JP3460419B2 - Derivation of reference value for heart rate signal test - Google Patents

Derivation of reference value for heart rate signal test

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

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は測定された心拍信号
にノイズがのっていないかどうかを検査するための基準
値の導出方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】心拍信号を測定してこの心拍情報を利用
するにあたり、電気的ノイズや被験者の動きなどによっ
て不正確な情報しか得られないケースが多々ある。この
ために測定された心拍信号にノイズがのっていないかど
うかを検査しなくてはならないのであるが、従来は人間
の心拍間隔として妥当な上限値と下限値とを用いて、測
定された心拍信号の妥当性をチェックしているにとどま
っている。 【0003】また、測定された心拍信号にたとえばノイ
ズがのっていたり欠損していることが明らかであるにも
かかわらず、連続した心拍信号が必要である場合、測定
された心拍信号からノイズを除去する補正を行ったり、
心拍信号の欠損部分を補完する補正を行うことが必要と
なる。この時の補正のための基準値としては、従来、心
拍間隔の平均値を用いている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記上限値と
下限値とを用いた妥当性のチェックだけではノイズの多
いシステムにおいては正確な検査が行われているとは言
い難い。また心拍信号の補正についても、人間の心拍間
隔の条件を満たすタイミングでノイズが偶然混入してい
る時には、これに対処することができない。加えるに、
基準値の作成に際して不正確な情報が混入している可能
性も存在しており、このような基準値に基づいた補正で
は、補正された後の心拍信号も不正確なものとなってし
まう。 【0005】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは心拍信号検査用基準値
として適切な値を導出することができる心拍信号検査用
基準値の導出方法を提供するにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】しかして本発明に係る心
拍信号検査用基準値の導出方法は、測定された心拍信号
のうち、間隔のばらつきが所定%以内である心拍信号が
所定回数以上連続する時の心拍信号間隔の平均値を心拍
信号検査用の基準値とすることに特徴を有している。連
続した心拍間隔のばらつきに注目して、ばらつきが所定
の範囲に収まっていなければ人間の心拍間隔として妥当
な範囲であってもキャンセルして、基準値に反映されな
いようにするのである。 【0007】 【0008】 【0009】 【発明の実施の形態】以下本発明について詳述すると、
図2は本発明の基準値の導出方法及び心拍信号補正方法
を実装するためのシステム構成の一例を示している。被
験者1からピックアップ2によって検出された心拍によ
る物理的な変化は検出回路3によって電気信号に変換さ
れて二値化回路4によってデジタル信号に変換された
後、マイクロコンピュータ(CPU)5に入力される。
上記導出方法及び補正方法はCPU5に適した方法で実
装され、具体的な作業はCPU5内で行われる。以下こ
のシステムを想定して導出方法及び補正方法について説
明する。なお上記システムでは信号の立ち上がりエッジ
を心拍と認識するようなシステム及び制御プログラムの
構成になっているとする。 【0010】まず基準値の導出についてであるが、これ
は図1に示すように、ステップ202で検出されたデー
タをステップ203にて間隔データとする。次いでステ
ップ204において間隔データの妥当性について検査す
る。これは人間の心拍間隔として正常であるかというこ
とについて調べるものであり、従来例でも述べたよう
に、人間の心拍間隔の上限値(H-limit msec)と下限値
(L-limit msec)との間に収まっているかどうかをチェッ
クする。なお、この両値については、システムの用途や
システムの対象者の状態などによって多少変化すると考
えられる。 【0011】ステップ204において異常と判断されれ
ば検出の累積数をキャンセルして次の間隔データを待
つ。正常であればステップ206において間隔のばらつ
きが±R%以内であるかどうかを検査する。同一の人物
が同一の状態である場合、心拍間隔のばらつきの範囲
は、ステップ204で検査した正常範囲よりもはるかに
狭くなくてはならず、ばらつきの大きい連続した信号に
ついてはノイズであると判断することができる。ここで
の閾値Rについても対象者やシステムに依存するため一
概に決めることはできないが、20〜30%の値を好適
に使用することができる。 【0012】そしてステップ206において異常と判断
された時には、上記ステップ204の場合と同様に処理
され、正常であればデータの検出数に1を加える(ステ
ップ207)。以上の処理を繰り返すことによって、連
続するX個の正常な間隔データが検出されたならば、そ
れらの平均値を求めて基準値とする。このときのXにつ
いては、少なすぎると値の信頼性が低くなり、多すぎる
と基準値を得るのに時間がかかりすぎてしまうことか
ら、3〜10ぐらい、好ましくは5程度が適当である。 【0013】次に測定された心拍信号を上記基準値を用
いて補正する補正方法について説明する。まず本来の心
拍信号の間にノイズが入った場合のような誤報について
は、図3に示すように、測定した心拍信号の間隔データ
が基準値のA%より小さい場合には異常と判定して、今
回得られた立ち上がりエッジをキャンセルして検出され
なかったものとする。また前回の立ち上がりエッジに関
しても間隔データとして正常であると判定はされている
が、微妙な前後へのシフトの可能性があるのでキャンセ
ルし前々回の立ち上がりエッジを信頼できる最後のエッ
ジと設定し次の処理を行う。 【0014】次に本来の心拍信号が欠損している場合の
ような失報については、図4に示すように、測定した心
拍信号の間隔データが基準値のB%より大きい場合、今
回と前回の立ち上がりのエッジの間に検出されるべき信
号が検出されなかったとして、次に述べる信号の補完を
行う。図5に補完ルーチンを示す。ステップ502にお
いて、その間に複数の検出されてない信号を含むと考え
られる間隔データを基準値で除す。得られた答について
はステップ503及びステップ504において四捨五入
などの適切な方法で整数化したのち1を引く。こうして
得られた値を補完すべき信号の数とし、その本数の補完
エッジ(心拍信号)を間隔データ内に配置するのである
が、この配置にあたってはこれらが等間隔となるように
する。 【0015】上記補正にあたっての閾値A,Bの値とし
ては、A=80%〜60%、B=125%〜150%の
値を好適に用いることができるが、これらの値にして
も、この補正方法が実装されるシステムに依存するので
一概に決めることはできない。例えばだんだん心拍間隔
が広くなることが予測されるシステム(例えば眠りを誘
うようなシステム)においてはBの値を大きめに、Aの
値を小さめに設定するべきであり、またこのようにシス
テムの特性を加味することによってより精度の高い補正
を行うことができる。 【0016】上記誤報と失報とに対する補正は、組み合
わせて実行することが好ましいのはもちろんであり、こ
の場合のフローを図6に示す。誤報に対する補正の後
に、失報に対する補正を行う。基準値と比較して短すぎ
る間隔データをキャンセルして間隔の広すぎる間隔デー
タとして扱って補完を行うということができて、アルゴ
リズムの単純化及び高速化を期待することができる。 【0017】以上のシステムは説明の一例としてリアル
タイム処理系を示したが、それに限定するものではなく
バッチ処理系にも応用することができる。 【0018】 【発明の効果】以上のように本発明の心拍信号検査用基
準値の導出方法においては、ばらつき範囲を設定してい
るために、短時間でより正確な基準値を導出することが
できる 【0019】
Those concerning the derivation how the reference values for [belongs Technical Field of the Invention The present invention relates to noise on the measured heartbeat signals to check whether or not riding Description of the Invention [0001] . 2. Description of the Related Art In many cases, when measuring a heartbeat signal and using the heartbeat information, only inaccurate information can be obtained due to electric noise, movement of a subject, or the like. For this reason, it is necessary to check whether noise is included in the measured heartbeat signal, but conventionally, it was measured using a reasonable upper limit and lower limit as a human heartbeat interval. He is only checking the validity of the heart rate signal. [0003] In addition, when a continuous heartbeat signal is required, although it is apparent that the measured heartbeat signal contains, for example, noise or is missing, noise is measured from the measured heartbeat signal. Make corrections to remove,
It is necessary to perform correction to compensate for the missing part of the heartbeat signal. As a reference value for the correction at this time, the average value of the heartbeat intervals has been conventionally used. [0004] However, it is difficult to say that an accurate inspection is performed in a system with a lot of noise only by checking the validity using the above upper limit value and lower limit value. Also, the correction of the heartbeat signal cannot cope with the case where noise is accidentally mixed in at a timing satisfying the condition of the human heartbeat interval. In addition,
There is a possibility that inaccurate information may be mixed in the creation of the reference value, and in the correction based on such a reference value, the corrected heartbeat signal will also be inaccurate. The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a method of deriving a reference value for a heartbeat signal test capable of deriving an appropriate value as a reference value for a heartbeat signal test. Ru near to provide. According to a method of deriving a reference value for a heartbeat signal test according to the present invention, a heartbeat signal whose variation in interval is within a predetermined% among predetermined heartbeat signals is determined. It is characterized in that the average value of the heartbeat signal intervals at the time of consecutive times or more is used as a reference value for the heartbeat signal test. By paying attention to the variation of the continuous heartbeat interval, if the variation does not fall within a predetermined range, even if the variation is within a range appropriate for the human heartbeat interval, the variation is canceled so as not to be reflected in the reference value. The present invention will be described in detail below.
FIG. 2 shows an example of a system configuration for implementing the reference value derivation method and the heartbeat signal correction method of the present invention. A physical change due to a heartbeat detected by the pickup 2 from the subject 1 is converted into an electric signal by the detection circuit 3, converted into a digital signal by the binarization circuit 4, and then input to the microcomputer (CPU) 5. .
The derivation method and the correction method are implemented by a method suitable for the CPU 5, and specific operations are performed in the CPU 5. Hereinafter, the derivation method and the correction method will be described assuming this system. It is assumed that the above system has a configuration of a system and a control program that recognizes a rising edge of a signal as a heartbeat. First, as to the derivation of the reference value, as shown in FIG. 1, the data detected in step 202 is used as interval data in step 203. Next, at step 204, the validity of the interval data is checked. This is to check whether the human heartbeat interval is normal, and as described in the conventional example, the upper limit (H-limit msec) and lower limit of the human heartbeat interval
(L-limit msec). It is considered that these two values slightly vary depending on the use of the system, the state of the subject of the system, and the like. If it is determined in step 204 that there is an abnormality, the accumulated number of detections is canceled and the next interval data is waited. If it is normal, it is checked in step 206 whether the variation of the interval is within ± R%. If the same person is in the same state, the range of the variation of the heartbeat interval must be much smaller than the normal range inspected in step 204, and it is determined that a continuous signal having a large variation is noise. can do. The threshold value R here also depends on the subject and the system and cannot be determined without any limitation, but a value of 20 to 30% can be suitably used. If it is determined in step 206 that there is an abnormality, the processing is performed in the same manner as in step 204, and if it is normal, 1 is added to the number of detected data (step 207). By repeating the above processing, if X consecutive normal interval data are detected, an average value thereof is obtained and set as a reference value. Regarding X at this time, if it is too small, the reliability of the value will be low, and if it is too large, it will take too much time to obtain the reference value. Therefore, about 3 to 10, preferably about 5 is appropriate. Next, a correction method for correcting the measured heartbeat signal using the reference value will be described. First, as for a false alarm such as a case where noise enters between the original heartbeat signals, as shown in FIG. 3, when the measured interval data of the heartbeat signals is smaller than A% of the reference value, it is determined to be abnormal. It is assumed that the rising edge obtained this time is canceled and is not detected. It is also determined that the previous rising edge is normal as the interval data, but there is a possibility of a slight shift back and forth, so cancel it, set the rising edge two times before as the last edge that can be trusted, and set the next edge Perform processing. Next, as shown in FIG. 4, when the interval data of the measured heartbeat signal is larger than B% of the reference value, as shown in FIG. Assuming that a signal to be detected during the rising edge of is not detected, the following signal is complemented. FIG. 5 shows a supplementary routine. In step 502, interval data that is considered to include a plurality of undetected signals in between is divided by a reference value. The obtained answer is converted into an integer by an appropriate method such as rounding in steps 503 and 504, and then 1 is subtracted. The value thus obtained is used as the number of signals to be complemented, and the number of complementary edges (heartbeat signals) is arranged in the interval data. In this arrangement, these are arranged at regular intervals. As the threshold values A and B for the above correction, values of A = 80% to 60% and B = 125% to 150% can be suitably used. Since the correction method depends on the system to be mounted, it cannot be determined unconditionally. For example, in a system in which the heartbeat interval is expected to be gradually widened (for example, a system that induces sleep), the value of B should be set to be large, and the value of A should be set to be small. Is added, more accurate correction can be performed. It is, of course, preferable to execute the correction for the false report and the unreported report in combination, and FIG. 6 shows a flow in this case. After the correction for the false report, the correction for the unreport is performed. It is possible to cancel interval data that is too short compared to the reference value and treat the data as interval data that has an interval that is too wide to perform complementation, thereby simplifying and speeding up the algorithm. The above system has been described as a real-time processing system as an example of description, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a batch processing system. As described above, in the method of deriving a reference value for heartbeat signal inspection according to the present invention, since a variation range is set, it is possible to derive a more accurate reference value in a short time. I can . [0019]

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の基準値導出に関するフローチャートで
ある。 【図2】同上のシステム構成図である。 【図3】誤報に対する補正に関するフローチャートであ
る。 【図4】失報に対する補正に関するフローチャートであ
る。 【図5】補完補正についてのフローチャートである。 【図6】補正に関するフローチャートである。 【符号の説明】 1 被験者 2 ピックアップ 3 検出回路 4 二値化回路 5 CPU
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart relating to derivation of a reference value according to the present invention. FIG. 2 is a system configuration diagram of the above system. FIG. 3 is a flowchart relating to correction for a false report. FIG. 4 is a flowchart relating to correction for unreported information. FIG. 5 is a flowchart for complementary correction. FIG. 6 is a flowchart relating to correction. [Description of Signs] 1 subject 2 pickup 3 detection circuit 4 binarization circuit 5 CPU

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−150050(JP,A) 特開 平5−168604(JP,A) 特公 昭63−34731(JP,B1) 特表 昭60−500753(JP,A) 国際公開97/23254(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/0245 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-150050 (JP, A) JP-A-5-168604 (JP, A) JP-B-63-34731 (JP, B1) JP-T-60 Showa 60- 500753 (JP, A) WO 97/23254 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) A61B 5/0245

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 測定された心拍信号のうち、間隔のばら
つきが所定%以内である心拍信号が所定回数以上連続す
る時の心拍信号間隔の平均値を心拍信号検査用の基準値
とすることを特徴とする心拍信号検査用基準値の導出方
法。
(57) [Claims 1] The average value of the heartbeat signal intervals when the heartbeat signals whose variation in the interval is within a predetermined percentage among the measured heartbeat signals continues for a predetermined number of times or more is calculated as the heartbeat signal. A method for deriving a reference value for a heartbeat signal test, wherein the reference value is used as a reference value for a test.
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