JP2003190109A - Autonomic nervous system function evaluating method and system therefor - Google Patents

Autonomic nervous system function evaluating method and system therefor

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JP2003190109A
JP2003190109A JP2001400040A JP2001400040A JP2003190109A JP 2003190109 A JP2003190109 A JP 2003190109A JP 2001400040 A JP2001400040 A JP 2001400040A JP 2001400040 A JP2001400040 A JP 2001400040A JP 2003190109 A JP2003190109 A JP 2003190109A
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Japan
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heartbeat
autonomic nervous
nervous system
function
signals
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JP2001400040A
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Japanese (ja)
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Hakusho Kaku
博昭 郭
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Leadtek Research Inc
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Leadtek Research Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a user to use the measurement of the signals of heartbeats conveniently and easily at low cost. <P>SOLUTION: In the method automated for evaluating the heart rate variation (HRV) by remote control, signals defining the heartbeats of the user are collected and digitized by the client of a client/server system. The digitized signals are sent through a network system to a server and the digitized signals are analyzed on-line by an ANS function analytic system automated for the purpose of applying the indices of autonomic nerves. The indices are sent to the user (client) and/or a medical expert for further confirmation or assistance. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自律神経系の機能
を評価するための方法およびシステム、特に、心拍変異
性(Heart Rate Variability)を計測するための、自動化
された遠隔制御の方法およびシステムに関するものであ
る。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method and system for assessing the function of the autonomic nervous system, and more particularly to an automated remote control method and system for measuring heart rate variability. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】自律神経系(ANS)は2つの部分、交
感および副交感の部分からなる。ほとんどの器官は、両
部分および通常環境下から活動電位を受け、両部分は、
生命の要求への適合および好ましい器官機能のために協
調する。慢性および急性の病気双方を含む問題は、自律
神経系がバランスから外れたときに起こる。例えば冠血
管心臓病、高血圧症および突然死。動悸、消化不良、呼
吸困難および不眠症などの危険の小さい状態でさえ、こ
れらの状態は自律神経系の平衡失調と関連があると考え
られている。
The Autonomic Nervous System (ANS) consists of two parts, the sympathetic and parasympathetic parts. Most organs receive action potentials from both parts and usually under the environment, and both parts
Collaborate to meet life demands and favorable organ function. Problems, including both chronic and acute illness, occur when the autonomic nervous system goes out of balance. For example coronary heart disease, hypertension and sudden death. Even low-risk conditions such as palpitations, dyspepsia, dyspnea and insomnia are believed to be associated with autonomic imbalance.

【0003】自律神経系の機能を評価するために数多く
の技術が首尾良く開発されている。これらの技術は、深
呼吸を伴う心拍変化、ヴァルサルヴァ(Valsalva)反応、
汗(sudomotor) 機能、起立性血圧記録、コールド昇圧試
験および生化学試験などを含む。しかし、これらの技術
は、ほとんどが侵入型であり、高価な診断機器を必要と
する。従って、これらの技術は、一般用途には適さな
い。
Many techniques have been successfully developed to assess the function of the autonomic nervous system. These techniques include heart rate changes associated with deep breathing, the Valsalva response,
Includes sudomotor function, orthostatic blood pressure recording, cold pressor tests and biochemical tests. However, these techniques are mostly intrusive and require expensive diagnostic equipment. Therefore, these techniques are not suitable for general use.

【0004】近年のコンピュータハードウエアおよびソ
フトウエアの洗練された進歩が自律神経系の機能を診断
するための各種技術の発展に導いている。心拍における
ビート−ビート間の変化の測定である心拍変異性(HR
V)が、自律神経系のための機能指標として開発され
た。HRVは、この技術が非侵入型であることから重要
な進展である。HRV調査で患者または関係者に何らか
の不適切なことが及ぶのが防止される。また、この技術
に対するハードウエアは高価ではなく、そして広く適用
される。さらに、正確にHRVを確かめる動物および臨
床研究は、交感および副交感の活動並びにそれらのバラ
ンスを反映する。
Recent sophisticated advances in computer hardware and software have led to the development of various techniques for diagnosing autonomic nervous system function. Heart rate variability (HR) is a measure of beat-to-beat changes in heartbeat.
V) was developed as a functional index for the autonomic nervous system. HRV is an important development as this technology is non-intrusive. The HRV study is prevented from inflicting any inadequacy on the patient or other parties. Also, the hardware for this technology is inexpensive and widely applied. Furthermore, animal and clinical studies that accurately confirm HRV reflect sympathetic and parasympathetic activities and their balance.

【0005】成人で、安静時、1分間につき約70の心
拍動がある。これら律動的な心拍動は心筋細胞間の電気
的なイベント結合から生じる。心臓は自律神経系の交感
および副交感の部分の双方から活動電位を受け、それら
は体の恒常性制御のために通常協調する。しかし、体が
ストレスを受けたならば、心拍および血圧の上昇がもと
で交感神経系が支配的となる。その緊急事態を超える
と、副交感系が取って代わり、心拍が減少する。
In adults, there are about 70 heartbeats per minute at rest. These rhythmic heartbeats result from electrical event coupling between cardiomyocytes. The heart receives action potentials from both the sympathetic and parasympathetic parts of the autonomic nervous system, which normally cooperate to control the homeostasis of the body. However, if the body is stressed, the sympathetic nervous system becomes predominant due to elevated heart rate and blood pressure. Beyond that emergency, the parasympathetic system replaces and the heartbeat decreases.

【0006】安静状態下でさえ、健康体の心拍は周期変
動を示す。これらの周期変動は、速く、遅く、規則正し
くまたは不規則になり得る。また、これらの変動の振幅
はやや小さく、結果として、従来の分析方法をもって検
出することが困難である。しかし、電子工学の分野から
の分析ツールにおける近年の進歩した開発をもって、周
波数領域分析によるHRVのより良い評価(これはEC
G誘導データで行われた算術操作に基づく)が、提供さ
れる。
Even under resting conditions, the heartbeat of a healthy body shows periodic fluctuations. These periodic variations can be fast, slow, regular or irregular. In addition, the amplitude of these fluctuations is rather small, and as a result, it is difficult to detect using conventional analysis methods. However, with the recent advances in analysis tools from the field of electronics, better evaluation of HRV by frequency domain analysis (which is EC
Based on the arithmetic operations performed on the G-lead data).

【0007】研究者は、周波数分析に基づいて、HRV
は、2つの主要成分:高周波(HF)成分および低周波
(LF)成分に特徴付けられ得ることを発見した。高周
波成分は、呼吸と同期しそして健康体では3秒毎に発生
することが知られている。低周波成分の正確な起源はま
だ研究中である。それは、おそらく血管の活動または圧
反射に関連し、約10秒毎に発生する。さらに、ある研
究者は、低周波成分を狭義の低周波成分と超低周波成分
とに区分する。LF/HF比が交感迷走神経(sympathov
agal) バランスを映す、あるいは交感変調を反映する
(Akselrod等,1981; Malliani等,1991)と
考えられるのに対し、現在、研究者は、高周波(HF)
または総出力(TP)が心拍の副交感制御を示している
ことに同意する。自律神経系の機能の指示であるという
ことのほかに、HRVは他の病理学的な状態を反映する
ということに証拠が提供されている。
Researchers have found that based on frequency analysis, HRV
Have found that it can be characterized into two major components: a high frequency (HF) component and a low frequency (LF) component. It is known that high frequency components are synchronized with breathing and occur in healthy bodies every 3 seconds. The exact origin of the low frequency components is still under study. It is probably associated with vascular activity or baroreflex and occurs approximately every 10 seconds. Further, a researcher classifies low frequency components into low frequency components in a narrow sense and ultra low frequency components. The LF / HF ratio depends on the sympathetic vagus nerve (sympathov
agal) It is thought that it reflects balance or reflects sympathetic modulation (Akselrod et al., 1981; Malliani et al., 1991), whereas researchers are currently investigating high frequency (HF).
Or agree that the total output (TP) indicates parasympathetic control of heartbeat. In addition to being an indication of autonomic nervous system functioning, evidence is provided that HRV reflects other pathological conditions.

【0008】低減したHRVは、頭蓋内圧力の上昇のし
るしであるようである(Lowensohn等,1977)。さ
らに、他の研究は、年輩のHRVがある標準の偏差によ
って下げられるならば、その運動性の率は通常の個体よ
りも1.7倍高いと指摘する(Tsjui 等,1994)。
出願人による以前の研究は、脳死でLFが消去されるこ
とを明示した(Kuo 等,1997)。また、加齢および
性差の効果は、心拍の交感および副交感制御に影響する
ことが明示されている(Kuo 等,1999)。婦人科の
分野において、妊婦は、上昇した交感機能を持つと報告
されている。心拍のより小さい有効な副交感およびより
大きい優性の交感は、子癇前症の妊娠において上がるこ
とが明示されている(Yang等,2000)。
The reduced HRV appears to be a sign of increased intracranial pressure (Lowensohn et al., 1977). In addition, other studies point out that if HRV in the elderly is lowered by some standard deviation, its rate of motility is 1.7 times higher than in normal individuals (Tsjui et al., 1994).
Applicant's previous work has demonstrated that brain death eliminates LF (Kuo et al., 1997). Also, the effects of aging and gender have been shown to affect heart sympathetic and parasympathetic control (Kuo et al., 1999). In the field of gynecology, pregnant women are reported to have increased sympathetic function. Smaller effective parasympathies and larger dominant sympathies of heart beat have been demonstrated to be elevated in preeclamptic pregnancies (Yang et al., 2000).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】自律神経系(ANS)
機能は、多くの生理状態の意味のある反射を与え、心拍
変異性(HRV)を計測することによるANS機能の情
報の獲得は、従来のHRV技術をもって利用者に都合良
く提供されていない。現在、ANS機能の情報を得るた
めには、利用者は、心電図(ECG)モジュールが利用
可能である設備にいる必要がある。さらに、ECG信号
の獲得には、体の各所に複数の電極を正しい所に当てる
必要がある。また、心電信号は、意味のあるANS指標
を与えるため、訓練を受けた技術者によって処理および
分析される必要がある。そのような技術はユーザフレン
ドリーでなく、患者に容易に使用し得ないので、従来技
術の応用は、広く適用され得ない。
[Problems to be Solved by the Invention] Autonomic nervous system (ANS)
Function provides a meaningful reflex of many physiological states, and the acquisition of information on ANS function by measuring heart rate variability (HRV) has not been conveniently provided to users with conventional HRV technology. Currently, in order to obtain ANS function information, the user needs to be in a facility where an electrocardiogram (ECG) module is available. Furthermore, the acquisition of ECG signals requires the application of multiple electrodes at the correct locations throughout the body. Also, the electrocardiographic signal needs to be processed and analyzed by a trained technician to give a meaningful ANS indicator. The applications of the prior art cannot be widely applied because such techniques are not user friendly and cannot be easily used by the patient.

【0010】そこで、本発明は、心拍変異性を計測する
ことにより自律神経系指標を獲得するためのものであっ
て、心拍の信号の計測が低コストで利用者に都合良く容
易に使用し得る方法およびシステムを提供する。
Therefore, the present invention is for obtaining an autonomic nervous system index by measuring heartbeat variability, and the measurement of heartbeat signals can be conveniently used by the user at low cost. Methods and systems are provided.

【0011】また、意味のある結果が、利用者、および
/または更なる確認および助けのため医療専門家に迅速
に提供され、潜在的な不利な結果が縮約され、そして利
用者の残存力が高められる。
[0011] Meaningful results are also provided promptly to the user and / or medical professionals for further confirmation and assistance, potential adverse consequences are reduced, and the user's remaining power. Is increased.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、自律神経系の
機能を評価する方法を提供し、心周期を明らかにする生
理信号が第1端で収集される。デジタル化された生理信
号がネットワークシステムを通じて第2端に送られ、自
律神経系指標を与えるように、デジタル化された生理信
号が自動的に分析される。さらに、その方法は、分析さ
れた結果をネットワークシステムを通じて利用者および
/または医療専門家に提供する。また、本発明による第
1端で収集された心周期を明らかにする生理信号は、現
存する生理機能監視システム、低廉なパーソナルコンピ
ュータ、PDS、携帯電話またはマイクロチップを使用
することによる、ECG信号、血圧信号、血流信号、局
部的な血液量信号、局部的な酸素飽和度信号および心音
信号を含む。
The present invention provides a method for assessing the function of the autonomic nervous system, wherein physiological signals revealing the cardiac cycle are collected at the first end. The digitized physiological signal is sent to the second end through the network system, and the digitized physiological signal is automatically analyzed so as to give an autonomic nervous system index. Further, the method provides the analyzed results to the user and / or medical professional through the network system. Also, the physiological signal that reveals the cardiac cycle collected at the first end according to the present invention is an ECG signal by using an existing physiological function monitoring system, an inexpensive personal computer, a PDS, a mobile phone or a microchip, Includes blood pressure signals, blood flow signals, local blood volume signals, local oxygen saturation signals and heart sound signals.

【0013】本発明は、自律神経系の機能を評価するた
めの自動化された遠隔制御のシステムを提供する。自動
化された遠隔制御のシステムは、心拍信号を収集する心
拍信号獲得システムと、心拍信号を分析して自律神経系
機能の指標を与える診断システムとを備える。さらに、
自動化された遠隔制御のシステムは、心拍信号獲得シス
テムから診断システムに心拍信号を伝送し、診断システ
ムから心拍信号獲得システムに自律神経系機能の指標を
伝送するネットワークシステムを含む。
The present invention provides an automated remote control system for assessing autonomic nervous system function. The automated remote control system comprises a heartbeat signal acquisition system that collects heartbeat signals and a diagnostic system that analyzes the heartbeat signals to provide an indication of autonomic nervous system function. further,
The automated remote control system includes a network system that transmits a heartbeat signal from the heartbeat signal acquisition system to the diagnostic system and transmits an indicator of autonomic nervous system function from the diagnostic system to the heartbeat signal acquisition system.

【0014】従って、心周期を明らかにする生理信号の
獲得は、第1端で収集される一方、意味のある指標を得
るための生理信号の分析は、自動的に第2端で実行され
る。このように、生理信号の収集は利用者によって容易
にそして安価に行われる。言い換えると、この心拍変異
性技術は、患者または通常の被験者にでさえ容易に利用
可能である。結果として、自律神経系のデータが、心拍
変異性と各種病理学的な状態との間の機能的な関係につ
いての探求の進歩を促進するように大量に提出される。
また、利用者は、不利な結果を予防するように、自己の
健康状態に直ぐに注意がいくようにされ得る。
Thus, the acquisition of physiological signals revealing the cardiac cycle is collected at the first end, while the analysis of the physiological signals to obtain meaningful indicators is automatically performed at the second end. . Thus, the collection of physiological signals is easily and inexpensively performed by the user. In other words, this heart rate variability technique is readily available to patients or even normal subjects. As a result, autonomic nervous system data are submitted in large quantities to facilitate advances in the quest for functional relationships between heart rate variability and various pathological conditions.
Also, the user may be immediately alerted to his or her health status to prevent adverse consequences.

【0015】上記一般的な記述および以下の詳細な記述
の双方は典型的であり、本発明の更なる説明を行う。
Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and provide a further description of the invention.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】現在、商品化された生理機能監視
装置の大多数、例えば、血圧、血流、局部的な血液量、
局部的な酸素飽和度および心音を監視するための装置
は、既にデジタル化信号を供給している。これら各種の
型の信号は、心拍変異性を決定するために使用可能であ
る心周期の情報を運ぶ。インターネット技術の進歩によ
り、インターネットは、クライアント−サーバシステム
で転送される情報のために使用可能である。心拍の情報
提供可能な器具がクライアントとみなされ、サーバは、
前に開発された自動化HRV分析技術(Kuo 等,199
9)を利用することによって、(ECG、血圧、血流、
局部的な血液量、局部的な酸素飽和度および心音を含
む)生の生理信号を、意味のある自律神経系指標に瞬間
的に変換するサービスを提供する。結果として、ANS
機能のデータが、HRVと各種生理状態との間の機能的
な関係の探求の進展を促進するように大量に提出され得
る。さらに、HRV技術は、広く使用されそしてどこで
でも患者または通常の被検者にでさえ容易に利用可能と
なり得る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Currently, the majority of commercialized physiological function monitoring devices, for example, blood pressure, blood flow, local blood volume,
Devices for monitoring local oxygen saturation and heart sounds have already provided digitized signals. These various types of signals carry cardiac cycle information that can be used to determine heart rate variability. With the advancement of Internet technology, the Internet is available for information transferred in client-server systems. A device that can provide heartbeat information is regarded as a client, and a server
Previously developed automated HRV analysis technology (Kuo et al., 199
By using (9), (ECG, blood pressure, blood flow,
It provides a service to instantaneously convert raw physiological signals (including local blood volume, local oxygen saturation and heart sounds) into meaningful autonomic nervous system indicators. As a result, ANS
Functional data can be submitted in large quantities to facilitate the evolution of the search for functional relationships between HRV and various physiological conditions. Moreover, HRV technology is widely used and may be readily available anywhere to even patients or even normal subjects.

【0017】一般に、心拍変異性は、心筋の収縮の電気
的な記録であるECG(心電図)から引き出される。E
CGのほかには、血圧信号、血流信号、局部的な血液量
信号、局部的な酸素飽和度信号、心音信号、および心周
期の情報をも含む上記信号から引き出される2次的な信
号がある。これらの生理信号は、従来HRVを決定する
ために使用されるのではないが、HRV技術のより広い
応用を拡大するべく、HRVの情報源として使用可能で
ある。
In general, heart rate variability is derived from the ECG (electrocardiogram), which is an electrical record of myocardial contraction. E
In addition to CG, there are blood pressure signals, blood flow signals, local blood volume signals, local oxygen saturation signals, heart sound signals, and secondary signals derived from the above signals that also include cardiac cycle information. is there. These physiological signals, although not conventionally used to determine HRV, can be used as a source of HRV to extend the wider application of HRV technology.

【0018】図1は本発明による自律神経系の機能を診
断する方法を示すフロー図である。図1に示されるよう
に、心電図、または血圧、血流、局部的な血液量、局部
的な酸素飽和度および心音などの信号の流れが、例えば
5分間、電極、トランスデューサまたはマイクロフォン
によって収集される(ステップ100)。続いて、5分
間の生理信号は増幅され帯域フィルタでろ波される(ス
テップ102)。さらに、処理された信号は、標本化率
が256−2048HzのA/D変換器に伝送される
(ステップ104)。データの標本化は、少なくともマ
イクロプロセッサおよび十分なメモリを含む計算装置と
ともに実行される。この後、デジタル化された信号は、
圧縮され(ステップ106)、そしてオンライン分析の
ためにネットワークを通じてサーバに送られる。
FIG. 1 is a flow chart showing a method for diagnosing the function of the autonomic nervous system according to the present invention. As shown in FIG. 1, an electrocardiogram or signal flow such as blood pressure, blood flow, local blood volume, local oxygen saturation and heart sounds is collected by electrodes, transducers or microphones, for example for 5 minutes. (Step 100). Subsequently, the physiological signal for 5 minutes is amplified and filtered by a bandpass filter (step 102). Further, the processed signal is transmitted to an A / D converter having a sampling rate of 256-2048 Hz (step 104). Data sampling is performed with a computing device that includes at least a microprocessor and sufficient memory. After this, the digitized signal is
It is compressed (step 106) and sent to the server over the network for online analysis.

【0019】クライアントからサーバに伝送される情報
は、ケーブル、光ファイバまたは電波を経由してローカ
ルエリアネットワークまたはインターネットのいずれか
を通る(ステップ108)。
Information transmitted from the client to the server passes through either a local area network or the Internet via cables, optical fibers or radio waves (step 108).

【0020】サーバがECG、血圧、血流、局部的な血
液量、局部的な酸素飽和度および心音などのデジタル化
された生理信号を受けた後、そのデジタル化された信号
は、まず伸張され(ステップ110)、そして続いて心
拍変異性を見積もるために分析される。スパイク検出ア
ルゴリズム(Kuo およびChan,1992)がデジタル化
された生理信号のピーク全てを検出するために使用され
る。各心拍動のピークがその心拍動の時点として規定さ
れ(ステップ112)、そして2つのピーク間の間隔が
現在および後の心拍動間のビート−ビート間隔として見
積もられる(ステップ114)。全てのピークの期間お
よび振幅などのパラメータが、それらの平均および標準
偏差が標準テンプレートとして計算され得るように計測
される。続いて、各心拍動は標準テンプレートをもって
比較され有効にされる。もしピーク間隔値のいずれかの
標準スコアが3を上回るならば、誤りがあるとされて拒
絶される。
After the server receives digitized physiological signals such as ECG, blood pressure, blood flow, local blood volume, local oxygen saturation and heart sounds, the digitized signals are first decompressed. (Step 110), and then analyzed to estimate heart rate variability. The spike detection algorithm (Kuo and Chan, 1992) is used to detect all peaks in the digitized physiological signal. The peak of each heart beat is defined as the time point of that heart beat (step 112), and the interval between the two peaks is estimated as the beat-to-beat interval between the current and the subsequent heart beats (step 114). Parameters such as duration and amplitude of all peaks are measured such that their mean and standard deviation can be calculated as a standard template. Subsequently, each heart beat is compared and validated with a standard template. If any of the peak interval values has a standard score greater than 3, it is rejected as an error.

【0021】続いて、有効にされたピーク間隔値は、再
標本化され、時間領域で連続するように7.11Hzの
レートで補間される(ステップ116)。その後、周波
数領域分析がFFT(fast Fourier transform)を使用し
ながら実行される(ステップ118)。信号のDC成分
が検出され、そしてハミングウインドウが漏れ効果を減
じるために使用される。各288秒または2048デー
タ点の間、パワースペクトル密度がFFTに基づいて見
積もられる。その結果のパワースペクトルは、標本化お
よびハミングウインドウからの減衰結果に対して補正さ
れる。続いて、パワースペクトルは、低周波(LF0.
04−0.15Hz)および高周波(HF0.15−
0.40Hz)、トータルパワー(TP)および高周波
に対する低周波の比(LF/HF)を含む標準の周波数
領域パラメータへの統合の手段によって定量化される
(ステップ120)。
The enabled peak spacing values are then resampled and interpolated at a rate of 7.11 Hz to be continuous in the time domain (step 116). Then, frequency domain analysis is performed using an FFT (fast Fourier transform) (step 118). The DC component of the signal is detected and the Hamming window is used to reduce the leakage effect. During each 288 seconds or 2048 data points, the power spectral density is estimated based on the FFT. The resulting power spectrum is corrected for the attenuation results from the sampling and Hamming windows. Subsequently, the power spectrum has a low frequency (LF0.
04-0.15Hz) and high frequency (HF0.15-
(0.40 Hz), total power (TP) and ratio of low frequency to high frequency (LF / HF) are quantified by means of integration into standard frequency domain parameters (step 120).

【0022】各種ANS指標、周波数スペクトルおよび
推奨を含む分析された結果は、上記ネットワークを通し
てクライアントに送られる(ステップ122)。
The analyzed results, including various ANS indicators, frequency spectra and recommendations, are sent to the client through the network (step 122).

【0023】利用者は、自己の健康状態に直ぐに注意が
いくようにされる。交感および/または副交感機能にお
ける、それらがあまりにも高いかあまりにも低い機能障
害の場合、サーバは、その利用者に迅速な助けを与える
べく医師または他の医療専門家に自動的に通知するよう
に図ることができる。本実施形態によれば、素早い診断
および情報転送、並びに利用者へのHRV測定の容易な
使用可能性をもって、潜在的な不利な結果が縮約され、
そして利用者の残存力が高められる。
The user should immediately pay attention to his / her health condition. If they have too high or too low a dysfunction in sympathetic and / or parasympathetic functions, the server will automatically notify the doctor or other health care professional to provide immediate help to the user. Can be planned. According to this embodiment, the potential adverse consequences are reduced, with quick diagnosis and information transfer and easy availability of the HRV measurement to the user,
And the remaining power of the user is enhanced.

【0024】図2から図4は本発明による自動化された
遠隔制御のANS機能診断システムのためのWebサイ
トの表示を示す図である。図2から図4に示されるよう
に、クライアントのコンピュータシステムは、ECG信
号の収集後、サーバのWebサイトに接続される。続い
て、ECG信号を含むコンピュータファイルがそのサー
バに送られる。数秒間以内に、サーバは、副交感系の機
能用のHFおよび交感系の機能用のLF/HFを含むA
NS指標をもって応答する。さらに、サーバは、オフラ
イン検証用にHRVを特徴付けるパラメータの生の周波
数スペクトルをクライアントに提供する。
2 to 4 are views showing a website display for an automated remote control ANS function diagnostic system according to the present invention. As shown in FIGS. 2-4, the client computer system is connected to the server website after collecting the ECG signals. The computer file containing the ECG signal is then sent to that server. Within a few seconds, the server includes HF for parasympathetic functions and LF / HF for sympathetic functions.
Respond with an NS index. In addition, the server provides the client with a raw frequency spectrum of parameters characterizing the HRV for offline verification.

【0025】多くの現存する生理機能監視装置は、生理
信号、例えばECG、血圧、血流、局部的な血液量、局
部的な酸素飽和度および心音をデジタル化し、そしてこ
れらデジタル化された信号を処理して過渡的または平均
の心拍の情報を利用者に供給する機能を既に提供してい
る。もしこれらデジタル化された信号が、インターネッ
トを通して、自動化された遠隔制御のANS機能診断サ
ーバに送られるとするならば、利用者のANS機能が数
秒間以内に容易に利用可能である。上記心拍関連信号を
計測するためのデジタル生理機能監視装置は、自動化さ
れた遠隔制御のANS機能診断システムとして使用可能
であり、これらの装置がネットワーク入出力能力を含む
以外は、追加ソフトウエアの設計をもつことなく提供さ
れる。
Many existing physiological function monitors digitize physiological signals such as ECG, blood pressure, blood flow, local blood volume, local oxygen saturation and heart sounds, and these digitized signals are digitized. It already provides the ability to process and provide transient or average heart rate information to the user. If these digitized signals are sent via the Internet to an automated, remotely controlled ANS function diagnostic server, the user's ANS function is readily available within seconds. The digital physiological function monitoring device for measuring the heartbeat related signal can be used as an automated remote control ANS function diagnostic system, and the design of additional software except that these devices include network input / output capability. Provided without having.

【0026】図6および図7に、生理信号として心電図
信号を使用し、ANS機能を診断する従来の方法と本実
施形態の方法との間の比較を示す。図6および図7に示
されるように、クライアントはデータ獲得およびデータ
の出力に責任があるだけである。データの分析はクライ
アントでは要求されない。従って、廉価なハードウエ
ア、例えば生理機能監視システム、パーソナルコンピュ
ータ、PDA(personaldigital assistant)、携帯電話
またはマイクロチップだけがクライアントに要求され
る。結果として、ANS機能に関するデータが、HRV
と各種病理学的な状態との間の機能的な関係の探求の進
展を促進するように大量に提出され得る。さらに、その
方法は、広く使用され、そしてどこででも患者または通
常の被検者にでさえ容易に利用可能となり得る。
6 and 7 show a comparison between the conventional method of diagnosing ANS function using the electrocardiogram signal as the physiological signal and the method of the present embodiment. As shown in Figures 6 and 7, the client is only responsible for data acquisition and data output. No analysis of the data is required at the client. Therefore, only inexpensive hardware, such as physiological monitoring systems, personal computers, PDAs (personal digital assistants), mobile phones or microchips are required of the client. As a result, the data related to the ANS function is
Can be submitted in large quantities to facilitate the development of the search for functional relationships between and various pathological conditions. Moreover, the method is widely used and may be readily available anywhere, even to patients or normal subjects.

【0027】図7において、サーバは、例えば自動化さ
れた心拍分析アルゴリズム(Kuo 等,1999)に従う
高速コンピュータを使用することにより、迅速なデータ
分析を提供するように設計される。生の病理学的な信号
から変換された各種ANS指標をクライアントに送るこ
とによって、正確で迅速なサービスが利用者に提供され
るそれ故に、現存する生理監視装置が自律神経系の機能
を診断するための追加機能を備える。結果として、本実
施形態の自動化された遠隔制御の自律神経系機能診断シ
ステムがかなり縮小される。
In FIG. 7, the server is designed to provide rapid data analysis, for example by using a high speed computer according to an automated heartbeat analysis algorithm (Kuo et al., 1999). By sending various ANS indicators converted from raw pathological signals to the client, accurate and prompt service is provided to the user, and therefore the existing physiological monitoring device diagnoses the function of the autonomic nervous system. With additional features for As a result, the automated remote controlled autonomic nervous system functional diagnostic system of this embodiment is significantly reduced.

【0028】また、本実施形態の心拍信号が、血圧、血
流、局部的な血液量、局部的な酸素飽和度、心音、およ
びECGを含む測定から引き出されるので、HRV技術
がより広く適用され得る。実際は、これら測定の幾つか
は、データ獲得のために、パーソナルコンピュータ、P
DA、マイクロチップなどの廉価なハードウエアを使用
するだけで、利用者の自宅で利用者(クライアント)に
よって簡単に実行可能である。このように、ANS機能
を診断することは、非常に低コストで容易に利用可能で
あり、そして利用者に便利である。また、本実施形態
は、ネットワークシステムを通して利用者から心拍信号
を受けて分析し、そして意味のあるANS指標を利用者
に迅速に提供するために、自動化されたHRV機能分析
システム(サーバ)を提供する。利用者は、自己の健康
状態に直ぐに注意を向けることができる。サーバはその
利用者に助けを与えるべく医師または他の医療専門家に
自動的に通知するように設計可能であるので、交感およ
び/または副交感機能に機能障害が示される場合、潜在
的な不利な結果が縮約され、そして利用者の残存力が高
められる。
Also, since the heartbeat signal of this embodiment is derived from measurements including blood pressure, blood flow, local blood volume, local oxygen saturation, heart sound, and ECG, the HRV technique is more widely applied. obtain. In practice, some of these measurements are performed on a personal computer, P
It can be easily executed by the user (client) at the user's home by using inexpensive hardware such as DA and microchip. Thus, diagnosing ANS function is very low cost, readily available, and convenient for the user. In addition, the present embodiment provides an automated HRV function analysis system (server) to receive and analyze a heartbeat signal from a user through a network system and quickly provide a meaningful ANS index to the user. To do. The user can immediately pay attention to his / her health condition. The server can be designed to automatically notify doctors or other health care professionals to help their users, so that if sympathetic and / or parasympathetic function is compromised, there is a potential disadvantage. The result is reduced and the user's remaining power is increased.

【0029】本発明の範囲および思想から逸脱すること
なく各種変更および変形が本発明の構成になされ得るこ
とは当業者には明らかである。上記を考慮して、本発明
の範囲内にあることを条件に、本発明はこの発明の変更
および変形を含むものである。
It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made to the structure of the present invention without departing from the scope and spirit of the invention. In view of the above, the present invention includes modifications and variations of the present invention provided they are within the scope of the present invention.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、心拍変異性を計測する
ことにより自律神経系指標を獲得し、心拍の信号の計測
が低コストで利用者に都合良く容易に使用し得る方法お
よびシステムを提供することができる。
According to the present invention, there is provided a method and system for obtaining an autonomic nervous system index by measuring heartbeat variability, and measuring a heartbeat signal at low cost, which is convenient and easy for the user to use. Can be provided.

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

【図1】本発明の実施形態による自律神経系の機能を診
断する方法を示すフロー図である。
FIG. 1 is a flow diagram illustrating a method of diagnosing autonomic nervous system function according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明による自動化された遠隔制御のANS機
能診断システムのためのWebサイトの表示を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a website display for an automated remote control ANS function diagnostic system according to the present invention.

【図3】本発明による自動化された遠隔制御のANS機
能診断システムのためのWebサイトの表示を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a website display for an automated remote control ANS function diagnostic system according to the present invention.

【図4】本発明による自動化された遠隔制御のANS機
能診断システムのためのWebサイトの表示を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a website display for an automated remote control ANS function diagnostic system according to the present invention.

【図5】心拍変異性を特徴付ける各種パラメータの周波
数スペクトルの例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of frequency spectra of various parameters that characterize heartbeat variability.

【図6】生理信号として心電図信号を使用し、ANS機
能を診断する従来の方法の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional method of diagnosing ANS function using an electrocardiogram signal as a physiological signal.

【図7】生理信号として心電図信号を使用し、ANS機
能を診断する本実施形態の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the present embodiment for diagnosing ANS function by using an electrocardiogram signal as a physiological signal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 ECG 102 増幅およびろ波 104 A/D変換器 106 圧縮 110 伸張 112 心拍動識別 114 ビート−ビート間隔の見積もり 116 サンプル&ホールド 118 FFT 120 ANS指標 100 ECG 102 amplification and filtering 104 A / D converter 106 compression 110 stretch 112 Heartbeat identification 114 beats-estimation of beat intervals 116 Sample & Hold 118 FFT 120 ANS indicators

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1端で心拍を明らかにする生理信号を
収集し、 ネットワークシステムを通して前記生理信号を第2端に
送り、 前記第2端で前記生理信号を分析して、心拍変異性を特
徴付けるように前記生理信号の周波数領域パラメータを
自動的に定量化することを特徴とする自律神経系機能評
価方法。
1. A heart rate variability is analyzed by collecting a physiological signal that reveals a heartbeat at a first end, sending the physiological signal to a second end through a network system, and analyzing the physiological signal at the second end. A method for evaluating an autonomic nervous system function, which comprises automatically quantifying a frequency domain parameter of the physiological signal so as to characterize it.
【請求項2】 前記第2端で、デジタル化された生理信
号を分析することは、自動化された心拍変異性分析アル
ゴリズムを実行することを含み、 前記デジタル化された生理信号に基づいてビート−ビー
ト間隔値を見積もり、 前記間隔値を周波数スペクトルに変換し、 前記心拍変異性の周波数分布の成分を定量化することを
特徴とする請求項1記載の自律神経系機能評価方法。
2. Analyzing the digitized physiological signal at the second end comprises executing an automated heartbeat variability analysis algorithm, wherein beat-based analysis is performed based on the digitized physiological signal. The autonomic nervous system function evaluation method according to claim 1, wherein a beat interval value is estimated, the interval value is converted into a frequency spectrum, and a component of the frequency distribution of the heartbeat variability is quantified.
【請求項3】 自動化された遠隔制御の自律神経系機能
評価システムであって、 心拍信号を収集する心拍信号獲得システムと、 前記心拍信号を分析するものであって、前記心拍信号の
周波数領域パラメータが自律神経系機能の指標を提供す
るように定量化される診断システムと、 オンライン分析のため前記心拍信号獲得システムから前
記診断システムに前記心拍信号を伝送し、前記診断シス
テムから前記心拍信号獲得システムに前記自律神経系機
能の指標を伝送するネットワークシステムとを備えるこ
とを特徴とする自律神経系機能評価システム。
3. An automated remote control system for evaluating autonomic nervous system function, comprising: a heartbeat signal acquisition system for collecting heartbeat signals; and an analysis of the heartbeat signals, the frequency domain parameter of the heartbeat signals. A quantified to provide an index of autonomic nervous system function, transmitting the heartbeat signal from the heartbeat signal acquisition system to the diagnosis system for online analysis, and the heartbeat signal acquisition system from the diagnosis system And a network system for transmitting the index of the autonomic nervous system function to the autonomic nervous system function evaluation system.
【請求項4】 前記診断システムは、現在および後の心
拍動間のビート−ビート間隔値を自動的に見積もり、前
記間隔値を周波数スペクトルに変換し、心拍変異性の周
波数分布の成分を定量化する自動化されたANS機能分
析システムを備えることを特徴とする請求項3記載の自
律神経系機能評価システム。
4. The diagnostic system automatically estimates a beat-beat interval value between the current and subsequent heart beats, converts the interval value into a frequency spectrum, and quantifies the components of the frequency distribution of heart rate variability. The autonomic nervous system function evaluation system according to claim 3, further comprising an automated ANS function analysis system for performing the function evaluation.
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