ES2945816T3 - Dispositivo y método de cálculo de la frecuencia cardíaca - Google Patents
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Abstract
En la presente invención, una primera unidad de cálculo (102) determina la frecuencia cardíaca de un sujeto a partir de una pluralidad de frecuencias cardíacas instantáneas (frecuencias de latidos cardíacos) mediante un proceso de promedio con un filtro IIR que utiliza un primer coeficiente. El primer coeficiente es un valor numérico menor que 1 y es un valor fijo. Una segunda unidad de computación (103) determina la frecuencia cardíaca del sujeto a partir de la pluralidad de frecuencias cardíacas instantáneas mediante un proceso de promedio con el filtro IIR utilizando un segundo coeficiente. El segundo coeficiente es un valor numérico menor que 1 y es un valor variable. Una unidad de conmutación (104) cambia entre la primera unidad de cálculo (102) y la segunda unidad de cálculo (103) sobre la base de la diferencia entre la frecuencia cardíaca previamente determinada y la última frecuencia cardíaca instantánea. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo y método de cálculo de la frecuencia cardíaca
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón y un método para calcular un conteo de latidos del corazón tal como la frecuencia cardíaca o la frecuencia de pulso y, en particular, a un aparato y método de cálculo del conteo de latidos del corazón capaz de calcular de forma estable un conteo de latidos del corazón incluso si los conteos de latidos del corazón instantáneos incluyen un valor anormal.
Antecedentes de la técnica
La medición de una fluctuación de la frecuencia cardíaca es útil para controlar la intensidad de carga de la función cardiopulmonar. En los últimos años, se ha desarrollado un dispositivo portátil que puede medir un electrocardiograma incorporando un electrodo en la ropa tal como una camisa. Por tanto, en diferentes escenarios, se monitorea y se observa una fluctuación de la frecuencia cardiaca.
Bibliografía de la técnica relacionada
Bibliografía no de patente
Bibliografía no de patente 1: C. Park et al., "An Ultra-Wearable, Wireless, Low Power ECG Monitoring System", Biomedical Circuits and Systems Conference, 2006. BioCAS 2006. IEEE.
YANG ET AL: "Adaptive Change Detection in Heart Rate Trend Monitoring in Anesthetized Children", IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, IEEE SERVICE CENTER, Piscataway, NJ, EE. UU, vol. 53, n.° 11, 1 de noviembre de 2006, divulga un algoritmo que utiliza un predictor de la media móvil exponencialmente ponderada que cambia entre dos coeficientes de olvido diferentes para permitir que los datos históricos tengan una influencia variable en una señal de la tendencia de la frecuencia cardíaca prevista.
Divulgación de la invención
Problemas para resolver mediante la invención
Sin embargo, un dispositivo portátil de medición de la frecuencia cardíaca puede conducir a un error de detección de la frecuencia cardíaca, ya que el ruido se agrega fácilmente al resultado de la medición (forma de onda electrocardiográfica). Como resultado, las frecuencias cardíacas instantáneas para los respectivos latidos obtenidos en series de tiempo a partir de la forma de onda electrocardiográfica medida incluyen un valor anormal. Para evitar el cálculo de dicho valor anormal, es importante promediar adecuadamente las frecuencias cardíacas instantáneas obtenidas a partir de la forma de onda electrocardiográfica medida.
Como técnica de cálculo del promedio, por ejemplo, la bibliografía de no patente 1 describe una técnica en la que cuando se calcula una frecuencia cardíaca a partir de frecuencias cardíacas instantáneas obtenidas a partir de una forma de onda electrocardiográfica, se obtiene la media móvil de los puntos de datos de entrada hasta que se ingresan puntos de datos predeterminados como objetivos de media móvil. Sin embargo, no se menciona el procesamiento cuando los datos de series de tiempo de las frecuencias cardíacas instantáneas incluyen un valor anormal.
Ya que el ruido se agrega fácilmente a una forma de onda electrocardiográfica obtenida utilizando un dispositivo portátil para provocar un error de detección de la frecuencia cardíaca, las frecuencias cardíacas instantáneas incluyen un valor anormal. Por lo tanto, para monitorear la transición de la frecuencia cardíaca, es importante obtener una frecuencia cardíaca promediada apropiadamente (frecuencia cardíaca instantánea).
La presente invención se ha realizado teniendo en cuenta los problemas anteriores, y tiene como objetivo calcular una frecuencia cardíaca de forma apropiada incluso si los conteos instantáneos de latidos relativos al conteo de los latidos del corazón, tal como la frecuencia cardíaca instantánea, incluyen un valor anormal.
Medios de solución al problema
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón como se define en la reivindicación 1.
De acuerdo con la presente invención, también se proporciona un método de cálculo del conteo de latidos del corazón como se define en la reivindicación 8.
Efecto de la invención
Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con la presente invención, es posible obtener un gran efecto del cálculo de un conteo de latidos del corazón de forma apropiada incluso si los conteos instantáneos de latidos del corazón incluyen un valor anormal.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama de bloques que muestra la disposición de un aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con una realización de la presente invención;
la Figura 2 es un diagrama de flujo para explicar un método de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con la realización de la presente invención;
la Figura 3 es un diagrama de flujo para explicar, en más detalle, el método de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con la realización de la presente invención;
la Figura 4 es una gráfica de tiempo que muestra un cambio en el conteo de latidos del corazón calculado en un modo de cálculo del conteo de latidos del corazón (primer modo) por una primera unidad de cálculo 102 estableciendo un coeficiente de cálculo del promedio a (primer coeficiente) en 0,1;
la Figura 5 es una gráfica de tiempo que muestra un cambio en el conteo de latidos del corazón calculado en el modo de cálculo del conteo de latidos del corazón (primer modo) por la primera unidad de cálculo 102 estableciendo el coeficiente de cálculo del promedio a (primer coeficiente) en 0,1 y un cambio en el conteo de latidos del corazón calculado en un modo de cálculo del conteo de latidos del corazón (segundo modo) por una segunda unidad de cálculo 103 estableciendo un coeficiente de cálculo del promedio a (segundo coeficiente) en a = 0,5 - 0,4 x N/20;
la Figura 6 es una gráfica de tiempo que muestra un cambio en el conteo de latidos del corazón de un ser humano cuando realiza repentinamente un ejercicio tal como pedalear con toda su fuerza desde un estado de reposo; la Figura 7 es un diagrama de bloques que muestra la disposición de otro aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón 100a de acuerdo con la realización de la presente invención;
la Figura 8A es una gráfica de tiempo explicativa que muestra un ejemplo de la determinación de un período anormal;
la Figura 8B es una gráfica de tiempo explicativa que muestra un ejemplo de la determinación de un período anormal;
la Figura 8C es una gráfica de tiempo explicativa que muestra un ejemplo de la determinación de un período anormal;
la Figura 8D es una gráfica de tiempo explicativa que muestra un ejemplo de la determinación de un período anormal;
la Figura 8E es una gráfica de tiempo explicativa que muestra un ejemplo de la determinación de un período anormal; y
la Figura 9 es un diagrama de bloques que muestra la disposición del equipo del aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con la presente invención.
Mejor modo de llevar a cabo la invención
A continuación, se describirá con referencia a la Figura 1 un aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón 100 de acuerdo con una realización de la presente invención. El aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón 100 incluye una unidad de extracción 101, una primera unidad de cálculo 102, una segunda unidad de cálculo 103 y una unidad de conmutación 104.
La unidad de extracción 101 extrae una pluralidad de conteos instantáneos de latidos relacionados con el conteo de latidos del corazón en series de tiempo a partir de la información biométrica obtenida de un cuerpo vivo objetivo (sujeto). La información biométrica es, por ejemplo, la forma de onda electrocardiográfica del sujeto obtenida por medición utilizando un electrocardiógrafo 121, y el conteo de latidos del corazón es una frecuencia cardíaca. Como es bien sabido, se obtiene una frecuencia cardíaca instantánea en función del intervalo R-R de la forma de onda electrocardiográfica. Si el intervalo R-R es de 2 segundos, una frecuencia cardiaca instantánea es 30 veces/min calculando 60 s/2. Una frecuencia cardíaca se ejemplificará como un conteo de latidos del corazón.
La primera unidad de cálculo 102 obtiene la frecuencia cardíaca (conteo de latidos del corazón) del sujeto a partir de una pluralidad de frecuencias cardíacas instantáneas (conteos instantáneos de latidos del corazón) mediante un procesamiento de cálculo del promedio con un filtro IIR (Respuesta infinita al impulso) usando el primer coeficiente. Hay que tener en cuenta que el primer coeficiente es un valor numérico menor que 1 y es un valor fijo. En la invención, la primera unidad de cálculo 102 actualiza la frecuencia cardíaca obteniendo las frecuencias cardíacas en series de tiempo multiplicando una frecuencia cardíaca instantánea en un momento dado por el primer coeficiente y, sumando, al valor así obtenido, un valor obtenido multiplicando una frecuencia cardíaca instantánea en un momento inmediatamente anterior por un valor obtenido restando el primer coeficiente de 1 [frecuencia cardíaca en el momento actual = (frecuencia cardíaca instantánea x primer coeficiente) {frecuencia cardíaca en el momento inmediatamente anterior x (1 - primer coeficiente)}].
La segunda unidad de cálculo 103 obtiene la frecuencia cardiaca del sujeto a partir de la pluralidad de frecuencias cardíacas instantáneas mediante el procesamiento de cálculo del promedio con un filtro IIR utilizando el segundo coeficiente. El segundo coeficiente es un valor numérico menor que 1 y es un valor variable. En la invención, la segunda unidad de cálculo 103 actualiza la frecuencia cardíaca obteniendo las frecuencias cardíacas en series de tiempo sumando, a un valor obtenido multiplicando la frecuencia cardíaca instantánea por el segundo coeficiente, un valor obtenido multiplicando la frecuencia cardíaca en el momento inmediatamente anterior por un valor obtenido restando el segundo coeficiente de 1. La segunda unidad de cálculo 103 incluye una unidad de procesamiento 103a que comienza el segundo coeficiente con un valor mayor que el primer coeficiente y acerca el segundo coeficiente al primer coeficiente para cada latido. La unidad de cálculo 103 utiliza el segundo coeficiente que ha experimentado un procesamiento de coeficiente por la unidad de procesamiento 103a.
La unidad de conmutación 104 cambia entre la primera unidad de cálculo 102 y la segunda unidad de cálculo 103 en función de la diferencia entre la frecuencia cardíaca obtenida anteriormente y la última frecuencia cardíaca instantánea. La unidad de conmutación 104 cambia, de una de la primera unidad de cálculo 102 y la segunda unidad de cálculo 103 a la otra, una unidad de procesamiento que es para obtener una salida de frecuencia cardiaca del aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón. La unidad de conmutación 104 determina, en función de la diferencia entre la frecuencia cardíaca calculada anteriormente y la última frecuencia cardíaca instantánea, si dejar una de las unidades de cálculo que ha calculado la frecuencia cardíaca por última vez como unidad de procesamiento para realizar el procesamiento para calcular una frecuencia cardíaca utilizando la última frecuencia cardíaca instantánea, o cambiar de la unidad de cálculo a la otra, y, cuando ha decidido cambiar la unidad de procesamiento, la unidad de conmutación 104 cambia la unidad de procesamiento. El aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón emite la frecuencia cardíaca calculada por la primera unidad de cálculo 102 o la segunda unidad de cálculo 103 cambiada por la unidad de conmutación 104.
La unidad de conmutación 104 cambia de la primera unidad de cálculo 102 a la segunda unidad de cálculo 103 en, por ejemplo, el primer estado en el que un estado en el que la diferencia entre la última frecuencia cardíaca instantánea y la frecuencia cardíaca calculada por la primera unidad de cálculo 102 es igual o mayor que la primera constante establecida continúa durante el primer conteo cardíaco establecido.
Asimismo, la unidad de conmutación 104 cambia de la segunda unidad de cálculo 103 a la primera unidad de cálculo 102 en, por ejemplo, el segundo estado en el que un estado en el que la diferencia entre la última frecuencia cardíaca instantánea y la frecuencia cardíaca calculada por la segunda unidad de cálculo 103 es igual o menor que la segunda constante establecida continúa durante el segundo conteo de latidos del corazón establecido o el tercer estado en que el segundo coeficiente es igual al primer coeficiente.
Por ejemplo, si la primera unidad de cálculo 102 calcula la frecuencia cardíaca por última vez y la diferencia entre esta frecuencia cardíaca y la frecuencia cardíaca instantánea extraída por la unidad de extracción 101 esta vez está en el primer estado, la unidad de conmutación 104 realiza el procesamiento de conmutación. En este caso, la segunda unidad de cálculo 103 calcula esta vez la frecuencia cardíaca. Como alternativa, por ejemplo, si la segunda unidad de cálculo 103 calcula la frecuencia cardíaca por última vez, y la diferencia entre esta frecuencia cardíaca y la frecuencia cardíaca instantánea extraída por la unidad de extracción 101 esta vez está en el segundo o tercer estado, la unidad de conmutación 104 realiza el procesamiento de conmutación. En este caso, la primera unidad de cálculo 102 calcula esta vez la frecuencia cardíaca.
El aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón 100 de acuerdo con la realización incluye una unidad de parada de la actualización 105 además de los componentes descritos anteriormente. La unidad de parada de actualización 105 detiene la actualización de la frecuencia cardíaca cuando la diferencia entre la última frecuencia cardíaca instantánea y la frecuencia cardíaca calculada por la primera unidad de cálculo 102 supera un valor de referencia establecido, y limita el valor de actualización de la frecuencia cardíaca cuando la diferencia entre la frecuencia cardíaca calculada en el momento actual por la primera unidad de cálculo 102 y la calculada en el momento inmediatamente anterior por la primera unidad de cálculo 102 excede el valor de referencia establecido.
A continuación, con referencia a la Figura 2 se describirá un ejemplo (método de cálculo del conteo de latidos del corazón) del funcionamiento del aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón 100 de acuerdo con la realización.
En el paso S101, la unidad de extracción 101 extrae una pluralidad de frecuencias cardíacas instantáneas en series de tiempo a partir de la información biométrica obtenida de un sujeto. La información biométrica es, por ejemplo, la forma de onda electrocardiográfica del sujeto obtenida por medición utilizando el electrocardiógrafo 121. En el paso S102, en función de la diferencia entre la última frecuencia cardíaca instantánea extraída en el paso S101 y la frecuencia cardíaca obtenida la última vez, se determina si realizar el procesamiento de conmutación (cuarto paso). Si se determina no realizar el procesamiento de conmutación (NO en el paso S102), se obtiene una frecuencia cardiaca, en el paso S103, por el mismo procesamiento de cálculo que el realizado la última vez. Por otro lado, si se determina realizar el procesamiento de conmutación (SÍ en el paso S102), la unidad de conmutación 104 cambia el procesamiento de cálculo en el paso S104 y calcula una frecuencia cardíaca mediante el procesamiento de cálculo cambiado en el paso S105. En el paso S106, el aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón 100 determina si
se ha ingresado una instrucción de fin. Si no se ha ingresado ninguna instrucción de fin (NO en el paso S106), el proceso vuelve al paso S101 para continuar el procesamiento.
Por ejemplo, si la primera unidad de cálculo 102 calcula la frecuencia cardíaca por última vez (segundo paso), y la diferencia entre esta frecuencia cardíaca y la última frecuencia cardíaca instantánea está en el primer estado, la unidad de conmutación 104 determina, en el paso S102, realizar el procesamiento de conmutación, cambia, en el paso S104, desde la primera unidad de cálculo 102 a la segunda unidad de cálculo 103 y calcula, en el paso S105, la frecuencia cardíaca a partir de la última frecuencia cardíaca instantánea por la segunda unidad de cálculo 103 (tercer paso).
Como alternativa, por ejemplo, si la segunda unidad de cálculo 103 calcula la frecuencia cardíaca por última vez (tercer paso), y la diferencia entre esta frecuencia cardíaca y la última frecuencia cardíaca instantánea está en el segundo o tercer estado, la unidad de conmutación 104 determina, en el paso S102, realizar el procesamiento de conmutación, cambia, en el paso S104, desde la segunda unidad de cálculo 103 a la primera unidad de cálculo 102 y calcula, en el paso S105, la frecuencia cardíaca a partir de la última frecuencia cardíaca instantánea por la primera unidad de cálculo 102 (segundo paso).
Hay que tener en cuenta que en el procesamiento de cálculo de la frecuencia cardíaca por la segunda unidad de cálculo 103, el segundo coeficiente comienza con un valor mayor que el primer coeficiente y se hace más cercano al primer coeficiente durante cada latido. Este procesamiento del segundo coeficiente lo realiza la unidad de procesamiento 103a. Aunque no se muestra en la Figura 2, cuando la diferencia entre la última frecuencia cardíaca instantánea y la frecuencia cardíaca calculada por la primera unidad de cálculo 102 excede el valor de referencia establecido, se puede detener la actualización de la frecuencia cardíaca, y cuando la diferencia entre la frecuencia cardíaca calculada en el momento inmediatamente anterior y la calculada en el momento actual excede el valor de referencia establecido, se puede limitar el valor de actualización de la frecuencia cardíaca (quinto paso).
[Ejemplo]
Se proporcionará una descripción más detallada utilizando un ejemplo. El procesamiento de cálculo de la frecuencia cardíaca por una primera unidad de cálculo 102 se denominará, en lo sucesivo en el presente documento, el primer modo y el procesamiento de cálculo de la frecuencia cardíaca por una segunda unidad de cálculo 103 se denominará, en lo sucesivo en el presente documento, el segundo modo.
Tanto en el primer modo como en el segundo, como procesamiento de cálculo del promedio con un filtro IIR para obtener la frecuencia cardíaca de un sujeto a partir de una pluralidad de frecuencias cardíacas instantáneas, se calcula una frecuencia cardíaca HR[n] mediante "HR[n] = (1 - a) * HR[n-1] a * IHR[n]" utilizando el coeficiente de cálculo del promedio a para frecuencias cardíacas instantáneas IHR[n] como n datos de series de tiempo.
El coeficiente de cálculo del promedio a toma un valor de 0 < a < 1. Cuando este valor es menor, un efecto de suavizado de la supresión de una fluctuación fina en la frecuencia cardíaca HR[n] es mayor, mientras que un retraso cuando sigue un cambio brusco es mayor.
En el primer modo, el coeficiente de cálculo del promedio a es un valor fijo (primer coeficiente). En el segundo modo, el coeficiente de cálculo del promedio a es un valor variable (segundo coeficiente).
Un procedimiento de cálculo de la frecuencia cardiaca de acuerdo con el ejemplo en las condiciones descritas anteriormente se describirá con referencia a la Figura 3. La Figura 3 muestra un ciclo de un procedimiento para calcular una frecuencia cardíaca a partir de frecuencias cardíacas instantáneas. Hay que tener en cuenta que AHRi representa el valor absoluto de un valor obtenido restando, de una frecuencia cardíaca, la última frecuencia cardíaca instantánea cuando se obtiene la frecuencia cardíaca. Asimismo, AHR representa un valor obtenido restando, de la frecuencia cardíaca calculada en el momento actual, una frecuencia cardíaca calculada en el momento inmediatamente anterior.
En el paso S201, se determina si el modo actual es el segundo modo. Si el modo actual es el segundo modo, se determina en el paso S202 si AHRi es igual o menor que 20 (segunda constante). Si AHRi es igual o menor que 20, se suma 1 a un número contado C2 (segundo conteo de latidos) en el paso S203. En el paso S204, se determina si el número contado C2 es igual a 5. Si el número contado C2 es igual a 5, en el paso S205, el segundo modo se cambia al primer modo y el número contado C2 se establece en 0. Por otro lado, si AHRi excede 20, el número contado C2 se establece en 0 en el paso S206.
Si se determina en el paso S201 que el modo actual no es el segundo modo, se determina en el paso S207 si AHRi es igual o mayor que 40 (primera constante). Si AHRi es igual o mayor que 40, se suma 1 a un número contado C1 (primer conteo de latidos) en el paso S208. A continuación, se determina en el paso S209 si el número contado C1 es igual a 8. Si el número contado C1 es igual a 8, en el paso S210, el primer modo se cambia al segundo modo y el número contado C1 se establece en 0. Por otro lado, si AHRi es menor que 40, el número contado C1 se establece en 0 en el paso S211.
En el paso S212, se determina si el modo actual es el segundo modo. Si el modo actual es el segundo modo, se determina en el paso S213 si un número contado C3 es igual a 20. Si el número contado C3 es igual a 20, en el paso S214, el segundo modo se cambia al primer modo y el número contado C3 se establece en 0. Si el modo actual es el primer modo, se determina en el paso S215 si AHRi es igual o mayor que 40. Si AHRi es menor que 40, el cálculo se realiza en el primer modo en el paso S216, y se determina en el paso S217 si AHR es mayor que 2 lμm. Si AHR es mayor que 2 lμm, HR[n] = HR[n-1] 2 se establece en el paso S218 como una limitación de la actualización de la frecuencia cardíaca. Si AHR es igual o menor que 2 lμm, se determina en el paso S219 si AHR es menor que -2 lμm. Si AHR es menor que -2 lμm, HR[n] = HR[n-1] - 2 se establece en el paso S220 como una limitación de la actualización de la frecuencia cardíaca.
Si se determina en el paso S213 que el número contado C3 no es igual a 20, en el paso S221 se realiza el cálculo en el segundo modo y se suma 1 al número contado C3, terminando de este modo el procesamiento de un ciclo.
Si se determina en el paso S212 que el modo actual no es el segundo modo (el modo actual es el primer modo), el proceso cambia al paso S215.
En el procesamiento descrito anteriormente, en el primer modo, el coeficiente de cálculo del promedio a se establece en, por ejemplo, 0,1. En esta condición, como se muestra en la Figura 4, la frecuencia cardíaca HR[n] se suaviza moderadamente mientras que se permite un retraso para un cambio.
En el segundo modo, el coeficiente de cálculo del promedio a está dado por, por ejemplo, "a = 0,5 - 0,4 * N/20 (N: un conteo de latidos después de cambiar al segundo modo). Es decir, en el segundo modo, el coeficiente de cálculo del promedio a comienza con 0,5, se reduce en 0,02 por cada latido, y vuelve a un valor de 0,1 en el primer modo en el 20° latido. Al hacer temporalmente grande el coeficiente de cálculo del promedio a en el segundo modo, el valor de la frecuencia cardíaca instantánea se refleja fuertemente, obteniendo de este modo un efecto de aceleración de la convergencia del valor de la frecuencia cardiaca.
Si la frecuencia cardíaca instantánea inicial es un valor anormal al inicio del cálculo de la frecuencia cardíaca, se requiere tiempo para que la frecuencia cardíaca se acerque a un valor correcto en el primer modo. Sin embargo, si el segundo modo se establece en este estado, la frecuencia cardíaca converge rápidamente con el valor correcto, como se muestra en la Figura 5.
Cuando una frecuencia cardíaca instantánea desviada en gran medida de la frecuencia cardíaca continúa, por ejemplo, cuando se obtiene ocho veces sucesivamente una frecuencia cardíaca instantánea desviada de la frecuencia cardíaca en 40 lμm o más, se considera que la frecuencia cardíaca instantánea en este momento es más fiable que la frecuencia cardíaca anterior a este momento. Por lo tanto, se desea descartar la frecuencia cardiaca antes de este momento, y calcular una frecuencia cardiaca basada en la frecuencia cardiaca instantánea en este momento. Para hacer esto, en la condición anterior, el modo cambia al segundo modo.
Después de que el coeficiente de cálculo del promedio a vuelva a un valor de 0,1 en el primer modo, es apropiado establecer el primer modo en el que se mantiene el coeficiente de cálculo del promedio a = 0,1. Asimismo, si se considera que la diferencia entre la frecuencia cardíaca y la frecuencia cardíaca instantánea ha convergido, incluso cuando, por ejemplo, se obtiene cinco veces sucesivamente la frecuencia cardíaca instantánea desviada de la frecuencia cardíaca en 20 lμm o menos, el modo cambia al primer modo, haciendo posible de este modo mejorar la suavidad de la frecuencia cardíaca.
Hay que tener en cuenta que cuando, por ejemplo, se realiza repentinamente un ejercicio como pedalear con toda su fuerza desde un estado de reposo, la frecuencia cardíaca de un ser humano aumenta a un ritmo de aproximadamente 2 lμm/latido como máximo. La Figura 6 muestra este estado. En cambio, apenas se considera que la frecuencia cardíaca aumenta a un ritmo superior a 2 lμm/latido. Por lo tanto, si la cantidad de cambio de la frecuencia cardíaca se proporciona con un límite superior de 2 lμm/latido, es posible evitar que la frecuencia cardíaca obtenida sea un valor anormal.
Cuando se procesa en cada momento en que la frecuencia cardíaca instantánea se desvía en gran medida de la frecuencia cardíaca, por ejemplo, si la diferencia entre la frecuencia cardíaca instantánea y la frecuencia cardíaca es igual o mayor que 40 lμm, es apropiado considerar la frecuencia cardíaca instantánea como un valor anormal, y este valor se descarta para no actualizar la frecuencia cardíaca. Sin embargo, esto corresponde al primer modo, y no se aplica lo mismo al segundo modo como un período para recuperar el estado del estado anormal.
A continuación, se describirá con referencia a la Figura 7 otro aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón 100a de acuerdo con la realización de la presente invención. El aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón 100a incluye una unidad de extracción 101, una primera unidad de cálculo 102, una segunda unidad de cálculo 103 y una unidad de conmutación 104. Estos componentes son los mismos que los del aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón 100 descrito anteriormente.
El aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón 100a incluye una unidad de control de salida 106. La unidad de control de salida 106 determina, como un período anormal, un período durante el cual la segunda unidad de cálculo 103 calcula una frecuencia cardíaca, un período durante el cual la diferencia entre la última frecuencia cardíaca instantánea y una frecuencia cardíaca calculada por la primera unidad de cálculo 102 excede un valor de referencia, o un período durante el cual la frecuencia cardíaca calculada cae dentro de un intervalo anormal establecido y detiene la salida de la frecuencia cardíaca durante el período anormal. Si, por ejemplo, la diferencia entre la frecuencia cardíaca instantánea y la frecuencia cardíaca es igual o mayor que 40 lμm, la frecuencia cardíaca calculada puede incluir un valor anormal o su influencia. Como alternativa, la frecuencia cardíaca calculada puede desviarse extremadamente de un valor normal para convertirse en un valor anormal (cae dentro del intervalo anormal establecido) tal como 0. En este caso, se determina un período anormal para detener la salida de la frecuencia cardíaca calculada.
Asimismo, la unidad de control de salida 106 se puede configurar para determinar, como el segundo período anormal, un período hasta que se determine nuevamente un período anormal dentro de un período de determinación establecido después del período anormal, y detener la salida de la frecuencia cardíaca durante el segundo período anormal. Por ejemplo, si se determina nuevamente un período anormal dentro de los 30 segundos posteriores a la determinación de un período anormal, un período desde la última determinación del período anormal hasta esta determinación del período anormal se establece como el segundo período anormal, y la salida de la frecuencia cardíaca se detiene durante el segundo período anormal.
Si la frecuencia cardíaca obtenida durante el período anormal cae dentro de un intervalo permisible establecido con respecto a la frecuencia cardíaca obtenida durante un período distinto al período anormal, la unidad de control de salida 106 emite la frecuencia cardíaca (conteo de latidos cardíacos). Incluso durante el período anormal, la diferencia entre la frecuencia cardíaca obtenida y la frecuencia cardíaca obtenida durante el período distinto al período anormal cae dentro de, por ejemplo, un intervalo de ± 10 lμm, la frecuencia cardíaca obtenida se adopta como un valor de salida.
Un método de cálculo del conteo de latidos del corazón por el aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón 100a puede incluir los siguientes pasos además de los pasos descritos con referencia a la Figura 2. Es posible establecer, como un período anormal, un período durante el cual la segunda unidad de cálculo 103 (segundo paso) calcula una frecuencia cardíaca, un período durante el cual la diferencia entre la última frecuencia cardíaca instantánea y la frecuencia cardíaca calculada por la primera unidad de cálculo 102 (primer paso) excede el valor de referencia, o un período durante el cual la frecuencia cardíaca calculada cae dentro del intervalo anormal establecido, y se detiene la salida de la frecuencia cardíaca durante el período anormal (sexto paso). Si la frecuencia cardíaca obtenida durante el período anormal cae dentro del intervalo permisible establecido con respecto a la frecuencia cardíaca obtenida durante el período distinto al período anormal, es posible emitir la frecuencia cardíaca (conteo de latidos) (séptimo paso). Asimismo, es posible determinar, como el segundo período anormal, un período hasta que se determine nuevamente un período anormal dentro de un período de determinación establecido después del período anormal, y detener la salida de la frecuencia cardíaca durante el segundo período anormal (octavo paso).
A continuación, se describirán ejemplos de la determinación del período anormal con referencia a las Figuras 8A, 8B, 8C, 8D y 8E. Haciendo referencia a las Figuras 8A, 8B, 8C, 8D y 8E, las frecuencias cardíacas obtenidas se representan mediante círculos en blanco.
En la Figura 8A, un resultado de la determinación de si la frecuencia cardíaca obtenida es un valor normal o un valor anormal se indica mediante líneas continuas. Si la frecuencia cardíaca es un valor normal, se determina 0, y si la frecuencia cardíaca es un valor anormal, se determina 1. El momento en el que se determina 1 se encuentra dentro de un período anormal y, por tanto, no se emite la frecuencia cardíaca.
En la Figura 8B, cuando se determina nuevamente un período anormal dentro de los 30 segundos posteriores a la determinación de un período anormal, un resultado de la determinación, como un valor anormal (un valor de 1), un período completo desde la última determinación del período anormal hasta esta determinación del período anormal se indica mediante líneas de puntos. El período indicado por las líneas de puntos durante el cual se determina un valor de 1 se establece como el segundo período anormal durante un período de adquisición de frecuencia cardíaca, y la frecuencia cardíaca obtenida no se emite durante este período, como se muestra en la Figura 8C.
En la Figura 8D, un intervalo de ±10 de cada valor de frecuencia cardiaca, excepto para las frecuencias cardíacas obtenidas durante el segundo período anormal descrito anteriormente, se indica mediante líneas continuas. Ya que no todas las frecuencias cardíacas durante el segundo período anormal son anormales, la frecuencia cardíaca dentro de este intervalo se puede emitir, como se muestra en la Figura 8E.
En la descripción anterior, la forma de onda electrocardiográfica de un cuerpo vivo se usa como información biométrica y una frecuencia cardíaca se usa como conteo de latidos cardíacos. Sin embargo, la presente invención no se limita a esto. La información relativa al pulso se puede utilizar como información biométrica y la frecuencia de pulso se puede utilizar como conteo de los latidos del corazón. Por ejemplo, se obtiene una forma de onda de pulso en series de tiempo como información biométrica irradiando la piel con luz y midiendo la luz reflejada. Ya que la cantidad de sangre que absorbe la luz cambia dependiendo del pulso para cambiar la intensidad de la luz reflejada, es posible medir la
frecuencia de pulso a partir del cambio en la intensidad de la reflexión. Al formar, por ejemplo, una disposición en la que se utiliza un elemento emisor de luz semiconductor como fuente de luz y un fotodiodo mide la luz reflejada, se puede reducir el tamaño de un aparato de medición, obteniendo de este modo un sensor tipo pulsera. Dicha reducción de tamaño permite utilizar muy fácilmente el aparato de medición montándolo sobre un sujeto.
Asimismo, por ejemplo, es posible utilizar, como un conteo de latidos, una frecuencia de pulso obtenida midiendo un cambio de color de la superficie de la piel de la cara o similar. Ya que la cantidad de luz obtenida cuando la piel se irradia con luz solar o luz de iluminación y refleja los cambios de luz dependiendo de un pulso, se puede medir una frecuencia de pulso usando un resultado de la captura del cambio por una cámara o similar. En este caso, es posible obtener una ventaja de que es posible medir una frecuencia de pulso en un lugar alejado del sujeto sin montar nada sobre el sujeto.
Hay que tener en cuenta que el aparato de cálculo del conteo de latidos de acuerdo con la realización descrita anteriormente es un aparato informático móvil que incluye una CPU (Unidad central de procesamiento) 301, un dispositivo de almacenamiento principal 302, un dispositivo de almacenamiento externo 303 y un dispositivo de conexión a red 304, como se muestra en la Figura 9. Cada una de las funciones descritas anteriormente se implementa cuando la CPU 301 funciona mediante un programa cargado en el dispositivo de almacenamiento principal 302. Hay que tener en cuenta que el dispositivo de conexión a red 304 está conectado a una red 305. Las respectivas funciones también se pueden distribuir a una pluralidad de aparatos informáticos.
El aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con la realización descrita anteriormente puede estar formado por un PLD (dispositivo lógico programable) tal como una FPGA (matriz de puertas programables en campo). Por ejemplo, la unidad de almacenamiento, la unidad de extracción, la primera unidad de cálculo, la segunda unidad de cálculo y la unidad de conmutación se proporcionan como circuitos en los elementos lógicos de una FPGA, se puede hacer que la FPGA funcione como el aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón. Cada una de las unidades de almacenamiento, la unidad de extracción, la primera unidad de cálculo, la segunda unidad de cálculo y la unidad de conmutación se escribe en la FPGA conectando un dispositivo de escritura predeterminado.
Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo con la presente invención, la primera unidad de cálculo que calcula un conteo de latidos del corazón a partir de una pluralidad de conteos instantáneos de latidos del corazón mediante el procesamiento de cálculo del promedio con un filtro IIR utilizando el primer coeficiente de un valor fijo menor que 1 y la segunda unidad de cálculo que calcula el conteo de latidos del corazón a partir de la pluralidad de conteos instantáneos de latidos del corazón mediante el procesamiento de cálculo del promedio con un filtro IIR utilizando el segundo coeficiente de un valor variable menor que 1 se cambian en función de la diferencia entre el conteo de latidos del corazón calculado anteriormente y el último conteo instantáneo de latidos del corazón. Como resultado, de acuerdo con la presente invención, incluso si los conteos instantáneos de latidos del corazón incluyen un valor anormal, es posible calcular un conteo de latidos del corazón apropiadamente.
Explicación de los números y signos de referencia
100 aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón,
101 unidad de extracción, 102...primera unidad de cálculo,
103 segunda unidad de cálculo, 104... unidad de conmutación,
105 actualización de la unidad de parada, 106... unidad de control de salida,
121 electrocardiograma
Claims (14)
1. Un aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón (100) que comprende:
una unidad de extracción (101) configurada para extraer una pluralidad de conteos instantáneos de latidos del corazón relativos a un conteo de latidos de un corazón en series de tiempo a partir de información biométrica; una primera unidad de cálculo (102) configurada para calcular el conteo de latidos del corazón a partir de la pluralidad de conteos instantáneos de latidos del corazón mediante un procesamiento de cálculo del promedio con un filtro IIR utilizando un primer coeficiente de un valor fijo menor que 1, en donde la primera unidad de cálculo está configurada para calcular una ecuación: frecuencia cardíaca en el momento actual = (frecuencia cardíaca instantánea * primer coeficiente) {frecuencia cardíaca en el momento inmediatamente anterior * (1 - primer coeficiente)};
una segunda unidad de cálculo (103) configurada para calcular el conteo de latidos del corazón a partir de la pluralidad de conteos instantáneos de latidos del corazón mediante un procesamiento de cálculo del promedio con un filtro IIR utilizando un segundo coeficiente, en donde la segunda unidad de cálculo está configurada para calcular una ecuación:
frecuencia cardíaca en el momento actual = (frecuencia cardíaca instantánea * segundo coeficiente) {frecuencia cardíaca en el momento inmediatamente anterior * (1 - segundo coeficiente)};
y
una unidad de conmutación (104) configurada para cambiar entre la primera unidad de cálculo y la segunda unidad de cálculo,
en donde la segunda unidad de cálculo está configurada para utilizar un valor variable menor que 1 como el segundo coeficiente, la segunda unidad de cálculo incluye una unidad de procesamiento de coeficiente (103a) configurada para comenzar el segundo coeficiente con un valor mayor que el primer coeficiente y acercar el segundo coeficiente al primer coeficiente para cada latido, y
la unidad de conmutación está configurada para cambiar entre la primera unidad de cálculo y la segunda unidad de cálculo en función de la diferencia entre el conteo de latidos del corazón calculado por una de la primera unidad de cálculo y la segunda unidad de cálculo y el último conteo instantáneo de latidos del corazón extraído por la unidad de extracción.
2. El aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con la reivindicación 1, en donde,
en un primer estado en el que un estado en el que la diferencia entre el último conteo instantáneo de latidos del corazón y el conteo de latidos del corazón calculado por la primera unidad de cálculo no es menor que una primera constante establecida continúa durante un primer conteo de latidos del corazón establecido, la unidad de conmutación cambia de la primera unidad de cálculo a la segunda unidad de cálculo, y
en uno de un segundo estado en el que un estado en el que la diferencia entre el último conteo instantáneo de latidos del corazón y el conteo de latidos calculado por la segunda unidad de cálculo no es mayor que una segunda constante establecida continúa durante un segundo conteo de latidos del corazón establecido y un tercer estado en donde el segundo coeficiente es igual al primer coeficiente, la unidad de conmutación cambia de la segunda unidad de cálculo a la primera unidad de cálculo.
3. El aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende además una unidad de detención de la actualización (105) configurada para detener la actualización del conteo de latidos del corazón cuando la diferencia entre el último conteo instantáneo de latidos del corazón y el conteo de latidos calculado por la primera unidad de cálculo excede un valor de referencia establecido, y para limitar un valor de actualización del conteo de latidos del corazón cuando una diferencia entre el conteo de latidos del corazón calculado en un momento inmediatamente anterior por la primera unidad de cálculo y el conteo de latidos del corazón calculado en un momento actual por la primera unidad de cálculo excede el valor de referencia establecido.
4. El aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además una unidad de control de salida (106) configurada para determinar, como un período anormal, uno de un período durante el cual la segunda unidad de cálculo calcula el conteo de latidos del corazón, un período durante el cual la diferencia entre el último conteo instantáneo de latidos del corazón y el conteo de latidos del corazón calculado por la primera unidad de cálculo excede el valor de referencia establecido, y un período durante el cual el conteo calculado de latidos del corazón cae dentro de un intervalo anormal establecido, y detiene la salida del conteo de latidos del corazón durante el período anormal.
5. El aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con la reivindicación 4, en donde, si el conteo de latidos del corazón obtenido durante el período anormal cae dentro de un intervalo permitido establecido con respecto al conteo de latidos del corazón obtenido durante un período distinto al período anormal, la unidad de control de salida emite el conteo de latidos del corazón.
6. El aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la información biométrica es una forma de onda electrocardiografía de un cuerpo vivo, y el conteo de latidos del corazón es una frecuencia cardíaca.
7. El aparato de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la información biométrica es información relativa a un pulso, y el conteo de latidos del corazón es una frecuencia de pulso.
8. Un método de cálculo del conteo de latidos del corazón implementado por ordenador
que comprende:
un primer paso para extraer una pluralidad de conteos instantáneos de latidos del corazón en series de tiempo a partir de información biométrica; un segundo paso para obtener un conteo de latidos del corazón a partir de la pluralidad de conteos instantáneos de latidos del corazón mediante un procesamiento de cálculo del promedio con un filtro IIR utilizando un primer coeficiente de un valor fijo menor que 1, en donde, en el segundo paso, se calcula una ecuación:
frecuencia cardíaca en el momento actual = (frecuencia cardíaca instantánea * primer coeficiente) {frecuencia cardíaca en el momento inmediatamente anterior * (1 - primer coeficiente)};
un tercer paso para obtener un conteo de latidos del corazón a partir de la pluralidad de conteos instantáneos de latidos del corazón mediante un procesamiento de cálculo del promedio con un filtro IIR utilizando un segundo coeficiente, en donde, en el tercer paso, se calcula una ecuación:
frecuencia cardíaca en el momento actual = (frecuencia cardíaca instantánea * segundo coeficiente) {frecuencia cardíaca en el momento inmediatamente anterior * (1 - segundo coeficiente)};
y
un cuarto paso para cambiar entre el segundo paso y el tercer paso,
en donde, en el tercer paso, un valor de variable menor que 1 se usa como el segundo coeficiente,
en el tercer paso, el segundo coeficiente comienza con un valor mayor que el primer coeficiente y se hace más cercano al primer coeficiente para cada tiempo, y
en el cuarto paso, el cambio entre el segundo paso y el tercer paso se lleva a cabo en función de una diferencia entre el último conteo instantáneo de latidos del corazón extraído y el conteo de latidos del corazón obtenido previamente en uno de los pasos segundo y tercero.
9. El método de cálculo del conteo de latidos de acuerdo con la reivindicación 8, en donde, en el cuarto paso,
en un primer estado en el que un estado en el que la diferencia entre el último conteo instantáneo de latidos del corazón y el conteo de latidos del corazón obtenido en el segundo paso no es menor que una primera constante establecida continúa durante un primer conteo de latidos del corazón establecido, el segundo paso se cambia al tercer paso, y
en uno de un segundo estado en el que un estado en el que la diferencia entre el último conteo instantáneo de latidos del corazón y el conteo de latidos del corazón obtenido en el tercer paso no es mayor que una segunda constante establecida continúa durante un segundo conteo de latidos del corazón establecido y un tercer estado en el cual el segundo coeficiente es igual al primer coeficiente, el tercer paso se cambia al segundo paso.
10. El método de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, que comprende además un quinto paso para detener la actualización del conteo de latidos del corazón cuando la diferencia entre el último conteo de latidos del corazón y el conteo de latidos del corazón obtenido en el segundo paso excede un valor de referencia establecido, y limitar un valor de actualización del conteo de latidos del corazón cuando una diferencia entre el conteo de latidos del corazón calculado en un momento inmediatamente anterior en el segundo paso y el conteo de latidos del corazón calculado en el momento actual en el segundo paso excede el valor de referencia establecido.
11. El método de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que comprende además un sexto paso para determinar, como un período anormal, uno de un período durante el cual se obtiene el conteo de latidos del corazón en el tercer paso, un período durante el cual la diferencia entre el último conteo instantáneo de latidos del corazón y el conteo de latidos del corazón obtenido en el segundo paso excede el valor de referencia establecido, y un período durante el cual el conteo de latidos del corazón obtenido cae dentro de un intervalo anormal establecido, y la detención de la salida del conteo de latidos del corazón durante el período anormal.
12. El método de cálculo del conteo de latidos de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además un séptimo paso de salida del conteo de latidos del corazón cuando el conteo de latidos del corazón obtenido durante el período anormal cae dentro de un intervalo permitido establecido con respecto al conteo de latidos del corazón obtenido durante un período distinto del período anormal.
13. El método de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en donde la información biométrica es la forma de onda electrocardiográfica de un cuerpo vivo, y el conteo de latidos del corazón es una frecuencia cardíaca.
14. El método de cálculo del conteo de latidos del corazón de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en donde la información biométrica es información relativa a un pulso, y el conteo de latidos del corazón es una frecuencia de pulso.
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