JP2001070265A - 脈波解析法 - Google Patents

脈波解析法

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    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7239—Details of waveform analysis using differentiation including higher order derivatives

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脈波から心電図のＲＲ間隔に相当する情報を
略正確に取り出すための脈波解析法を提供すること。 【解決手段】 脈波解析装置は、脈波センサで検出され
た脈波情報から脈波ＲＲ間隔を取り出すための脈波解析
を実行する。まず、一定時間脈波を計測し、その計測し
た脈波を微分して速度脈波を求める。続いて、一拍毎の
脈に対する速度脈波のピークを求め、隣合うピーク同士
の間隔（ピーク間隔）を求める。続いて、各ピーク間隔
の平均値から求めたスレッシュホールド値以上の値を脈
波ＲＲ間隔とする。但し、速度脈波のピーク検出は、ピ
ーク検出用フラグが「１」の状態（ピーク検出領域）で
行われ、そのピーク検出領域内で、前後数点（例えば５
点）より大きく、且つ第１のスレッシュホールド値を超
えたものをピークとする。また、脈波ＲＲ間隔を求める
場合は、第２のスレッシュホールド値以上のピーク間隔
を脈波ＲＲ間隔とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体の脈波から心
電図のＲＲ間隔に相当する情報を取り出すための脈波解
析法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、医療診断及び健康診断として心電
図計測が使用されてきた。特に、心電図のＲＲ間隔は、
心拍リズムの評価や、自律神経機能を評価する指標とし
て広く臨床応用されている。なお、心電図のＲＲ間隔
は、心室の脱分極によって生じるＱＲＳ郡のうち最も顕
著に観察されるＲ波のピーク間隔を測定するものであ
る。これに対し、人体の脈波を計測し、その脈波のピー
ク間隔を心電図のＲＲ間隔に相当する情報として医療診
断や健康診断等に利用することが考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、脈波のピー
クは、心電図のＲ波ほど顕著なピークでないため、正確
なピーク間隔を求めることが困難であるという問題があ
った。本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、
その目的は、脈波から心電図のＲＲ間隔に相当する情報
を略正確に取り出すための脈波解析法を提供することに
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では、任意の一定
時間連続して計測した脈波を微分して速度脈波を算出
し、この速度脈波のピーク間隔を心電図のＲＲ間隔に相
当する脈波ＲＲ間隔とする。この方法によれば、速度脈
波の符号が負から正へ変わる点での間隔（脈波のボトム
間隔）を脈波ＲＲ間隔とした場合、及び速度脈波の符号
が正から負へ変わる点での間隔（脈波のピーク間隔）を
脈波ＲＲ間隔とした場合と比較して、心電図のＲＲ間隔
に最も近い値を得ることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。本発明は、人体の脈波を計測し
て解析を行い、各種の医療診断や健康診断を行う診断装
置に適用される。この診断装置は、人体の指１に取り付
けて使用される脈波センサ２（図２参照）と、この脈波
センサ２の検出結果に基づいて所定の脈波解析を行う脈
波解析装置（図示しない）を備える。なお、医療診断及
び健康診断とは、例えば脈拍や脈拍間隔を解析して、不
整脈や自律神経の異常を判断するものである。
【０００６】脈波センサ２は、図２に示すように、発光
素子３と受光素子４を備える周知の反射型センサであ
り、発光素子３から指１に向かって光が照射されると、
光の一部が指１の内部を通る毛細動脈１ａに当たって毛
細動脈１ａを流れる血液中のヘモグロビンに吸収され、
残りの光が毛細動脈１ａで反射して散乱し、一部が受光
素子４に入射する。この時、血液の脈動により、毛細動
脈１ａにあるヘモグロビンの量が波動的に変化するの
で、ヘモグロビンに吸収される光も波動的に変化する。
その結果、毛細動脈１ａで反射して受光素子４で検出さ
れる受光量が変化し、その受光量の変化を脈波情報（例
えば電圧信号）として脈波解析装置に出力している。
【０００７】脈波解析装置は、脈波センサ２で検出され
た脈波情報から脈波ＲＲ間隔を取り出すための脈波解析
プログラムが組み込まれたマイクロコンピュータを内蔵
する。以下に、脈波ＲＲ間隔を取り出すための処理手順
を図１に示すフローチャートに基づいて説明する。ま
ず、図３（ａ）に示すように、一定時間（アプリケーシ
ョンによるが例えば１０秒）脈波を計測する（Ｓ１
０）。続いて、図３（ｂ）に示すように、計測した脈波
を微分して速度脈波を求める（Ｓ２０）。
【０００８】続いて、計測した一定時間内において、一
拍毎の脈に対する速度脈波のピークを求める（Ｓ３
０）。続いて、隣り合うピーク同士の間隔（ピーク間
隔）を求める（Ｓ４０）。続いて、各ピーク間隔の平均
値から求めたスレッシュホールド値以上の値を脈波ＲＲ
間隔とする（Ｓ５０）。この脈波ＲＲ間隔に基づいて、
医療診断あるいは健康診断に係わるプログラムを実行す
る（Ｓ６０）。また、この脈波解析プログラムを連続し
て繰り返し行うことにより、健康状態を継続してモニタ
ーすることができる。
【０００９】ここで、上記のＳ３０で処理される速度脈
波のピーク検出の方法、及びＳ５０で処理される脈波Ｒ
Ｒ間隔の求め方について説明する。Ｓ３０のピーク検出
は、図４に示すように、ピーク検出用フラグに基づいて
行われる。このピーク検出用フラグは、速度脈波が
「０」以下になった時点で例えば「０」から「１」へ反
転し、その後、ピークを検出した時点で「１」から
「０」へ再反転する。この場合、ピーク検出は、ピーク
検出用フラグが「１」の状態（ピーク検出領域）で行わ
れ、そのピーク検出領域内で、前後数点（例えば５点）
より大きく、且つ第１のスレッシュホールド値を超えた
ものをピークとする。この方法によれば、ピーク検出用
フラグが「０」の状態（ピーク検出領域以外）で出現す
るａのような誤ピークの検出を防止できる。なお、第１
のスレッシュホールド値は、例えば一定時間内で求めた
速度脈波データの最大値に或る係数Ｐｈをかけて定めら
れる。
【００１０】Ｓ５０の脈波ＲＲ間隔は、Ｓ４０で求めた
ピーク間隔のうち、第２のスレッシュホールド値以上の
ものを脈波ＲＲ間隔とする。この方法によれば、図４に
示すピーク検出領域でｂのような誤ピークが出現して
も、この誤ピークｂを基準とするピーク間隔が第２のス
レッシュホールド値より小さいため、ｂのような誤ピー
クの検出を防止できる。なお、第２のスレッシュホール
ド値は、例えば一定時間内で求めたピーク間隔の平均値
に或る係数Ｐｔをかけて定められる。
【００１１】次に、本実施例の効果について説明する。
速度脈波から脈波ＲＲ間隔を取り出す方法としては、上
述した本発明の方法（ 速度脈波のピーク間隔を脈波ＲＲ間隔とする）以外
に、以下の２つ（、）の方法が考えられる。 速度脈波の負正０クロス点（符号が負から正へ変わる
点）の間隔を脈波ＲＲ間隔とする。 速度脈波の正負０クロス点（符号が正から負へ変わる
点）の間隔を脈波ＲＲ間隔とする。
【００１２】そこで、上記３つの方法から求めた脈波Ｒ
Ｒ間隔をそれぞれ０．５秒でリサンプリングし、同様に
リサンプリングした心電図ＲＲ間隔との差を求めた。そ
の結果を図５〜図７に示す。なお、図５〜図７に記載し
た各データは、それぞれ心電図ＲＲ間隔との差を示すも
ので、数値が小さい程、心電図ＲＲ間隔に近いことを表
している。また、各図の右下には、それぞれの方法によ
り求めた各データの平均値を記載した。上記の結果（図
５〜図７）を比較すると、本発明の方法によって求め
た脈波ＲＲ間隔が最も心電図ＲＲ間隔に近いことが分か
る。
【００１３】そこで、本発明の方法において、Ｐｈ、
Ｐｔをさらに詳細に調査した結果、図８に示すように、
Ｐｈ＝０．１６及び０．１７、Ｐｔ＝０．７５が最適値
であることが分かった。但し、Ｐｈ及びＰｔの最適値
は、被験者が異なる場合や計測データの量等によって変
動する可能性があるため、上記の値（Ｐｈ＝０．１６及
び０．１７、Ｐｔ＝０．７５）が常に最適値であるとは
限らない。以上のように、本発明の方法によれば、脈
波から心電図のＲＲ間隔に相当する情報（速度脈波のピ
ーク間隔）を略正確に取り出すことができ、他の方法
、で求めた脈波ＲＲ間隔と比較しても、最も心電図
のＲＲ間隔に近いことが判明された。
【図面の簡単な説明】
【図１】脈波解析プログラムの処理手順を示すフローチ
ャートである。
【図２】指と脈波センサの断面図である。
【図３】脈波と速度脈波の波形を示す測定グラフであ
る。
【図４】速度脈波のピーク検出領域を説明する図面であ
る。
【図５】方法から求めた脈波ＲＲ間隔と心電図ＲＲ間
隔との差を示す測定結果。
【図６】方法から求めた脈波ＲＲ間隔と心電図ＲＲ間
隔との差を示す測定結果。
【図７】方法から求めた脈波ＲＲ間隔と心電図ＲＲ間
隔との差を示す測定結果。
【図８】Ｐｔ、Ｐｈの最適化を検討した調査結果であ
る。
【符号の説明】
２ 脈波センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 禎祐 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 4C017 AA09 AA19 AC03 AC15 BC23 BD01 FF08 4C027 AA02 GG02

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】生体の脈波から心電図のＲＲ間隔に相当す
    る情報を算出する脈波解析法であって、 任意の一定時間連続して計測した脈波を微分して速度脈
    波を算出し、 この速度脈波のピーク間隔を前記心電図のＲＲ間隔に相
    当する脈波ＲＲ間隔とすることを特徴とする脈波解析
    法。
  2. 【請求項２】生体の脈波から心電図のＲＲ間隔に相当す
    る情報を算出する脈波解析法であって、 任意の一定時間連続して計測した脈波を微分して速度脈
    波を算出し、 この速度脈波の前後数点より大きいデータをピークとし
    て求め、このピーク間隔を前記心電図のＲＲ間隔に相当
    する脈波ＲＲ間隔とすることを特徴とする脈波解析法。
  3. 【請求項３】生体の脈波から心電図のＲＲ間隔に相当す
    る情報を算出する脈波解析法であって、 任意の一定時間連続して計測した脈波を微分して速度脈
    波を算出し、 この速度脈波の前後数点より大きく且つ或るスレッシュ
    ホールド値以上の値をピークとして求め、このピーク間
    隔を前記心電図のＲＲ間隔に相当する脈波ＲＲ間隔とす
    ることを特徴とする脈波解析法。
  4. 【請求項４】生体の脈波から心電図のＲＲ間隔に相当す
    る情報を算出する脈波解析法であって、 任意の一定時間連続して計測した脈波を微分して速度脈
    波を算出し、 この速度脈波から或るスレッシュホールド値を基にピー
    クを求め、このピーク間隔を前記心電図のＲＲ間隔に相
    当する脈波ＲＲ間隔とすることを特徴とする脈波解析
    法。
  5. 【請求項５】生体の脈波から心電図のＲＲ間隔に相当す
    る情報を算出する脈波解析法であって、 任意の一定時間連続して計測した脈波を微分して速度脈
    波を算出し、 この速度脈波の前後数点より大きいデータをピークとし
    て求め、このピーク間隔のうち、或るスレッシュホール
    ド値以上の値を前記心電図のＲＲ間隔に相当する脈波Ｒ
    Ｒ間隔とすることを特徴とする脈波解析法。
  6. 【請求項６】生体の脈波から心電図のＲＲ間隔に相当す
    る情報を算出する脈波解析法であって、 任意の一定時間連続して計測した脈波を微分して速度脈
    波を算出し、 この速度脈波からピークを検出し、このピーク間隔のう
    ち、或るスレッシュホールド値以上の値を前記心電図の
    ＲＲ間隔に相当する脈波ＲＲ間隔とすることを特徴とす
    る脈波解析法。
  7. 【請求項７】生体の脈波から心電図のＲＲ間隔に相当す
    る情報を算出する脈波解析法であって、 任意の一定時間連続して計測した脈波を微分して速度脈
    波を算出し、 この速度脈波の前後数点より大きく且つ第１のスレッシ
    ュホールド値以上の値をピークとして求め、このピーク
    間隔のうち、第２のスレッシュホールド値以上の値を前
    記心電図のＲＲ間隔に相当する脈波ＲＲ間隔とすること
    を特徴とする脈波解析法。
  8. 【請求項８】生体の脈波から心電図のＲＲ間隔に相当す
    る情報を算出する脈波解析法であって、 任意の一定時間連続して計測した脈波を微分して速度脈
    波を算出し、 この速度脈波から第１のスレッシュホールド値を基にピ
    ークを求め、このピーク間隔のうち、第２のスレッシュ
    ホールド値以上の値を前記心電図のＲＲ間隔に相当する
    脈波ＲＲ間隔とすることを特徴とする脈波解析法。
  9. 【請求項９】請求項３及び４に記載した脈波解析法にお
    いて、 前記速度脈波から前記スレッシュホールド値を定めるこ
    とを特徴とする脈波解析法。
  10. 【請求項１０】請求項３及び４に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波の最大値から前記スレッシュホールド値を
    定めることを特徴とする脈波解析法。
  11. 【請求項１１】請求項３及び４に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波の最大値に０．１６または０．１７をかけ
    て前記スレッシュホールド値を定めることを特徴とする
    脈波解析法。
  12. 【請求項１２】請求項５及び６に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記ピーク間隔から前記スレッシュホールド値を定める
    ことを特徴とする脈波解析法。
  13. 【請求項１３】請求項５及び６に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記ピーク間隔の平均値から前記スレッシュホールド値
    を定めることを特徴とする脈波解析法。
  14. 【請求項１４】請求項５及び６に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記ピーク間隔の平均値に０．７５をかけて前記スレッ
    シュホールド値を定めることを特徴とする脈波解析法。
  15. 【請求項１５】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波から前記第１のスレッシュホールド値を定
    めることを特徴とする脈波解析法。
  16. 【請求項１６】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波の最大値から前記第１のスレッシュホール
    ド値を定めることを特徴とする脈波解析法。
  17. 【請求項１７】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波の最大値に０．１６または０．１７をかけ
    て前記第１のスレッシュホールド値を定めることを特徴
    とする脈波解析法。
  18. 【請求項１８】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記ピーク間隔から前記第２のスレッシュホールド値を
    定めることを特徴とする脈波解析法。
  19. 【請求項１９】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記ピーク間隔の平均値から前記第２のスレッシュホー
    ルド値を定めることを特徴とする脈波解析法。
  20. 【請求項２０】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記ピーク間隔の平均値に０．７５をかけて前記第２の
    スレッシュホールド値を定めることを特徴とする脈波解
    析法。
  21. 【請求項２１】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波から前記第１のスレッシュホールド値を定
    め、前記ピーク間隔から前記第２のスレッシュホールド
    値を定めることを特徴とする脈波解析法。
  22. 【請求項２２】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波の最大値から前記第１のスレッシュホール
    ド値を定め、前記ピーク間隔から前記第２のスレッシュ
    ホールド値を定めることを特徴とする脈波解析法。
  23. 【請求項２３】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波の最大値に０．１６または０．１７をかけ
    て前記第１のスレッシュホールド値を定め、前記ピーク
    間隔から前記第２のスレッシュホールド値を定めること
    を特徴とする脈波解析法。
  24. 【請求項２４】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波から前記第１のスレッシュホールド値を定
    め、前記ピーク間隔の平均値から前記第２のスレッシュ
    ホールド値を定めることを特徴とする脈波解析法。
  25. 【請求項２５】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波の最大値から前記第１のスレッシュホール
    ド値を定め、前記ピーク間隔の平均値から前記第２のス
    レッシュホールド値を定めることを特徴とする脈波解析
    法。
  26. 【請求項２６】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波の最大値に０．１６または０．１７をかけ
    て前記第１のスレッシュホールド値を定め、前記ピーク
    間隔の平均値から前記第２のスレッシュホールド値を定
    めることを特徴とする脈波解析法。
  27. 【請求項２７】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波から前記第１のスレッシュホールド値を定
    め、前記ピーク間隔の平均値に０．７５をかけて前記第
    ２のスレッシュホールド値を定めることを特徴とする脈
    波解析法。
  28. 【請求項２８】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波の最大値から前記第１のスレッシュホール
    ド値を定め、前記ピーク間隔の平均値に０．７５をかけ
    て前記第２のスレッシュホールド値を定めることを特徴
    とする脈波解析法。
  29. 【請求項２９】請求項７及び８に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波の最大値に０．１６または０．１７をかけ
    て前記第１のスレッシュホールド値を定め、前記ピーク
    間隔の平均値に０．７５をかけて前記第２のスレッシュ
    ホールド値を定めることを特徴とする脈波解析法。
  30. 【請求項３０】請求項１〜２９に記載した脈波解析法に
    おいて、 前記速度脈波が０以下になった時点で第１の状態から第
    ２の状態へ反転し、その後、ピークを検出した時点で前
    記第２の状態から前記第１の状態へ再反転するフラグを
    具備し、このフラグが前記第２の状態の時に前記速度脈
    波のピーク検出を行うことを特徴とする脈波解析法。
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