JP3738392B2 - Biological signal estimation method - Google Patents

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Description

本発明は、心電図、脈波など生体信号を推定する方法に関する。   The present invention relates to a method for estimating a biological signal such as an electrocardiogram and a pulse wave.

心電図、脈波など生体信号の測定(計測)波形には、通常、ノイズ成分が含まれており、従来からノイズ除去方法として、生体信号の繰り返し波形を加算平均する方法(以下、アベレージ法という。)や、信号成分とノイズ成分を周波数領域によって切り分ける方法などが知られている。   A measurement (measurement) waveform of a biological signal such as an electrocardiogram or a pulse wave usually contains a noise component. Conventionally, as a noise removal method, a method of adding and averaging repeated waveforms of a biological signal (hereinafter referred to as an average method). ) And a method of separating a signal component and a noise component according to a frequency domain.

アベレージ法の一例として容積脈波を例に具体的に説明すると、測定する生体信号の心拍間隔よりも長い固定長アベレージテンプレートを予め用意しておき、図21に示すように、各心拍の始点から固定長アベレージテンプレートの長さ分だけ測定波形(a)の切出しを行い、図22に示すように、第1番目の切出波形から第5番目の切出波形までの5つの切出波形についてのアベレージ波形を求め、このときの平均心拍間隔分のアベレージ波形を第5番目のアベレージ波形として決定し、次に、第2番目の切出波形から第6番目の切出波形までの5つの切出波形についてのアベレージ波形を求め、このときの平均心拍間隔分のアベレージ波形を第6番目のアベレージ波形として決定し、以後、同様な演算により心拍ごとにアベレージ波形を求めるようにしている。   Specifically, as an example of the average method, a volume pulse wave is described as an example. A fixed-length average template that is longer than the heartbeat interval of the biological signal to be measured is prepared in advance, and, as shown in FIG. The measurement waveform (a) is cut out by the length of the fixed-length average template, and as shown in FIG. 22, five cut-out waveforms from the first cut-out waveform to the fifth cut-out waveform are shown. An average waveform is obtained, the average waveform corresponding to the average heartbeat interval at this time is determined as the fifth average waveform, and then five cutouts from the second cutout waveform to the sixth cutout waveform are performed. The average waveform for the waveform is obtained, the average waveform for the average heartbeat interval at this time is determined as the sixth average waveform, and thereafter, the average waveform is obtained for each heartbeat by the same calculation. It is way.

従来のアベレージ法によると、図22に示すように、アベレージ波形の後半部分qに次の心拍の影響による歪みが発生し、このため、生体信号の1心周期分の正確なアベレージ波形を生成することが非常に困難であるとともに、心拍ごとのアベレージ波形を繋げると不連続となり、連続したアベレージ波形を実現することが困難となる。   According to the conventional average method, as shown in FIG. 22, distortion due to the influence of the next heartbeat occurs in the latter half part q of the average waveform. Therefore, an accurate average waveform corresponding to one cardiac cycle of the biological signal is generated. This is very difficult, and if the average waveforms for each heartbeat are connected, they become discontinuous, making it difficult to realize a continuous average waveform.

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決し、生体信号の1心周期分の正確なアベレージ波形を生成することができる生体信号の推定方法を提供することを主な目的とする。また、本発明は、心拍ごとのアベレージ波形を繋げたときに連続したアベレージ波形を実現することができる生体信号の推定方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、アベレージでは追従できない各心拍における変動成分(例えば拍ごとのQRSレベル、T波レベルの変化)にも追従した推定波形を作成することができる生体信号の推定方法を提供することを目的とする。   The main object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a biological signal estimation method capable of generating an accurate average waveform for one cardiac cycle of the biological signal. . It is another object of the present invention to provide a biological signal estimation method that can realize a continuous average waveform when the average waveforms for each heartbeat are connected. Furthermore, the present invention provides a biological signal estimation method capable of creating an estimated waveform that can also follow fluctuation components (for example, QRS level and T wave level change for each beat) in each heartbeat that cannot be followed by averaging. With the goal.

本発明による生体信号の推定方法は、生体信号の計測波形から1心拍ごとの切出波形を作成し、該作成した切出波形全ての端点が同一の0レベルになるよう該切出波形を補正して補正波形を作成し、該補正波形を生体信号の特徴に応じかつ固定長アベレージテンプレートの長さに合うよう伸長縮尺して伸長縮尺波形を作成し、該伸長縮尺波形を更新前の固定長アベレージテンプレート波形に足し合わせて平均化した更新後の固定長アベレージテンプレート波形を作成し、該更新後の固定長アベレージテンプレート波形を生体信号の特徴に応じかつ平均心拍間隔に合うよう伸長縮尺して1心拍分のアベレージ波形を作成することを特徴とする。例えば心電図では、周知のように1心拍は収縮期と拡張期とから構成されるが、心拍間隔が変動しても収縮期はあまり変動せず拡張期が主に変動し、このため心拍間隔が異なれば収縮期と拡張期の割合も異なるという特性をもっており、上記の如き生体信号の特徴とはこのような特性のことをいっている。 The biological signal estimation method according to the present invention creates a cut-out waveform for each heartbeat from the measured waveform of the biosignal, and corrects the cut-out waveform so that all the cut-out waveforms have the same 0 level. A corrected waveform is created, and the corrected waveform is expanded and scaled to match the length of the fixed-length average template according to the characteristics of the biological signal, and the expanded scale waveform is fixed before the update. An updated fixed-length average template waveform averaged by adding to the average template waveform is created, and the updated fixed-length average template waveform is expanded and reduced in accordance with the characteristics of the biological signal and in accordance with the average heartbeat interval. An average waveform for heart rate is created. For example, in the electrocardiogram, as is well known, one heartbeat is composed of a systole and a diastole. However, even if the heartbeat interval changes, the systole does not change much and the diastole mainly changes. If they are different, the ratio between the systole and the diastole is different, and the characteristics of the biological signal as described above refer to such characteristics.

また、本発明による生体信号の推定方法は、生体信号の計測波形から1心拍ごとの切出波形を作成し、該作成した切出波形全ての端点が同一の0レベルになるよう該切出波形を補正して補正波形を作成し、該補正波形を生体信号の特徴に応じかつ固定長アベレージテンプレートの長さに合うよう伸長縮尺して伸長縮尺波形を作成し、該伸長縮尺波形を更新前の固定長アベレージテンプレート波形に足し合わせて平均化した更新後の固定長アベレージテンプレート波形を作成し、該更新後の固定長アベレージテンプレート波形を生体信号の特徴に応じかつ実心拍間隔に合うよう伸長縮尺して1心拍分のアベレージ波形を作成し、各心拍分のアベレージ波形を繋ぎ合わせて心拍同期連続アベレージ波形を作成することを特徴とする。 Further, the estimation method of the biological signal according to the present invention is to create a cutting waveform of each heart beat from the measurement waveform of the biological signal, out該切so that all endpoints cutting waveform the created is the same 0 level waveform To generate a corrected waveform, expand and contract the corrected waveform according to the characteristics of the biological signal and match the length of the fixed-length average template, create an expanded scale waveform, and update the expanded scale waveform before the update. An updated fixed-length average template waveform that is averaged by adding to the fixed-length average template waveform is created, and the updated fixed-length average template waveform is scaled according to the characteristics of the biological signal and in accordance with the actual heartbeat interval. Then, an average waveform for one heartbeat is created, and an average waveform for each heartbeat is connected to create a heartbeat-synchronized continuous average waveform.

また、本発明による生体信号の推定方法は、前記心拍同期連続アベレージ波形を生体信号の計測波形から減算して差分波形を作成し、該差分波形を1心拍ごとに生体信号の特徴に応じて時間区分するとともに各区分に適したデジタルフィルタによって低域及び高域ノイズを除去して心拍ごとの変動成分を抽出し、該変動成分を前記心拍同期連続アベレージ波形に加算して各心拍における変動成分にも追従した推定波形を作成することを特徴とする。   In the biological signal estimation method according to the present invention, the heartbeat-synchronized continuous average waveform is subtracted from the measurement waveform of the biological signal to create a differential waveform, and the differential waveform is time-dependently determined for each heartbeat according to the characteristics of the biological signal. In addition, the low frequency and high frequency noises are removed by a digital filter suitable for each division to extract a fluctuation component for each heartbeat, and the fluctuation component is added to the heartbeat-synchronous continuous average waveform to obtain a fluctuation component for each heartbeat. Is also characterized in that an estimated waveform following is created.

本発明によると、1心拍ごとに生体信号の特徴に応じかつ固定長アベレージテンプレートの長さに合うよう補正波形を伸長縮尺するなどして更新後の固定長アベレージテンプレート波形を作成するとともに、更新後の固定長アベレージテンプレート波形を生体信号の特徴に応じかつ平均心拍間隔に合うよう伸長縮尺して1心拍分のアベレージ波形を作成するようにしたため、生体信号の1心拍分の正確なアベレージ波形を作成することができるようになる。   According to the present invention, an updated fixed-length average template waveform is created by expanding and reducing the correction waveform according to the characteristics of the biological signal for each heartbeat and matching the length of the fixed-length average template. An average waveform for one heartbeat of a biological signal is created by expanding and reducing the fixed-length average template waveform to match the average heartbeat interval according to the characteristics of the biological signal and creating an average waveform for one heartbeat. Will be able to.

また、本発明によると、更新後の固定長アベレージテンプレート波形を生体信号の特徴に応じかつ実心拍間隔に合うよう伸長縮尺して1心拍分のアベレージ波形を作成し、各心拍分のアベレージ波形を繋ぎ合わせて連続アベレージ波形を作成するようにしたため、心拍に同期した繋ぎ目がなめらかな心拍同期連続アベレージ波形を得ることができるようになる。   Further, according to the present invention, the updated fixed-length average template waveform is expanded and scaled according to the characteristics of the biological signal and matched to the actual heartbeat interval to create an average waveform for one heartbeat, and the average waveform for each heartbeat is generated. Since the continuous average waveform is created by connecting the heartbeats, it becomes possible to obtain a heartbeat-synchronized continuous average waveform with a smooth joint synchronized with the heartbeat.

また、本発明によると、差分波形を基に変動成分を抽出し、変動成分を心拍同期連続アベレージ波形に加算するようにしたため、各心拍における変動成分にも追従した生体信号の推定波形を作成することができるようになる。   In addition, according to the present invention, the fluctuation component is extracted based on the differential waveform, and the fluctuation component is added to the heartbeat-synchronous continuous average waveform, so that an estimated waveform of the biological signal that follows the fluctuation component in each heartbeat is created. Will be able to.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明の各実施形態に係る生体信号の推定方法は、マイクロコンピュータ等電子回路を中心に実施される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the biological signal estimation method according to each embodiment of the present invention is implemented mainly in an electronic circuit such as a microcomputer.

図1は、第1実施形態に係る生体信号の推定方法のフローチャートを示す。   FIG. 1 shows a flowchart of a biological signal estimation method according to the first embodiment.

第1実施形態に係る生体信号の推定方法は、図1に示すように、生体信号の計測波形から波形の切出しを行い切出波形を作成するステップ101と、切出波形の端点補正を行ない補正波形を作成するステップ102と、補正波形を基に固定長アベレージテンプレート波形を更新するステップ103と、更新後の固定長アベレージテンプレート波形から1心拍分のアベレージ波形を作成するステップ104とから構成される。以下、生体信号が心電図である場合を例にとり、ステップ101〜ステップ104を順に説明する。   As shown in FIG. 1, the biological signal estimation method according to the first embodiment includes a step 101 for cutting out a waveform from a measurement waveform of a biological signal to create a cut waveform, and correcting the end point of the cut waveform. Step 102 for creating a waveform, Step 103 for updating a fixed-length average template waveform based on the correction waveform, and Step 104 for creating an average waveform for one heartbeat from the updated fixed-length average template waveform. . Hereinafter, taking the case where the biological signal is an electrocardiogram as an example, step 101 to step 104 will be described in order.

(1)ステップ101
図2(a)に示すように、生体信号の計測波形(a)から1心拍ごとに実心拍間隔に合わせて正確に切出し、切出波形(a1),(a2),(a3)を作成する。
(1) Step 101
As shown in FIG. 2 (a), the cut-out waveforms (a1), (a2), and (a3) are created from the measurement waveform (a) of the biological signal accurately in accordance with the actual heartbeat interval for each heartbeat. .

(2)ステップ102
図2(b)に示すように、切出波形(a1),(a2),(a3)の端点を結ぶ直線が同一レベルになるよう切出波形(a1),(a2),(a3)を補正し補正波形(b)((b1),(b2),(b3))を作成する。
(2) Step 102
As shown in Fig. 2 (b), the cut waveforms (a1), (a2), (a3) are set so that the straight lines connecting the end points of the cut waveforms (a1), (a2), (a3) are at the same level. The corrected waveform (b) ((b1), (b2), (b3)) is created.

(3)ステップ103
図3に示すように、補正波形(b)((b1),(b2),(b3))の実心拍間隔を収縮期と拡張期に分ける。この区分方法として、PCG(心音図)波形などから実際の収縮期、拡張期を計測する方法もあるが、一例として、心拍間隔から推定する方法を示す。収縮期及び拡張期は、下記式(1-a),(1-b),(2)によって推定される。
(3) Step 103
As shown in FIG. 3, the actual heartbeat interval of the correction waveform (b) ((b1), (b2), (b3)) is divided into a systole and a diastole. As this classification method, there is a method of measuring an actual systole and diastole from a PCG (heart sound diagram) waveform or the like. As an example, a method of estimating from a heartbeat interval is shown. The systole and diastole are estimated by the following formulas (1-a), (1-b), and (2).

(収縮期)in=α×(実心拍間隔) (1-a)
もしくは
(収縮期)in=α×(平均心拍間隔) (1-b)
(拡張期)in=(実心拍間隔)−(収縮期)in (2)
ここで、αは実心拍間隔もしくは平均心拍間隔によって決定される係数、(実心拍間隔)の単位は秒であり、(収縮期)inは実心拍間隔もしくは平均心拍間隔から推定した実心拍の収縮期(秒)、(拡張期)inは実心拍間隔から推定した収縮期を引くことで得られる実心拍の拡張期(秒)を表している。
(Systole) in = α × (actual heartbeat interval) (1-a)
Or
(Systole) in = α x (average heartbeat interval) (1-b)
(Diastolic phase) in = (actual heartbeat interval)-(systolic phase) in (2)
Where α is a coefficient determined by the actual heartbeat interval or the average heartbeat interval, the unit of (actual heartbeat interval) is seconds, and (systole) in is the contraction of the actual heartbeat estimated from the actual heartbeat interval or the average heartbeat interval. The period (seconds) and (diastolic period) in represent the diastole (seconds) of the actual heart rate obtained by subtracting the systole estimated from the actual heartbeat interval.

同様に、アベレージ波形を生成する器となる固定長アベレージテンプレートも収縮期と拡張期に分ける。この区分方法として、PCG波形などで実際の収縮期と拡張期との比率を平均して、固定長アベレージテンプレートを収縮期と拡張期に分ける方法もあるが、一例として、心拍間隔から推定する方法を示す。収縮期及び拡張期は、下記式(3-a),(3-b),(4)によって推定される(図4参照)。   Similarly, a fixed-length average template that is a generator for generating an average waveform is also divided into a systole and a diastole. As this classification method, there is a method of dividing the fixed length average template into the systole and the diastole by averaging the ratio between the actual systole and the diastole using a PCG waveform or the like. Indicates. The systolic and diastolic phases are estimated by the following equations (3-a), (3-b), and (4) (see FIG. 4).

(収縮期)tmp=β×(実心拍間隔) (3-a)
もしくは
(収縮期)tmp=β×(平均心拍間隔) (3-b)
(拡張期)tmp=(固定長アベレージテンプレート長)−(収縮期)tmp (4)
ここで、βは実心拍間隔もしくは平均心拍間隔によって決定される係数、(固定長アベレージテンプレート長)の単位は秒であり、(収縮期)tmpは実心拍間隔もしくは平均心拍間隔から推定した固定長アベレージテンプレートの収縮期(秒)、(拡張期)tmpは固定長アベレージテンプレート長から推定した収縮期を引くことで得られる固定長アベレージテンプレートの拡張期(秒)を表している。
(Systole) tmp = β x (actual heartbeat interval) (3-a)
Or
(Systole) tmp = β x (average heart rate interval) (3-b)
(Diastolic phase) tmp = (fixed length average template length)-(systolic phase) tmp (4)
Where β is a coefficient determined by the actual heartbeat interval or average heartbeat interval, the unit of (fixed length average template length) is seconds, and (systole) tmp is a fixed length estimated from the actual heartbeat interval or average heartbeat interval. Average template systole (seconds), (diastolic phase) tmp represents the fixed-length average template diastole (seconds) obtained by subtracting the systole estimated from the fixed-length average template length.

次に、ステップ102で端点補正した後の補正波形の収縮期部分と拡張期部分を、それぞれ固定長アベレージテンプレートの収縮期の長さと拡張期の長さに合わせて伸長縮尺して伸長縮尺波形を作成し、この伸長縮尺波形を更新前の固定長アベレージテンプレート波形に加えることによって更新後の固定長アベレージテンプレート波形に更新する。   Next, the systolic part and the diastolic part of the corrected waveform after the end point correction in step 102 are expanded and contracted according to the length of the fixed period average template and the length of the diastolic period, respectively. The expanded scale waveform is created and added to the fixed-length average template waveform before the update, thereby updating the fixed-length average template waveform after the update.

例として、補正波形を固定長アベレージテンプレートの長さに合わせて伸長縮尺する様子を図5に示す。図5中の補正波形(b)((b1),(b2),(b3))の収縮期及び拡張期は、実心拍間隔から推定されたものであり、固定長アベレージテンプレート(e)((e3))の収縮期及び拡張期は、平均心拍間隔から推定されたものである。   As an example, FIG. 5 shows a state where the correction waveform is expanded and reduced in accordance with the length of the fixed-length average template. The systolic and diastolic phases of the corrected waveform (b) ((b1), (b2), (b3)) in FIG. 5 are estimated from the actual heartbeat interval, and the fixed-length average template (e) (( The systolic and diastolic phases of e3)) are estimated from the average heart rate interval.

第1実施形態に係る生体信号の推定方法の優れている点は、心拍間隔ごと切出した波形を、固定長アベレージテンプレートに合わせて、単純に伸長縮尺させるのではなく、生体の特性(心拍間隔変動に伴う収縮期と拡張期の変動の違い)に応じて収縮期と拡張期に分け、それぞれ伸長縮尺させていることである。これにより、先に図22で示したアベレージ波形の後半部qの歪みの問題を解決し、さらに生体の特徴を生かした効果を心電図を例に図6に示す。   The superiority of the biological signal estimation method according to the first embodiment is that the waveform extracted for each heartbeat interval is not simply stretched and scaled according to the fixed-length average template. The difference between the systolic and diastolic fluctuations) is divided into the systolic and diastolic phases according to the difference between the systolic and diastolic phases. This solves the problem of the distortion of the second half q of the average waveform shown in FIG. 22 and shows the effect of taking advantage of the characteristics of the living body with an electrocardiogram as an example in FIG.

図6は、一定だった心拍間隔が急に短くなった場合の生体信号の計測波形(a)に対して、単純な伸長伸縮を行った場合と、生体の特徴に応じて伸長縮尺を行った場合の比較を表している。図6において、更新前の固定長アベレージテンプレート波形(d)は、心拍間隔が長い波形を学習した結果による波形であり、この更新前の固定長アベレージテンプレート波形(d)に伸長縮尺波形(c)を加えることによって更新後の固定長アベレージテンプレート波形(e)が得られる。単純な伸長縮尺を行った場合と生体の特徴に応じて伸長縮尺を行った場合の更新後の固定長アベレージテンプレート波形(e)を比較してみると、生体の特徴を生かした伸長縮尺の優位性が分かる。   FIG. 6 shows a case where a simple expansion / contraction is performed on the measurement waveform (a) of the biological signal when the constant heartbeat interval is suddenly shortened, and the expansion / contraction is performed according to the characteristics of the biological body. Represents a comparison of cases. In FIG. 6, a fixed-length average template waveform (d) before update is a waveform resulting from learning a waveform with a long heartbeat interval, and an expanded scale waveform (c) is added to the fixed-length average template waveform (d) before update. Is added to obtain an updated fixed-length average template waveform (e). Comparing the updated fixed-length average template waveform (e) when performing a simple expansion scale and performing an expansion scale according to the characteristics of the living body, the advantage of the expansion scale using the characteristics of the living body I understand the sex.

また、固定長アベレージテンプレート波形の更新方法の他の例として、下記式(5)で表した加重平均法を挙げることができる。ただし、加重平均の重みは一定ではなく、切出波形の品質、心拍間隔の変動によって重みを適応させることが好ましく、これにより、ノイズに強く、心拍の変動にも追従したアベレージ波形を実現できるようになる。   Another example of the method for updating the fixed-length average template waveform is a weighted average method expressed by the following formula (5). However, the weighted average weight is not constant, and it is preferable to adapt the weight according to the quality of the cut-out waveform and the fluctuation of the heartbeat interval, so that an average waveform that is resistant to noise and follows the fluctuation of the heartbeat can be realized. become.

AveWave[i]=α×AftInput[i]+(1−α)×AveWave[i] (5)
ここで、i=0〜AveSize、αは各心拍ごとの加重平均の重み(=0〜1)、AveSizeは固定長アベレージテンプレートの長さ、AveWave[i]は固定長アベレージテンプレート波形のi番目の値、AftInput[i]は端点補正後の伸長縮尺波形のi番目の値を表している。
AveWave [i] = α × AftInput [i] + (1-α) × AveWave [i] (5)
Here, i = 0 to AveSize, α is a weighted average weight for each heartbeat (= 0 to 1), AveSize is the length of the fixed length average template, and AveWave [i] is the i th of the fixed length average template waveform. The value AftInput [i] represents the i-th value of the expanded scale waveform after end point correction.

(4)ステップ104
次に、図7に示すように、更新後の固定長アベレージテンプレート波形(e)を生体の特徴に応じかつ平均心拍間隔に合うよう伸長縮尺して1心拍分のアベレージ波形(f)を作成する。アベレージ波形の収縮期と拡張期は、固定長アベレージテンプレートの時と同様に、実際の収縮期と拡張期との比率を平均して、平均心拍間隔を収縮期と拡張期に分ける方法もあるが、一例として、心拍間隔から推定する方法を示す。収縮期及び拡張期は、下記式(6),(7)によって推定される。
(4) Step 104
Next, as shown in FIG. 7, the fixed-length average template waveform (e) after the update is expanded and scaled according to the characteristics of the living body and in accordance with the average heartbeat interval to create an average waveform (f) for one heartbeat. . As with the fixed-length average template, the average waveform interval can be divided into a systole and a diastole by averaging the ratio between the actual systole and the diastole. As an example, a method of estimating from a heartbeat interval is shown. The systolic and diastolic phases are estimated by the following equations (6) and (7).

(収縮期)ave=γ×(平均心拍間隔) (6)
(拡張期)ave=(平均心拍間隔)−(収縮期)ave (7)
ここで、γは平均心拍間隔によって決定される係数、(収縮期)aveは平均心拍間隔から推定したアベレージ波形の収縮期(秒)、(拡張期)aveは平均心拍間隔から推定した収縮期を引くことで得られるアベレージ波形の拡張期(秒)となる。
(Systole) ave = γ × (average heartbeat interval) (6)
(Diastolic) ave = (average heart rate interval)-(systolic) ave (7)
Where γ is a coefficient determined by the average heart rate interval, (systole) ave is the systolic phase (seconds) of the average waveform estimated from the average heart rate interval, and (diastolic phase) ave is the systole estimated from the average heart rate interval It becomes the expansion period (second) of the average waveform obtained by subtraction.

図8は、第2実施形態に係る生体信号の推定方法のフローチャートを示す。   FIG. 8 is a flowchart of the biological signal estimation method according to the second embodiment.

第2実施形態に係る生体信号の推定方法は、図8に示すように、生体信号の計測波形から波形の切出しを行い切出波形を作成するステップ201と、切出波形の端点補正を行ない補正波形を作成するステップ202と、補正波形を基に固定長アベレージテンプレート波形を更新するステップ203と、更新後の固定長アベレージテンプレート波形から1心拍分のアベレージ波形を作成するステップ204と、各心拍分のアベレージ波形を繋ぎ合わせて心拍同期連続アベレージ波形を作成するステップ205とから構成される。以下、生体信号が心電図である場合を例にとり、ステップ201〜ステップ205を順に説明する。   As shown in FIG. 8, the biological signal estimation method according to the second embodiment includes a step 201 in which a waveform is cut out from a measured waveform of a biological signal to create a cut-out waveform, and an end point correction of the cut-out waveform is performed. Step 202 for creating a waveform, Step 203 for updating the fixed-length average template waveform based on the correction waveform, Step 204 for creating an average waveform for one heartbeat from the updated fixed-length average template waveform, and each heart rate The step 205 generates a heartbeat-synchronized continuous average waveform by connecting the average waveforms. Hereinafter, step 201 to step 205 will be described in order by taking the case where the biological signal is an electrocardiogram as an example.

(1)ステップ201〜ステップ203
上述した第1実施形態における図1のステップ101〜ステップ103と同様な処理を行う。そのため説明を省略する。
(1) Step 201 to Step 203
Processing similar to that in steps 101 to 103 in FIG. 1 in the first embodiment described above is performed. Therefore, explanation is omitted.

(2)ステップ204
上述した第1実施形態における図1のステップ104では、更新後の固定長アベレージテンプレート波形(e)を生体の特徴に応じかつ平均心拍間隔に合うよう伸長縮尺して1心拍分のアベレージ波形(f)を作成するようにしているが、図8のステップ204では、更新後の固定長アベレージテンプレート波形(e)を生体の特徴に応じかつ実心拍間隔に合うよう伸長縮尺して1心拍分のアベレージ波形(f)を作成する。
(2) Step 204
In step 104 of FIG. 1 in the first embodiment described above, the updated fixed-length average template waveform (e) is expanded and scaled to match the average heart rate interval according to the characteristics of the living body, and the average waveform for one heart rate (f However, in step 204 of FIG. 8, the fixed-length average template waveform (e) after the update is expanded and scaled according to the characteristics of the living body and matched to the actual heartbeat interval, and the average for one heartbeat is obtained. Create waveform (f).

(3)ステップ205
各心拍分のアベレージ波形(f)を繋ぎ合わせて心拍同期連続アベレージ波形(g)を作成する。これにより、図9に示すように、切出波形(a1),(a2),(a3)からなる計測波形(a)に対して、実心拍に同期しかつ繋ぎ目が滑らかなアベレージ波形(f1),(f2),(f3)からなる心拍同期連続アベレージ波形(g)を得ることができる。なお、図9において、(e3)は、アベレージ波形(f3)に対する更新後の固定長アベレージテンプレート波形を表している。
(3) Step 205
The average waveform (f) for each heart rate is connected to create a continuous heartbeat-synchronized average waveform (g). As a result, as shown in FIG. 9, the average waveform (f1) synchronized with the actual heartbeat and having a smooth joint is obtained with respect to the measurement waveform (a) including the cut-out waveforms (a1), (a2), and (a3). ), (f2), (f3) to obtain a heartbeat-synchronized continuous average waveform (g). In FIG. 9, (e3) represents a fixed-length average template waveform after updating the average waveform (f3).

上記の如き心拍同期連続アベレージ波形(g)は、各心拍の波形をアベレージ波形(f)に置換して出力されるが、不定波形(不整脈や異常波形など)に対しては、アベレージ波形(f)を割り当てるのではなく、不定波形をそのまま出力するようにする。   The heartbeat-synchronized continuous average waveform (g) as described above is output by replacing the waveform of each heartbeat with the average waveform (f), but for an indefinite waveform (arrhythmia, abnormal waveform, etc.), the average waveform (f ) Is not assigned, but an indefinite waveform is output as it is.

ここで、不定波形の判定方法の例としては、心拍間隔の変動分で判定する方法、アベレージ波形と比較することで不定波形か否かを判定する方法を示す。   Here, as an example of a method for determining an indefinite waveform, a method for determining based on the fluctuation of the heartbeat interval and a method for determining whether or not the waveform is indefinite by comparing with an average waveform are shown.

前者の判定方法は、生体の特徴である心拍間隔のゆらぎ以上に心拍間隔が変動した場合に不定波形であると判定するものであり、図11に示すような心拍間隔に急な変動がみられる期外収縮などの不整脈を有効に判定することができる。具体的には、心拍間隔の変動率を下記式(8)で表し、
(心拍間隔の変動率)=|(実心拍間隔)−(平均心拍間隔)|/(平均心拍間隔)×100 (8)
例えば、心拍間隔の変動率が20よりも大きいときに不定波形と判定する。
The former determination method determines that the heartbeat interval is an indefinite waveform when the heartbeat interval fluctuates more than the fluctuation of the heartbeat interval, which is a characteristic of the living body, and a sudden change is seen in the heartbeat interval as shown in FIG. Arrhythmia such as extrasystole can be effectively determined. Specifically, the fluctuation rate of the heartbeat interval is expressed by the following formula (8),
(Variable rate of heartbeat interval) = | (actual heartbeat interval)-(average heartbeat interval) | / (average heartbeat interval) x 100 (8)
For example, when the fluctuation rate of the heartbeat interval is larger than 20, it is determined as an indefinite waveform.

後者の判定方法は、心拍間隔があまり変動していない場合に用いられ、図11に示すように、不定波形(x)の判定対象となる入力波形(補正波形(b))から実心拍間隔に合わせて展開した心拍同期連続アベレージ波形(g)を減算して差分波形(h)を作成し、この差分波形(h)から信号の帯域成分のみを抽出し、その抽出波形(i)の面積、高さなどから不定波形(x)か否かを判定するものである。   The latter determination method is used when the heartbeat interval does not fluctuate very much. As shown in FIG. 11, the input waveform (corrected waveform (b)) to be determined for the indefinite waveform (x) is changed to the actual heartbeat interval. The difference waveform (h) is created by subtracting the heartbeat synchronization continuous average waveform (g) developed together, and only the band component of the signal is extracted from this difference waveform (h), the area of the extracted waveform (i), Whether the waveform is indefinite (x) is determined from the height.

そして、不定波形(x)と判定された心拍に対しては、その心拍の端点を結ぶ直線が同一レベルになるように端点補正を行ない、端点補正後の補正波形(b)を心拍同期連続アベレージ波形(g)に合成することで、図12に示すように、前後のアベレージ波形との繋ぎ目の連続性を確保しつつ緩やかに経時変化している心拍同期連続アベレージ波形(g)の中に不定波形(x)の存在を知ることができ、心電図の不整脈診断等にも支障が生じなくなる。   For heartbeats determined to be indefinite waveforms (x), end point correction is performed so that the straight lines connecting the end points of the heartbeats are at the same level, and the corrected waveform (b) after end point correction is converted into a continuous heart rate synchronization average. As shown in FIG. 12, by synthesizing the waveform (g), the heartbeat synchronization continuous average waveform (g) that gradually changes over time while ensuring the continuity of the joint with the previous and subsequent average waveforms is added. It is possible to know the presence of the indefinite waveform (x), and no trouble occurs in the diagnosis of arrhythmia in the electrocardiogram.

図13は、第3実施形態に係る生体信号の推定方法において上述した第2実施形態に係る生体信号の推定方法に引き続いて行われる部分のフローチャートを示す。   FIG. 13: shows the flowchart of the part performed following the biological signal estimation method which concerns on 2nd Embodiment mentioned above in the biological signal estimation method which concerns on 3rd Embodiment.

この追加部分は、図13に示すように、生体信号の計測波形から心拍同期連続アベレージ波形を減算して差分波形を作成するステップ301と、差分波形を生体信号の特徴に合わせて時間区分するとともにデジタルフィルタを用いて変動抽出波形を作成するステップ302と、心拍同期連続アベレージ波形に変動抽出波形を加算して変動成分に追従した生体信号の推定波形を作成するステップ303とから構成され、心拍同期連続アベレージ波形では捉えることができない拍変動分を抽出して、それを心拍同期連続アベレージ波形に加算することで、心拍変動に追従した波形を推定する処理を行う。以下、ステップ301〜ステップ303を順に説明する。   As shown in FIG. 13, this additional part includes step 301 for subtracting the heartbeat synchronization continuous average waveform from the measurement waveform of the biological signal to create a differential waveform, and time-dividing the differential waveform according to the characteristics of the biological signal. A step 302 for creating a fluctuation extraction waveform using a digital filter and a step 303 for adding a fluctuation extraction waveform to a heartbeat synchronization continuous average waveform to create an estimated waveform of a biological signal following the fluctuation component are provided. A process for estimating a waveform following the heartbeat fluctuation is performed by extracting the beat fluctuation that cannot be captured by the continuous average waveform and adding it to the heartbeat synchronization continuous average waveform. Hereinafter, step 301 to step 303 will be described in order.

(1)ステップ301
図14に示すように、生体信号の計測波形(a)から心拍同期連続アベレージ波形(g)を減算して差分波形(j)を作成する。この差分波形(j)には、1心拍ごとの変動成分(拍変動分)とノイズ(高域、低域ノイズ)が含まれている。
(1) Step 301
As shown in FIG. 14, a differential waveform (j) is created by subtracting the heartbeat synchronization continuous average waveform (g) from the measurement waveform (a) of the biological signal. The difference waveform (j) includes a fluctuation component (beat fluctuation) and noise (high frequency and low frequency noise) for each heartbeat.

(2)ステップ302
差分波形(j)から高域ノイズを除去する際、1心拍ごとの変動成分と高域ノイズとを良好に切り分けることが必要となる。そこで、生体信号(a)の特徴を生かし、例えば心電図の場合、差分波形(j)を比較的高い周波数成分であるQRS領域とそれ以外の領域に時間区分し、それぞれの区分に適応したデジタルフィルタを用いるようにする。これにより、QRS領域の変動成分を確保しつつQRS領域以外の領域での高域ノイズを効率よく除去することができるようになる。
(2) Step 302
When removing the high frequency noise from the differential waveform (j), it is necessary to properly separate the fluctuation component for each heartbeat and the high frequency noise. Therefore, taking advantage of the characteristics of the biological signal (a), for example, in the case of an electrocardiogram, the differential waveform (j) is time-divided into a QRS region that is a relatively high frequency component and other regions, and a digital filter adapted to each division To use. As a result, it is possible to efficiently remove high-frequency noise in a region other than the QRS region while ensuring a fluctuation component in the QRS region.

ここで、高域ノイズの除去方法として移動平均法がある。移動平均法によるデジタルフィルタは、例えば下記式(9),(10)で表される。   Here, there is a moving average method as a method of removing high frequency noise. The digital filter based on the moving average method is expressed by, for example, the following formulas (9) and (10).

X(i)=(1/15)×Σ{x(i+j)}|j=−7〜+7 (9)
y(i)=X(i)×(1−M(i))+x(i)×M(i) (10)
ここで、iはサンプリングナンバー、x(i)は差分波形(j)のi番目の値、X(i)は差分波形(j)のi番目の15点移動平均値、M(i)は差分波形(j)のi番目の合成比(0〜1)、y(i)は差分波形(j)から高域ノイズを除去した波形のi番目の値をそれぞれ表している。
X (i) = (1/15) × Σ {x (i + j)} | j = −7 to +7 (9)
y (i) = X (i) x (1-M (i)) + x (i) x M (i) (10)
Where i is the sampling number, x (i) is the i-th value of the difference waveform (j), X (i) is the i-th 15-point moving average value of the difference waveform (j), and M (i) is the difference The i-th synthesis ratio (0 to 1) and y (i) of the waveform (j) represent the i-th value of the waveform obtained by removing high-frequency noise from the differential waveform (j).

図15は、デジタルフィルタの入力波形(生体信号の計測波形(a))、差分波形(j)、高域ノイズ除去波形(k)を示している。図15に示すように、高域ノイズ除去波形(k)においてQRS領域では図15中にもある合成比率によって入力波形(a)が重視された出力になっている。   FIG. 15 shows an input waveform (measurement waveform (a) of a biological signal), a difference waveform (j), and a high-frequency noise removal waveform (k) of the digital filter. As shown in FIG. 15, in the QRS region in the high-frequency noise removal waveform (k), the input waveform (a) is an output with an emphasis on the synthesis ratio also in FIG.

次に、高域ノイズ除去波形(k)から低域ノイズを除去する。心電図の場合、低域ノイズを除去する際に問題となるのが低い周波数成分であるT波の存在であるが、高域ノイズ除去波形(k)においてはT波の変動分しか問題とならないため、従来よりも高いカットオフ周波数で低域阻止フィルタを組むことができる。例えば低域阻止フィルタとして線形位相フィルタを用いた場合、低域ノイズ除去後の変動抽出波形(l)は、図16に示すようになる。   Next, low frequency noise is removed from the high frequency noise removal waveform (k). In the case of an electrocardiogram, the presence of a T wave, which is a low frequency component, becomes a problem when removing low-frequency noise, but only the fluctuation of the T-wave is a problem in the high-frequency noise removal waveform (k). Thus, a low-pass blocking filter can be assembled with a higher cutoff frequency than in the prior art. For example, when a linear phase filter is used as the low-frequency block filter, the fluctuation extraction waveform (l) after low-frequency noise removal is as shown in FIG.

(3)ステップ303
心拍同期連続アベレージ波形(g)に変動抽出波形(l)を加算する。これにより、図17に示すような、変動成分に追従した推定波形(m)が得られ、この波形(m)によって生体信号が推定される。
(3) Step 303
The fluctuation extraction waveform (l) is added to the heartbeat-synchronized continuous average waveform (g). As a result, an estimated waveform (m) following the fluctuation component as shown in FIG. 17 is obtained, and a biological signal is estimated from this waveform (m).

以上説明したように、本実施形態に係る生体信号の推定方法によると、心拍間隔が変動する生体信号の正確な1心拍分のアベレージ波形を作成することができるようになり、拍全体の経時変化を確認することができる。また、心拍同期連続アベレージ波形により、各心拍間隔を把握しながら拍全体の経時変化を確認することができる。また、生体信号の特徴に合わせたデジタルフィルタによって拍変動分を抽出するようにしたため、信号成分に与える歪みの影響を軽減でき、かつ、低域ノイズをより高いカットオフ周波数で除去でき、ノイズ除去を効率よく行うことができる。   As described above, according to the biological signal estimation method according to the present embodiment, it is possible to create an average waveform for one heartbeat of a biological signal whose heartbeat interval fluctuates, and the temporal change of the entire beat Can be confirmed. In addition, the heartbeat-synchronized continuous average waveform makes it possible to confirm changes over time of the entire beat while grasping each heartbeat interval. In addition, since the beat fluctuation is extracted by a digital filter that matches the characteristics of the biological signal, the effects of distortion on the signal components can be reduced, and low-frequency noise can be removed at a higher cutoff frequency, eliminating noise. Can be performed efficiently.

図18は、心電図の入力波形(生体信号の計測波形(a))と本発明による心拍同期連続アベレージ波形(g)を示す。   FIG. 18 shows an input waveform (measurement waveform (a) of a biological signal) of an electrocardiogram and a heartbeat synchronization continuous average waveform (g) according to the present invention.

また、図19は、インピーダンス計測による容積脈波の入力波形(生体信号の計測波形(a))と本発明による心拍同期連続アベレージ波形(g)を示す。   FIG. 19 shows a volume pulse wave input waveform (measurement waveform (a) of biological signal) by impedance measurement and a heartbeat synchronization continuous average waveform (g) according to the present invention.

また、図20は、心電図の入力波形(r)と、従来からの、信号成分とノイズ成分を周波数領域によって切り分ける方法により得られたノイズ除去波形(p)から、心拍変動に適応した推定方法によってノイズを除去した推定波形(g)を示す。この生体信号の推定波形(g)から、QRSレベルを保持し、効率的にノイズを除去していることが分かる。   Further, FIG. 20 shows an input method (r) of an electrocardiogram and a noise removal waveform (p) obtained by a conventional method of separating a signal component and a noise component according to a frequency domain by an estimation method adapted to heartbeat variability. The estimated waveform (g) from which noise has been removed is shown. It can be seen from the estimated waveform (g) of the biological signal that the QRS level is maintained and noise is efficiently removed.

本発明の第1実施形態に係る生体信号の推定方法のフローチャートである。It is a flowchart of the estimation method of the biomedical signal which concerns on 1st Embodiment of this invention. 心電図の計測波形(a)及びその補正波形(b)の波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram of an electrocardiogram measurement waveform (a) and its correction waveform (b). 補正波形(b)における収縮期と拡張期の説明図である。It is explanatory drawing of the systole and diastole in correction waveform (b). 固定長アベレージテンプレートにおける収縮期と拡張期の他の比率設定法の説明図である。It is explanatory drawing of the other ratio setting method of a systole and a diastole in a fixed length average template. 補正波形(b)を固定長アベレージテンプレートへ展開するときの説明図である。It is explanatory drawing when developing a correction | amendment waveform (b) to a fixed length average template. 単純な伸長縮尺を行った場合と生体の特徴に応じて伸長縮尺をした場合の更新後の固定長アベレージテンプレート波形(e)の比較説明図である。FIG. 5 is a comparative explanatory view of a fixed-length average template waveform (e) after update when a simple extension scale is performed and when an extension scale is applied according to the characteristics of a living body. 更新後の固定長アベレージテンプレート波形(e)とアベレージ波形(f)の説明図である。It is explanatory drawing of the fixed-length average template waveform (e) and average waveform (f) after an update. 本発明の第2実施形態に係る生体信号の推定方法のフローチャートである。It is a flowchart of the estimation method of the biomedical signal which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 心電図の計測波形(a)及び心拍同期連続アベレージ波形(g)の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of an electrocardiogram measurement waveform (a) and a heartbeat synchronization continuous average waveform (g). 不定波形(x)の説明図である。It is explanatory drawing of an indefinite waveform (x). 不定波形(x)の判定方法の説明図である。It is explanatory drawing of the determination method of indefinite waveform (x). 不定波形(x)を含む心拍同期連続アベレージ波形(g)の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of a heartbeat synchronization continuous average waveform (g) including an indefinite waveform (x). 本発明の第3実施形態に係る生体信号の推定方法の要部のフローチャートである。It is a flowchart of the principal part of the biological signal estimation method which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 差分波形(j)の作成方法の説明図である。It is explanatory drawing of the preparation method of a difference waveform (j). 入力波形(心電図の計測波形(a))と差分波形(j)と高域ノイズ除去波形(k)の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of an input waveform (electrocardiogram measurement waveform (a)), a differential waveform (j), and a high-frequency noise removal waveform (k). 低域ノイズ除去後の変動抽出波形(l)の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of a fluctuation extraction waveform (l) after low-frequency noise removal. 変動成分に追従した生体信号の推定波形(m)の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of an estimated waveform (m) of a biological signal that follows a fluctuation component. 心電図(a)と心拍同期連続アベレージ波形(g)の波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram of an electrocardiogram (a) and a heartbeat synchronization continuous average waveform (g). インピーダンス計測による容積脈波(a)と心拍同期連続アベレージ波形(g)の波形図である。It is a waveform diagram of volume pulse wave (a) and heartbeat synchronization continuous average waveform (g) by impedance measurement. 心電図(r)と従来法による推定波形(p)、本発明による推定波形(g)の波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram of an electrocardiogram (r), an estimated waveform (p) by a conventional method, and an estimated waveform (g) according to the present invention. 従来のアベレージ法の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional average method. 従来のアベレージ法の問題の説明図である。It is explanatory drawing of the problem of the conventional average method.

符号の説明Explanation of symbols

101,201 切出波形作成ステップ
102,202 端点補正ステップ
103,203 固定長アベレージテンプレート波形更新ステップ
104,204 アベレージ波形作成ステップ
205 心拍同期連続アベレージ波形作成ステップ
301 差分波形作成ステップ
302 変動抽出波形作成ステップ
303 変動成分を含んだ心拍同期連続アベレージ波形作成ステップ
101, 201 Cutout waveform creation step 102, 202 Endpoint correction step 103, 203 Fixed length average template waveform update step 104, 204 Average waveform creation step 205 Heart rate synchronization continuous average waveform creation step 301 Difference waveform creation step 302 Fluctuation extraction waveform creation step 302 303 Heart Rate Synchronization Continuous Average Waveform Generation Step Including Variation Components

Claims (3)

生体信号の計測波形から1心拍ごとの切出波形を作成し、
作成した切出波形全ての端点が同一の0レベルになるよう該切出波形を補正して補正波形を作成し、
該補正波形を生体信号の特徴に応じかつ固定長アベレージテンプレートの長さに合うよう伸長縮尺して伸長縮尺波形を作成し、
該伸長縮尺波形を更新前の固定長アベレージテンプレート波形に足し合わせて平均化した更新後の固定長アベレージテンプレート波形を作成し、
該更新後の固定長アベレージテンプレート波形を生体信号の特徴に応じかつ平均心拍間隔に合うよう伸長縮尺して1心拍分のアベレージ波形を作成する
ことを特徴とする生体信号の推定方法。
Create a cut-out waveform for each heartbeat from the measured waveform of the biological signal,
Correcting the extracted waveform so that the end points of all of the generated extracted waveforms are at the same 0 level, creating a corrected waveform;
An expanded scale waveform is created by expanding and contracting the correction waveform according to the characteristics of the biological signal and matching the length of the fixed-length average template,
The expanded scale waveform is added to the fixed-length average template waveform before update and averaged to create a fixed-length average template waveform after update,
A biosignal estimation method comprising: generating an average waveform for one heartbeat by expanding and reducing the updated fixed-length average template waveform according to the characteristics of the biosignal and matching an average heartbeat interval.
生体信号の計測波形から1心拍ごとの切出波形を作成し、
作成した切出波形全ての端点が同一の0レベルになるよう該切出波形を補正して補正波形を作成し、
該補正波形を生体信号の特徴に応じかつ固定長アベレージテンプレートの長さに合うよう伸長縮尺して伸長縮尺波形を作成し、
該伸長縮尺波形を更新前の固定長アベレージテンプレート波形に足し合わせて平均化した更新後の固定長アベレージテンプレート波形を作成し、
該更新後の固定長アベレージテンプレート波形を生体信号の特徴に応じかつ実心拍間隔に合うよう伸長縮尺して1心拍分のアベレージ波形を作成し、
各心拍分のアベレージ波形を繋ぎ合わせて心拍同期連続アベレージ波形を作成する
ことを特徴とする生体信号の推定方法。
Create a cut-out waveform for each heartbeat from the measured waveform of the biological signal,
Correcting the extracted waveform so that the end points of all of the generated extracted waveforms are at the same 0 level, creating a corrected waveform;
An expanded scale waveform is created by expanding and contracting the correction waveform according to the characteristics of the biological signal and matching the length of the fixed-length average template,
The expanded scale waveform is added to the fixed-length average template waveform before update and averaged to create a fixed-length average template waveform after update,
The updated fixed-length average template waveform is expanded and reduced in accordance with the characteristics of the biological signal and in accordance with the actual heartbeat interval to create an average waveform for one heartbeat,
A method for estimating a biomedical signal, comprising creating a heartbeat-synchronized continuous average waveform by connecting average waveforms for each heartbeat.
前記心拍同期連続アベレージ波形を生体信号の計測波形から減算して差分波形を作成し、
該差分波形を1心拍ごとに生体信号の特徴に応じて時間区分するとともに各区分に適したデジタルフィルタによって低域及び高域ノイズを除去して心拍ごとの変動成分を抽出し、
該変動成分を前記心拍同期連続アベレージ波形に加算して各心拍における変動成分にも追従した推定波形を作成する
ことを特徴とする請求項2記載の生体信号の推定方法。
Subtract the heart rate synchronized continuous average waveform from the measurement waveform of the biological signal to create a differential waveform,
The differential waveform is time-divided for each heartbeat according to the characteristics of the biological signal, and low-frequency and high-frequency noises are removed by a digital filter suitable for each segment to extract a fluctuation component for each heartbeat,
The biological signal estimation method according to claim 2, wherein the fluctuation component is added to the heartbeat-synchronized continuous average waveform to create an estimated waveform that also follows the fluctuation component in each heartbeat.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008245882A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Hitachi High-Technologies Corp Biomagnetic field measuring instrument

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7526332B2 (en) * 2005-07-07 2009-04-28 Seiko Epson Corporation Method for determining a right intensity of fitness level
JP4882336B2 (en) * 2005-10-14 2012-02-22 日産自動車株式会社 Earth leakage detector
JP4739054B2 (en) * 2006-02-18 2011-08-03 セイコーインスツル株式会社 Biological information measuring device
WO2010053446A1 (en) * 2008-11-10 2010-05-14 Choon Meng Ting Method and system for measuring parameters of autonomic dysfunction tests
JP6298273B2 (en) * 2013-10-29 2018-03-20 パイオニア株式会社 Signal processing apparatus and method, computer program, and recording medium
JP6320836B2 (en) * 2014-04-25 2018-05-09 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 ECG waveform detection apparatus, ECG waveform detection program, and imaging apparatus
WO2015163369A1 (en) * 2014-04-25 2015-10-29 株式会社東芝 Electrocardiographic waveform detection device and imaging device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63242227A (en) * 1987-03-31 1988-10-07 センチユリ−メデイカル株式会社 Electrocardiographic signal stabilizing method
JPH0584223A (en) * 1991-09-25 1993-04-06 Nec Corp Automatic electrocardiogram analyzing device
JP2002224069A (en) * 2001-02-07 2002-08-13 Japan Science & Technology Corp Body surface multi-lead electrocardiogram device and analytical method using this device
US6892093B2 (en) * 2002-08-01 2005-05-10 Ge Medical Systems Information Technologies Inc. Method and apparatus for real time display of filtered electrocardiogram data

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008245882A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Hitachi High-Technologies Corp Biomagnetic field measuring instrument

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