JP3314521B2 - 心拍変動波形解析方法及び装置 - Google Patents
心拍変動波形解析方法及び装置Info
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は心拍変動波形解析方法及
び装置に関し、特に心電図のＲ波（心室の収縮に対応す
る電位変化、周波数とも高く検出が容易な電圧パルス）
による心拍変動波形解析方法及び装置に関するものであ
る。なお、本発明は当然、心電図のＲ波の代用として脈
波、心音のピーク値等、心拍間隔を抽出し得るデータを
用いる場合にも適用可能なものである。
び装置に関し、特に心電図のＲ波（心室の収縮に対応す
る電位変化、周波数とも高く検出が容易な電圧パルス）
による心拍変動波形解析方法及び装置に関するものであ
る。なお、本発明は当然、心電図のＲ波の代用として脈
波、心音のピーク値等、心拍間隔を抽出し得るデータを
用いる場合にも適用可能なものである。
【０００２】心拍のＲ波間隔より生成した心拍変動波形
の解析を行うことにより、心拍変動性指標（以下、ＨＲ
Ｖと略称することがある）と呼ばれる指標を得ることが
できる。
の解析を行うことにより、心拍変動性指標（以下、ＨＲ
Ｖと略称することがある）と呼ばれる指標を得ることが
できる。
【０００３】このＨＲＶは、交感・副交感神経系の活動
水準を反映しており、その周波数成分中の低周波（Ｌ
Ｆ）成分（又はＭＷＳＡ成分と呼ばれる0.05〜0.15サイ
クル／ビートの周波数成分）、高周波（ＨＦ）成分（又
はＲＳＡ成分と呼ばれる0.15〜0.45サイクル／ビートの
周波数成分）のピークパワー値等を検討することで精神
的作業負荷、心的作業負荷、覚醒度、緊張度の定量化が
行える可能性が示唆されており、医学的に検討価値の高
い指標として知られている。
水準を反映しており、その周波数成分中の低周波（Ｌ
Ｆ）成分（又はＭＷＳＡ成分と呼ばれる0.05〜0.15サイ
クル／ビートの周波数成分）、高周波（ＨＦ）成分（又
はＲＳＡ成分と呼ばれる0.15〜0.45サイクル／ビートの
周波数成分）のピークパワー値等を検討することで精神
的作業負荷、心的作業負荷、覚醒度、緊張度の定量化が
行える可能性が示唆されており、医学的に検討価値の高
い指標として知られている。
【０００４】即ち、ＬＦ成分とは交換神経系を反映する
血圧変動性の成分が低周波であることから重要となって
いる成分であり、そのパワーは精神的緊張の増大、起立
性の刺激（姿勢の変化）などにより増大するものとして
認識されている。また、ＨＦ成分とは呼吸変動性の成分
が高周波であることからこのように称されるものであ
り、安静状態や睡眠中に高い値を示し緊張度の増大によ
り消失傾向に向かうことが知られているものである。
血圧変動性の成分が低周波であることから重要となって
いる成分であり、そのパワーは精神的緊張の増大、起立
性の刺激（姿勢の変化）などにより増大するものとして
認識されている。また、ＨＦ成分とは呼吸変動性の成分
が高周波であることからこのように称されるものであ
り、安静状態や睡眠中に高い値を示し緊張度の増大によ
り消失傾向に向かうことが知られているものである。
【０００５】従って、被験者が安静状態に有るか否か、
言い換えれば覚醒度が低下しているか否かを容易に判定
できるＨＲＶ指標が望まれている。
言い換えれば覚醒度が低下しているか否かを容易に判定
できるＨＲＶ指標が望まれている。
【０００６】
【従来の技術】この様なＨＲＶに利用されるパワースペ
クトル（又は周波数成分）値を求めるための従来の方法
及び装置について以下に説明する。
クトル（又は周波数成分）値を求めるための従来の方法
及び装置について以下に説明する。
【０００７】先ず、図４に示すように人体２０に生体用
電極２１〜２３を張り付け、人体２０の心臓活動に対応
する皮膚表面の電位を交流アンプ２４により電極２１と
２３及び電極２２と２３の差電圧を求めて増幅し、出力
信号Ａ，ＢとしてそれぞれＡ／Ｄ変換器２５に送り、こ
こでディジタル信号に変換した後、それぞれ演算部２６
に与えることにより、出力信号Ａ−Ｂ間の電位差を図５
（１）に示すような心電図として記録し且つそのパワー
スペクトル密度（ＰＳＤ）を求めている。
電極２１〜２３を張り付け、人体２０の心臓活動に対応
する皮膚表面の電位を交流アンプ２４により電極２１と
２３及び電極２２と２３の差電圧を求めて増幅し、出力
信号Ａ，ＢとしてそれぞれＡ／Ｄ変換器２５に送り、こ
こでディジタル信号に変換した後、それぞれ演算部２６
に与えることにより、出力信号Ａ−Ｂ間の電位差を図５
（１）に示すような心電図として記録し且つそのパワー
スペクトル密度（ＰＳＤ）を求めている。
【０００８】図５においては、心拍変動波形（原心拍変
動波形＝ＲＲＩ波形）の生成手順が示されており、まず
同図（１）においてＲ波ピーク時点を検出し、同図
（２）に示すようにＲ波ピーク時点からＲ−Ｒ間隔（以
下、ＲＲＩと略称する）を計測する。例えば、同図
（１）に示すようにＲ波のピーク間隔ＲＲＩ１が０．８
秒であれば、同図（２）に示すようにその間隔ＲＲＩ１
を「０．８」とする。
動波形＝ＲＲＩ波形）の生成手順が示されており、まず
同図（１）においてＲ波ピーク時点を検出し、同図
（２）に示すようにＲ波ピーク時点からＲ−Ｒ間隔（以
下、ＲＲＩと略称する）を計測する。例えば、同図
（１）に示すようにＲ波のピーク間隔ＲＲＩ１が０．８
秒であれば、同図（２）に示すようにその間隔ＲＲＩ１
を「０．８」とする。
【０００９】この様にして心拍に応じて生成されたＲ波
間隔ＲＲＩは、同図（３）に示すように直線補間するこ
とにより横軸を拍数とし縦軸をＲ波間隔ＲＲＩとした原
心拍振変動波形が生成される。
間隔ＲＲＩは、同図（３）に示すように直線補間するこ
とにより横軸を拍数とし縦軸をＲ波間隔ＲＲＩとした原
心拍振変動波形が生成される。
【００１０】なお、以下、このＲＲＩ波形は後述する種
々の処理を施した心拍変動波形と区別するため、原心拍
変動波形と称する。
々の処理を施した心拍変動波形と区別するため、原心拍
変動波形と称する。
【００１１】この様に生成したＲＲＩ波形により図示の
如く一定の区間だけ切り出してサンプリング周波数５Hz
でＦＦＴ演算（高速フーリエ変換演算）またはＡＲ（自
己回帰モデル）などにより求めたパワースペクトル密度
が図６に示されている。
如く一定の区間だけ切り出してサンプリング周波数５Hz
でＦＦＴ演算（高速フーリエ変換演算）またはＡＲ（自
己回帰モデル）などにより求めたパワースペクトル密度
が図６に示されている。
【００１２】この図６のパワースペクトル推定図から判
るように、推定されたパワーの殆どは０Hzを中心周波数
とするドリフト成分であり、これは図５（３）に示す原
心拍変動波形が多くの非周期性成分を含んでいるためで
ある。
るように、推定されたパワーの殆どは０Hzを中心周波数
とするドリフト成分であり、これは図５（３）に示す原
心拍変動波形が多くの非周期性成分を含んでいるためで
ある。
【００１３】この為、上述したようにＨＲＶとして本来
の検討対象であるＬＦ成分又はＨＦ成分（ピークパワ
ー）の検出が困難となる。
の検討対象であるＬＦ成分又はＨＦ成分（ピークパワ
ー）の検出が困難となる。
【００１４】そこで本発明者は、このような問題を解決
するために、ＨＲＶの差異を比較し得るような精度の良
い周波数成分結果が得られる方法及び装置を特願平5-18
9961号において既に開示した。
するために、ＨＲＶの差異を比較し得るような精度の良
い周波数成分結果が得られる方法及び装置を特願平5-18
9961号において既に開示した。
【００１５】これを図７により原理的に説明すると、ま
ず、心電図からのＲ波時刻より同図（１）に示すように
Ｒ波間隔ＲＲＩ１〜ＲＲＩｎを算出する。
ず、心電図からのＲ波時刻より同図（１）に示すように
Ｒ波間隔ＲＲＩ１〜ＲＲＩｎを算出する。
【００１６】この様にＲ波間隔を抽出した後、今度は隣
接したＲＲＩ同士の差を演算して同図（２）に示す波形
（以下、ＲＲＩ’波形と称することがある）を生成す
る。
接したＲＲＩ同士の差を演算して同図（２）に示す波形
（以下、ＲＲＩ’波形と称することがある）を生成す
る。
【００１７】この様に生成されたＲＲＩｎ−ＲＲＩ(n-
1)の波形を図５（３）と同様に長時間にわたって生成す
ることにより図７（３）に示す様な横軸を拍数とする波
形ＲＲＩを得る。
1)の波形を図５（３）と同様に長時間にわたって生成す
ることにより図７（３）に示す様な横軸を拍数とする波
形ＲＲＩを得る。
【００１８】この結果、スペクトル計算によって得られ
た特性は図８に示すようになり、この特性により、心拍
の非定常的でランダムな推移が異なる条件下でのＬＦ成
分及びＨＦ成分のピークパワー位置が比較的容易に推定
することが可能となる。
た特性は図８に示すようになり、この特性により、心拍
の非定常的でランダムな推移が異なる条件下でのＬＦ成
分及びＨＦ成分のピークパワー位置が比較的容易に推定
することが可能となる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】上記のような心拍変動
波形においては、実際の運転状況下で見られる心拍のよ
うに１拍の間にその心拍間隔が大きく異なるようなデー
タを用いたとき、周波数成分の解析上大きな誤差を生じ
ることとなる。
波形においては、実際の運転状況下で見られる心拍のよ
うに１拍の間にその心拍間隔が大きく異なるようなデー
タを用いたとき、周波数成分の解析上大きな誤差を生じ
ることとなる。
【００２０】これを図９により説明すると、例えば同図
（１）（イ）に示すＨＦ成分が大きいＲＲＩ波形からＲ
ＲＩ’波形を生成すると同図（ロ）に示す波形になる
が、同図（２）（イ）に示すＨＦ成分が小さいが１拍の
間に心拍間隔が大きいＲＲＩ波形からＲＲＩ’波形を生
成すると、同図（ロ）に示すようにサンプル点ｅ，ｆ，
ｇ，ｈに関する差分値（ｅ−ｄ），（ｆ−ｅ），（ｇ−
ｆ），（ｈ−ｇ）も図示の如く同時に大きくなってしま
う。
（１）（イ）に示すＨＦ成分が大きいＲＲＩ波形からＲ
ＲＩ’波形を生成すると同図（ロ）に示す波形になる
が、同図（２）（イ）に示すＨＦ成分が小さいが１拍の
間に心拍間隔が大きいＲＲＩ波形からＲＲＩ’波形を生
成すると、同図（ロ）に示すようにサンプル点ｅ，ｆ，
ｇ，ｈに関する差分値（ｅ−ｄ），（ｆ−ｅ），（ｇ−
ｆ），（ｈ−ｇ）も図示の如く同時に大きくなってしま
う。
【００２１】従って、同図（１）（ロ）及び（２）
（ロ）を周波数解析又は特開平5-42129号公報に示すよ
うな区間（ｐ）での分散によるＨＲＶのＨＦ成分代用指
標の計算を行った場合、即ち周波数成分の推定を行った
場合、後者の方がＨＦ成分が小さいにも関わらず、計算
上では前者よりＨＦ成分比率が大きくなってしまう。
（ロ）を周波数解析又は特開平5-42129号公報に示すよ
うな区間（ｐ）での分散によるＨＲＶのＨＦ成分代用指
標の計算を行った場合、即ち周波数成分の推定を行った
場合、後者の方がＨＦ成分が小さいにも関わらず、計算
上では前者よりＨＦ成分比率が大きくなってしまう。
【００２２】このように、本来、ＨＲＶのＨＦ成分に相
当する指標を検討するとき、重要となるのは振幅の大き
さではなく、その出現頻度である筈であるにも関わら
ず、これまでの心拍変動波形では振幅の大きさの影響を
受け過ぎるため、実際には周波数成分を正確に推定する
ことができないという問題点があった。
当する指標を検討するとき、重要となるのは振幅の大き
さではなく、その出現頻度である筈であるにも関わら
ず、これまでの心拍変動波形では振幅の大きさの影響を
受け過ぎるため、実際には周波数成分を正確に推定する
ことができないという問題点があった。
【００２３】従って本発明は、ＨＲＶの検討対象となる
ＨＦ成分の解析結果に、振幅ではなくその出現頻度が実
質的な影響を与えることができる心拍変動波形解析方法
及び装置を提供することを目的とする。
ＨＦ成分の解析結果に、振幅ではなくその出現頻度が実
質的な影響を与えることができる心拍変動波形解析方法
及び装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段及び作用】〔１〕本発明方法： 図１において、心拍の間隔から例えば同図（１）（イ）
に示すＨＦ成分が大きい原心拍変動波形（ＲＲＩ波形）
から上記のようにＲＲＩ波形の隣接する間隔差を求めて
補間した相対変位心拍変動波形（ＲＲＩ’波形）を生成
すると図９の場合と同様に図１（ロ）に示す波形が得ら
れる。
に示すＨＦ成分が大きい原心拍変動波形（ＲＲＩ波形）
から上記のようにＲＲＩ波形の隣接する間隔差を求めて
補間した相対変位心拍変動波形（ＲＲＩ’波形）を生成
すると図９の場合と同様に図１（ロ）に示す波形が得ら
れる。
【００２５】一方、同図（２）（イ）に示すＨＦ成分が
小さいが１拍の間に心拍間隔が大きいＲＲＩ波形からＲ
ＲＩ’波形を生成するときには、同図（ロ）に点線で示
すような大きな振幅値の波形を生成せず、実線で示す波
形に制限する。
小さいが１拍の間に心拍間隔が大きいＲＲＩ波形からＲ
ＲＩ’波形を生成するときには、同図（ロ）に点線で示
すような大きな振幅値の波形を生成せず、実線で示す波
形に制限する。
【００２６】即ち、ＲＲＩ’波形が閾値ｋを越えている
ときには該ＲＲＩ’波形部分を該閾値ｋに置き換えて制
限した後、その周波数成分を推定するようにしたもので
ある。
ときには該ＲＲＩ’波形部分を該閾値ｋに置き換えて制
限した後、その周波数成分を推定するようにしたもので
ある。
【００２７】これにより、後の周波数解析やＨＦ成分の
代用指標等の周波数成分推定においては、振幅ではなく
ＨＦ成分の頻度に比例した値の抽出が可能となり、ま
た、区間ｐでの分散は同図（１）（イ）の方が同図
（２）（ロ）より大きな値となり、ＨＲＶのＨＦ成分の
代用指標としても適切な値を得ることができる。
代用指標等の周波数成分推定においては、振幅ではなく
ＨＦ成分の頻度に比例した値の抽出が可能となり、ま
た、区間ｐでの分散は同図（１）（イ）の方が同図
（２）（ロ）より大きな値となり、ＨＲＶのＨＦ成分の
代用指標としても適切な値を得ることができる。
【００２８】〔２〕本発明装置：上記の本発明方法を実
現する本発明に係る心拍変動波形解析装置としては、心
拍ピックアップと、該ピックアップの出力信号を所定の
周波数帯域について増幅する増幅器と、上記の本発明方
法を演算する演算部とで構成することができる。
現する本発明に係る心拍変動波形解析装置としては、心
拍ピックアップと、該ピックアップの出力信号を所定の
周波数帯域について増幅する増幅器と、上記の本発明方
法を演算する演算部とで構成することができる。
【００２９】即ち、この演算部は、該増幅器の出力信号
をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、該ディジ
タル信号によるピーク値の間隔を計測して補間した原心
拍変動波形を生成し、さらに該原心拍変動波形の隣接す
るピーク点の間隔差を求めて補間した相対変位心拍変動
波形を生成し、該相対変位心拍変動波形の値が閾値を越
えているときには該相対変位心拍変動波形の値を該閾値
に置き換えた後、該相対変位心拍変動波形の一定区間を
切り出してパワースペクトルを求め、その周波数成分を
推定するものである。
をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、該ディジ
タル信号によるピーク値の間隔を計測して補間した原心
拍変動波形を生成し、さらに該原心拍変動波形の隣接す
るピーク点の間隔差を求めて補間した相対変位心拍変動
波形を生成し、該相対変位心拍変動波形の値が閾値を越
えているときには該相対変位心拍変動波形の値を該閾値
に置き換えた後、該相対変位心拍変動波形の一定区間を
切り出してパワースペクトルを求め、その周波数成分を
推定するものである。
【００３０】
【実施例】図２は本発明に係る心拍変動波形解析装置の
一実施例を示したもので、基本的には図４に示した装置
構成と同様に、交流アンプ部２４とＡ／Ｄ変換部２５と
演算部２６とで構成されており、交流アンプ部２４の入
力信号は図示していないが図４と同様に人体に張り付け
た生体用電極から得ている。
一実施例を示したもので、基本的には図４に示した装置
構成と同様に、交流アンプ部２４とＡ／Ｄ変換部２５と
演算部２６とで構成されており、交流アンプ部２４の入
力信号は図示していないが図４と同様に人体に張り付け
た生体用電極から得ている。
【００３１】そしてこの実施例では、交流アンプ部２４
を作動入力アンプ１とバンドパスフィルタ２との直列回
路で構成しており、バンドパスフィルタ２はＲ波のみを
抽出するために８〜１８Hzの通過帯域に設定されてい
る。
を作動入力アンプ１とバンドパスフィルタ２との直列回
路で構成しており、バンドパスフィルタ２はＲ波のみを
抽出するために８〜１８Hzの通過帯域に設定されてい
る。
【００３２】また、Ａ／Ｄ変換部２５はバンドパスフィ
ルタ２に接続されたアンプ３とサンプルホールド回路４
とＡ／Ｄ変換器５とバッファメモリ６との直列回路で構
成されている。
ルタ２に接続されたアンプ３とサンプルホールド回路４
とＡ／Ｄ変換器５とバッファメモリ６との直列回路で構
成されている。
【００３３】更に、演算部２６はバッファメモリ６に接
続されたデータバス７に相互接続されたＲＡＭ８と演算
アルゴリズム用ＲＯＭ９とＣＰＵ１０とこれらＲＡＭ８
及びＣＰＵ１０と接続されてＣＰＵ１０を経由せずにＲ
ＡＭ８にデータを格納させる為のＤＭＡコントローラ１
１と、ＣＰＵ１０及びＤＭＡコントローラ１１に一定の
クロック信号を与えるための水晶発振回路１２とで構成
されている。
続されたデータバス７に相互接続されたＲＡＭ８と演算
アルゴリズム用ＲＯＭ９とＣＰＵ１０とこれらＲＡＭ８
及びＣＰＵ１０と接続されてＣＰＵ１０を経由せずにＲ
ＡＭ８にデータを格納させる為のＤＭＡコントローラ１
１と、ＣＰＵ１０及びＤＭＡコントローラ１１に一定の
クロック信号を与えるための水晶発振回路１２とで構成
されている。
【００３４】尚、Ａ／Ｄ変換部２５には水晶発振回路１
２からのクロック信号を分周してＡ／Ｄ変換器５に与え
るための分周器１３が設けられており、ＤＭＡコントロ
ーラ１１はサンプルホールド回路４及びＡ／Ｄ変換器５
をも制御するようになっている。
２からのクロック信号を分周してＡ／Ｄ変換器５に与え
るための分周器１３が設けられており、ＤＭＡコントロ
ーラ１１はサンプルホールド回路４及びＡ／Ｄ変換器５
をも制御するようになっている。
【００３５】図３は図２に示したＣＰＵ１０の処理手順
の実施例を示したもので、以下、この図３の処理手順及
び図１の波形図を参照して図２の実施例の動作を説明す
る。
の実施例を示したもので、以下、この図３の処理手順及
び図１の波形図を参照して図２の実施例の動作を説明す
る。
【００３６】まず、心電図のＲ波、脈波、心音のピーク
値等の心拍間隔を検出する心拍ピックアップからの出力
信号は交流アンプ部２４において差動入力アンプ１で増
幅されると共にバンドパスフィルタ２でＲ波のみが取り
出される。
値等の心拍間隔を検出する心拍ピックアップからの出力
信号は交流アンプ部２４において差動入力アンプ１で増
幅されると共にバンドパスフィルタ２でＲ波のみが取り
出される。
【００３７】このＲ波はＡ／Ｄ変換部２５においてアン
プ３で増幅された後、ＤＭＡコントローラ１１の制御下
のサンプルホールド回路４によりサンプルホールドされ
てＡ／Ｄ変換器５によりディジタル信号に変換され、バ
ッファメモリ６からデータバス７を介してＣＰＵ１０に
取り込まれる。
プ３で増幅された後、ＤＭＡコントローラ１１の制御下
のサンプルホールド回路４によりサンプルホールドされ
てＡ／Ｄ変換器５によりディジタル信号に変換され、バ
ッファメモリ６からデータバス７を介してＣＰＵ１０に
取り込まれる。
【００３８】ＣＰＵ１０では処理を開始するとＲ波形デ
ータを読み込み（ステップＳ１）、そのＲ波時刻を検出
する（ステップＳ２）。
ータを読み込み（ステップＳ１）、そのＲ波時刻を検出
する（ステップＳ２）。
【００３９】この様にして求めたＲ波時刻より図５
（２）に示したように原心拍変動波形ＲＲＩ１〜ＲＲＩ
ｎを算出する（ステップＳ３）。
（２）に示したように原心拍変動波形ＲＲＩ１〜ＲＲＩ
ｎを算出する（ステップＳ３）。
【００４０】この様にＲ波間隔ＲＲＩを抽出した後、今
度は隣接したＲＲＩ同士の差を演算して（ステップＳ
４）、図７（２）に示す波形を生成する。
度は隣接したＲＲＩ同士の差を演算して（ステップＳ
４）、図７（２）に示す波形を生成する。
【００４１】この様に生成されたＲＲＩ(n-1) −ＲＲＩ
ｎの波形を図５（３）と同様に長期間に渡って生成する
ことにより例えば図１（２）（イ）に示す様な横軸を拍
数とする波形を得る。
ｎの波形を図５（３）と同様に長期間に渡って生成する
ことにより例えば図１（２）（イ）に示す様な横軸を拍
数とする波形を得る。
【００４２】この変換されたデータをＲＲＩ’ｎとする
と、このデータＲＲＩ’ｎをＲＡＭ８に格納しておく
（ステップＳ５）。
と、このデータＲＲＩ’ｎをＲＡＭ８に格納しておく
（ステップＳ５）。
【００４３】次に、ＣＰＵ１０は、図１（１）（ロ）及
び（２）（ロ）に示した閾値ｋ（定数）を設定する（ス
テップＳ６）。
び（２）（ロ）に示した閾値ｋ（定数）を設定する（ス
テップＳ６）。
【００４４】この閾値ｋは、ＲＲＩ’波形をこの値ｋに
制限した結果、周波数成分推定（周波数解析又は分散等
によるＨＦ成分代用指標計算）が実際のＨＦ成分に対応
して正確に行える値を予め実験等により求めておく。な
お、この閾値ｋは別の装置からの出力により自動的に設
定又は更新するようにしてもよい。
制限した結果、周波数成分推定（周波数解析又は分散等
によるＨＦ成分代用指標計算）が実際のＨＦ成分に対応
して正確に行える値を予め実験等により求めておく。な
お、この閾値ｋは別の装置からの出力により自動的に設
定又は更新するようにしてもよい。
【００４５】ここで、ＲＲＩ’波形のサンプル点位置を
示すパラメータｉの初期値を“１”に設定した後（ステ
ップＳ７）、パラメータｉ＞ｎになるまでは処理を繰り
返すために（ステップＳ８）、ステップＳ９において点
ｉのデータＲＲＩ'iをＲＡＭ８から読み出す。
示すパラメータｉの初期値を“１”に設定した後（ステ
ップＳ７）、パラメータｉ＞ｎになるまでは処理を繰り
返すために（ステップＳ８）、ステップＳ９において点
ｉのデータＲＲＩ'iをＲＡＭ８から読み出す。
【００４６】そして、ＲＲＩ'i≧ｋであるか否かを判定
する（ステップＳ１０）。
する（ステップＳ１０）。
【００４７】これはＲＲＩ’波形のサンプル点ｉの値が
図１に示すように周波数成分の推定に悪影響を及ぼす心
拍変化の異常を示す閾値ｋを越えているか否かを判定し
ており、この結果、ＲＲＩ'i≧ｋであれば、異常である
としてこの点ｉのＲＲＩ’波形の値を閾値ｋで置き換え
てＲＡＭ８に格納する（ステップＳ１１）。
図１に示すように周波数成分の推定に悪影響を及ぼす心
拍変化の異常を示す閾値ｋを越えているか否かを判定し
ており、この結果、ＲＲＩ'i≧ｋであれば、異常である
としてこの点ｉのＲＲＩ’波形の値を閾値ｋで置き換え
てＲＡＭ８に格納する（ステップＳ１１）。
【００４８】ステップＳ１１においてＲＲＩ'i＜ｋであ
れば、ステップＳ１１を実行せずにステップＳ１２に進
み、パラメータｉを「１」だけインクリメントしてステ
ップＳ８でｉ＞ｎとなるまで繰り返し、ｉ＞ｎとなった
時点でＲＲＩ’ｎデータをＲＡＭ８から読み出して周波
数解析統計処理部（図示せず）等へ処理を移す。
れば、ステップＳ１１を実行せずにステップＳ１２に進
み、パラメータｉを「１」だけインクリメントしてステ
ップＳ８でｉ＞ｎとなるまで繰り返し、ｉ＞ｎとなった
時点でＲＲＩ’ｎデータをＲＡＭ８から読み出して周波
数解析統計処理部（図示せず）等へ処理を移す。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る心拍
変動波形解析方法及び装置によれば、心拍の間隔から原
心拍変動波形を生成し、さらに該原心拍変動波形の隣接
する間隔差を求めて相対変位心拍変動波形を生成し、該
相対変位心拍変動波形部分が閾値を越えているときには
該相対変位心拍変動波形部分を該閾値に置き換えた後、
その周波数成分を推定するように構成したので、心拍変
動波形から生理状態の判定をする場合、その変動成分中
の検討価値のある指標を周波数成分推定（スペクトル解
析等の周波数解析または分散等の簡易型指標計算）によ
り抽出する際に振幅の影響を受け難い推定結果が得られ
る。
変動波形解析方法及び装置によれば、心拍の間隔から原
心拍変動波形を生成し、さらに該原心拍変動波形の隣接
する間隔差を求めて相対変位心拍変動波形を生成し、該
相対変位心拍変動波形部分が閾値を越えているときには
該相対変位心拍変動波形部分を該閾値に置き換えた後、
その周波数成分を推定するように構成したので、心拍変
動波形から生理状態の判定をする場合、その変動成分中
の検討価値のある指標を周波数成分推定（スペクトル解
析等の周波数解析または分散等の簡易型指標計算）によ
り抽出する際に振幅の影響を受け難い推定結果が得られ
る。
【００５０】従って、例えば実路運転時における運転者
の心拍データから医学的に検討可能なＨＲＶのＬＦ／Ｈ
Ｆパワーを高精度に推定することが出来、正確な居眠り
運転等の警報を発することができる。
の心拍データから医学的に検討可能なＨＲＶのＬＦ／Ｈ
Ｆパワーを高精度に推定することが出来、正確な居眠り
運転等の警報を発することができる。
【図１】本発明に係る心拍変動波形解析方法及び装置の
動作原理を説明するための波形図である。
動作原理を説明するための波形図である。
【図２】本発明に係る心拍変動波形解析装置の一実施例
を示したブロック図である。
を示したブロック図である。
【図３】本発明に係る心拍変動波形解析装置の演算部に
おける演算処理例を示したフローチャート図である。
おける演算処理例を示したフローチャート図である。
【図４】一般的な心拍変動波形解析装置としてのパワー
スペクトルの測定系を示したブロック図である。
スペクトルの測定系を示したブロック図である。
【図５】従来の心拍変動波形生成手順を示した波形図で
ある。
ある。
【図６】従来例によってパワースペクトル推定されたグ
ラフ図である。
ラフ図である。
【図７】特願平5-189961号による心拍変動波形解析方法
及び装置における動作原理を説明するための波形図であ
る。
及び装置における動作原理を説明するための波形図であ
る。
【図８】特願平5-189961号による心拍変動波形解析方法
及び装置においてパワースペクトル推定した波形図であ
る。
及び装置においてパワースペクトル推定した波形図であ
る。
【図９】従来例の問題点を説明するための波形図であ
る。
る。
２０ 人体 ２１〜２３ 生体用電極 ２４ 交流アンプ ２５ ＡＤ変換部 ２６ 演算部 ８ ＲＡＭ ９ ＲＯＭ １０ ＣＰＵ 図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】 心拍によって生じたＲ波のピーク点間隔
を計測して補間した原心拍変動波形を生成し、さらに該
原心拍変動波形の隣接するピーク点の間隔差を求めて補
間した相対変位心拍変動波形を生成し、該相対変位心拍
変動波形の値が閾値を越えているときには該相対変位心
拍変動波形の値を該閾値に置き換えた後、該相対変位心
拍変動波形の一定区間を切り出してパワースペクトルを
求め、その周波数成分を推定することを特徴とした心拍
変動波形解析方法。 - 【請求項２】 心拍ピックアップと、該ピックアップの
出力信号を所定の周波数帯域について増幅する増幅器
と、該増幅器の出力信号をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器と、該ディジタル信号によるピーク値の間隔
を計測して補間した原心拍変動波形を生成し、さらに該
原心拍変動波形の隣接するピーク点の間隔差を求めて補
間した相対変位心拍変動波形を生成し、該相対変位心拍
変動波形の値が閾値を越えているときには該相対変位心
拍変動波形の値を該閾値に置き換えた後、該相対変位心
拍変動波形の一定区間を切り出してパワースペクトルを
求め、その周波数成分を推定する演算部と、を備えたこ
とを特徴とする心拍変動波形解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08008594A JP3314521B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 心拍変動波形解析方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08008594A JP3314521B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 心拍変動波形解析方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07284483A JPH07284483A (ja) | 1995-10-31 |
| JP3314521B2 true JP3314521B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=13708378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08008594A Expired - Fee Related JP3314521B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 心拍変動波形解析方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3314521B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008229233A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Equos Research Co Ltd | 状態評価装置、及び状態評価プログラム |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3729143B2 (ja) * | 2002-03-14 | 2005-12-21 | 株式会社デンソー | 脈波計測装置 |
| JP6582788B2 (ja) * | 2015-09-17 | 2019-10-02 | 富士通株式会社 | 眠気検知装置、眠気検知方法および眠気検知プログラム |
| CN105997054B (zh) * | 2016-06-22 | 2019-07-09 | 天津理工大学 | 一种心电信号预分析的方法 |
| JP2018130513A (ja) * | 2017-02-15 | 2018-08-23 | 修 池田 | 呼吸成分抽出方法 |
-
1994
- 1994-04-19 JP JP08008594A patent/JP3314521B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008229233A (ja) * | 2007-03-23 | 2008-10-02 | Equos Research Co Ltd | 状態評価装置、及び状態評価プログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07284483A (ja) | 1995-10-31 |
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