JP2001198094A - 脈拍数検出装置 - Google Patents
脈拍数検出装置Info
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- JP2001198094A JP2001198094A JP2000009818A JP2000009818A JP2001198094A JP 2001198094 A JP2001198094 A JP 2001198094A JP 2000009818 A JP2000009818 A JP 2000009818A JP 2000009818 A JP2000009818 A JP 2000009818A JP 2001198094 A JP2001198094 A JP 2001198094A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安静時のみならず、日常生活や運動時におい
ても心拍数と同期した脈拍数を検出できること。 【解決手段】 データ処理回路は、Ａ／Ｄ変換器でデジ
タル変換された脈波データを読み込み、その脈波データ
を任意の個数計測して、１つのブロックにまとめた後、
ブロック毎に平均値を算出して、各ブロック毎の平均値
を用いて脈波を再構成する。再構成した脈波の振幅のピ
ークが検出された後、再構成した脈波のピーク間隔時間
を算出し、過去の任意個数のピーク間隔時間の平均値と
今回のピーク間隔時間との差が一定値以上の場合は、今
回のピーク間隔時間を過去の任意個数のピーク間隔時間
の平均値に置き換えて、今回と過去の任意個数のピーク
間隔時間を使って移動平均化処理を行い、その平均化処
理したピーク間隔時間を使用して脈拍数を算出する。
ても心拍数と同期した脈拍数を検出できること。 【解決手段】 データ処理回路は、Ａ／Ｄ変換器でデジ
タル変換された脈波データを読み込み、その脈波データ
を任意の個数計測して、１つのブロックにまとめた後、
ブロック毎に平均値を算出して、各ブロック毎の平均値
を用いて脈波を再構成する。再構成した脈波の振幅のピ
ークが検出された後、再構成した脈波のピーク間隔時間
を算出し、過去の任意個数のピーク間隔時間の平均値と
今回のピーク間隔時間との差が一定値以上の場合は、今
回のピーク間隔時間を過去の任意個数のピーク間隔時間
の平均値に置き換えて、今回と過去の任意個数のピーク
間隔時間を使って移動平均化処理を行い、その平均化処
理したピーク間隔時間を使用して脈拍数を算出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体の脈波からピ
ーク間隔時間を算出し、そのピーク間隔時間より脈拍数
を検出する脈拍数検出装置に関する。
ーク間隔時間を算出し、そのピーク間隔時間より脈拍数
を検出する脈拍数検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、健康管理の用途から、日常生活や
軽い運動時での心臓の拍動数（心拍数）をモニターする
ニーズが高まっている。心拍数を検出するには、心拍に
伴って発生する活動電位を胸部より計測して、心電図
（図３（ａ）参照）に表し、その振幅のピーク間隔時間
から算出する方法が一般的である。しかし、この方法で
は、電極を体に貼り付ける必要があり煩わしいため、心
拍数の代用として、脈波から脈拍数を検出する方法が提
案されている。脈波とは、心臓の拍動に連れて起こる動
脈内の圧力変動が末梢動脈に波動して伝わったもので、
その計測装置の１つに光学式の脈波センサがある。この
脈波センサは、血液中のヘモグロビンの光吸収特性を利
用して末梢動脈の血液の波動的な容積変化を計測するも
ので、指などに簡便に装着して脈波を計測することがで
きるため、脈拍数を検出する装置として今後も広く普及
していくと考えられる。
軽い運動時での心臓の拍動数（心拍数）をモニターする
ニーズが高まっている。心拍数を検出するには、心拍に
伴って発生する活動電位を胸部より計測して、心電図
（図３（ａ）参照）に表し、その振幅のピーク間隔時間
から算出する方法が一般的である。しかし、この方法で
は、電極を体に貼り付ける必要があり煩わしいため、心
拍数の代用として、脈波から脈拍数を検出する方法が提
案されている。脈波とは、心臓の拍動に連れて起こる動
脈内の圧力変動が末梢動脈に波動して伝わったもので、
その計測装置の１つに光学式の脈波センサがある。この
脈波センサは、血液中のヘモグロビンの光吸収特性を利
用して末梢動脈の血液の波動的な容積変化を計測するも
ので、指などに簡便に装着して脈波を計測することがで
きるため、脈拍数を検出する装置として今後も広く普及
していくと考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、安静時に
は、心電波形と脈波のピークは同期しており、心拍数と
脈拍数は一致するが、日常生活や運動時には、脈波セン
サのずれや外乱ノイズの混入、また体動に伴う末梢動脈
の血流の乱れ等により、図３（ｂ）に示すように、心臓
の拍動とは無関係な脈波の振幅のピークａ、ピークｂ等
が発生し、心拍数と脈拍数は一致しなくなる。こうなる
と、脈拍数を心拍数の代用として利用できなくなる。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、安静時のみならず、日常生活や運動時においても心
拍数と同期した脈拍数を検出できる脈拍数検出装置を提
供することにある。
は、心電波形と脈波のピークは同期しており、心拍数と
脈拍数は一致するが、日常生活や運動時には、脈波セン
サのずれや外乱ノイズの混入、また体動に伴う末梢動脈
の血流の乱れ等により、図３（ｂ）に示すように、心臓
の拍動とは無関係な脈波の振幅のピークａ、ピークｂ等
が発生し、心拍数と脈拍数は一致しなくなる。こうなる
と、脈拍数を心拍数の代用として利用できなくなる。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、安静時のみならず、日常生活や運動時においても心
拍数と同期した脈拍数を検出できる脈拍数検出装置を提
供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】（請求項１の手段）本発
明の脈拍数検出装置は、生体の脈波情報をアナログ信号
として入力し、そのアナログ信号をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器で変換されたデ
ジタル信号を脈波データとして取り込み、その脈波デー
タから脈波を再構成する脈波構成手段と、この脈波構成
手段によって再構成された脈波の振幅の１つのピークか
ら次のピークまでのピーク間隔時間を算出するピーク間
隔時間算出手段と、このピーク間隔時間算出手段によっ
て算出された過去の任意個数のピーク間隔時間を統計処
理して基準時間を算出する基準時間算出手段と、前記基
準時間と前記ピーク間隔時間算出手段によって算出され
た今回のピーク間隔時間とが一定値以上異なる場合に、
異常として処理する異常処理手段とを備えている。この
構成によれば、今回のピーク間隔時間が異常の場合は、
そのピーク間隔時間を使って脈拍数がカウントされるこ
とを防止できるので、心拍数と同期した脈拍数を検出す
ることが可能である。
明の脈拍数検出装置は、生体の脈波情報をアナログ信号
として入力し、そのアナログ信号をデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器で変換されたデ
ジタル信号を脈波データとして取り込み、その脈波デー
タから脈波を再構成する脈波構成手段と、この脈波構成
手段によって再構成された脈波の振幅の１つのピークか
ら次のピークまでのピーク間隔時間を算出するピーク間
隔時間算出手段と、このピーク間隔時間算出手段によっ
て算出された過去の任意個数のピーク間隔時間を統計処
理して基準時間を算出する基準時間算出手段と、前記基
準時間と前記ピーク間隔時間算出手段によって算出され
た今回のピーク間隔時間とが一定値以上異なる場合に、
異常として処理する異常処理手段とを備えている。この
構成によれば、今回のピーク間隔時間が異常の場合は、
そのピーク間隔時間を使って脈拍数がカウントされるこ
とを防止できるので、心拍数と同期した脈拍数を検出す
ることが可能である。
【０００５】（請求項２の手段）本発明の脈拍数検出装
置は、生体の脈波情報をアナログ信号として入力し、そ
のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を脈波
データとして取り込み、その脈波データから脈波を再構
成する脈波構成手段と、この脈波構成手段によって再構
成された脈波の振幅のピーク値を算出するピーク値算出
手段と、このピーク値算出手段によって算出された過去
の任意個数のピーク値を統計処理して基準値を算出する
基準値算出手段と、前記基準値と前記ピーク値算出手段
で算出された今回のピーク値とが一定値以上異なる場合
に、異常として処理する異常処理手段とを備えている。
この構成によれば、今回のピーク値が異常の場合は、ピ
ーク値算出手段で算出された今回のピーク値を使って脈
拍数がカウントされることを防止できるので、心拍数と
同期した脈拍数を検出することが可能である。
置は、生体の脈波情報をアナログ信号として入力し、そ
のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を脈波
データとして取り込み、その脈波データから脈波を再構
成する脈波構成手段と、この脈波構成手段によって再構
成された脈波の振幅のピーク値を算出するピーク値算出
手段と、このピーク値算出手段によって算出された過去
の任意個数のピーク値を統計処理して基準値を算出する
基準値算出手段と、前記基準値と前記ピーク値算出手段
で算出された今回のピーク値とが一定値以上異なる場合
に、異常として処理する異常処理手段とを備えている。
この構成によれば、今回のピーク値が異常の場合は、ピ
ーク値算出手段で算出された今回のピーク値を使って脈
拍数がカウントされることを防止できるので、心拍数と
同期した脈拍数を検出することが可能である。
【０００６】（請求項３の手段）本発明の脈拍数検出装
置は、生体の脈波情報をアナログ信号として入力し、そ
のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を脈波
データとして取り込み、その脈波データから脈波を再構
成する脈波構成手段と、この脈波構成手段によって再構
成された脈波の振幅の１つのピークから次のピークまで
のピーク間隔時間を算出するピーク間隔時間算出手段
と、このピーク間隔時間算出手段によって算出された過
去の任意個数のピーク間隔時間を統計処理して基準時間
を算出する基準時間算出手段と、前記脈波構成手段によ
って再構成された脈波の振幅のピーク値を算出するピー
ク値算出手段と、このピーク値算出手段によって算出さ
れた過去の任意個数のピーク値を統計処理して基準値を
算出する基準値算出手段と、前記基準時間と前記ピーク
間隔時間算出手段によって算出された今回のピーク間隔
時間とが一定値以上異なる場合、または前記基準値と前
記ピーク値算出手段で算出された今回のピーク値とが一
定値以上異なる場合に、異常として処理する異常処理手
段とを備えている。この構成によれば、今回のピーク間
隔時間が異常の場合、または今回のピーク値が異常の場
合は、ピーク間隔時間算出手段で算出された今回のピー
ク間隔時間を使って脈拍数がカウントされることを防止
できるので、心拍数と同期した脈拍数を検出することが
可能である。
置は、生体の脈波情報をアナログ信号として入力し、そ
のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を脈波
データとして取り込み、その脈波データから脈波を再構
成する脈波構成手段と、この脈波構成手段によって再構
成された脈波の振幅の１つのピークから次のピークまで
のピーク間隔時間を算出するピーク間隔時間算出手段
と、このピーク間隔時間算出手段によって算出された過
去の任意個数のピーク間隔時間を統計処理して基準時間
を算出する基準時間算出手段と、前記脈波構成手段によ
って再構成された脈波の振幅のピーク値を算出するピー
ク値算出手段と、このピーク値算出手段によって算出さ
れた過去の任意個数のピーク値を統計処理して基準値を
算出する基準値算出手段と、前記基準時間と前記ピーク
間隔時間算出手段によって算出された今回のピーク間隔
時間とが一定値以上異なる場合、または前記基準値と前
記ピーク値算出手段で算出された今回のピーク値とが一
定値以上異なる場合に、異常として処理する異常処理手
段とを備えている。この構成によれば、今回のピーク間
隔時間が異常の場合、または今回のピーク値が異常の場
合は、ピーク間隔時間算出手段で算出された今回のピー
ク間隔時間を使って脈拍数がカウントされることを防止
できるので、心拍数と同期した脈拍数を検出することが
可能である。
【０００７】（請求項４の手段）請求項１〜３に記載し
た何れかの脈拍数検出装置において、前記異常処理手段
は、前記ピーク間隔時間算出手段によって算出された今
回のピーク間隔時間を前記基準時間に置き換えることを
特徴とする。これにより、データの抜けを防止できるの
で、心拍数と同期した脈拍数を検出することが可能であ
る。
た何れかの脈拍数検出装置において、前記異常処理手段
は、前記ピーク間隔時間算出手段によって算出された今
回のピーク間隔時間を前記基準時間に置き換えることを
特徴とする。これにより、データの抜けを防止できるの
で、心拍数と同期した脈拍数を検出することが可能であ
る。
【０００８】（請求項５の手段）請求項１〜４に記載し
た何れかの脈拍数検出装置において、前記脈波構成手段
は、前記脈波データを任意の個数毎にブロック化して、
そのブロック毎の脈波データを統計処理して求めた統計
値を用いて脈波を再構成している。この場合、ブロック
毎に求められる統計値を用いて脈波を再構成することに
より、正常な脈波の振幅に対して比較的小さいピークノ
イズを除去することが可能である。なお、統計値とは、
偏差や分散等の統計処理によって求めた値、あるいはブ
ロック化された脈波データの平均値を言う。
た何れかの脈拍数検出装置において、前記脈波構成手段
は、前記脈波データを任意の個数毎にブロック化して、
そのブロック毎の脈波データを統計処理して求めた統計
値を用いて脈波を再構成している。この場合、ブロック
毎に求められる統計値を用いて脈波を再構成することに
より、正常な脈波の振幅に対して比較的小さいピークノ
イズを除去することが可能である。なお、統計値とは、
偏差や分散等の統計処理によって求めた値、あるいはブ
ロック化された脈波データの平均値を言う。
【０００９】（請求項６の手段）請求項１〜４に記載し
た何れかの脈拍数検出装置において、前記脈波構成手段
は、前記脈波データを任意の個数毎にブロック化して、
そのブロック毎の脈波データの平均値を用いて脈波を再
構成している。この場合、ブロック毎にまとめられた脈
波データの平均値を用いることで、容易に脈波を再構成
することができる。
た何れかの脈拍数検出装置において、前記脈波構成手段
は、前記脈波データを任意の個数毎にブロック化して、
そのブロック毎の脈波データの平均値を用いて脈波を再
構成している。この場合、ブロック毎にまとめられた脈
波データの平均値を用いることで、容易に脈波を再構成
することができる。
【００１０】（請求項７の手段）請求項５または６に記
載した脈拍数検出装置において、前記脈波構成手段は、
検出される脈拍数が高くなる程、一つのブロックにまと
める脈波データの数を少なくすることを特徴とする。つ
まり、脈拍数が高くなると、１つの脈波を構成する脈波
データの個数が減少するため、脈拍数が低い時と同数の
脈波データをブロック化すると、１つの脈波に対するブ
ロック数が減少することになる。この場合、ブロック数
が減少する程、脈波を再構成する時のデータ（統計値／
平均値）が少なくなるので、脈波のピークを精度良く検
出できなくなる。そこで、脈拍数が高くなる場合は、ブ
ロック化する脈波データの個数を少なくすることで、１
つの脈波に対するブロック数の減少を防止できるので、
脈波のピークを精度良く検出できる。
載した脈拍数検出装置において、前記脈波構成手段は、
検出される脈拍数が高くなる程、一つのブロックにまと
める脈波データの数を少なくすることを特徴とする。つ
まり、脈拍数が高くなると、１つの脈波を構成する脈波
データの個数が減少するため、脈拍数が低い時と同数の
脈波データをブロック化すると、１つの脈波に対するブ
ロック数が減少することになる。この場合、ブロック数
が減少する程、脈波を再構成する時のデータ（統計値／
平均値）が少なくなるので、脈波のピークを精度良く検
出できなくなる。そこで、脈拍数が高くなる場合は、ブ
ロック化する脈波データの個数を少なくすることで、１
つの脈波に対するブロック数の減少を防止できるので、
脈波のピークを精度良く検出できる。
【００１１】（請求項８の手段）請求項１〜３に記載し
た何れかの脈拍数検出装置において、前記基準時間算出
手段は、前記ピーク間隔時間算出手段によって算出され
た過去の任意個数のピーク間隔時間を平均して前記基準
時間を算出している。この場合、過去の任意個数のピー
ク間隔時間の平均値を算出するだけで、容易に基準時間
を求めることができる。
た何れかの脈拍数検出装置において、前記基準時間算出
手段は、前記ピーク間隔時間算出手段によって算出され
た過去の任意個数のピーク間隔時間を平均して前記基準
時間を算出している。この場合、過去の任意個数のピー
ク間隔時間の平均値を算出するだけで、容易に基準時間
を求めることができる。
【００１２】（請求項９の手段）請求項２または３に記
載した脈拍数検出装置において、前記基準値算出手段
は、前記ピーク値算出手段によって算出された過去の任
意個数のピーク値を平均して前記基準値を算出してい
る。この場合、過去の任意個数のピーク値の平均値を算
出するだけで、容易に基準値を求めることができる。
載した脈拍数検出装置において、前記基準値算出手段
は、前記ピーク値算出手段によって算出された過去の任
意個数のピーク値を平均して前記基準値を算出してい
る。この場合、過去の任意個数のピーク値の平均値を算
出するだけで、容易に基準値を求めることができる。
【００１３】（請求項１０の手段）本発明の脈拍数検出
装置は、生体の脈波情報をアナログ信号として入力し、
そのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
器と、このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を脈
波データとして取り込み、その脈波データを任意の個数
毎にブロック化して、そのブロック毎の脈波データを統
計処理して求めた統計値を用いて脈波を再構成する脈波
構成手段と、この脈波構成手段によって再構成された脈
波の振幅の１つのピークから次のピークまでのピーク間
隔時間を算出するピーク間隔時間算出手段と、このピー
ク間隔時間算出手段によって算出されたピーク間隔時間
を用いて脈拍数を算出する脈拍数算出手段とを備えてい
る。この構成によれば、ブロック毎に求められる統計値
を用いて脈波を再構成することにより、正常な脈波の振
幅に対して比較的小さいピークノイズを除去することが
可能である。なお、統計値とは、偏差や分散等の統計処
理によって求めた値、あるいはブロック化された脈波デ
ータの平均値を言う。
装置は、生体の脈波情報をアナログ信号として入力し、
そのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
器と、このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を脈
波データとして取り込み、その脈波データを任意の個数
毎にブロック化して、そのブロック毎の脈波データを統
計処理して求めた統計値を用いて脈波を再構成する脈波
構成手段と、この脈波構成手段によって再構成された脈
波の振幅の１つのピークから次のピークまでのピーク間
隔時間を算出するピーク間隔時間算出手段と、このピー
ク間隔時間算出手段によって算出されたピーク間隔時間
を用いて脈拍数を算出する脈拍数算出手段とを備えてい
る。この構成によれば、ブロック毎に求められる統計値
を用いて脈波を再構成することにより、正常な脈波の振
幅に対して比較的小さいピークノイズを除去することが
可能である。なお、統計値とは、偏差や分散等の統計処
理によって求めた値、あるいはブロック化された脈波デ
ータの平均値を言う。
【００１４】（請求項１１の手段）請求項１０に記載し
た脈拍数検出装置において、前記脈波構成手段は、前記
脈波データを任意の個数毎にブロック化して、そのブロ
ック毎の脈波データの平均値を用いて脈波を再構成して
いる。この場合、ブロックにまとめられた脈波データの
平均値を用いることで、容易に脈波を再構成することが
できる。
た脈拍数検出装置において、前記脈波構成手段は、前記
脈波データを任意の個数毎にブロック化して、そのブロ
ック毎の脈波データの平均値を用いて脈波を再構成して
いる。この場合、ブロックにまとめられた脈波データの
平均値を用いることで、容易に脈波を再構成することが
できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の脈拍数検出装置１
を実施例に基づいて説明する。本実施例の脈拍数検出装
置１は、図２に示すように、脈波センサ２で検出された
脈波情報から脈拍数を算出するもので、以下に詳述する
Ａ／Ｄ変換器３とデータ処理回路４とを備える。
を実施例に基づいて説明する。本実施例の脈拍数検出装
置１は、図２に示すように、脈波センサ２で検出された
脈波情報から脈拍数を算出するもので、以下に詳述する
Ａ／Ｄ変換器３とデータ処理回路４とを備える。
【００１６】脈波センサ２は、図２に示すように、発光
素子２ａと受光素子２ｂを有する周知の反射型センサで
あり、例えば指Ｆの皮膚に密着して取り付けられる。発
光素子２ａから指Ｆに向かって光が照射されると、光の
一部が指Ｆの内部を通る毛細動脈に当たって毛細動脈を
流れる血液中のヘモグロビンに吸収され、残りの光が毛
細動脈で反射して散乱し、一部が受光素子２ｂに入射す
る。この時、血液の脈動により、毛細動脈にあるヘモグ
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、毛細動脈で
反射して受光素子２ｂ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Ａ
／Ｄ変換器３に出力する。
素子２ａと受光素子２ｂを有する周知の反射型センサで
あり、例えば指Ｆの皮膚に密着して取り付けられる。発
光素子２ａから指Ｆに向かって光が照射されると、光の
一部が指Ｆの内部を通る毛細動脈に当たって毛細動脈を
流れる血液中のヘモグロビンに吸収され、残りの光が毛
細動脈で反射して散乱し、一部が受光素子２ｂに入射す
る。この時、血液の脈動により、毛細動脈にあるヘモグ
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、毛細動脈で
反射して受光素子２ｂ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Ａ
／Ｄ変換器３に出力する。
【００１７】Ａ／Ｄ変換器３は、例えば１００Ｈｚのサ
ンプリング周波数で脈波センサ２から入力したアナログ
信号をデジタル信号に変換して、データ処理回路４へ出
力する。データ処理回路４は、脈拍数を算出するための
プログラムが組み込まれたマイクロコンピュータによっ
て構成される。以下に、脈拍数を算出するプログラムの
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。
ンプリング周波数で脈波センサ２から入力したアナログ
信号をデジタル信号に変換して、データ処理回路４へ出
力する。データ処理回路４は、脈拍数を算出するための
プログラムが組み込まれたマイクロコンピュータによっ
て構成される。以下に、脈拍数を算出するプログラムの
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。
【００１８】Step10：Ａ／Ｄ変換器３でデジタル変換さ
れた脈波データを読み込む。 Step20：読み込んだ脈波データを任意の個数（例えば１
０個）計測して、１つのブロックにまとめる。 Step30（本発明の脈波構成手段）：ブロック化された任
意の個数の脈波データの平均値を算出し、各ブロック毎
の平均値を用いて脈波を再構成する。この場合、脈波を
再構成するためのデータ数、即ちブロック数は、脈拍数
が高くなるほど減少する。そのため、ピーク間隔時間の
算出精度は低下するが、後に行う移動平均化処理により
脈拍数の算出精度は低下しない。
れた脈波データを読み込む。 Step20：読み込んだ脈波データを任意の個数（例えば１
０個）計測して、１つのブロックにまとめる。 Step30（本発明の脈波構成手段）：ブロック化された任
意の個数の脈波データの平均値を算出し、各ブロック毎
の平均値を用いて脈波を再構成する。この場合、脈波を
再構成するためのデータ数、即ちブロック数は、脈拍数
が高くなるほど減少する。そのため、ピーク間隔時間の
算出精度は低下するが、後に行う移動平均化処理により
脈拍数の算出精度は低下しない。
【００１９】Step40：Step30で再構成した脈波の振幅の
ピークが検出されたか否かを判定する。ここで、振幅の
ピークが検出されない場合は、Step10へ戻り、振幅のピ
ークが検出されるまでStep10〜Step30の処理を繰り返
す。振幅のピークが検出された場合は、次のStep50へ進
む。なお、振幅のピークは、波形が上に凸になる変極点
を検出することによる。 Step50（本発明のピーク間隔時間算出手段）：Step30で
再構成した脈波のピーク間隔時間を算出する。ここで
は、一つ前の振幅のピークから今回（現時点）の振幅の
ピーク（Step40で検出した振幅のピーク）までの時間を
ピーク間隔時間として算出する。
ピークが検出されたか否かを判定する。ここで、振幅の
ピークが検出されない場合は、Step10へ戻り、振幅のピ
ークが検出されるまでStep10〜Step30の処理を繰り返
す。振幅のピークが検出された場合は、次のStep50へ進
む。なお、振幅のピークは、波形が上に凸になる変極点
を検出することによる。 Step50（本発明のピーク間隔時間算出手段）：Step30で
再構成した脈波のピーク間隔時間を算出する。ここで
は、一つ前の振幅のピークから今回（現時点）の振幅の
ピーク（Step40で検出した振幅のピーク）までの時間を
ピーク間隔時間として算出する。
【００２０】Step60：過去の任意個数のピーク間隔時間
の平均値と今回のピーク間隔時間とを比較判定する。こ
こで、両者の差が一定値より小さい場合は、異常無しと
して次のStep70へ進み、両者の差が一定値以上の場合
は、異常有りと判断して後述するStep90へ進む。なお、
マイクロコンピュータのメモリには、予め任意個数（例
えば３０個）のピーク間隔時間の平均値が記憶されてい
る。 Step70（本発明のピーク値算出手段）：Step30で再構成
した脈波の振幅のピーク値を算出する。振幅のピーク値
は、図３（ｂ）に示すように、脈波の基線（ボトム）か
らの振幅である。
の平均値と今回のピーク間隔時間とを比較判定する。こ
こで、両者の差が一定値より小さい場合は、異常無しと
して次のStep70へ進み、両者の差が一定値以上の場合
は、異常有りと判断して後述するStep90へ進む。なお、
マイクロコンピュータのメモリには、予め任意個数（例
えば３０個）のピーク間隔時間の平均値が記憶されてい
る。 Step70（本発明のピーク値算出手段）：Step30で再構成
した脈波の振幅のピーク値を算出する。振幅のピーク値
は、図３（ｂ）に示すように、脈波の基線（ボトム）か
らの振幅である。
【００２１】Step80：過去の任意個数のピーク値の平均
値と今回のピーク値とを比較判定する。ここで、両者の
差が一定値より小さい場合は、異常無しとして後述する
Step100 へ進み、両者の差が一定値以上の場合は、異常
有りと判断して次のStep90へ進む。なお、マイクロコン
ピュータのメモリには、予め任意個数（例えば３０個）
のピーク値の平均値が記憶されている。 Step90（本発明の異常処理手段）：今回のピーク間隔時
間を過去の任意個数のピーク間隔時間の平均値に置き換
えて、Step100 へ進む。 Step100 （本発明の基準時間算出手段）：今回と過去の
任意個数のピーク間隔時間を使って移動平均化処理を行
い、今回のピーク間隔時間を含んだ平均値（本発明の基
準時間）を算出する。続いてStep110 へ進む。
値と今回のピーク値とを比較判定する。ここで、両者の
差が一定値より小さい場合は、異常無しとして後述する
Step100 へ進み、両者の差が一定値以上の場合は、異常
有りと判断して次のStep90へ進む。なお、マイクロコン
ピュータのメモリには、予め任意個数（例えば３０個）
のピーク値の平均値が記憶されている。 Step90（本発明の異常処理手段）：今回のピーク間隔時
間を過去の任意個数のピーク間隔時間の平均値に置き換
えて、Step100 へ進む。 Step100 （本発明の基準時間算出手段）：今回と過去の
任意個数のピーク間隔時間を使って移動平均化処理を行
い、今回のピーク間隔時間を含んだ平均値（本発明の基
準時間）を算出する。続いてStep110 へ進む。
【００２２】Step110 （本発明の基準値算出手段）：今
回と過去の任意個数のピーク値を使って移動平均化処理
を行い、今回のピーク値を含んだ平均値（本発明の基準
値）を算出する。続いてStep120 へ進む。 Step120 （本発明の脈拍数算出手段）：Step100 で平均
化処理したピーク間隔時間を使用して脈拍数を算出す
る。脈拍数は、以下の式で求められる。 脈拍数（拍／分）＝６０／ピーク間隔時間（秒） 算出された脈拍数は、例えばモニター画面に表示され
る。
回と過去の任意個数のピーク値を使って移動平均化処理
を行い、今回のピーク値を含んだ平均値（本発明の基準
値）を算出する。続いてStep120 へ進む。 Step120 （本発明の脈拍数算出手段）：Step100 で平均
化処理したピーク間隔時間を使用して脈拍数を算出す
る。脈拍数は、以下の式で求められる。 脈拍数（拍／分）＝６０／ピーク間隔時間（秒） 算出された脈拍数は、例えばモニター画面に表示され
る。
【００２３】（本実施例の効果）本実施例の脈拍数検出
装置１では、読み込んだ脈波データを任意の個数毎にブ
ロック化して、各ブロック毎に平均値を算出し、その平
均値を用いて脈波を再構成しているので、例えば図３
（ｂ）の脈波波形に現れるピークａ、ピークｂのよう
に、正常な脈波の振幅に比較して小さいピークノイズを
除去できる。また、Step60またはStep80で異常と判定さ
れた場合は、今回のピーク間隔時間を過去の平均ピーク
間隔時間で置き換えることにより、正常な脈波の振幅と
同等以上のピークノイズを除去でき、且つデータの抜け
も無い。以上の結果、安静時のみならず、日常生活や運
動時においても心拍数と同期した脈拍数を検出できる。
なお、過去の任意個数のピーク間隔時間の平均化処理を
行って脈拍数を算出しているので、時間遅れは出るが、
一般人の脈拍数の変化する加速度に追いつくように平均
処理時間を決定すれば、心拍数と同期した脈拍数検出が
可能である。
装置１では、読み込んだ脈波データを任意の個数毎にブ
ロック化して、各ブロック毎に平均値を算出し、その平
均値を用いて脈波を再構成しているので、例えば図３
（ｂ）の脈波波形に現れるピークａ、ピークｂのよう
に、正常な脈波の振幅に比較して小さいピークノイズを
除去できる。また、Step60またはStep80で異常と判定さ
れた場合は、今回のピーク間隔時間を過去の平均ピーク
間隔時間で置き換えることにより、正常な脈波の振幅と
同等以上のピークノイズを除去でき、且つデータの抜け
も無い。以上の結果、安静時のみならず、日常生活や運
動時においても心拍数と同期した脈拍数を検出できる。
なお、過去の任意個数のピーク間隔時間の平均化処理を
行って脈拍数を算出しているので、時間遅れは出るが、
一般人の脈拍数の変化する加速度に追いつくように平均
処理時間を決定すれば、心拍数と同期した脈拍数検出が
可能である。
【００２４】（変形例）上記実施例では、Step60でピー
ク間隔時間の異常判定を行った後、Step80でピーク値の
異常判定を実施しているが、図４に示すように、ピーク
間隔時間の異常判定だけを行っても良い。あるいは図５
に示すように、ピーク値の異常判定のみを行っても良
い。また、Step30では、ブロック毎の平均値を用いて脈
波を再構成しているが、必ずしも平均値である必要はな
く、例えば分散や偏差等の統計処理を行って求めた統計
値を用いて脈波を再構成しても良い。同様に、Step60及
びStep80では、過去の任意個数のピーク間隔時間の平均
値及び過去の任意個数のピーク値の平均値を用いている
が、それぞれ分散や偏差等の統計処理によって求めた統
計値を用いて異常判定を行っても良い。
ク間隔時間の異常判定を行った後、Step80でピーク値の
異常判定を実施しているが、図４に示すように、ピーク
間隔時間の異常判定だけを行っても良い。あるいは図５
に示すように、ピーク値の異常判定のみを行っても良
い。また、Step30では、ブロック毎の平均値を用いて脈
波を再構成しているが、必ずしも平均値である必要はな
く、例えば分散や偏差等の統計処理を行って求めた統計
値を用いて脈波を再構成しても良い。同様に、Step60及
びStep80では、過去の任意個数のピーク間隔時間の平均
値及び過去の任意個数のピーク値の平均値を用いている
が、それぞれ分散や偏差等の統計処理によって求めた統
計値を用いて異常判定を行っても良い。
【図１】データ処理回路の処理手順を示すフローチャー
トである。
トである。
【図２】脈波センサの使用状態及び構成を説明する図面
である。
である。
【図３】心電図波形と脈波波形を示すグラフである。
【図４】データ処理回路の処理手順を示すフローチャー
トである（変形例）。
トである（変形例）。
【図５】データ処理回路の処理手順を示すフローチャー
トである（変形例）。
トである（変形例）。
１ 脈拍数検出装置 ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ データ処理回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 聡 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 AA10 AB03 AC26 BC21 BD06
Claims (11)
- 【請求項１】生体の脈波から脈拍数を求める脈拍数検出
装置であって、 生体の脈波情報をアナログ信号として入力し、そのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を脈波デー
タとして取り込み、その脈波データから脈波を再構成す
る脈波構成手段と、 この脈波構成手段によって再構成された脈波の振幅の１
つのピークから次のピークまでのピーク間隔時間を算出
するピーク間隔時間算出手段と、 このピーク間隔時間算出手段によって算出された過去の
任意個数のピーク間隔時間を統計処理して基準時間を算
出する基準時間算出手段と、 前記基準時間と前記ピーク間隔時間算出手段によって算
出された今回のピーク間隔時間とが一定値以上異なる場
合に、異常として処理する異常処理手段とを備えた脈拍
数検出装置。 - 【請求項２】生体の脈波から脈拍数を求める脈拍数検出
装置であって、 生体の脈波情報をアナログ信号として入力し、そのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を脈波デー
タとして取り込み、その脈波データから脈波を再構成す
る脈波構成手段と、 この脈波構成手段によって再構成された脈波の振幅のピ
ーク値を算出するピーク値算出手段と、 このピーク値算出手段によって算出された過去の任意個
数のピーク値を統計処理して基準値を算出する基準値算
出手段と、 前記基準値と前記ピーク値算出手段で算出された今回の
ピーク値とが一定値以上異なる場合に、異常として処理
する異常処理手段とを備えた脈拍数検出装置。 - 【請求項３】生体の脈波から脈拍数を求める脈拍数検出
装置であって、 生体の脈波情報をアナログ信号として入力し、そのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を脈波デー
タとして取り込み、その脈波データから脈波を再構成す
る脈波構成手段と、 この脈波構成手段によって再構成された脈波の振幅の１
つのピークから次のピークまでのピーク間隔時間を算出
するピーク間隔時間算出手段と、 このピーク間隔時間算出手段によって算出された過去の
任意個数のピーク間隔時間を統計処理して基準時間を算
出する基準時間算出手段と、 前記脈波構成手段によって再構成された脈波の振幅のピ
ーク値を算出するピーク値算出手段と、 このピーク値算出手段によって算出された過去の任意個
数のピーク値を統計処理して基準値を算出する基準値算
出手段と、 前記基準時間と前記ピーク間隔時間算出手段によって算
出された今回のピーク間隔時間とが一定値以上異なる場
合、または前記基準値と前記ピーク値算出手段で算出さ
れた今回のピーク値とが一定値以上異なる場合に、異常
として処理する異常処理手段とを備えた脈拍数検出装
置。 - 【請求項４】請求項１〜３に記載した何れかの脈拍数検
出装置において、 前記異常処理手段は、前記ピーク間隔時間算出手段によ
って算出された今回のピーク間隔時間を前記基準時間に
置き換えることを特徴とする脈拍数検出装置。 - 【請求項５】請求項１〜４に記載した何れかの脈拍数検
出装置において、 前記脈波構成手段は、前記脈波データを任意の個数毎に
ブロック化して、そのブロック毎の脈波データを統計処
理して求めた統計値を用いて脈波を再構成していること
を特徴とする脈拍数検出装置。 - 【請求項６】請求項１〜４に記載した何れかの脈拍数検
出装置において、 前記脈波構成手段は、前記脈波データを任意の個数毎に
ブロック化して、そのブロック毎の脈波データの平均値
を用いて脈波を再構成していることを特徴とする脈拍数
検出装置。 - 【請求項７】請求項５または６に記載した脈拍数検出装
置において、 前記脈波構成手段は、検出される脈拍数が高くなる程、
一つのブロックにまとめる脈波データの数を少なくする
ことを特徴とする脈拍数検出装置。 - 【請求項８】請求項１〜３に記載した何れかの脈拍数検
出装置において、 前記基準時間算出手段は、前記ピーク間隔時間算出手段
によって算出された過去の任意個数のピーク間隔時間を
平均して前記基準時間を算出していることを特徴とする
脈拍数検出装置。 - 【請求項９】請求項２または３に記載した脈拍数検出装
置において、 前記基準値算出手段は、前記ピーク値算出手段によって
算出された過去の任意個数のピーク値を平均して前記基
準値を算出していることを特徴とする脈拍数検出装置。 - 【請求項１０】生体の脈波から脈拍数を求める脈拍数検
出装置であって、 生体の脈波情報をアナログ信号として入力し、そのアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器で変換されたデジタル信号を脈波デー
タとして取り込み、その脈波データを任意の個数毎にブ
ロック化して、そのブロック毎の脈波データを統計処理
して求めた統計値を用いて脈波を再構成する脈波構成手
段と、 この脈波構成手段によって再構成された脈波の振幅の１
つのピークから次のピークまでのピーク間隔時間を算出
するピーク間隔時間算出手段と、 このピーク間隔時間算出手段によって算出されたピーク
間隔時間を用いて脈拍数を算出する脈拍数算出手段とを
備えた脈拍数検出装置。 - 【請求項１１】請求項１０に記載した脈拍数検出装置に
おいて、 前記脈波構成手段は、前記脈波データを任意の個数毎に
ブロック化して、そのブロック毎の脈波データの平均値
を用いて脈波を再構成していることを特徴とする脈拍数
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000009818A JP2001198094A (ja) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | 脈拍数検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000009818A JP2001198094A (ja) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | 脈拍数検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001198094A true JP2001198094A (ja) | 2001-07-24 |
Family
ID=18537919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000009818A Pending JP2001198094A (ja) | 2000-01-19 | 2000-01-19 | 脈拍数検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001198094A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2000
- 2000-01-19 JP JP2000009818A patent/JP2001198094A/ja active Pending
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