JP2014042547A - Atrial fibrillation determination device, and atrial fibrillation determination method and program - Google Patents

Atrial fibrillation determination device, and atrial fibrillation determination method and program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To determine atrial fibrillation from a signal even if an influence of body motion noises is contained in the signal capable of measuring an RR interval such as a pulse wave signal and a waveform signal of an electrocardiogram.SOLUTION: An atrial fibrillation determination device includes: an acquisition part for acquiring a detection waveform signal that shows a result of electrocardiographic or pulse wave detection; an RR interval calculation part 112 for calculating a parameter corresponding to an RR interval for each frame based on a spectrum of each frame acquired by a frequency analysis of the detection waveform signal that has been acquired, and calculating an RR waveform signal that shows a time change of the parameter; a power calculation part 113 for calculating a time change of the power in a predetermined frequency band in the RR waveform signal; and a determination part 114 for determining whether or not the calculated power satisfies a specified condition, and outputting the information according to the result of the determination.

Description

本発明は、心房細動を判定する技術に関する。   The present invention relates to a technique for determining atrial fibrillation.

心臓疾患に関する医療分野において、心房細動を判定する技術がある。特許文献1には、1拍毎の心電図から得られるRR間隔を計測し、その標準偏差と度数分布とに基づいて、心房細動を判定する技術が開示されている。非特許文献1には、心房細動はRR間隔が不規則であり、心房細動の心拍の周波数解析をすると1/fβ成分が存在し、そのゆらぎのため白色雑音状になることが記載されている。   There is a technique for determining atrial fibrillation in the medical field related to heart disease. Patent Document 1 discloses a technique for measuring an RR interval obtained from an electrocardiogram for each beat and determining atrial fibrillation based on the standard deviation and frequency distribution. Non-Patent Document 1 describes that atrial fibrillation has an irregular RR interval, and a frequency analysis of the heartbeat of atrial fibrillation has a 1 / fβ component, resulting in white noise due to the fluctuation. ing.

特開2009−89883号公報JP 2009-89883 A

Hayano J, Yamasaki F, Sakata S, Okada A, Mukai S, Fujinami T「Spectral characteristics of ventricular response to atrial fibrillation.」 Am. J. Physiol. 1997; 273 : H2811-H2816Hayano J, Yamasaki F, Sakata S, Okada A, Mukai S, Fujinami T “Spectral characteristics of ventricular response to atrial fibrillation.” Am. J. Physiol. 1997; 273: H2811-H2816

上述した特許文献1および非特許文献1においては、正確な心房細動の判定には、1拍毎のRR間隔を正確に計測する必要がある。このRR間隔の計測にあたっては、心電を測定して得られる心電図の波形信号から計測することも可能であるが、脈波を測定して得られる脈波信号から計測することも可能である。   In Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 described above, it is necessary to accurately measure the RR interval for each beat for accurate determination of atrial fibrillation. In measuring the RR interval, it is possible to measure from the waveform signal of the electrocardiogram obtained by measuring the electrocardiogram, but it is also possible to measure from the pulse wave signal obtained by measuring the pulse wave.

ところが、脈波を測定する場合には、測定中に被験者が自由に動きまわることができる場合が多いことから、体動ノイズの影響が脈波信号に含まれやすい。心電を測定する場合においても、脈波を測定する場合と比べて程度の差はあるものの、体動ノイズの影響が心電図の波形信号に含まれる場合がある。このように体動ノイズの影響を受けた場合には、1拍毎のRR間隔を正確に計測することは非常に困難である。
そのため、特許文献1および非特許文献1に開示された技術のように、1拍毎の正確なRR間隔を計測することを前提としている場合には、体動ノイズの影響が含まれる信号を用いて心房細動の判定を行うことはできなかった。
However, when measuring a pulse wave, the subject can often move freely during the measurement, so the influence of body motion noise is likely to be included in the pulse wave signal. Even when measuring electrocardiogram, there is a case where the influence of body motion noise is included in the waveform signal of the electrocardiogram, although there is a difference in degree compared with the case where pulse wave is measured. Thus, when affected by body motion noise, it is very difficult to accurately measure the RR interval for each beat.
Therefore, when it is assumed that an accurate RR interval for each beat is measured as in the techniques disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1, a signal including the influence of body motion noise is used. Therefore, atrial fibrillation could not be determined.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、脈波信号および心電図の波形信号などのRR間隔が計測可能な信号において体動ノイズの影響が含まれていても、その信号から心房細動を判定することにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and one of the purposes thereof includes the influence of body motion noise in a signal capable of measuring an RR interval such as a pulse wave signal and an electrocardiogram waveform signal. However, it is to determine atrial fibrillation from the signal.

上述の課題を解決するため、本発明は、心電または脈波の検出結果を示す検出波形信号を取得する取得部と、前記取得された検出波形信号の周波数解析により得られる各フレームのスペクトルに基づいて、フレーム毎に当該フレームの平均RR間隔に相当するパラメーターを算出するRR間隔算出部と、前記RR間隔算出部により算出された平均RR間隔の時間変化を示すRR波形信号における予め決められた周波数帯域のパワーを算出するパワー算出部と、前記パワーが特定の条件を満たすか否かを判定し、判定結果に応じて心房細動の有無に関する情報を出力する判定部とを有する心房細動判定装置を提供する。
この心房細動判定装置によれば、脈波信号および心電図の波形信号などのRR間隔が計測可能な信号において体動ノイズの影響が含まれていても、その信号から心房細動を判定することができる。
In order to solve the above-described problem, the present invention provides an acquisition unit that acquires a detection waveform signal indicating a detection result of an electrocardiogram or a pulse wave, and a spectrum of each frame obtained by frequency analysis of the acquired detection waveform signal. An RR interval calculation unit for calculating a parameter corresponding to the average RR interval of the frame for each frame, and a predetermined RR waveform signal indicating a time change of the average RR interval calculated by the RR interval calculation unit. Atrial fibrillation comprising: a power calculation unit that calculates power in a frequency band; and a determination unit that determines whether or not the power satisfies a specific condition and outputs information on the presence or absence of atrial fibrillation according to the determination result A determination device is provided.
According to this atrial fibrillation determination device, even if the influence of body motion noise is included in a signal capable of measuring an RR interval such as a pulse wave signal and an electrocardiogram waveform signal, atrial fibrillation is determined from the signal. Can do.

好ましい態様において、この心房細動判定装置は、前記RR波形信号における前記平均RR間隔の変動係数を算出する変動係数算出部を有し、前記判定部は、前記パワーおよび前記変動係数の組が前記特定の条件を満たすか判定し、判定結果に応じて心房細動の有無に関する情報を出力してもよい。   In a preferred aspect, the atrial fibrillation determination device includes a variation coefficient calculation unit that calculates a variation coefficient of the average RR interval in the RR waveform signal, and the determination unit includes the combination of the power and the variation coefficient as the value. It may be determined whether a specific condition is satisfied, and information regarding the presence or absence of atrial fibrillation may be output according to the determination result.

別の好ましい態様において、前記判定部は、複数のフレームにおいて得られた複数組の前記パワーおよび前記変動係数を、相対的に高パワーかつ高変動係数の第1クラスターおよび低パワーかつ低変動係数の第2クラスターに分け、変動係数−パワー空間における前記第1クラスターの第1重心と前記第2クラスターの第2重心との位置関係に基づいて、心房細動の有無を判定してもよい。
この心房細動判定装置によれば、平均RR間隔を用いて心房細動の有無を判定することができる。
In another preferable aspect, the determination unit includes a plurality of sets of the power and the variation coefficient obtained in a plurality of frames, a first cluster having a relatively high power and a high variation coefficient, and a low power and a low variation coefficient. The presence or absence of atrial fibrillation may be determined based on the positional relationship between the first centroid of the first cluster and the second centroid of the second cluster in the variation coefficient-power space.
According to this atrial fibrillation determination device, the presence or absence of atrial fibrillation can be determined using the average RR interval.

別の好ましい態様において、前記第1重心と前記第2重心とが決められた第1しきい値以上離れていた場合、前記判定部は、前記第1クラスターを心房細動が発症した状態であると判定してもよい。
この心房細動判定装置によれば、クラスタリングの結果を用いて心房細動の有無を判定することができる。
In another preferable aspect, when the first centroid and the second centroid are separated by a predetermined first threshold or more, the determination unit is in a state in which atrial fibrillation has developed in the first cluster. May be determined.
According to this atrial fibrillation determination device, the presence or absence of atrial fibrillation can be determined using the result of clustering.

さらに別の好ましい態様において、前記第1重心と前記第2重心とが前記第1しきい値以上離れていない場合において、前記第1重心と前記第2重心との平均重心が、決められた第2しきい値以上のパワーおよび第3しきい値以上の変動係数を有するときは、前記判定部は、前記第1クラスターおよび前記第2クラスターを、心房細動が発症した状態であると判定してもよい。
この心房細動判定装置によれば、第1クラスターと第2クラスターとが近接している場合においても、心房細動の有無を判定することができる。
In still another preferred aspect, when the first centroid and the second centroid are not separated by the first threshold or more, an average centroid between the first centroid and the second centroid is determined. When having a power greater than or equal to two thresholds and a coefficient of variation greater than or equal to a third threshold, the determination unit determines that the first cluster and the second cluster are in a state in which atrial fibrillation has developed. May be.
According to this atrial fibrillation determination device, the presence or absence of atrial fibrillation can be determined even when the first cluster and the second cluster are close to each other.

さらに別の好ましい態様において、前記第1重心と前記第2重心とが前記第1しきい値以上離れていない場合において、前記第1重心と前記第2重心との平均重心が、決められた第2しきい値以上のパワーおよび第3しきい値以上の変動係数の少なくとも一方を有しないときは、前記判定部は、前記第1クラスターおよび前記第2クラスターを、心房細動が発症していない状態であると判定してもよい。
この心房細動判定装置によれば、第1クラスターと第2クラスターとが近接している場合においても、心房細動の有無を判定することができる。
In still another preferred aspect, when the first centroid and the second centroid are not separated by the first threshold or more, an average centroid between the first centroid and the second centroid is determined. When it does not have at least one of a power greater than or equal to two thresholds and a coefficient of variation greater than or equal to a third threshold, the determination unit does not develop atrial fibrillation in the first cluster and the second cluster You may determine with a state.
According to this atrial fibrillation determination device, the presence or absence of atrial fibrillation can be determined even when the first cluster and the second cluster are close to each other.

また、別の好ましい態様において、前記周波数帯域の最低周波数は、前記フレームの時間の逆数以上であることを特徴とする。
この心房細動判定装置によれば、心房細動の判定の精度を向上させることができる。
In another preferred aspect, the lowest frequency of the frequency band is equal to or greater than the reciprocal of the time of the frame.
According to this atrial fibrillation determination device, the accuracy of determination of atrial fibrillation can be improved.

また、別の好ましい態様において、検出対象者の前記心電または前記脈波を検出する検出部と、前記判定部によって出力された情報に基づいてユーザーに報知する報知部とを具備し、前記取得部は、前記検出された結果に応じて得られる検出波形信号を取得することを特徴とする。
この心房細動判定装置によれば、検出対象者がリアルタイムに心房細動の判定結果を確認することができる。
Moreover, in another preferable aspect, the detection unit includes a detection unit that detects the electrocardiogram or the pulse wave of a detection target person, and a notification unit that notifies a user based on information output by the determination unit, and the acquisition The unit acquires a detected waveform signal obtained according to the detected result.
According to this atrial fibrillation determination device, the person to be detected can confirm the determination result of atrial fibrillation in real time.

また、別の好ましい態様において、前記取得部は、前記検出波形信号に対して、体動ノイズ成分を低減するフィルター処理を施し、前記検出波形信号として出力するノイズ低減部を備えることを特徴とする。
この心房細動判定装置によれば、心房細動の判定の精度を向上させつつ、検出対象者がリアルタイムに心房細動の判定結果を確認することができる。
In another preferred aspect, the acquisition unit includes a noise reduction unit that performs a filtering process to reduce a body movement noise component on the detected waveform signal and outputs the detected waveform signal as the detected waveform signal. .
According to this atrial fibrillation determination device, the detection subject can confirm the determination result of atrial fibrillation in real time while improving the accuracy of determination of atrial fibrillation.

また、本発明は、心電または脈波の検出結果を示す検出波形信号を取得するステップと、前記取得された検出波形信号の周波数解析により得られる各フレームのスペクトルに基づいて、フレーム毎に当該フレームの平均RR間隔に相当するパラメーターを算出するステップと、前記算出された平均RR間隔の時間変化を示すRR波形信号における予め決められた周波数帯域のパワーを算出するステップと、前記パワーが特定の条件を満たすか否かの判定をするステップと、前記判定結果に応じて心房細動の有無に関する情報を出力するステップとを有する心房細動判定方法を提供する。
この心房細動判定方法によれば、脈波信号および心電図の波形信号などのRR間隔が計測可能な信号において体動ノイズの影響が含まれていても、その信号から心房細動を判定することができる。
Further, the present invention provides a step of acquiring a detection waveform signal indicating a detection result of an electrocardiogram or a pulse wave, and a frame for each frame based on a spectrum of each frame obtained by frequency analysis of the acquired detection waveform signal. Calculating a parameter corresponding to the average RR interval of the frame; calculating a power of a predetermined frequency band in the RR waveform signal indicating a time change of the calculated average RR interval; and There is provided an atrial fibrillation determination method including a step of determining whether or not a condition is satisfied and a step of outputting information on the presence or absence of atrial fibrillation according to the determination result.
According to this atrial fibrillation determination method, even if the influence of body motion noise is included in a signal capable of measuring an RR interval such as a pulse wave signal and an electrocardiogram waveform signal, atrial fibrillation is determined from the signal. Can do.

また、本発明は、コンピューターに、心電または脈波の検出結果を示す検出波形信号を取得するステップと、前記取得された検出波形信号の周波数解析により得られる各フレームのスペクトルに基づいて、フレーム毎に当該フレームの平均RR間隔に相当するパラメーターを算出するステップと、前記算出された平均RR間隔の時間変化を示すRR波形信号における予め決められた周波数帯域のパワーを算出するステップと、前記パワーが特定の条件を満たすか否かの判定をするステップと、前記判定結果に応じて心房細動の有無に関する情報を出力するステップとを実行させるためのプログラムを提供する。
このプログラムによれば、脈波信号および心電図の波形信号などのRR間隔が計測可能な信号において体動ノイズの影響が含まれていても、その信号から心房細動を判定することができる。
Further, the present invention provides a computer based on a step of acquiring a detection waveform signal indicating a detection result of an electrocardiogram or a pulse wave and a spectrum of each frame obtained by frequency analysis of the acquired detection waveform signal. Calculating a parameter corresponding to the average RR interval of the frame every time, calculating a power of a predetermined frequency band in an RR waveform signal indicating a time change of the calculated average RR interval, and the power Provides a program for executing a step of determining whether or not a specific condition is satisfied and a step of outputting information on the presence or absence of atrial fibrillation according to the determination result.
According to this program, even if the influence of body motion noise is included in a signal capable of measuring an RR interval such as a pulse wave signal and an electrocardiogram waveform signal, atrial fibrillation can be determined from the signal.

実施形態における脈波測定装置1の外観を説明する図。The figure explaining the external appearance of the pulse-wave measuring apparatus 1 in embodiment. 実施形態における脈波測定装置1の構成を説明する図。The figure explaining the structure of the pulse-wave measuring apparatus 1 in embodiment. 実施形態における心房細動判定装置100の機能構成を説明する図。The figure explaining the functional structure of the atrial fibrillation determination apparatus 100 in embodiment. 検出波形信号Lの周波数解析を行うときのフレームを説明する図。The figure explaining the frame when performing the frequency analysis of the detection waveform signal L. FIG. RR間隔算出部112における周波数特性を説明する図。The figure explaining the frequency characteristic in the RR space | interval calculation part 112. FIG. RR波形信号FRRの周波数解析を行うときのフレームを説明する図。The figure explaining the frame when performing the frequency analysis of the RR waveform signal FRR. 本実施形態による判定結果を示す図。The figure which shows the determination result by this embodiment. 心房細動判定処理のフローチャート。The flowchart of atrial fibrillation determination processing. 心電RR間隔を用いた心房細動の判定方法を説明する図。The figure explaining the determination method of the atrial fibrillation using the electrocardiogram RR interval. 平均脈波RR間隔を用いた心房細動の判定方法の問題点を説明する図。The figure explaining the problem of the determination method of atrial fibrillation using the average pulse wave RR interval. ステップS410における心房細動判定処理の詳細を示す図。The figure which shows the detail of the atrial fibrillation determination process in step S410. パワー波形信号Paおよび変動係数信号Scを例示する図。The figure which illustrates power waveform signal Pa and variation coefficient signal Sc. 移動平均処理後のパワーおよび変動係数を例示する図。The figure which illustrates the power and variation coefficient after a moving average process. パワーと変動係数との関係を例示する図。The figure which illustrates the relationship between power and a coefficient of variation. 図14のデータの、クラスタリング後の結果を例示する図。The figure which illustrates the result after clustering of the data of FIG.

<実施形態>
[概要]
<Embodiment>
[Overview]

従来、心電図から心房細動を判定する際には、1拍毎のRR間隔(「心電RR間隔」という)が用いられていた。これに対し本実施形態においては、脈波から心房細動が判定される。脈波を用いた場合、心電図とは異なり、1拍毎のRR間隔を正確に特定することが困難なことがある。そのため本実施形態においては、ある期間(フレーム)内におけるRR間隔の平均を示す値(「平均脈波RR間隔」という)が用いられる。ここではまず、心電RR間隔を用いた心房細動の判定方法について説明し、次に、平均脈波RR間隔を用いた場合の問題点を説明し、最後に、本実施形態における判定方法の概要を説明する。   Conventionally, when determining atrial fibrillation from an electrocardiogram, an RR interval for each beat (referred to as an “electrocardiogram RR interval”) has been used. On the other hand, in this embodiment, atrial fibrillation is determined from the pulse wave. When a pulse wave is used, unlike an electrocardiogram, it may be difficult to accurately specify the RR interval for each beat. Therefore, in the present embodiment, a value indicating the average of RR intervals within a certain period (frame) (referred to as “average pulse wave RR interval”) is used. Here, first, a method for determining atrial fibrillation using the electrocardiogram RR interval will be described. Next, problems when the average pulse wave RR interval is used will be described. Finally, the determination method according to the present embodiment will be described. An outline will be described.

図9は、心電RR間隔を用いた心房細動の判定方法を説明する図である。図9は、心電RR間隔の変動を示す波形信号について、480秒間を1フレームとし、そのフレームにおいて0.01Hzから0.2Hzの帯域で周波数解析を行い、ピーク周波数とパワーとを対数変換して表したグラフである。図9(a)は、心房細動を発症していないときの心電RR間隔を用いた場合を示し、図9(b)は、心房細動を発症しているときの心電RR間隔を用いた場合を示している。図中の直線は、プロットされたデータから得られる1次回帰直線を示す。これらのグラフから、1次回帰直線の傾きβと相関係数γとを算出すると、以下に示す結果となる。   FIG. 9 is a diagram for explaining a method for determining atrial fibrillation using an electrocardiogram RR interval. FIG. 9 shows a waveform signal indicating fluctuations in the electrocardiogram RR interval. One frame is 480 seconds, and frequency analysis is performed in a band from 0.01 Hz to 0.2 Hz in that frame, and the peak frequency and power are logarithmically converted. It is the graph which expressed. FIG. 9 (a) shows a case where an electrocardiogram RR interval when no atrial fibrillation is developed, and FIG. 9 (b) shows an electrocardiogram RR interval when atrial fibrillation is developed. The case where it is used is shown. The straight line in the figure represents a linear regression line obtained from the plotted data. When the slope β and the correlation coefficient γ of the primary regression line are calculated from these graphs, the following results are obtained.

図9(a)に示す心房細動を発症していない場合においては、γ=−0.72、β=−1.29となる。また、図9(b)に示す心房細動を発症している場合においては、γ=−0.07、β=−0.13となる。このように、心房細動を発症している場合には、相関がなくなって白色雑音状になり、また、傾きβが「0」に近づくことがわかる。このように、心電RR間隔を用いた場合、ピーク周波数およびパワーのプロットにおける1次回帰直線の傾きβと相関係数γとから、心房細動の有無を判定することができる。   In the case where the atrial fibrillation shown in FIG. 9A has not occurred, γ = −0.72 and β = −1.29. In the case where atrial fibrillation shown in FIG. 9B has developed, γ = −0.07 and β = −0.13. Thus, when atrial fibrillation has developed, it becomes clear that the correlation is lost and white noise occurs, and the slope β approaches “0”. Thus, when the electrocardiogram RR interval is used, the presence or absence of atrial fibrillation can be determined from the slope β of the primary regression line and the correlation coefficient γ in the peak frequency and power plot.

図10は、平均脈波RR間隔を用いた心房細動の判定方法の問題点を説明する図である。図10は、平均脈波RR間隔の変動を示す波形信号について、480秒間を1フレームとし、そのフレームにおいて0.01Hzから0.2Hzの帯域で周波数解析を行い、ピーク周波数とパワーとを対数変換して表したグラフである。図10(a)は、心房細動を発症していない例を示し、図10(b)は、心房細動を発症している例を示している。図中の直線は、プロットされたデータから得られる1次回帰直線を示す。   FIG. 10 is a diagram for explaining a problem of the method for determining atrial fibrillation using the average pulse wave RR interval. FIG. 10 shows the waveform signal indicating the fluctuation of the average pulse wave RR interval, with 480 seconds as one frame, in which the frequency analysis is performed in the band from 0.01 Hz to 0.2 Hz, and the peak frequency and power are logarithmically converted. It is a graph expressed as FIG. 10 (a) shows an example in which atrial fibrillation has not developed, and FIG. 10 (b) shows an example in which atrial fibrillation has developed. The straight line in the figure represents a linear regression line obtained from the plotted data.

図10(a)に示す心房細動を発症していない場合においては、γ=−0.68、β=−1.40となる。また、図10(b)に示す心房細動を発症している場合においては、γ=−0.41、β=−1.02となる。このように、平均脈波RR間隔を用いたときに
は、図10に示すように、心房細動の発症の有無によるγ、βの有意差がなく、心電RR間隔を用いた場合と同じ方法では心房細動の有無の判定が困難である。
In the case where atrial fibrillation shown in FIG. 10A has not developed, γ = −0.68 and β = −1.40. In the case where atrial fibrillation shown in FIG. 10B has developed, γ = −0.41 and β = −1.02. Thus, when the average pulse wave RR interval is used, as shown in FIG. 10, there is no significant difference between γ and β depending on the presence or absence of the onset of atrial fibrillation. It is difficult to determine the presence or absence of atrial fibrillation.

ここで、図9(a)および(b)を再び比較してみると、心房細動を発症している場合に、高周波数帯域側においてパワーが増大していることがわかる。例えば図9において、0.2Hz近傍の周波数帯域についてパワーを比較すると、心房細動を発症していないときのパワーが「1.59」、心房細動を発症しているときのパワーが「4.97」である。心房細動を発症しているときには、発症していないときに比べて、この周波数帯域のパワーが数倍に増加して有意差が見られる。   Here, comparing FIGS. 9A and 9B again, it can be seen that the power increases on the high frequency band side when atrial fibrillation occurs. For example, in FIG. 9, when the power is compared in the frequency band near 0.2 Hz, the power when the atrial fibrillation does not develop is “1.59”, and the power when the atrial fibrillation develops is “4”. .97 ". When atrial fibrillation develops, the power in this frequency band increases several times and a significant difference is seen compared to when it does not.

このパワーの増加は、平均脈波RR間隔を用いた場合にも観測される。図10において、0.2Hz近傍の周波数帯域についてパワーを比較すると、心房細動を発症していないときのパワーが「0.05」、心房細動を発症しているときのパワーが「0.30」である。このように、平均脈波RR間隔を用いても、心房細動を発症しているときには、発症していないときに比べて、この周波数帯域のパワーが数倍に増加して有意差が見られる。本実施形態においては、このパワーの増大を一つの指標として用いて、心房細動の有無が判定される。   This increase in power is also observed when the average pulse wave RR interval is used. In FIG. 10, when the power is compared in the frequency band near 0.2 Hz, the power when the atrial fibrillation does not develop is “0.05”, and the power when the atrial fibrillation develops is “0. 30 ". As described above, even when the average pulse wave RR interval is used, the power in this frequency band increases several times when the atrial fibrillation is developed, compared with the case where the atrial fibrillation is not developed, and a significant difference is seen. . In the present embodiment, the presence of atrial fibrillation is determined using this increase in power as one index.

本実施形態においては、心房細動の有無のもう一つの指標として、変動係数が用いられる。変動係数は、平均脈波RR間隔の平均に対するばらつきの度合いを示すパラメーターである。心房細動を発症すると、RR間隔の不整が起こる。すなわち、1拍毎の時間間隔が不規則になる。平均脈波RR間隔についても同様であり、不整状態(平均に対するばらつき)を、心房細動の指標することができる。本実施形態においては、パワーおよび変動係数を指標として、心房細動の有無が判定される。以下、本実施形態の装置構成および動作について詳細に説明する。   In this embodiment, a coefficient of variation is used as another indicator of the presence or absence of atrial fibrillation. The variation coefficient is a parameter indicating the degree of variation with respect to the average of the average pulse wave RR interval. When atrial fibrillation develops, irregularities in the RR interval occur. That is, the time interval for each beat becomes irregular. The same applies to the average pulse wave RR interval, and an irregular state (variation with respect to the average) can be used as an index of atrial fibrillation. In the present embodiment, the presence or absence of atrial fibrillation is determined using power and the coefficient of variation as indices. Hereinafter, the apparatus configuration and operation of this embodiment will be described in detail.

[脈波測定装置1の構成]
図1は、実施形態における脈波測定装置1の外観を説明する図である。本発明の実施形態における脈波測定装置1は、図1(a)に示すように、ユーザーである検出対象者の手1000における手首部分(腕)に腕時計のようにして装着される装置本体10と、検出部位に装着されて脈波を検出する脈波検出部20とを有する。装置本体10と脈波検出部20とは、ケーブル30により接続されている。ケーブル30は、脈波検出部20から出力される脈波信号(以下、検出波形信号Lという)を装置本体10に供給する一方、装置本体10からの電力を脈波検出部20に供給する。
[Configuration of Pulse Wave Measuring Device 1]
Drawing 1 is a figure explaining the appearance of pulse wave measuring device 1 in an embodiment. As shown in FIG. 1A, a pulse wave measuring device 1 according to an embodiment of the present invention is a device main body 10 that is worn like a wristwatch on a wrist portion (arm) of a user's 1000 hand to be detected. And a pulse wave detector 20 that is attached to the detection site and detects a pulse wave. The apparatus main body 10 and the pulse wave detection unit 20 are connected by a cable 30. The cable 30 supplies a pulse wave signal (hereinafter referred to as a detection waveform signal L) output from the pulse wave detection unit 20 to the apparatus main body 10, and supplies power from the apparatus main body 10 to the pulse wave detection unit 20.

装置本体10には、リストバンド50が取り付けられている。装置本体10は、リストバンド50がユーザーの腕に巻き付けられることにより腕に装着される。装置本体10には、操作部14および表示部15が設けられている。操作部14は、ユーザーが脈波測定装置1に機能選択の指示などを入力するためのボタンスイッチなどの操作子である。操作部14には、表示部15上に設けられたタッチセンサーなどが含まれていてもよい。表示部15は、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイなどの表示デバイスである。   A wristband 50 is attached to the apparatus main body 10. The apparatus main body 10 is attached to the arm by the wristband 50 being wound around the user's arm. The apparatus main body 10 is provided with an operation unit 14 and a display unit 15. The operation unit 14 is an operator such as a button switch for the user to input a function selection instruction or the like to the pulse wave measurement device 1. The operation unit 14 may include a touch sensor provided on the display unit 15. The display unit 15 is a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display.

図1(b)に示すように、脈波検出部20が装着される検出部位は、この例においては、手1000における人差し指の根元から第2指関節までの間の一部であるものとするが、脈波を検出できる部位であればどの部位であってもよい。脈波検出部20は、固定バンド40によって固定されることにより、検出部位に装着される。このとき、固定バンド40は、脈波検出部20を覆った状態であり、脈波検出部20の受光部には固定バンド40の外側からの光が到達しないように遮光する構成である。   As shown in FIG. 1B, in this example, the detection site where the pulse wave detection unit 20 is worn is a part from the base of the index finger to the second finger joint in the hand 1000. However, any site may be used as long as it can detect a pulse wave. The pulse wave detector 20 is attached to the detection site by being fixed by the fixing band 40. At this time, the fixed band 40 is in a state of covering the pulse wave detection unit 20 and is configured to shield the light from the outside of the fixed band 40 from reaching the light receiving unit of the pulse wave detection unit 20.

脈波検出部20は、以下のようにして脈波を検出し、検出結果を示す検出波形信号Lを出力する。脈波検出部20は、発光部(例えば、緑色LED(Light Emitting Diode))と受光部とを有する。脈波検出部20は、装置本体10からケーブル30を介して供給された電力に応じた光を発光部から照射する。脈波検出部20は、発光部からの光のうち、毛細血管中のヘモグロビンによって反射した光を受光部により受光し、受光レベルに応じた信号を、検出波形信号Lとして、ケーブル30を介して装置本体10に供給する。   The pulse wave detector 20 detects a pulse wave as follows and outputs a detection waveform signal L indicating the detection result. The pulse wave detection unit 20 includes a light emitting unit (for example, a green LED (Light Emitting Diode)) and a light receiving unit. The pulse wave detection unit 20 emits light corresponding to the power supplied from the apparatus main body 10 via the cable 30 from the light emitting unit. The pulse wave detection unit 20 receives light reflected by hemoglobin in the capillary blood vessel from the light emission unit, and receives a signal corresponding to the received light level as a detection waveform signal L via the cable 30. It is supplied to the apparatus main body 10.

図2は、実施形態における脈波測定装置1の構成を説明する図である。脈波測定装置1は、CPU(Central Processing Unit)11、RAM(Random Access Memory)12、ROM(Read Only Memory)13、操作部14、表示部15、発振回路16、計時回路17、A/D変換回路18、増幅回路19を有する装置本体10と、脈波検出部20とを有する。増幅回路19および脈波検出部20を除く各構成は、バスを介して接続されている。   FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the pulse wave measurement device 1 according to the embodiment. The pulse wave measuring apparatus 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 11, a RAM (Random Access Memory) 12, a ROM (Read Only Memory) 13, an operation unit 14, a display unit 15, an oscillation circuit 16, a timing circuit 17, and an A / D. The apparatus main body 10 having a conversion circuit 18 and an amplification circuit 19 and a pulse wave detection unit 20 are included. The components other than the amplifier circuit 19 and the pulse wave detector 20 are connected via a bus.

CPU11は、ROM13に記憶されている制御プログラムにしたがって、各部の制御およびデータの転送などを行う。RAM12は、検出波形信号Lなどの生体情報、およびCPU11における制御プログラムの実行中に発生する各種データを一時記憶する。CPU11は制御プログラムを実行することにより、心房細動判定機能を実現し、脈波測定装置1を心房細動判定装置として機能させる。なお、CPU11は、制御プログラムを実行することにより、心房細動判定機能以外の様々な機能を実現するようにしてもよい。これらの機能は、例えば、ユーザーが操作部14を操作することにより実現されるようにすればよい。   The CPU 11 controls each unit and transfers data according to a control program stored in the ROM 13. The RAM 12 temporarily stores biological information such as the detected waveform signal L and various data generated during execution of the control program in the CPU 11. By executing the control program, the CPU 11 realizes an atrial fibrillation determination function and causes the pulse wave measurement device 1 to function as an atrial fibrillation determination device. The CPU 11 may realize various functions other than the atrial fibrillation determination function by executing a control program. These functions may be realized by, for example, the user operating the operation unit 14.

操作部14は、上述したように、ユーザーの指示を脈波測定装置1に入力するためのボタンスイッチなどを有する。操作部14は、ユーザーによって操作されると、CPU11に対して、操作内容を示す操作信号を出力する。
表示部15は、上述したように、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイなどの表示デバイスを有し、CPU11によって表示内容が制御される。この表示内容は、例えば、時刻表示、各種メニュー画面、脈波測定結果、心房細動の判定結果などを示す各種画像である。
発振回路16は、制御の基礎となるクロック信号をCPU11に供給する。
計時回路17は、CPU11の制御により、時間を計測する。
As described above, the operation unit 14 includes a button switch for inputting a user instruction to the pulse wave measuring device 1. When operated by the user, the operation unit 14 outputs an operation signal indicating the operation content to the CPU 11.
As described above, the display unit 15 includes a display device such as a liquid crystal display or an organic EL display, and the display content is controlled by the CPU 11. The display contents are various images showing time display, various menu screens, pulse wave measurement results, atrial fibrillation determination results, and the like.
The oscillation circuit 16 supplies the CPU 11 with a clock signal that is the basis of control.
The timer circuit 17 measures time under the control of the CPU 11.

増幅回路19は、脈波検出部20からケーブル30を介して供給された検出波形信号Lを増幅する。増幅時のゲインは、CPU11の制御により設定される。
A/D変換回路18は、増幅回路19において増幅されたアナログ信号の検出波形信号Lを、デジタル信号に変換する。この例においては、サンプリング周波数は100Hzであり、脈波から得られるRR間隔に比べて十分高い周波数となっている。また、この例においては、量子化は10ビットで行われる。なお、サンプリング周波数、量子化ビットについては、必要とする精度に応じて異なる値に決められていてもよい。
続いて、CPU11によって実現される心房細動判定装置の機能構成(心房細動判定機能)について説明する。
The amplification circuit 19 amplifies the detection waveform signal L supplied from the pulse wave detection unit 20 via the cable 30. The gain at the time of amplification is set by the control of the CPU 11.
The A / D conversion circuit 18 converts the detected waveform signal L of the analog signal amplified by the amplification circuit 19 into a digital signal. In this example, the sampling frequency is 100 Hz, which is sufficiently higher than the RR interval obtained from the pulse wave. In this example, quantization is performed with 10 bits. Note that the sampling frequency and the quantization bit may be set to different values depending on the required accuracy.
Subsequently, the functional configuration (atrial fibrillation determination function) of the atrial fibrillation determination apparatus realized by the CPU 11 will be described.

[機能構成]
図3は、実施形態における心房細動判定装置100の機能構成を説明する図である。心房細動判定装置100は、ノイズ低減部111、RR間隔算出部112、パワー算出部113、判定部114、表示制御部115、および変動係数算出部116を有するとともに、各種データの記憶領域となる検出波形信号記憶領域121、RR波形信号記憶領域122、パワー波形信号記憶領域123、および変動係数波形記憶領域124の各機能構成により実現される。
[Function configuration]
FIG. 3 is a diagram illustrating a functional configuration of the atrial fibrillation determination device 100 according to the embodiment. The atrial fibrillation determination device 100 includes a noise reduction unit 111, an RR interval calculation unit 112, a power calculation unit 113, a determination unit 114, a display control unit 115, and a variation coefficient calculation unit 116, and serves as a storage area for various data. This is realized by each functional configuration of the detection waveform signal storage area 121, the RR waveform signal storage area 122, the power waveform signal storage area 123, and the variation coefficient waveform storage area 124.

検出波形信号記憶領域121は、A/D変換回路18によってデジタル信号に変換された検出波形信号Lが記憶されるRAM12上に設けられた領域である。
ノイズ低減部111は、検出波形信号記憶領域121に記憶された検出波形信号Lから、RR間隔に相当する周波数帯域以外の体動ノイズ成分を低減するフィルター処理を施して出力する。フィルター処理としては、例えば、ハイパスフィルター、バンドパスフィルター、適応フィルターなどによる処理である。ノイズ低減部111において体動ノイズ成分が低減された検出波形信号Lについては、一旦RAM12において記憶されるようにしてもよい。検出波形信号記憶領域121およびノイズ低減部111は、RR間隔算出部112において周波数解析に用いられる検出波形信号Lを取得する取得部として機能する。
The detection waveform signal storage area 121 is an area provided on the RAM 12 in which the detection waveform signal L converted into a digital signal by the A / D conversion circuit 18 is stored.
The noise reduction unit 111 performs a filtering process for reducing body motion noise components other than the frequency band corresponding to the RR interval from the detection waveform signal L stored in the detection waveform signal storage area 121 and outputs the result. The filter process is, for example, a process using a high pass filter, a band pass filter, an adaptive filter, or the like. The detected waveform signal L in which the body movement noise component is reduced in the noise reduction unit 111 may be temporarily stored in the RAM 12. The detection waveform signal storage area 121 and the noise reduction unit 111 function as an acquisition unit that acquires the detection waveform signal L used for frequency analysis in the RR interval calculation unit 112.

なお、この処理においては体動ノイズ成分が低減され、その影響が検出波形信号Lから減少することにはなるが、背景技術として示した技術(特許文献1、非特許文献1)において精密な心房細動の判定ができるほど、正確なRR間隔を計測することができるまでには至らない。   In this process, the body motion noise component is reduced, and the influence thereof is reduced from the detected waveform signal L. However, the precise atrium in the technique shown as the background art (Patent Document 1, Non-Patent Document 1). It is not possible to measure an accurate RR interval to the extent that fibrillation can be determined.

RR間隔算出部112は、ノイズ低減部111において体動ノイズ成分が低減された検出波形信号Lについて、サンプリング毎にフレームを切り出し、短時間での周波数解析(STFT(Short-Time Fourier transform)解析)により周波数スペクトルを算出する。そして、RR間隔算出部112は、算出した周波数スペクトルに基づいて、フレーム毎にRR間隔に相当するパラメータを算出し、このパラメータの時間変化を示すRR波形信号FRRを、RAM12上に設けられた領域のRR波形信号記憶領域122に記憶する。なお、RR波形信号FRRは、このパラメータの経時変化を示すデータの集合である。   The RR interval calculation unit 112 cuts out a frame for each sampling of the detected waveform signal L from which the body motion noise component has been reduced in the noise reduction unit 111, and performs frequency analysis in a short time (STFT (Short-Time Fourier transform) analysis). To calculate the frequency spectrum. Then, the RR interval calculation unit 112 calculates a parameter corresponding to the RR interval for each frame based on the calculated frequency spectrum, and an RR waveform signal FRR indicating a time change of the parameter is an area provided on the RAM 12. Is stored in the RR waveform signal storage area 122. Note that the RR waveform signal FRR is a set of data indicating changes with time of this parameter.

算出されるパラメータは、この例においては、フレーム内におけるRR間隔の平均を示す値(平均脈波RR間隔)であり、例えば、周波数スペクトルの最大ピークとなる周波数である。したがって、RR波形信号FRRは、平均脈波RR間隔の時間変化を示すことになる。RR間隔算出部112における処理により、ノイズ低減部111において体動ノイズが完全に除去されなくても、RR波形信号FRRに含まれる体動ノイズの影響を大幅に低減することができる。   In this example, the calculated parameter is a value (average pulse wave RR interval) indicating an average of the RR intervals in the frame, and is, for example, a frequency that is the maximum peak of the frequency spectrum. Therefore, the RR waveform signal FRR indicates a time change of the average pulse wave RR interval. Even if the body motion noise is not completely removed by the noise reduction unit 111, the influence of the body motion noise included in the RR waveform signal FRR can be significantly reduced by the processing in the RR interval calculation unit 112.

図4は、検出波形信号Lの周波数解析を行うときのフレームを説明する図である。図4に示す波形は検出波形信号Lの波形の例である。図4に示すように、各フレームの時間は、この例においては4秒であり、1秒毎にサンプリングされ周波数解析が行われる。すなわち、各フレームは1秒ずつずれて設定され、次のフレームと3秒間オーバーラップしている。このように、サンプリングタイミング、フレームが設定されているため、平均脈波RR間隔はRR間隔の4秒間における平均値であり、RR波形信号FRRは1秒毎の平均脈波RR間隔の変化を示すものとなる。   FIG. 4 is a diagram for explaining a frame when performing frequency analysis of the detected waveform signal L. The waveform shown in FIG. 4 is an example of the waveform of the detected waveform signal L. As shown in FIG. 4, the time of each frame is 4 seconds in this example, and sampling is performed every second to perform frequency analysis. That is, each frame is set to be shifted by 1 second and overlaps with the next frame for 3 seconds. Thus, since the sampling timing and the frame are set, the average pulse wave RR interval is an average value for 4 seconds of the RR interval, and the RR waveform signal FRR indicates a change in the average pulse wave RR interval per second. It will be a thing.

図5は、RR間隔算出部112における周波数特性を説明する図である。RR間隔算出部112において、上述のように設定したフレームで周波数解析を行うことは、移動平均処理における周波数特性が重畳することと同等である。図5に示す周波数特性は、フレームの時間の4秒に相当する0.25Hzおよびその整数倍の周波数において谷が生じ、山の頂点を結ぶような全体的な傾向として、高周波数になるほどレベルが低くなる、すなわち、マイナスの傾きを持つ周波数特性となっている。フレームの時間が長くなるほど、この傾きは急になる。一方、フレームの時間が短くなると、傾きが「0」に近づくことになるが、検出波形信号Lにおける体動ノイズ成分の残存が多くなってしまう。そのため、フレーム時間は1秒以上5秒以下、望ましくは2秒以上4秒以下とするとよい。   FIG. 5 is a diagram for explaining frequency characteristics in the RR interval calculation unit 112. In the RR interval calculation unit 112, performing the frequency analysis with the frame set as described above is equivalent to superimposing the frequency characteristics in the moving average process. In the frequency characteristics shown in FIG. 5, valleys occur at a frequency of 0.25 Hz corresponding to 4 seconds of the frame time and an integer multiple thereof, and as a general tendency to connect the peaks, the level increases as the frequency increases. The frequency characteristic becomes low, that is, has a negative slope. This slope becomes steeper as the frame time increases. On the other hand, when the frame time is shortened, the inclination approaches “0”, but the body motion noise component remains in the detected waveform signal L. Therefore, the frame time is 1 to 5 seconds, preferably 2 to 4 seconds.

パワー算出部113は、RR波形信号記憶領域122に記憶されたRR波形信号FRRについて、短時間での周波数解析(STFT解析)を行い、得られる周波数スペクトルに基づいて、一部の周波数帯域(以下、算出周波数帯域という)のパワー(以下、帯域パワーという)を算出する。パワー算出部113は、算出した帯域パワーの時間変化を示すパワー波形信号Paを、RAM12上に設けられた領域のパワー波形信号記憶領域123に記憶する。なお、パワー波形信号Paは、帯域パワーの経時変化を示すデータの集合である。   The power calculation unit 113 performs a short-time frequency analysis (STFT analysis) on the RR waveform signal FRR stored in the RR waveform signal storage area 122, and based on the obtained frequency spectrum, a part of frequency bands (hereinafter referred to as a frequency band). , Calculated frequency band) (hereinafter referred to as band power). The power calculation unit 113 stores the power waveform signal Pa indicating the time variation of the calculated band power in the power waveform signal storage area 123 of the area provided on the RAM 12. Note that the power waveform signal Pa is a collection of data indicating a change in band power with time.

図6は、RR波形信号FRRの周波数解析を行うときのフレームを説明する図である。図6に示す波形はRR波形信号FRRの波形の例である。図6に示すように、各フレームの時間は、この例においては120秒であり、60秒毎にサンプリングされ周波数解析が行われる。すなわち、各フレームは60秒ずつずれて設定され、次のフレームと60秒間オーバーラップしている。   FIG. 6 is a diagram for explaining a frame when performing frequency analysis of the RR waveform signal FRR. The waveform shown in FIG. 6 is an example of the waveform of the RR waveform signal FRR. As shown in FIG. 6, the time of each frame is 120 seconds in this example, and sampling is performed every 60 seconds for frequency analysis. That is, each frame is set so as to be shifted by 60 seconds and overlaps with the next frame for 60 seconds.

また、パワー算出部113において帯域パワーが算出される上述の算出周波数帯域は、予め決められ、この例においては、0.25Hzから0.5Hzまでの帯域であるものとする。これは、図5に示す周波数特性の2つの谷(0.25Hz、0.5Hzの谷)の間として決められている。これは、谷の部分におけるパワーは抑えられてしまうことから心房細動の有無の判定にはほとんど寄与しないため、心房細動の有無の判定に寄与する部分を中心に算出周波数帯域が決められている。すなわち、0.3Hzから0.45Hzまでの帯域といったように、算出周波数帯域は、さらに、周波数特性の谷の部分が除かれて、山の部分だけが含まれるように、その範囲が狭くなるように設定されていてもよい。   In addition, the above-described calculated frequency band in which the band power is calculated in the power calculation unit 113 is determined in advance, and in this example, is a band from 0.25 Hz to 0.5 Hz. This is determined as between two valleys (0.25 Hz and 0.5 Hz valleys) of the frequency characteristics shown in FIG. This is because the power in the valley portion is suppressed, so it hardly contributes to the determination of the presence or absence of atrial fibrillation, so the calculated frequency band is determined around the portion that contributes to the determination of the presence or absence of atrial fibrillation. Yes. That is, the range of the calculated frequency band, such as the band from 0.3 Hz to 0.45 Hz, is further narrowed so that only the mountain part is included by excluding the valley part of the frequency characteristics. May be set.

ここで、算出周波数帯域の最低周波数(下限)と最高周波数(上限)とは、この例においては、RR間隔算出部112における周波数特性、すなわちRR間隔算出部112における周波数解析で用いるフレームの時間に応じて決められていた。一方で、上下限の周波数のいずれか一方、または双方の周波数は、必ずしもフレームの時間に応じて決められていなくてもよい。   Here, the lowest frequency (lower limit) and the highest frequency (upper limit) of the calculated frequency band are the frequency characteristics in the RR interval calculation unit 112, that is, the frame time used in the frequency analysis in the RR interval calculation unit 112 in this example. It was decided accordingly. On the other hand, one or both of the upper and lower limit frequencies may not necessarily be determined according to the frame time.

算出周波数帯域の最低周波数は、図9、図10に示すように、パワーの変化が明確となる0.1Hz以上、望ましくは0.2Hz以上であるとよい。このとき、最低周波数は、上述したように、RR間隔算出部112における周波数解析で用いるフレームの時間の逆数以上であることがさらに望ましい。
また、算出周波数帯域の最高周波数は、ナイキスト周波数による影響を考え、RR間隔算出部112における周波数解析のサンプリング周波数の1/2以下であることが望ましい。このとき、最高周波数は、上述したように、RR間隔算出部112における周波数解析で用いるフレームの時間の逆数の2倍以下であることがさらに望ましい。
As shown in FIGS. 9 and 10, the lowest frequency in the calculated frequency band is 0.1 Hz or higher, preferably 0.2 Hz or higher, in which the power change becomes clear. At this time, as described above, it is more desirable that the minimum frequency is equal to or greater than the reciprocal of the frame time used in the frequency analysis in the RR interval calculation unit 112.
The maximum frequency in the calculated frequency band is preferably less than or equal to ½ of the sampling frequency of the frequency analysis in the RR interval calculation unit 112 in consideration of the influence of the Nyquist frequency. At this time, as described above, it is more desirable that the maximum frequency is not more than twice the reciprocal of the frame time used in the frequency analysis in the RR interval calculation unit 112.

図3に戻って説明を続ける。変動係数算出部116は、RR波形信号記憶領域122に記憶されているRR波形信号FRR(平均脈波RR間隔)から、次式(1)に従って変動係数CVRRを算出する。
CVRR=σRR/aveRR …(1)
なお、σRRおよびaveRRは、それぞれ、1フレームの期間における平均脈波RR間隔の標準偏差および平均値を示す。すなわち、変動係数CVRRは、平均に対するばらつきの度合いを示すパラメーターである。変動係数算出部116は、算出した変動係数CVRRを、変動係数波形記憶領域124に記憶する。変動係数CVRRはフレーム毎に算出されるので、変動係数波形記憶領域124には、変動係数CVRRの時間変化を示す信号(「変動係数信号Sc」という)が記憶される。なお、変動係数信号Scは、変動係数CVRRの経時変化を示すデータの集合である。
Returning to FIG. 3, the description will be continued. The variation coefficient calculation unit 116 calculates the variation coefficient CVRR from the RR waveform signal FRR (average pulse wave RR interval) stored in the RR waveform signal storage area 122 according to the following equation (1).
CVRR = σRR / aveRR (1)
Note that σRR and aveRR respectively indicate the standard deviation and average value of the average pulse wave RR interval in one frame period. That is, the variation coefficient CVRR is a parameter indicating the degree of variation with respect to the average. The variation coefficient calculation unit 116 stores the calculated variation coefficient CVRR in the variation coefficient waveform storage area 124. Since the variation coefficient CVRR is calculated for each frame, the variation coefficient waveform storage area 124 stores a signal indicating the time variation of the variation coefficient CVRR (referred to as “variation coefficient signal Sc”). The variation coefficient signal Sc is a set of data indicating the change with time of the variation coefficient CVRR.

判定部114は、パワー波形信号記憶領域123に記憶されたパワー波形信号Paおよび変動係数波形記憶領域124に記憶された変動係数信号Scについて、特定の判定条件を満たすか否かを判定し、判定結果に応じた情報を出力する。特定の判定条件については後述する。   The determination unit 114 determines whether or not a specific determination condition is satisfied with respect to the power waveform signal Pa stored in the power waveform signal storage area 123 and the variation coefficient signal Sc stored in the variation coefficient waveform storage area 124. Output information according to the result. Specific determination conditions will be described later.

判定部114は、心房細動であると判定すると、その判定結果を示す情報を表示制御部115に出力する。判定部114から出力される情報は、例えば、心房細動であることの判定を示す情報など、心房細動の有無に関する情報であればよい。情報表示制御部115は、判定部114から出力された情報に基づいて、表示部15の表示内容を制御し、心房細動であると判定されたことを示す画像を表示させる。ユーザーは、この表示内容を見ることにより、心房細動であるか否かを確認することができる。なお、この表示内容は、リアルタイムに心房細動の判定結果を示す表示であってもよいし、心房細動であると判定された期間を示す表示であってもよい。
以上が、心房細動判定装置100の機能構成の説明である。続いて、心房細動判定装置100の動作(心房細動判定処理)について、図8を用いて説明する。
If the determination unit 114 determines that it is atrial fibrillation, the determination unit 114 outputs information indicating the determination result to the display control unit 115. The information output from the determination unit 114 may be information regarding the presence or absence of atrial fibrillation, such as information indicating determination of atrial fibrillation, for example. The information display control unit 115 controls the display content of the display unit 15 based on the information output from the determination unit 114, and displays an image indicating that it is determined as atrial fibrillation. The user can confirm whether or not it is atrial fibrillation by viewing this display content. The display content may be a display indicating the determination result of atrial fibrillation in real time or a display indicating a period determined to be atrial fibrillation.
The functional configuration of the atrial fibrillation determination device 100 has been described above. Next, the operation (atrial fibrillation determination process) of the atrial fibrillation determination apparatus 100 will be described with reference to FIG.

[心房細動判定処理]
図8は、実施形態における心房細動判定処理を説明するフローチャートである。まずユーザーが操作部14を操作し、心房細動の判定処理を開始する指示が入力されると、CPU11は、図8に示すフローを開始する。CPU11は、ユーザーが操作部14を操作して、判定処理を終了する指示が入力されているか否かを判定する(ステップS110)。CPU11は、判定処理を終了する指示が入力されている場合(ステップS110;Yes)には、心房細動の判定処理を終了する。
[Atrial fibrillation determination processing]
FIG. 8 is a flowchart illustrating atrial fibrillation determination processing in the embodiment. First, when the user operates the operation unit 14 and an instruction to start the determination process of atrial fibrillation is input, the CPU 11 starts the flow shown in FIG. The CPU 11 determines whether or not the user operates the operation unit 14 to input an instruction to end the determination process (step S110). CPU11 complete | finishes the determination process of atrial fibrillation, when the instruction | indication which complete | finishes the determination process is input (step S110; Yes).

CPU11は、判定処理を終了する指示が入力されていない場合(ステップS110;No)には、脈波検出部20において脈波を検出させて検出波形信号Lを測定し(ステップS120)、ノイズ低減部111により体動ノイズ低減処理を行う(ステップS130)。このとき、CPU11は、検出波形信号LをRAM12の検出波形信号記憶領域121に記憶するが、体動ノイズ低減処理を行った検出波形信号Lを記憶するようにしてもよい。   When the instruction to end the determination process is not input (step S110; No), the CPU 11 causes the pulse wave detector 20 to detect the pulse wave and measure the detected waveform signal L (step S120), thereby reducing noise. The body motion noise reduction process is performed by the unit 111 (step S130). At this time, the CPU 11 stores the detection waveform signal L in the detection waveform signal storage area 121 of the RAM 12, but may store the detection waveform signal L subjected to the body movement noise reduction processing.

CPU11は、体動ノイズ低減処理を行った波形信号がRAM12に1フレーム蓄積されたか否かを判定する(ステップS140)。CPU110は、1フレームの蓄積がされていない場合(ステップS140;No)には、ステップS110に戻って処理を続ける。一方、1フレームの蓄積がされた場合(ステップS140;Yes)には、CPU11は、RR間隔算出部112により平均脈波RR間隔を算出する(ステップS210)。   The CPU 11 determines whether or not the waveform signal subjected to the body movement noise reduction process is stored in the RAM 12 for one frame (step S140). If one frame has not been accumulated (step S140; No), the CPU 110 returns to step S110 and continues processing. On the other hand, when one frame is accumulated (step S140; Yes), the CPU 11 calculates the average pulse wave RR interval by the RR interval calculation unit 112 (step S210).

CPU11は、RR間隔算出部112により算出した平均脈波RR間隔をRR波形信号記憶領域122に記憶する(ステップS220)。この記憶領域に記憶された平均脈波RR間隔の時間変化はRR波形信号FRRとなる。
CPU11は、RR波形信号記憶領域122に記憶されたRR波形信号FRRが1フレーム蓄積されたか否かを判定する(ステップS230)。CPU110は、1フレームの蓄積がされていない場合(ステップS230;No)には、ステップS110に戻って処理を続ける。一方、1フレームの蓄積がされた場合(ステップS230;Yes)には、CPU11は、パワー算出部113により帯域パワーを算出する(ステップS310)。
The CPU 11 stores the average pulse wave RR interval calculated by the RR interval calculation unit 112 in the RR waveform signal storage area 122 (step S220). The time change of the average pulse wave RR interval stored in this storage area becomes the RR waveform signal FRR.
The CPU 11 determines whether or not one frame of the RR waveform signal FRR stored in the RR waveform signal storage area 122 has been accumulated (step S230). When one frame is not accumulated (step S230; No), the CPU 110 returns to step S110 and continues the process. On the other hand, when one frame is accumulated (step S230; Yes), the CPU 11 calculates the band power by the power calculation unit 113 (step S310).

CPU11は、パワー算出部113により算出した帯域パワーをパワー波形信号記憶領域123に記憶する(ステップS320)。この記憶領域に記憶された帯域パワーの時間変化はパワー波形信号Paとなる。   The CPU 11 stores the band power calculated by the power calculation unit 113 in the power waveform signal storage area 123 (step S320). The time change of the band power stored in this storage area becomes the power waveform signal Pa.

CPU11は、変動係数算出部116により変動係数を算出する(ステップS330)。CPU11は、変動係数算出部116により算出した変動係数を変動係数波形記憶領域124に記憶する(ステップS340)。   The CPU 11 calculates a variation coefficient by the variation coefficient calculation unit 116 (step S330). The CPU 11 stores the variation coefficient calculated by the variation coefficient calculation unit 116 in the variation coefficient waveform storage area 124 (step S340).

CPU11は、記憶されているパワー波形信号Paおよび変動係数信号Scを参照し、判定部114により、パワー波形信号Paおよび変動係数信号Scが所定の判定条件を満たすか否かを判定する(ステップS410)。   The CPU 11 refers to the stored power waveform signal Pa and variation coefficient signal Sc, and the determination unit 114 determines whether or not the power waveform signal Pa and variation coefficient signal Sc satisfy a predetermined determination condition (step S410). ).

図11は、ステップS410における心房細動判定処理の詳細を示す図である。ステップS500において、CPU11は、パワー波形信号Paおよび変動係数信号Scを、RAM12から読み出す。   FIG. 11 is a diagram showing details of the atrial fibrillation determination process in step S410. In step S500, the CPU 11 reads the power waveform signal Pa and the variation coefficient signal Sc from the RAM 12.

図12は、パワー波形信号Paおよび変動係数信号Scを例示する図である。図12には、ある患者について24時間に渡って計測された脈波信号から得られたパワー波形信号Pa[msec2]および変動係数信号Sc[%]を示している。なお、この患者は、測定期間中に心房細動を発症している。 FIG. 12 is a diagram illustrating the power waveform signal Pa and the variation coefficient signal Sc. FIG. 12 shows a power waveform signal Pa [msec 2 ] and a variation coefficient signal Sc [%] obtained from a pulse wave signal measured for 24 hours for a certain patient. The patient developed atrial fibrillation during the measurement period.

再び図11を参照する。ステップS501において、CPU11は、パワー波形信号Paおよび変動係数信号Scについて、移動平均処理を行う。移動平均処理は、パワーおよび変動係数CVRRのぞれぞれについて、細かい変動(短い時間における変動)を均すために行われる。この例では、20点のデータ(すなわち脈波の20分の測定から得られるデータ)を用いて移動平均処理が行われる。   Refer to FIG. 11 again. In step S501, the CPU 11 performs a moving average process on the power waveform signal Pa and the variation coefficient signal Sc. The moving average process is performed to smooth out fine fluctuations (variations in a short time) for each of the power and the coefficient of variation CVRR. In this example, moving average processing is performed using 20 points of data (that is, data obtained from a 20-minute measurement of a pulse wave).

図13は、移動平均処理後のパワー波形信号Paおよび変動係数信号Scを例示する図である。移動平均処理により細かい変動が均されている。以下、移動平均処理後のデータは、ある時刻におけるパワーと変動係数とを示すデータとして扱われる。測定は60秒毎に行われるので、24時間の測定で1440点のデータが得られる。   FIG. 13 is a diagram illustrating the power waveform signal Pa and the variation coefficient signal Sc after moving average processing. Small fluctuations are smoothed out by moving average processing. Hereinafter, the data after moving average processing is handled as data indicating power and a variation coefficient at a certain time. Since measurement is performed every 60 seconds, data of 1440 points can be obtained by measurement for 24 hours.

再び図11を参照する。ステップS502において、CPU11は、所定のアルゴリズム(例えば、クラスタリングの手法として広く知られているk−means法)により、これらのデータを2つのクラスターにクラスタリングする。   Refer to FIG. 11 again. In step S502, the CPU 11 clusters these data into two clusters by a predetermined algorithm (for example, k-means method widely known as a clustering method).

図14は、パワーと変動係数との関係を例示する図である。縦軸はパワー[msec2]を、横軸は変動係数CVRR[%]を示す。既に説明したように、心房細動発症時には、平常時と比べるとパワーおよび変動係数が相対的に高い値を示す。したがって、図14の右上付近のプロットは、心房細動が発症している時に測定されたデータに対応すると考えられる。本実施形態においては、クラスタリング手法によりデータを2つのクラスターに分け、これら2つのクラスターの変動係数−パワー空間における位置関係に基づいて、心房細動の有無が判定される。 FIG. 14 is a diagram illustrating the relationship between power and coefficient of variation. The vertical axis represents power [msec 2 ], and the horizontal axis represents the coefficient of variation CVRR [%]. As already explained, at the onset of atrial fibrillation, the power and coefficient of variation are relatively high compared to normal. Therefore, the plot near the upper right in FIG. 14 is considered to correspond to the data measured when atrial fibrillation has developed. In this embodiment, data is divided into two clusters by a clustering method, and the presence or absence of atrial fibrillation is determined based on the positional relationship between the two clusters in the coefficient of variation-power space.

図15は、図14のデータの、クラスタリング後の結果を例示する図である。このように、クラスタリング手法(この例ではk−means法)により、データは2つのクラスターに分割される。これら2つのクラスターを、それぞれ、クラスターC0およびクラスターC1という。クラスターC0は、相対的に高変動係数かつ高パワーのデータ群であり、クラスターC1は、低変動係数かつ低パワーのデータ群である。クラスターC0のデータは丸(○)で、クラスターC1は三角(△)で表されている。また、k−means法によれば、変動係数−パワー空間における各クラスタの重心の座標が計算される。図15には、クラスターC0およびC1の重心の位置が併せて図示されている。   FIG. 15 is a diagram illustrating the result after clustering of the data of FIG. Thus, the data is divided into two clusters by a clustering method (in this example, the k-means method). These two clusters are referred to as cluster C0 and cluster C1, respectively. The cluster C0 is a data group having a relatively high coefficient of variation and high power, and the cluster C1 is a data group having a low coefficient of variation and low power. The data of the cluster C0 is represented by a circle (◯), and the cluster C1 is represented by a triangle (Δ). Further, according to the k-means method, the coordinates of the center of gravity of each cluster in the variation coefficient-power space are calculated. FIG. 15 also shows the positions of the centers of gravity of the clusters C0 and C1.

再び図11を参照する。ステップS503において、CPU11は、クラスターC0の重心の位置が、クラスターC1の重心の位置を基準として所定の範囲、例えば±30%の範囲内にあるか判定する。クラスターC0の重心の位置がクラスターC1の重心の位置から±30%の範囲の外にあると判定された場合(ステップS503;NO)、CPU11は、処理をステップS504に移行する。クラスターC0の重心の位置がクラスターC1の重心の位置から±30%の範囲内にあると判定された場合(ステップS503;YES)、CPU11は、処理をステップS505に移行する。   Refer to FIG. 11 again. In step S503, the CPU 11 determines whether the position of the center of gravity of the cluster C0 is within a predetermined range, for example, a range of ± 30%, with reference to the position of the center of gravity of the cluster C1. When it is determined that the position of the center of gravity of the cluster C0 is outside the range of ± 30% from the position of the center of gravity of the cluster C1 (step S503; NO), the CPU 11 shifts the processing to step S504. When it is determined that the position of the center of gravity of the cluster C0 is within a range of ± 30% from the position of the center of gravity of the cluster C1 (step S503; YES), the CPU 11 shifts the processing to step S505.

ステップS504において、CPU11は、クラスターC0は、心房細動発症時のデータであると判定する。   In step S504, the CPU 11 determines that the cluster C0 is data at the onset of atrial fibrillation.

クラスターC0の重心の位置がクラスターC1の重心の位置から±30%の範囲内にある場合、データが2つのクラスターに分離できないと判定する。この場合、可能性としては、全測定期間において心房細動を発症していない場合と、全測定期間において心房細動を発症し続けている場合が考えられる。この場合は、パワーおよび変動係数の値により、心房細動の有無が判定される。ステップS505以降において、このための処理が行われる。   When the position of the center of gravity of the cluster C0 is within ± 30% of the position of the center of gravity of the cluster C1, it is determined that the data cannot be separated into two clusters. In this case, as a possibility, a case where atrial fibrillation has not developed during the whole measurement period and a case where atrial fibrillation continues to develop during the whole measurement period can be considered. In this case, the presence or absence of atrial fibrillation is determined based on the values of power and variation coefficient. In step S505 and subsequent steps, a process for this is performed.

ステップS505において、CPU11は、クラスターC0の重心とクラスターC1の重心との平均位置(以下「平均重心」という)の座標(以下、「平均重心座標」という)を計算する。平均重心は、例えば、クラスターC0の重心とクラスターC1の重心との単純平均(すなわち、クラスターC0の重心とクラスターC1の重心との中点)である。あるいは、平均重心は、クラスターC0の重心とクラスターC1の重心とのデータ点数による重みつき重心(すなわち、全測定点の重心)であってもよい。   In step S505, the CPU 11 calculates coordinates (hereinafter referred to as “average centroid coordinates”) of an average position (hereinafter referred to as “average centroid coordinates”) between the centroid of the cluster C0 and the centroid of the cluster C1. The average centroid is, for example, a simple average of the centroid of the cluster C0 and the centroid of the cluster C1 (that is, the midpoint between the centroid of the cluster C0 and the centroid of the cluster C1). Alternatively, the average centroid may be a weighted centroid based on the number of data points of the centroid of the cluster C0 and the centroid of the cluster C1 (that is, the centroid of all measurement points).

ステップS506において、CPU11は、平均重心座標が、所定の範囲(例えば、変動係数10.0以上かつパワー0.5以上)にあるか判定する。平均重心座標が所定の範囲にあると判定された場合(ステップS506;YES)、CPU11は、全測定期間において、心房細動が発症していたと判定する(ステップS507)。平均重心座標が所定の範囲にないと判定された場合(ステップS506;NO)、CPU11は、全測定期間において、心房細動が発症していなかったと判定する(ステップS508)。   In step S506, the CPU 11 determines whether the average barycentric coordinates are within a predetermined range (for example, a variation coefficient of 10.0 or more and power of 0.5 or more). When it is determined that the average barycentric coordinates are within the predetermined range (step S506; YES), the CPU 11 determines that atrial fibrillation has occurred in all measurement periods (step S507). When it is determined that the average barycentric coordinates are not within the predetermined range (step S506; NO), the CPU 11 determines that atrial fibrillation has not occurred in the entire measurement period (step S508).

再び図8を参照する。心房細動を発症していないと判定した場合(ステップS410;No)、CPU11は、ステップ110に戻って処理を続ける。 一方、心房細動を発症していると判定した場合(ステップS410;Yes)には、CPU11は、表示制御部115により心房細動であることの判定結果を表示部15に表示させ(ステップS420)、ステップS110に戻って処理を続ける。   Refer to FIG. 8 again. If it is determined that atrial fibrillation has not occurred (step S410; No), the CPU 11 returns to step 110 and continues processing. On the other hand, if it is determined that atrial fibrillation has occurred (step S410; Yes), the CPU 11 causes the display control unit 115 to display a determination result indicating that the atrial fibrillation is occurring (step S420). ), The process returns to step S110 and continues.

なお、CPU11は、ステップS110からステップS140の処理をステップS140の判定にかかわらず繰り返し実行してもよい。この場合、CPU11は、ステップS140においてYesとなる度に、ステップS110からステップS140の処理と並行して、ステップS210以降の処理を実行するようにしてもよい。このとき、ステップS230におけるNoの場合、または、ステップS410におけるNoの場合には、並行して実行したステップS210以降の処理を終了するようにすればよい。
以上が、心房細動判定処理の説明である。
Note that the CPU 11 may repeatedly execute the processing from step S110 to step S140 regardless of the determination in step S140. In this case, whenever it becomes Yes in step S140, you may make it perform the process after step S210 in parallel with the process of step S110 to step S140. At this time, in the case of No in step S230 or in the case of No in step S410, the processes after step S210 executed in parallel may be terminated.
The above is the description of the atrial fibrillation determination process.

図7は、本実施形態による判定結果を示す図である。図7は、図12に示した信号を解析した結果を示している。ホルター心電計による心電図解析によって心房細動が発症していると判定された期間を併せて図示している。図中、太線で示した部分が本実施形態によって心房細動が発症していると判定された期間であり、ハッチング部分がホルター心電計による心電図解析によって心房細動が発症していると判定された期間である。ホルター心電計により心房細動が発症していると判定された期間については、本実施形態においても、ほぼ漏れなく、心房細動が発症していると判定されている。本実施形態においては、一部ノイズが心房細動として検出されているが、例えば、所定のしきい値より短い期間において心房細動と判定された場合は、その判定結果を棄却する(すなわち、しきい値より長い時間、連続して心房細動と判定され続けた場合に、心房細動であるという判定結果を採用する)ようにしてもよい。   FIG. 7 is a diagram illustrating a determination result according to the present embodiment. FIG. 7 shows the result of analyzing the signal shown in FIG. The period in which it was determined that atrial fibrillation has developed by electrocardiogram analysis using a Holter electrocardiograph is also illustrated. In the figure, the portion indicated by the bold line is the period in which it is determined that atrial fibrillation has developed according to this embodiment, and the hatched portion is determined to have atrial fibrillation developed by electrocardiogram analysis using a Holter electrocardiograph Period. In the present embodiment, it is determined that atrial fibrillation has occurred with respect to the period in which it is determined by the Holter electrocardiograph that atrial fibrillation has occurred. In the present embodiment, some noise is detected as atrial fibrillation. For example, when it is determined that atrial fibrillation is shorter than a predetermined threshold, the determination result is rejected (that is, If it is continuously determined that atrial fibrillation is longer than the threshold, a determination result indicating atrial fibrillation may be employed).

このように、本発明の実施形態における脈波測定装置1においては、1拍毎の脈波RR間隔の代わりに平均脈波RR間隔を計測することにより体動ノイズの影響を低減しつつ、心房細動の判定を行うことができる。   As described above, in the pulse wave measuring device 1 according to the embodiment of the present invention, the influence of body motion noise is reduced by measuring the average pulse wave RR interval instead of the pulse wave RR interval for each beat, and the atrium. Fibrosis can be determined.

<変形例>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
[変形例1]
上述した実施形態においては、検出波形信号Lは、脈波検出部20において脈波を検出した結果を示す信号であったが、心電を検出した結果として得られる波形信号であってもよい。すなわち、RR間隔に相当するパラメーターが取得可能な波形信号であればよい。
<Modification>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can be implemented in various aspects as follows.
[Modification 1]
In the embodiment described above, the detection waveform signal L is a signal indicating a result of detecting a pulse wave in the pulse wave detection unit 20, but may be a waveform signal obtained as a result of detecting an electrocardiogram. That is, any waveform signal that can acquire a parameter corresponding to the RR interval may be used.

[変形例2]
上述した実施形態においては、心房細動判定装置100の機能構成としてノイズ低減部111が設けられていたが、必ずしも設けられていなくてもよい。この場合には、RR間隔算出部112は、検出波形信号記憶領域121から周波数解析を行う検出波形信号Lを取得すればよい。
[Modification 2]
In the above-described embodiment, the noise reduction unit 111 is provided as a functional configuration of the atrial fibrillation determination device 100. However, the noise reduction unit 111 is not necessarily provided. In this case, the RR interval calculation unit 112 may acquire the detection waveform signal L for performing frequency analysis from the detection waveform signal storage area 121.

[変形例3]
上述した実施形態においては、心房細動判定装置100は、脈波測定装置1において実現されていたが、パーソナルコンピューターなどの情報処理装置において実現されるようにしてもよい。この場合には、情報処理装置は、予め測定された検出波形信号Lを外部装置から取得して、検出波形信号記憶領域121に記憶するようにすればよい。そして、情報処理装置は、この検出波形信号Lを心房細動判定処理により解析して、心房細動の有無を判定すればよい。
[Modification 3]
In the above-described embodiment, the atrial fibrillation determination device 100 is realized in the pulse wave measurement device 1, but may be realized in an information processing device such as a personal computer. In this case, the information processing apparatus may acquire the detection waveform signal L measured in advance from the external device and store it in the detection waveform signal storage area 121. Then, the information processing apparatus may analyze the detected waveform signal L by atrial fibrillation determination processing to determine the presence or absence of atrial fibrillation.

[変形例4]
上述した実施形態においては、装置本体10と脈波検出部20とは、ケーブル30により有線で接続されていたが、無線により接続されていてもよい。この場合には、装置本体10と脈波検出部20とは、脈波検出部20の制御に必要な制御信号および脈波検出部20において生成される検出波形信号Lなどの各種信号を無線通信によりやり取りすればよい。また、装置本体10および脈波検出部20のそれぞれにおいて電力を供給可能な電池などの構成を有するようにすればよい。
[Modification 4]
In the above-described embodiment, the apparatus main body 10 and the pulse wave detection unit 20 are connected by wire with the cable 30, but may be connected wirelessly. In this case, the apparatus main body 10 and the pulse wave detection unit 20 wirelessly communicate various signals such as a control signal necessary for controlling the pulse wave detection unit 20 and a detection waveform signal L generated in the pulse wave detection unit 20. You can communicate with each other. Moreover, what is necessary is just to make it have the structure of the battery etc. which can supply electric power in each of the apparatus main body 10 and the pulse wave detection part 20. FIG.

[変形例5]
上述した実施形態においては、心房細動の判定結果が表示部15に表示され、ユーザーに報知されていたが、音、振動などにより報知されるようにしてもよい。例えば、音でユーザーに報知する場合には、スピーカー、および判定部114からの情報に基づいて、スピーカーの放音内容を制御する音制御部を設ければよい。また、振動でユーザーに報知する場合には、振動アクチュエーター、および判定部114からの情報に基づいて、振動アクチュエーターの振動内容を制御する振動制御部を設ければよい。このように、実施形態における表示制御部115および表示部15は、心房細動の判定結果に応じてユーザーに報知する報知部として概念することもできる。
[Modification 5]
In the embodiment described above, the determination result of atrial fibrillation is displayed on the display unit 15 and notified to the user, but may be notified by sound, vibration, or the like. For example, when notifying the user with sound, a sound control unit for controlling the sound emission content of the speaker may be provided based on information from the speaker and the determination unit 114. When notifying the user by vibration, a vibration control unit that controls the vibration content of the vibration actuator based on the information from the vibration actuator and the determination unit 114 may be provided. Thus, the display control unit 115 and the display unit 15 in the embodiment can also be conceptualized as a notification unit that notifies the user according to the determination result of atrial fibrillation.

[変形例6]
実施形態で説明した種々のパラメーター、例えば、クラスター分離のしきい値(±30%)、平均重心座標に対する所定の範囲(変動係数10.0以上かつパワー0.5以上)、移動平均処理のデータ点数(20点)、およびフレーム期間(120秒)は一例であり、これらのパラメーターの値はこれに限定されない。また、クラスタリングのアルゴリズムは、k−means法に限定されない。k−means法以外のアルゴリズムにより、データ群が2つのクラスターに分離されてもよい。また、心房細動の有無の具体的判定方法は、図11で説明したものに限定されない。例えば、パワーおよび変動係数の少なくとも一方をしきい値と比較する等、図11で説明した以外の方法により、心房細動の有無が判定されてもよい。
[Modification 6]
Various parameters described in the embodiment, for example, threshold for cluster separation (± 30%), a predetermined range with respect to the average barycentric coordinate (variation coefficient 10.0 or more and power 0.5 or more), data of moving average processing The score (20 points) and the frame period (120 seconds) are examples, and the values of these parameters are not limited thereto. Further, the clustering algorithm is not limited to the k-means method. The data group may be separated into two clusters by an algorithm other than the k-means method. Moreover, the specific determination method of the presence or absence of atrial fibrillation is not limited to what was demonstrated in FIG. For example, the presence or absence of atrial fibrillation may be determined by a method other than that described in FIG. 11, such as comparing at least one of power and a coefficient of variation with a threshold value.

[変形例7]
上述した実施形態における制御プログラムは、磁気記録媒体(磁気テープ、磁気ディスクなど)、光記録媒体(光ディスクなど)、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供し得る。また、脈波測定装置1は、各プログラムをネットワーク経由でダウンロードしてもよい。
[Modification 7]
The control program in the above-described embodiment is provided in a state stored in a computer-readable recording medium such as a magnetic recording medium (magnetic tape, magnetic disk, etc.), an optical recording medium (optical disk, etc.), a magneto-optical recording medium, or a semiconductor memory. Can do. Moreover, the pulse wave measuring apparatus 1 may download each program via a network.

1…脈波測定装置、10…装置本体、11…CPU、12…RAM、13…ROM、14…操作部、15…表示部、16…発振回路、17…計時回路、18…A/D変換回路、19…増幅回路、20…脈波検出部、30…ケーブル、40…固定バンド、50…リストバンド、100…心房細動判定装置、111…ノイズ低減部、112…RR間隔算出部、113…パワー算出部、114…判定部、115…表示制御部、121…検出波形信号記憶領域、122…RR波形信号記憶領域、123…パワー波形信号記憶領域、1000…手 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pulse wave measuring device, 10 ... Apparatus main body, 11 ... CPU, 12 ... RAM, 13 ... ROM, 14 ... Operation part, 15 ... Display part, 16 ... Oscillation circuit, 17 ... Time-counting circuit, 18 ... A / D conversion Circuit: 19 ... Amplifier circuit, 20 ... Pulse wave detector, 30 ... Cable, 40 ... Fixed band, 50 ... Wristband, 100 ... Atrial fibrillation determination device, 111 ... Noise reduction unit, 112 ... RR interval calculation unit, 113 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Power calculation part, 114 ... Determination part, 115 ... Display control part, 121 ... Detection waveform signal storage area, 122 ... RR waveform signal storage area, 123 ... Power waveform signal storage area, 1000 ... Hand

Claims (11)

心電または脈波の検出結果を示す検出波形信号を取得する取得部と、
前記取得された検出波形信号の周波数解析により得られる各フレームのスペクトルに基づいて、フレーム毎に当該フレームの平均RR間隔に相当するパラメーターを算出するRR間隔算出部と、
前記RR間隔算出部により算出された平均RR間隔の時間変化を示すRR波形信号における予め決められた周波数帯域のパワーを算出するパワー算出部と、
前記パワーが特定の条件を満たすか否かを判定し、判定結果に応じて心房細動の有無に関する情報を出力する判定部と
を有する心房細動判定装置。
An acquisition unit for acquiring a detection waveform signal indicating a detection result of an electrocardiogram or a pulse wave;
An RR interval calculation unit that calculates a parameter corresponding to the average RR interval of each frame based on the spectrum of each frame obtained by frequency analysis of the acquired detection waveform signal;
A power calculation unit that calculates power in a predetermined frequency band in the RR waveform signal indicating the time change of the average RR interval calculated by the RR interval calculation unit;
An atrial fibrillation determination apparatus comprising: a determination unit that determines whether or not the power satisfies a specific condition and outputs information on the presence or absence of atrial fibrillation according to a determination result.
前記RR波形信号における前記平均RR間隔の変動係数を算出する変動係数算出部を有し、
前記判定部は、前記パワーおよび前記変動係数の組が前記特定の条件を満たすか判定し、判定結果に応じて心房細動の有無に関する情報を出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の心房細動判定装置。
A variation coefficient calculation unit that calculates a variation coefficient of the average RR interval in the RR waveform signal;
The said determination part determines whether the set of the said power and the said variation coefficient satisfy | fills the said specific conditions, and outputs the information regarding the presence or absence of atrial fibrillation according to the determination result. Atrial fibrillation determination device.
前記判定部は、複数のフレームにおいて得られた複数組の前記パワーおよび前記変動係数を、相対的に高パワーかつ高変動係数の第1クラスターおよび低パワーかつ低変動係数の第2クラスターに分け、
変動係数−パワー空間における前記第1クラスターの第1重心と前記第2クラスターの第2重心との位置関係に基づいて、心房細動の有無を判定する
ことを特徴とする請求項2に記載の心房細動判定装置。
The determination unit divides a plurality of sets of the power and the variation coefficient obtained in a plurality of frames into a first cluster having a relatively high power and a high variation coefficient and a second cluster having a low power and a low variation coefficient,
The presence or absence of atrial fibrillation is determined based on the positional relationship between the first centroid of the first cluster and the second centroid of the second cluster in a coefficient of variation-power space. Atrial fibrillation determination device.
前記第1重心と前記第2重心とが決められた第1しきい値以上離れていた場合、前記判定部は、前記第1クラスターを心房細動が発症した状態であると判定する
ことを特徴とする請求項3に記載の心房細動判定装置。
When the first center of gravity and the second center of gravity are separated by a predetermined first threshold or more, the determination unit determines that the first cluster is in a state in which atrial fibrillation has occurred. The atrial fibrillation determination device according to claim 3.
前記第1重心と前記第2重心とが前記第1しきい値以上離れていない場合において、前記第1重心と前記第2重心との平均重心が、決められた第2しきい値以上のパワーおよび第3しきい値以上の変動係数を有するときは、前記判定部は、前記第1クラスターおよび前記第2クラスターを、心房細動が発症した状態であると判定する
ことを特徴とする請求項4に記載の心房細動判定装置。
In a case where the first centroid and the second centroid are not separated from each other by the first threshold value, an average centroid between the first centroid and the second centroid is a power having a predetermined second threshold value or more. When the coefficient of variation is equal to or greater than a third threshold, the determination unit determines that the first cluster and the second cluster are in a state in which atrial fibrillation has developed. 4. The atrial fibrillation determination device according to 4.
前記第1重心と前記第2重心とが前記第1しきい値以上離れていない場合において、前記第1重心と前記第2重心との平均重心が、決められた第2しきい値以上のパワーおよび第3しきい値以上の変動係数の少なくとも一方を有しないときは、前記判定部は、前記第1クラスターおよび前記第2クラスターを、心房細動が発症していない状態であると判定する
ことを特徴とする請求項5に記載の心房細動判定装置。
In a case where the first centroid and the second centroid are not separated from each other by the first threshold value, an average centroid between the first centroid and the second centroid is a power having a predetermined second threshold value or more. And determining that the first cluster and the second cluster are in a state in which atrial fibrillation has not occurred when at least one of the coefficient of variation equal to or greater than the third threshold value is not included. The atrial fibrillation determination apparatus according to claim 5.
前記周波数帯域の最低周波数は、前記フレームの時間の逆数以上である
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の心房細動判定装置。
The atrial fibrillation determination device according to any one of claims 1 to 6, wherein the lowest frequency of the frequency band is equal to or greater than the reciprocal of the time of the frame.
検出対象者の前記心電または前記脈波を検出する検出部と、
前記判定部によって出力された情報に基づいてユーザーに報知する報知部と
を具備し、
前記取得部は、前記検出された結果に応じて得られる検出波形信号を取得する
ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の心房細動判定装置。
A detection unit for detecting the electrocardiogram or the pulse wave of the person to be detected;
A notification unit for notifying a user based on the information output by the determination unit;
The atrial fibrillation determination apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the acquisition unit acquires a detection waveform signal obtained according to the detected result.
前記取得部は、前記検出波形信号に対して、体動ノイズ成分を低減するフィルター処理を施し、前記検出波形信号として出力するノイズ低減部を備える
ことを特徴とする請求項8に記載の心房細動判定装置。
9. The atrial cell according to claim 8, wherein the acquisition unit includes a noise reduction unit that performs a filtering process to reduce a body movement noise component on the detected waveform signal and outputs the detected waveform signal as the detected waveform signal. Motion determination device.
心電または脈波の検出結果を示す検出波形信号を取得するステップと、
前記取得された検出波形信号の周波数解析により得られる各フレームのスペクトルに基づいて、フレーム毎に当該フレームの平均RR間隔に相当するパラメーターを算出するステップと、
前記算出された平均RR間隔の時間変化を示すRR波形信号における予め決められた周波数帯域のパワーを算出するステップと、
前記パワーが特定の条件を満たすか否かの判定をするステップと、
前記判定結果に応じて心房細動の有無に関する情報を出力するステップと
を有する心房細動判定方法。
Obtaining a detection waveform signal indicating a detection result of an electrocardiogram or a pulse wave;
Calculating a parameter corresponding to the average RR interval of each frame based on the spectrum of each frame obtained by frequency analysis of the acquired detection waveform signal;
Calculating power of a predetermined frequency band in an RR waveform signal indicating a time change of the calculated average RR interval;
Determining whether the power satisfies a specific condition;
Outputting information on the presence or absence of atrial fibrillation according to the determination result.
コンピューターに、
心電または脈波の検出結果を示す検出波形信号を取得するステップと、
前記取得された検出波形信号の周波数解析により得られる各フレームのスペクトルに基づいて、フレーム毎に当該フレームの平均RR間隔に相当するパラメーターを算出するステップと、
前記算出された平均RR間隔の時間変化を示すRR波形信号における予め決められた周波数帯域のパワーを算出するステップと、
前記パワーが特定の条件を満たすか否かの判定をするステップと、
前記判定結果に応じて心房細動の有無に関する情報を出力するステップと
を実行させるためのプログラム。
On the computer,
Obtaining a detection waveform signal indicating a detection result of an electrocardiogram or a pulse wave;
Calculating a parameter corresponding to the average RR interval of each frame based on the spectrum of each frame obtained by frequency analysis of the acquired detection waveform signal;
Calculating power of a predetermined frequency band in an RR waveform signal indicating a time change of the calculated average RR interval;
Determining whether the power satisfies a specific condition;
And a step of outputting information on the presence or absence of atrial fibrillation according to the determination result.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014171660A (en) * 2013-03-08 2014-09-22 Seiko Epson Corp Atrial fibrillation analyzation equipment, atrial fibrillation analysis system, atrial fibrillation analysis method and program
WO2016031179A1 (en) * 2014-08-27 2016-03-03 セイコーエプソン株式会社 Biological information detection device
CN110381821A (en) * 2017-03-14 2019-10-25 欧姆龙健康医疗事业株式会社 Blood pressure data processing unit, blood pressure data processing method and program
WO2020012793A1 (en) * 2018-07-10 2020-01-16 国立大学法人香川大学 Pulse-wave signal analysis device, pulse-wave signal analysis method and computer program
WO2022138169A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 オムロンヘルスケア株式会社 Electronic sphygmomanometer and method for determining atrial fibrillation in electronic sphygmomanometer

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004052757A (en) * 2002-05-31 2004-02-19 Toshiba Corp Turbine moving blade

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07284482A (en) * 1994-04-19 1995-10-31 Isuzu Motors Ltd Method and apparatus for analyzing heartbeat fluctuation waveform
JP2003265422A (en) * 2002-03-14 2003-09-24 Denso Corp Sphygmograph device
US20050065444A1 (en) * 2003-09-23 2005-03-24 Jouni Erkkila Detection of atrial arrhythmia
JP2005279113A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Toshiba Corp Apparatus and method for determining sleeping condition
JP2008093416A (en) * 2006-09-14 2008-04-24 Toshiba Corp Device for, method of and program for determining autonomic-nervous state
JP2010162282A (en) * 2009-01-19 2010-07-29 Denso Corp Apparatus for evaluating biological condition, system for evaluating biological condition, program, and recording medium
JP2011024902A (en) * 2009-07-28 2011-02-10 Toyota Motor Corp Electrocardiographic device for vehicle
JP2013055982A (en) * 2011-09-07 2013-03-28 Seiko Epson Corp Atrial fibrillation decision apparatus, and method and program for deciding presence of atrial fibrillation

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07284482A (en) * 1994-04-19 1995-10-31 Isuzu Motors Ltd Method and apparatus for analyzing heartbeat fluctuation waveform
JP2003265422A (en) * 2002-03-14 2003-09-24 Denso Corp Sphygmograph device
US20050065444A1 (en) * 2003-09-23 2005-03-24 Jouni Erkkila Detection of atrial arrhythmia
JP2005279113A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Toshiba Corp Apparatus and method for determining sleeping condition
JP2008093416A (en) * 2006-09-14 2008-04-24 Toshiba Corp Device for, method of and program for determining autonomic-nervous state
JP2010162282A (en) * 2009-01-19 2010-07-29 Denso Corp Apparatus for evaluating biological condition, system for evaluating biological condition, program, and recording medium
JP2011024902A (en) * 2009-07-28 2011-02-10 Toyota Motor Corp Electrocardiographic device for vehicle
JP2013055982A (en) * 2011-09-07 2013-03-28 Seiko Epson Corp Atrial fibrillation decision apparatus, and method and program for deciding presence of atrial fibrillation

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014171660A (en) * 2013-03-08 2014-09-22 Seiko Epson Corp Atrial fibrillation analyzation equipment, atrial fibrillation analysis system, atrial fibrillation analysis method and program
WO2016031179A1 (en) * 2014-08-27 2016-03-03 セイコーエプソン株式会社 Biological information detection device
CN110381821A (en) * 2017-03-14 2019-10-25 欧姆龙健康医疗事业株式会社 Blood pressure data processing unit, blood pressure data processing method and program
CN110381821B (en) * 2017-03-14 2022-05-03 欧姆龙健康医疗事业株式会社 Blood pressure data processing device, blood pressure data processing method, and program
WO2020012793A1 (en) * 2018-07-10 2020-01-16 国立大学法人香川大学 Pulse-wave signal analysis device, pulse-wave signal analysis method and computer program
JPWO2020012793A1 (en) * 2018-07-10 2021-08-02 国立大学法人 香川大学 Pulse signal analyzer, pulse wave signal analysis method and computer program
JP7327816B2 (en) 2018-07-10 2023-08-16 国立大学法人 香川大学 Pulse wave signal analysis device, pulse wave signal analysis method, and computer program
WO2022138169A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 オムロンヘルスケア株式会社 Electronic sphygmomanometer and method for determining atrial fibrillation in electronic sphygmomanometer

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