of the digital signal,
Furthermore, a relative displacement heartbeat variability waveform is generated by obtaining an adjacent difference between the original heartbeat variability waveforms, and when the relative displacement heartbeat variability waveform portion exceeds a threshold value, the relative displacement heartbeat variability waveform portion is replaced with the threshold value. After that, the frequency component is estimated.

【0030】[0030]

【実施例】図2は本発明に係る心拍変動波形解析装置の
一実施例を示したもので、基本的には図4に示した装置
構成と同様に、交流アンプ部24とA/D変換部25と
演算部26とで構成されており、交流アンプ部24の入
力信号は図示していないが図4と同様に人体に張り付け
た生体用電極から得ている。
FIG. 2 shows an embodiment of a heartbeat fluctuation waveform analyzing apparatus according to the present invention. Basically, the AC amplifier section 24 and the A / D conversion unit are basically the same as the apparatus configuration shown in FIG. Although not shown, the input signal of the AC amplifier 24 is obtained from the biomedical electrode attached to the human body, which is composed of the unit 25 and the arithmetic unit 26.

【0031】そしてこの実施例では、交流アンプ部24
を作動入力アンプ1とバンドパスフィルタ2との直列回
路で構成しており、バンドパスフィルタ2はR波のみを
抽出するために8〜18Hzの通過帯域に設定されてい
る。
In this embodiment, the AC amplifier section 24
Is constituted by a series circuit of the operation input amplifier 1 and the bandpass filter 2, and the bandpass filter 2 is set to a pass band of 8 to 18 Hz in order to extract only the R wave.

【0032】また、A/D変換部25はバンドパスフィ
ルタ2に接続されたアンプ3とサンプルホールド回路4
とA/D変換器5とバッファメモリ6との直列回路で構
成されている。
The A / D converter 25 includes an amplifier 3 connected to the bandpass filter 2 and a sample hold circuit 4.
And an A / D converter 5 and a buffer memory 6 in series.

【0033】更に、演算部26はバッファメモリ6に接
続されたデータバス7に相互接続されたRAM8と演算
アルゴリズム用ROM9とCPU10とこれらRAM8
及びCPU10と接続されてCPU10を経由せずにR
AM8にデータを格納させる為のDMAコントローラ1
1と、CPU10及びDMAコントローラ11に一定の
クロック信号を与えるための水晶発振回路12とで構成
されている。
Further, the arithmetic unit 26 includes a RAM 8 interconnected to a data bus 7 connected to the buffer memory 6, an arithmetic algorithm ROM 9, a CPU 10, and these RAMs 8.
And R without being connected to the CPU 10 and passing through the CPU 10.
DMA controller 1 for storing data in AM8
1 and a crystal oscillating circuit 12 for applying a constant clock signal to the CPU 10 and the DMA controller 11.

【0034】尚、A/D変換部25には水晶発振回路1
2からのクロック信号を分周してA/D変換器5に与え
るための分周器13が設けられており、DMAコントロ
ーラ11はサンプルホールド回路4及びA/D変換器5
をも制御するようになっている。
The A / D converter 25 includes the crystal oscillator circuit 1
A frequency divider 13 for dividing the frequency of the clock signal from 2 and giving it to the A / D converter 5 is provided. The DMA controller 11 includes a sample hold circuit 4 and an A / D converter 5.
Is also controlled.

【0035】図3は図2に示したCPU10の処理手順
の実施例を示したもので、以下、この図3の処理手順及
び図1の波形図を参照して図2の実施例の動作を説明す
る。
FIG. 3 shows an embodiment of the processing procedure of the CPU 10 shown in FIG. 2. Hereinafter, the operation of the embodiment of FIG. 2 will be described with reference to the processing procedure of FIG. 3 and the waveform diagram of FIG. explain.

【0036】まず、心電図のR波、脈波、心音のピーク
値等の心拍間隔を検出する心拍ピックアップからの出力
信号は交流アンプ部24において差動入力アンプ1で増
幅されると共にバンドパスフィルタ2でR波のみが取り
出される。
First, an output signal from a heartbeat pickup for detecting a heartbeat interval such as an R wave of an electrocardiogram, a pulse wave, and a peak value of a heart sound is amplified by a differential input amplifier 1 in an AC amplifier section 24 and a bandpass filter 2 is supplied. At, only R wave is extracted.

【0037】このR波はA/D変換部25においてアン
プ3で増幅された後、DMAコントローラ11の制御下
のサンプルホールド回路4によりサンプルホールドされ
てA/D変換器5によりディジタル信号に変換され、バ
ッファメモリ6からデータバス7を介してCPU10に
取り込まれる。
The R wave is amplified by the amplifier 3 in the A / D converter 25, sampled and held by the sample hold circuit 4 under the control of the DMA controller 11, and converted into a digital signal by the A / D converter 5. , From the buffer memory 6 via the data bus 7 into the CPU 10.

【0038】CPU10では処理を開始するとR波形デ
ータを読み込み(ステップS1)、そのR波時刻を検出
する(ステップS2)。
When the processing is started, the CPU 10 reads the R waveform data (step S1) and detects the R wave time (step S2).

【0039】この様にして求めたR波時刻より図5
(2)に示したように原心拍変動波形RRI1〜RRI
nを算出する(ステップS3)。
From the R wave time thus obtained, FIG.
As shown in (2), the original heart rate variability waveforms RRI1 to RRI
n is calculated (step S3).

【0040】この様にR波間隔RRIを抽出した後、今
度は隣接したRRI同士の差を演算して(ステップS
4)、図7(2)に示す波形を生成する。
After extracting the R-wave interval RRI in this way, this time the difference between adjacent RRIs is calculated (step S
4), the waveform shown in FIG. 7B is generated.

【0041】この様に生成されたRRI(n-1) −RRI
nの波形を図5(3)と同様に長期間に渡って生成する
ことにより例えば図1(2)(イ)に示す様な横軸を拍
数とする波形を得る。
RRI (n-1) -RRI generated in this way
By generating the waveform of n over a long period of time as in the case of FIG. 5C, for example, a waveform having the horizontal axis as the number of beats as shown in FIG.

【0042】この変換されたデータをRRI’nとする
と、このデータRRI’nをRAM8に格納しておく
(ステップS5)。
When this converted data is RRI'n, this data RRI'n is stored in the RAM 8 (step S5).

【0043】次に、CPU10は、図1(1)(ロ)及
び(2)(ロ)に示した閾値k(定数)を設定する(ス
テップS6)。
Next, the CPU 10 sets the threshold value k (constant) shown in (1) (b) and (2) (b) of FIG. 1 (step S6).

【0044】この閾値kは、RRI’波形をこの値kに
制限した結果、周波数成分推定(周波数解析又は分散等
によるHF成分代用指標計算)が実際のHF成分に対応
して正確に行える値を予め実験等により求めておく。な
お、この閾値kは別の装置からの出力により自動的に設
定又は更新するようにしてもよい。
As a result of limiting the RRI 'waveform to this value k, this threshold value k is a value at which frequency component estimation (HF component substitute index calculation by frequency analysis or variance) can be accurately performed corresponding to the actual HF component. It is obtained in advance by experiments or the like. The threshold value k may be automatically set or updated by an output from another device.

【0045】ここで、RRI’波形のサンプル点位置を
示すパラメータiの初期値を“1”に設定した後(ステ
ップS7)、パラメータi>nになるまでは処理を繰り
返すために(ステップS8)、ステップS9において点
iのデータRRI'iをRAM8から読み出す。
Here, after the initial value of the parameter i indicating the sample point position of the RRI 'waveform is set to "1" (step S7), the process is repeated until the parameter i> n (step S8). In step S9, the data RRI'i at the point i is read from the RAM 8.

【0046】そして、RRI'i≧kであるか否かを判定
する(ステップS10)。
Then, it is determined whether or not RRI'i≥k (step S10).

【0047】これはRRI’波形のサンプル点iの値が
図1に示すように周波数成分の推定に悪影響を及ぼす心
拍変化の異常を示す閾値kを越えているか否かを判定し
ており、この結果、RRI'i≧kであれば、異常である
としてこの点iのRRI’波形の値を閾値kで置き換え
てRAM8に格納する(ステップS11)。
This determines whether or not the value of the sample point i of the RRI 'waveform exceeds a threshold value k indicating an abnormal heartbeat change which adversely affects the estimation of frequency components, as shown in FIG. As a result, if RRI′i ≧ k, the value of the RRI ′ waveform at the point i is replaced with the threshold value k and stored in the RAM 8 as being abnormal (step S11).

【0048】ステップS11においてRRI'i<kであ
れば、ステップS11を実行せずにステップS12に進
み、パラメータiを「1」だけインクリメントしてステ
ップS8でi>nとなるまで繰り返し、i>nとなった
時点でRRI’nデータをRAM8から読み出して周波
数解析統計処理部(図示せず)等へ処理を移す。
If RRI'i <k in step S11, the process proceeds to step S12 without executing step S11, increments the parameter i by "1" and repeats until i> n in step S8, i> When it becomes n, the RRI'n data is read from the RAM 8 and the process is transferred to a frequency analysis statistical processing unit (not shown) or the like.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る心拍
変動波形解析方法及び装置によれば、心拍の間隔から原
心拍変動波形を生成し、さらに該原心拍変動波形の隣接
する間隔差を求めて相対変位心拍変動波形を生成し、該
相対変位心拍変動波形部分が閾値を越えているときには
該相対変位心拍変動波形部分を該閾値に置き換えた後、
その周波数成分を推定するように構成したので、心拍変
動波形から生理状態の判定をする場合、その変動成分中
の検討価値のある指標を周波数成分推定(スペクトル解
析等の周波数解析または分散等の簡易型指標計算)によ
り抽出する際に振幅の影響を受け難い推定結果が得られ
る。
As described above, according to the heartbeat variability waveform analysis method and apparatus of the present invention, the original heartbeat variability waveform is generated from the heartbeat interval, and the adjacent interval difference between the original heartbeat variability waveforms is calculated. Generate a relative displacement heartbeat variability waveform obtained, when the relative displacement heartbeat variability waveform portion exceeds a threshold value, after replacing the relative displacement heartbeat variability waveform portion with the threshold value,
Since it is configured to estimate the frequency component, when determining the physiological state from the heartbeat variability waveform, the index that is worth studying in the variability component is frequency component estimation (frequency analysis such as spectrum analysis or simple variance etc.). It is possible to obtain an estimation result that is not easily influenced by the amplitude when extracting by type index calculation).

【0050】従って、例えば実路運転時における運転者
の心拍データから医学的に検討可能なHRVのLF/H
Fパワーを高精度に推定することが出来、正確な居眠り
運転等の警報を発することができる。
Therefore, for example, the LF / H of HRV which can be medically examined from the heartbeat data of the driver during actual road driving.
The F power can be estimated with high accuracy, and an alarm such as an accurate dozing driving can be issued.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る心拍変動波形解析方法及び装置の
動作原理を説明するための波形図である。
FIG. 1 is a waveform diagram for explaining the operation principle of a heartbeat fluctuation waveform analysis method and device according to the present invention.

【図2】本発明に係る心拍変動波形解析装置の一実施例
を示したブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a heartbeat fluctuation waveform analyzing apparatus according to the present invention.

【図3】本発明に係る心拍変動波形解析装置の演算部に
おける演算処理例を示したフローチャート図である。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of calculation processing in a calculation unit of the heartbeat fluctuation waveform analyzing apparatus according to the present invention.

【図4】一般的な心拍変動波形解析装置としてのパワー
スペクトルの測定系を示したブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a power spectrum measuring system as a general heart rate variability waveform analyzer.

【図5】従来の心拍変動波形生成手順を示した波形図で
ある。
FIG. 5 is a waveform diagram showing a conventional heart rate variability waveform generation procedure.

【図6】従来例によってパワースペクトル推定されたグ
ラフ図である。
FIG. 6 is a graph diagram in which a power spectrum is estimated by a conventional example.

【図7】特願平5-189961号による心拍変動波形解析方法
及び装置における動作原理を説明するための波形図であ
る。
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation principle in the heartbeat fluctuation waveform analysis method and device according to Japanese Patent Application No. 5-189961.

【図8】特願平5-189961号による心拍変動波形解析方法
及び装置においてパワースペクトル推定した波形図であ
る。
FIG. 8 is a waveform diagram in which a power spectrum is estimated in a heartbeat fluctuation waveform analysis method and device according to Japanese Patent Application No. 5-189961.

【図9】従来例の問題点を説明するための波形図であ
る。
FIG. 9 is a waveform diagram for explaining the problems of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 人体 21〜23 生体用電極 24 交流アンプ 25 AD変換部 26 演算部 8 RAM 9 ROM 10 CPU 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 20 Human Body 21-23 Biomedical Electrode 24 AC Amplifier 25 AD Converter 26 Arithmetic Unit 8 RAM 9 ROM 10 CPU In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 A61B 5/04 312 R ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location A61B 5/04 312 R

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 心拍の間隔から原心拍変動波形を生成
し、さらに該原心拍変動波形の隣接する間隔差を求めて
相対変位心拍変動波形を生成し、該相対変位心拍変動波
形部分が閾値を越えているときには該相対変位心拍変動
波形部分を該閾値に置き換えた後、その周波数成分を推
定することを特徴とした心拍変動波形解析方法。
1. A relative heartbeat variability waveform is generated by generating an original heartbeat variability waveform from a heartbeat interval, and determining an adjacent interval difference between the original heartbeat variability waveforms. When exceeding, the relative displacement heartbeat fluctuation waveform portion is replaced with the threshold value, and then the frequency component thereof is estimated.
【請求項2】 心拍ピックアップと、該ピックアップの
出力信号を所定の周波数帯域について増幅する増幅器
と、該増幅器の出力信号をディジタル信号に変換するA
/D変換器と、該ディジタル信号によるピーク値から原
心拍変動波形を生成し、さらに該原心拍変動波形の隣接
する間隔差を求めて相対変位心拍変動波形を生成し、該
相対変位心拍変動波形部分が閾値を越えているときには
該相対変位心拍変動波形部分を該閾値に置き換えた後、
その周波数成分を推定する演算部と、を備えたことを特
徴とする心拍変動波形解析装置。
2. A heartbeat pickup, an amplifier for amplifying an output signal of the pickup in a predetermined frequency band, and an A for converting an output signal of the amplifier into a digital signal.
A D / D converter and an original heartbeat variability waveform are generated from the peak value of the digital signal, and an adjacent interval difference between the original heartbeat variability waveforms is obtained to generate a relative displacement heartbeat variability waveform. When the portion exceeds the threshold value, after replacing the relative displacement heart rate variability waveform portion with the threshold value,
A heartbeat variability waveform analysis device comprising: a calculation unit that estimates the frequency component.
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