JP2798737B2 - 心拍性同期信号採取装置 - Google Patents

心拍性同期信号採取装置

Info

Publication number
JP2798737B2
JP2798737B2 JP1269995A JP26999589A JP2798737B2 JP 2798737 B2 JP2798737 B2 JP 2798737B2 JP 1269995 A JP1269995 A JP 1269995A JP 26999589 A JP26999589 A JP 26999589A JP 2798737 B2 JP2798737 B2 JP 2798737B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
synchronization signal
wave
heartbeat
cycle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1269995A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03131226A (ja
Inventor
郁夫 小林
Original Assignee
コーリン電子株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by コーリン電子株式会社 filed Critical コーリン電子株式会社
Priority to JP1269995A priority Critical patent/JP2798737B2/ja
Publication of JPH03131226A publication Critical patent/JPH03131226A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2798737B2 publication Critical patent/JP2798737B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、生体信号から心拍性同期信号を採取するた
めの心拍性同期信号採取装置に関するものである。
従来の技術 圧力センサにて動脈を押圧したときに得られる圧脈
波、光電センサを用いて得られる光電(容積)脈波など
の心拍性同期信号は、血圧値の監視や、血中酸素飽和度
の測定などの目的で生体から検出される。上記心拍性同
期信号は、生体に装着されたセンサから出力される生体
信号により採取されるのであるが、その生体信号には心
拍性同期信号波より周期の長い呼吸性同期信号波が含ま
れているので、上記生体信号を心拍性同期信号としてそ
のまま用いると、心拍性同期信号波のピーク値、振幅
値、周期が呼吸性同期信号波によりずらされて、測定精
度が充分に得られないという不都合があった。特に、上
記呼吸性同期信号波よりも心拍性同期信号波の振幅が小
さい場合には、上記不都合が顕著となる。
発明が解決すべき課題 上記に対し、呼吸性同期信号波および心拍性同期信号
波の周波数差を利用して低域信号である呼吸性同期信号
波をハードウェア的或いはソフトウェア的に構成された
フィルタを用いて除去する装置が考えられる。しかし、
呼吸および心拍の大きさや周波数は、生体の種類やその
時の生体の状態に応じて変動し、しかもその周期に重な
りがあるため、一律に周波数範囲が設定されたフィルタ
では対応が困難であった。また、ソフトウェア的に構成
されたデジタルフィルタでは、生体の種類或いは生体の
状態に応じて周波数範囲の設定値を変更できるが、生体
の種類或いは生体の状態に応じて設定変更することが面
倒であるとともに、高域濾過フィルタなどの従来の手法
の組合わせは計算時間がかかって実時間処理が困難とな
るなどの問題もあった。
本発明は以上の事情を背景として為されたものであ
り、その目的とするところは、生体信号から正確な心拍
性同期信号が容易に且つ迅速に得られる装置を提供する
ことにある。
課題を解決するための手段 かかる目的を達成するための本発明の要旨とするとこ
ろは、心拍に由来する心拍性同期信号成分と呼吸に由来
する呼吸性同期信号成分とを含む生体信号から、その心
拍性同期信号を抽出する装置であって、(a)前記生体
信号を微分する微分手段と、(b)その微分手段により
微分された生体信号の周期を決定する周期決定手段と、
(c)その周期決定手段により決定された周期に基づい
て、1周期分を範囲とする移動平均を求める移動平均手
段と、(d)その移動平均手段により移動平均された信
号波形を前記生体信号から差し引くことにより前記心拍
性同期信号波形を求める減算手段とを、含むことにあ
る。
作用および発明の効果 このようにすれば、微分手段により微分が施された生
体信号の周期が周期決定手段によって決定されることに
より心拍性同期波よりも相対的に長周期の呼吸性同期信
号波の周期が求められるとともに、減算手段において、
移動平均手段によって生体信号から求められた上記周期
の1周期分を範囲とする移動平均信号波が生体信号から
差し引かれるという簡単な演算により心拍性同期信号波
形が求められる。したがって、上記心拍性同期信号に基
づいて充分な精度で測定ができるとともに、それに加え
て、固定周波数範囲のフィルタやソフトウェア的に構成
されたデジタルフィルタに比較して生体に対する対応が
極めて容易となり、また、高域濾過フィルタなどの従来
のデジタルフィルタ手法の組合わせ比較して計算時間が
短くなり実時間処理が充分に可能となるのである。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
第2図は生体信号から呼吸性同期信号を除去するため
に本発明が適用された血圧モニタが示されている。図に
おいて、バンド10により手首に装着される脈波センサ12
は、感圧素子14とこれを橈骨動脈に押圧するためのダイ
ヤフラム式押圧手段16とを備えており、橈骨動脈内の圧
力の脈動に対応した脈波信号SMを出力する。この脈波信
号SMは、本実施例では生体信号として機能するものであ
り、第3図に示すように、心拍に同期した心拍性同期信
号と呼吸に同期した呼吸性同期信号を主として含む波形
を表している。血圧モニタ本体18は、上記押圧手段の押
圧力を最適値に維持するために空気圧を出力する空気圧
供給装置20と、この空気圧供給装置20の出力を制御する
とともに、上記脈波信号SMに基づいて生体の血圧値を連
続的に決定して表示器22に表示させる機能を備えてい
る。
上記血圧モニタ本体18は、所謂マイクロコンピュータ
を備えており、CPUはRAMの記憶機能を利用しつつ予めRO
Mに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理し、
表示器22に血圧値を逐次表示させる。すなわち、血圧モ
ニタ本体18は、橈骨動脈から採取された脈波信号SMを処
理して呼吸性同期信号を除去することにより心拍性同期
信号を得るとともに、予め記憶された対応関係から上記
心拍性同期信号の最大値(極大ピーク値)および最小値
(極小ピーク値)に基づいて最高血圧値および最低血圧
値を決定し、それら最高血圧値および最低血圧値を逐次
表示させて、表示器22の画面上に血圧値のトレンドを表
すように構成されている。
以下、上記血圧モニタ本体18の作動の要部、すなわち
脈波信号SMの信号処理作動を第1図のフローチャートに
従って説明する。
第1図のステップS1では、図示しないA/D変換器を通
して脈波信号SMがRAM内に読み込まれる。このように読
み込まれた脈波信号波x(t)は、たとえば第4図に示
すように所定のサンプリング周期毎のデータポイントの
連なりにより構成され、そのデータポイントはコード信
号により表される。続くステップS2では、前処理とし
て、心拍性周期波のおおまかな周期(たとえば第7図C
のB′に相当)Tp′を求めることを目的として、次式
(1)に従って、上記データポイントの連なりにより構
成される脈波信号SMを平滑化微分処理が各データポイン
ト毎に行われる。第3図の上から2段目の波形U(t)
はこの平滑化微分が行われた状態を示している。
u=(−1/2)(x1+x2+x3 −x-1−x-2−x-3) ・・・(1) 続くステップS3では、ステップS2により平滑化微分処
理された信号から、変化量bと傾きb/aの閾値処理によ
り、心拍性同期波のおおまかな周期(脈波信号SMの周
期)Tp′の抽出が行われる。たとえば、第5図に示すよ
うに、平滑化微分処理された信号において変化量b>R
(R:定数)および傾きb/a>S(S:定数)を満足する最
初の点を求め、それらの点間の時間を周期Tp′として定
めるのである。次いで、ステップS4では、データポイン
トの連なりにより構成される脈波信号SMから、重み関数
を畳込積分で乗じた加重移動平均を求めるための次式
(2)に従ってひとつの周期Tp′分を範囲とする移動平
均が求められる。第3図の上から3番目の信号波形は上
記の移動平均処理後の状態を示しており、呼吸性同期波
に対応している。
そして、ステップS5では、上記のようにして得られた
移動平均処理後の信号波形(t)が当初に読み込んだ
脈波信号波x(t)から減算されることにより、第3図
の最下段に示す心拍性同期信号波y(t)が得られる。
このy(t)から求められた周期が心拍性同期波の真の
周期Tpとされる。この心拍性同期信号波y(t)は上記
ステップの後に実行される図示しない血圧決定ルーチン
において血圧値を決定するために用いられるのである。
第6図は、本実施例の血圧モニタ装置における作動の
要部に対応する機能ブロック線図を示している。図にお
いて、脈波信号波x(t)は前記ステップS2に対応する
微分手段26において平滑微分処理された後、前記ステッ
プS3に対応する周期決定手段28において微分処理後の周
期的な変化量(立上がり量)bと傾きb/aの閾値処理に
よりおおまかな周期Tp′が決定され、前記ステップS4に
対応する移動平均手段30において1つの周期(Tp′)を
範囲とする脈波信号波x(t)の移動平均が求められ、
そして、前記ステップS5に対応する減算手段32において
移動平均処理された(t)が当初に読み込んだ脈波信
号波x(t)から減算されることにより心拍性同期信号
波y(t)が得られるのである。
上述のように、本実施例によれば、心拍性同期信号波
y(t)に基づいて血圧値が決定されるので、血圧のモ
ニタが正確に行われる。しかも、それに加えて、微分手
段26により微分が施された脈波信号波x(t)(生体信
号)の周期Tp′が周期決定手段28によって決定されるこ
とにより心拍性同期信号波y(t)よりも相対的に長周
期の呼吸性同期信号波の周期Trが求められるとともに、
減算手段32において、移動平均手段30により求められた
上記周期Tp′の1周期分を範囲とする移動平均信号波
(t)が脈波信号波x(t)から差し引かれるという簡
単な演算により心拍性同期信号波y(t)が求められ
る。したがって、固定周波数範囲のフィルタやソフトウ
ェア的に構成されたデジタルフィルタに比較して生体に
対する対応が極めて容易となり、また、高域濾過フィル
タなどの従来のデジタルフィルタ手法の組合わせに比較
して計算時間が短くなり実時間処理が充分に可能となる
のである。因に、ステップS2の平滑化微分処理では、直
前の点の微分値が判っている場合、12T倍した値を用い
るなら4回の加減算でよく、また、ステップS3の特徴点
の抽出は第5図の区間aを固定すると、1回の減算、最
高3回の比較演算で得られる。また、ステップS4の移動
平均においてもTp′の変化量分の回数の加減算と1回の
除算、Tp′が不変であれば2回の加減算と1回の除算で
よいのである。
なお、第7図(c)は、第7図(a)に示す呼吸性同
期信号波および第7図(b)に示す心拍性同期信号波y
(t)を含む脈波信号波x(t)を示している。図から
明らかなように、脈波信号波x(t)に基づく脈圧(振
幅)A′および周期B′は心拍性同期信号波y(t)に
基づく脈圧(振幅)Aおよび周期Bと比較する呼吸性同
期波によるずれが存在し、そのずれにより測定精度が充
分に得られなかったのである。しかし、本実施例によれ
ば、呼吸性同期波が脈波信号波x(t)から差し引かれ
た後の心拍性同期信号波y(t)に基づいて血圧値が決
定されるので、測定精度が高められる。
第8図は、本発明の他の適用例を示している。図にお
いて、プローブ40は、時分割駆動されることにより赤色
光および赤外光を交互に放射する一対のLED42aおよび42
bと、生体を透過した上記赤色光および赤外光を受ける
ホトセンサ44とを備えており、光電脈波信号SPをパルス
オキシメータ本体46に供給する。パルスオキシメータ本
体46は、上記光電脈波信号SPから得られる脈波信号波x
(t)に前記第1図と同様の信号処理を施すことにより
呼吸性同期波を除去して心拍性同期信号波y(t)を
得、その心拍性同期信号波y(t)から、たとえば特公
昭53−26437号公報に記載されているような良く知られ
たアルゴリズムに従って血液中の酸素飽和度を測定する
ので、測定精度が高められる。
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様においても適用される。
たとえば、前述の実施例のステップS2における微分処
理の平滑化範囲は必要に応じて適宜変更され得るもので
あり、また、ステップS3の周期Tp′の決定に際しては、
一定の立ちさがり時の点間を周期と決定したり、ピーク
点間を周期と決定したりする手法などが適用される。
また、前述の実施例のステップS4において重み関数を
畳込積分で乗じた加重移動平均が求められていたが、重
み関数は必要に応じて変更されてもよいし、単純な移動
平均処理であっても差支えない。
また、前述の第1図の作動は、一連の脈波信号SM(生
体信号)が全部記憶されてから実行されてもよいし、脈
波信号SMのデータが入力される毎に、あるいは所定の周
期で実時間処理されてもよいのである。
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であ
り、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が加
えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は第2図の装置の作動の要部を説明するフローチ
ャートである。第2図は、本発明が適用された血圧モニ
タ装置の構成を示すブロック線図である。第3図は、第
1図の作動の各過程を説明する信号波形をそれぞれ示す
図である。第4図は、第1図の平滑微分の作動説明にお
いて用いられるデータポイントを示す図である。第5図
は、第1図の周期決定の作動説明において用いられる図
である。第6図は、第2図の実施例の機能ブロック線図
である。第7図は、信号波形を示す図であって、第7図
(a)は呼吸性同期信号波を示し、第7図(b)は心拍
性同期信号波を示し、第7図(c)は、上記呼吸性同期
信号波および心拍性同期信号波を含む脈波信号波を示し
ている。第8図は、本発明の他の実施例を示す第2図に
相当する図である。 26:微分手段 28:周期決定手段 30:移動平均手段 32:減算手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 5/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】心拍に由来する心拍性同期信号成分と呼吸
    に由来する呼吸性同期信号成分とを含む生体信号から、
    該心拍性同期信号を抽出する装置であって、 前記生体信号を微分する微分手段と、 該微分手段により微分された生体信号の周期を決定する
    周期決定手段と、 該周期決定手段により決定された周期に基づいて、1周
    期分を範囲とする移動平均を求める移動平均手段と、 該移動平均手段により移動平均された信号波形を前記生
    体信号から差し引くことにより前記心拍性同期信号波形
    を求める減算手段と を含むことを特徴とする心拍性同期信号採取装置。
JP1269995A 1989-10-17 1989-10-17 心拍性同期信号採取装置 Expired - Fee Related JP2798737B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1269995A JP2798737B2 (ja) 1989-10-17 1989-10-17 心拍性同期信号採取装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1269995A JP2798737B2 (ja) 1989-10-17 1989-10-17 心拍性同期信号採取装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03131226A JPH03131226A (ja) 1991-06-04
JP2798737B2 true JP2798737B2 (ja) 1998-09-17

Family

ID=17480096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1269995A Expired - Fee Related JP2798737B2 (ja) 1989-10-17 1989-10-17 心拍性同期信号採取装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2798737B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001224564A (ja) * 2000-02-18 2001-08-21 Nippon Colin Co Ltd 心音検出装置、およびその心音検出装置を利用した脈波伝播速度情報測定装置
JP5196315B2 (ja) * 2008-11-07 2013-05-15 日本光電工業株式会社 生体信号描画装置及び生体信号描画方法
JP5605253B2 (ja) * 2011-02-09 2014-10-15 セイコーエプソン株式会社 脈波計測装置、およびプログラム
JP6015479B2 (ja) * 2013-02-08 2016-10-26 トヨタ自動車株式会社 生体情報取得装置、生体情報取得方法
JP6602657B2 (ja) * 2015-12-11 2019-11-06 公立大学法人首都大学東京 生体情報の取得装置、生体情報の取得プログラムおよび生体情報の取得方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03131226A (ja) 1991-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7361148B2 (en) Cuff volumetric pulse wave obtaining apparatus, cuff volumetric pulse wave analyzing apparatus, pressure pulse wave obtaining apparatus, and pressure pulse wave analyzing apparatus
KR102622403B1 (ko) 생물학적 데이터 처리
JP3710823B2 (ja) 心拍出量の測定のための改良された方法及び装置
US6719704B2 (en) Vascular endothelial cell function evaluating apparatus
US6845263B2 (en) Heart-sound detecting apparatus and pulse-wave-propagation-velocity-relating-information obtaining system using the heart-sound detecting apparatus
US6626842B2 (en) Heart-sound analyzing apparatus
US6659958B2 (en) Augmentation-index measuring apparatus
JPH02277433A (ja) 血行動態の抽出装置および血行動態の抽出による血圧測定装置
EP0698370B1 (en) Blood-pressure monitor apparatus
JPWO2011048729A1 (ja) 脈波検出装置及び脈波検出方法
EP2345365B1 (en) Arterial wall hardness evaluation system
US5868679A (en) Blood-pressure monitor apparatus
US6827687B2 (en) Blood-pressure measuring apparatus having waveform analyzing function
US6786872B2 (en) Augmentation-index measuring apparatus
US20120029366A1 (en) Blood pressure detection apparatus and blood pressure detection method
US6793628B2 (en) Blood-pressure measuring apparatus having augmentation-index determining function
JP2009509668A (ja) パルスオキシメトリーのための信号処理
JP2798737B2 (ja) 心拍性同期信号採取装置
US6746405B2 (en) Blood pressure measuring apparatus with pulse wave detecting function
JPH09220207A (ja) 血圧算出装置
JPH0375169B2 (ja)
JP2001333889A (ja) 血圧計
JP2798677B2 (ja) 血圧モニタ装置
JP3815663B2 (ja) 脈に関する情報を検出可能な測定装置
CN101420903A (zh) 获得中心动脉收缩压的方法和分析动脉波形数据以获得中心动脉收缩压值的方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees