JP4322302B1 - Biological signal analyzer - Google Patents

Biological signal analyzer Download PDF

Info

Publication number
JP4322302B1
JP4322302B1 JP2008041777A JP2008041777A JP4322302B1 JP 4322302 B1 JP4322302 B1 JP 4322302B1 JP 2008041777 A JP2008041777 A JP 2008041777A JP 2008041777 A JP2008041777 A JP 2008041777A JP 4322302 B1 JP4322302 B1 JP 4322302B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
feature point
unit
time
prediction
prediction unit
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.)
Active
Application number
JP2008041777A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009195556A (en
Inventor
ケンジ バウ
篤 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2008041777A priority Critical patent/JP4322302B1/en
Priority to PCT/JP2009/052211 priority patent/WO2009104499A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4322302B1 publication Critical patent/JP4322302B1/en
Publication of JP2009195556A publication Critical patent/JP2009195556A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • A61B5/02427Details of sensor
    • A61B5/02433Details of sensor for infrared radiation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

【課題】脈波から心拍数の時間変化を初めとする豊富な生体情報を抽出するために、脈波中の反射波に影響されない脈波立上がり点の正確な検出技術を提供する。
【解決手段】特徴点検出部102からは、立上がり点と、直接波ピーク点の時刻とレベルからなる特徴点データが出力される。特徴点検出適応制御部103は、この特徴点データを入力として受け入れ、特徴点検出適応制御部内の、次期特徴点予測部1034と、記憶部1031と、予測結果判定部1033と、に入力する。立上がり点と、直接波ピーク点の組について、2組まで、特徴点データを記憶する。次期特徴点予測部は、現在の特徴点データと、記憶部から読み出した脈波波形上で2周期前までの特徴点データを使用して、脈波波形上の1周期未来の特徴点を予測する。制御情報生成部1035は、この予測範囲内でのみ、特徴点検出部が、特徴点検出の動作を行うようにする。
【選択図】図1
An object of the present invention is to provide an accurate detection technique of a pulse wave rising point that is not affected by a reflected wave in a pulse wave in order to extract abundant biological information such as a time change of a heart rate from the pulse wave.
A feature point detection unit 102 outputs feature point data including a rising point and the time and level of a direct wave peak point. The feature point detection adaptive control unit 103 accepts this feature point data as an input, and inputs it to the next feature point prediction unit 1034, the storage unit 1031 and the prediction result determination unit 1033 in the feature point detection adaptive control unit. Up to two sets of feature point data are stored for sets of rising points and direct wave peak points. The next feature point prediction unit uses the current feature point data and the feature point data up to two cycles before on the pulse waveform read from the storage unit to predict the feature points of one cycle future on the pulse waveform. To do. The control information generation unit 1035 causes the feature point detection unit to perform the feature point detection operation only within the prediction range.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、生体信号から精度の良い生体情報を抽出するための分析技術に関する。   The present invention relates to an analysis technique for extracting accurate biological information from a biological signal.

近年の健康意識の高まりを背景にして、どこでも手軽に健康状態を計測できるシステムに対するニーズが拡大している。このニーズに応える技術として、例えば、図3に示すように、脈波センサ10により指先Fから脈波を検出し、各種生体情報を脈波から抽出するシステムが研究、開発されている。脈波センサの1つの方式としては、破線で示す指先収容部内の片側(図では上側)に赤外線LED(発光ダイオード)による発光部11を配置しておき、指を基準にして反対側図では下側)に例えば赤外線センサによる受光部12を配置しておき、赤外光の透過光量を計測する構成を有している。指先収容部内に挿入した指先の血液量(血液の割合)が多いほど赤外線が指先で一部吸収される割合が大きくなるため、赤外線の透過量は減少する。このような原理を利用して、指先の血液量を、赤外線の透過量の変化として計測することができる。   With the recent increase in health awareness, there is an increasing need for systems that can easily measure health conditions anywhere. As a technology that meets this need, for example, as shown in FIG. 3, a system that detects a pulse wave from a fingertip F by a pulse wave sensor 10 and extracts various biological information from the pulse wave has been researched and developed. As one method of the pulse wave sensor, a light emitting unit 11 by an infrared LED (light emitting diode) is arranged on one side (upper side in the figure) in the fingertip housing part indicated by a broken line, and the lower side is shown on the opposite side with reference to the finger. For example, a light receiving unit 12 using an infrared sensor is arranged on the side), and the amount of transmitted infrared light is measured. As the blood volume (ratio of blood) of the fingertip inserted into the fingertip accommodating portion increases, the proportion of infrared light that is partially absorbed by the fingertip increases, and the amount of transmitted infrared light decreases. Using this principle, the blood volume at the fingertip can be measured as a change in the amount of transmitted infrared light.

上記の脈波センサで計測した脈波の典型的な波形例を図4に示す。図4に示すように、図4の脈波センサで測定した脈波は、基本的には、心臓が血液を拍出することによって生じるため、脈波の周期は、ほぼ心拍の周期と一致する。また、心拍数の時間変化は、例えば、自律神経の状態推定にも用いるなど豊富な生体情報を引き出す基礎データとなる。従って、脈波から抽出できる最も基本的であり、かつ、重要な生体情報は、心拍間隔時間ということができる。その計測には、脈波の立上がり点を正確に検出することが重要になる。検出された信号は生体信号分析装置Cにおいて分析されて生体情報を取得することができる。   FIG. 4 shows a typical waveform example of the pulse wave measured by the pulse wave sensor. As shown in FIG. 4, the pulse wave measured by the pulse wave sensor of FIG. 4 is basically generated when the heart pumps out blood, so the pulse wave cycle substantially coincides with the heartbeat cycle. . The time change of the heart rate becomes basic data for extracting abundant biological information, for example, for use in estimating the state of the autonomic nerve. Therefore, the most basic and important biological information that can be extracted from the pulse wave is the heartbeat interval time. For the measurement, it is important to accurately detect the rising point of the pulse wave. The detected signal can be analyzed by the biological signal analyzer C to obtain biological information.

従来、この脈波の立上がり点の検出には、脈波信号の時間微分のゼロクロス点を利用する処理方式が多く用いられている。この処理手順について、図4、図5を参照しながら説明する。図4に示す脈波波形(横軸時間−縦軸血液量)の典型例においては、立上がり点は、脈波波形の繰り返し周期内における信号の最小点である。この点は、同時に極小点でもあることから、時間の1回微分がゼロであり、2回微分が正の値となる点として求めることができる。この方法を利用して装置化した従来例の構成を、図5のブロック図を利用して説明する。   Conventionally, a processing method using a zero-cross point of time differentiation of a pulse wave signal is often used for detecting the rising point of the pulse wave. This processing procedure will be described with reference to FIGS. In the typical example of the pulse waveform (horizontal time-vertical blood volume) shown in FIG. 4, the rising point is the minimum point of the signal within the repetition period of the pulse waveform. Since this point is also a local minimum point, it can be obtained as a point where the first derivative of time is zero and the second derivative is a positive value. The configuration of a conventional example that is realized by using this method will be described with reference to the block diagram of FIG.

まず、上述した、図3で示す脈波センサ3011を用いて、指先における血液量の相対変化を測定する。図5に示す生体信号計測部301は、脈波センサ3011と、この脈波センサ3011の出力する脈波信号をデジタル信号に変換するA/D変換器3012と、を含み、A/D変換器3012からの脈波信号を出力する。生体信号計測部301から出力される脈波信号(矢印で示す)は、特徴点検出部302に入力される。特徴点検出部302内においては、時間微分部1(3021)で1階の時間微分を求め、次いで、この結果(出力)を用いて、一方、ゼロクロス検出部3022で、値がゼロとなる時間を検出し、他方、時間微分部2(3023)で再度微分を行うことにより時間の2回微分を求め、立上がり検出部3024に両者の結果を入力する。
立上がり検出部3024は、入力された両者の情報から、ゼロクロス検出部3022でゼロクロスを検出した時刻に、同時に脈波の2回微分が正である場合を検出し、その時刻を立上がり点の時刻として認定する。
以上の動作により、立上がり点検出部3024は、判定された立上がり点の時刻を出力すると共に、入力されている脈波信号を用いて、その時刻に対応する脈波信号のレベルを取り出し、合わせて立上がり点の検出結果として出力する。
First, the relative change in the blood volume at the fingertip is measured using the pulse wave sensor 3011 shown in FIG. 3 described above. 5 includes a pulse wave sensor 3011 and an A / D converter 3012 that converts a pulse wave signal output from the pulse wave sensor 3011 into a digital signal. The pulse wave signal from 3012 is output. A pulse wave signal (indicated by an arrow) output from the biological signal measurement unit 301 is input to the feature point detection unit 302. In the feature point detection unit 302, the time differentiation unit 1 (3021) obtains the first-order time differentiation, and then using this result (output), the zero cross detection unit 3022 takes a time when the value becomes zero. On the other hand, the time differentiation unit 2 (3023) performs differentiation again to obtain the second time differentiation, and both results are input to the rise detection unit 3024.
The rise detection unit 3024 detects from the input information of both the cases when the zero cross is detected by the zero cross detection unit 3022 and at the same time the case where the second derivative of the pulse wave is positive, and uses that time as the rise point time. Authorize.
With the above operation, the rising point detection unit 3024 outputs the time of the determined rising point, extracts the level of the pulse wave signal corresponding to the time using the input pulse wave signal, Output as the detection result of the rising point.

尚、「脈波上の特徴点をゼロクロスで検出する方法」は、例えば下記特許文献1に記載されている。   The “method of detecting feature points on a pulse wave by zero crossing” is described in, for example, Patent Document 1 below.

特開平10−295657号公報(図5等)JP-A-10-295657 (FIG. 5 etc.)

図に示した脈波の典型的な波形で見ると、脈波の1周期つまり、図4で示された2つの隣接した立上がり点間の波形は、双峰性であることがわかる。この波形は、心臓から血液の拍出の圧力波が最短の経路で直接伝播してくる第1の波W1と、心臓から一旦、末梢血管や動脈の分岐部に伝播した圧力波が、分岐部などで反射し測定部位に伝播して生じる第2の波W2から構成されている。第1の波W1を直接波と記述し、第2の波W2を反射波と記述することとする。   From the typical waveform of the pulse wave shown in the figure, it can be seen that one cycle of the pulse wave, that is, the waveform between two adjacent rising points shown in FIG. 4 is bimodal. This waveform includes the first wave W1 in which the pressure wave of blood pumping directly from the heart propagates directly through the shortest path and the pressure wave that has once propagated from the heart to the branch portion of the peripheral blood vessel or artery. The second wave W2 is generated by being reflected and propagated to the measurement site. The first wave W1 is described as a direct wave, and the second wave W2 is described as a reflected wave.

反射波の強度には、個人差、及び、経時変化があるため、1周期内の波形も単峰性である場合と、双峰性である場合と、がある。その結果、上記のような従来方式の時間微分のゼロクロスを用いる方法のみでは、誤検出が生じる可能性がある。図6を参照して、実際の脈波測定波形を従来法で分析した例について説明する。図6中の図6(A)は、実際に計測された脈波波形であり、図6(B)は、図6(A)の時間微分波形である。横軸は時間である。   Since the intensity of the reflected wave has individual differences and changes with time, there are cases where the waveform within one period is unimodal and bimodal. As a result, erroneous detection may occur only with the conventional method using time-differential zero crossing as described above. An example in which an actual pulse wave measurement waveform is analyzed by a conventional method will be described with reference to FIG. 6A in FIG. 6 is a pulse wave waveform actually measured, and FIG. 6B is a time differential waveform in FIG. 6A. The horizontal axis is time.

図6(B)において、従来法で検出した立上がり点を白抜きの丸印でマーキングしている。図6(B)に示すように、得られた結果は、約1秒の脈波の周期について、0秒から約2秒までの2周期においては正しく検出されているが、続く約2秒から約3.5秒までの期間では、反射波の立上がりを誤って検出していることがわかる。このような立上がり点の誤検出が生じると、心拍数はもとより、以降、心拍間隔時間を使用した脈波からの生体情報の抽出がすべて誤った結果となるため、この問題を解決することは極めて重要である。   In FIG. 6B, the rising points detected by the conventional method are marked with white circles. As shown in FIG. 6 (B), the obtained result is correctly detected in the two periods from 0 second to about 2 seconds with respect to the pulse wave period of about 1 second, but from the subsequent about 2 seconds. It can be seen that the rise of the reflected wave is erroneously detected in the period up to about 3.5 seconds. If such a rising point detection error occurs, the extraction of biological information from the pulse wave using the heartbeat interval time as well as the heart rate will all result in an incorrect result, so it is extremely difficult to solve this problem. is important.

本発明の目的は、上記の検討で明らかになった問題点を解決し、脈波から心拍数の時間変化を初めとする豊富な生体情報を抽出するために、脈波中の反射波に影響されない脈波立上がり点の正確な検出技術を提供することである。   The object of the present invention is to influence the reflected wave in the pulse wave in order to solve the problems clarified in the above examination and to extract abundant biological information such as the time change of the heart rate from the pulse wave. It is to provide an accurate detection technique of the pulse wave rising point that is not done.

本発明の一観点によれば、生体時系列信号を計測するための生体信号計測部と、前記生体信号計測部によって計測された生体時系列信号を使用して、特徴点を検出するための特徴点検出部と、を備えた生体信号分析装置において、前記特徴点検出部から出力される特徴点時刻と、前記特徴点時刻に対応する前記生体時系列信号上の値の、いずれか一方または両方を含む特徴点データを使用して、特徴点検出部の動作を前記特徴点データを用いて算出される範囲のみに制限するように制御する特徴点検出適応制御部を備えたことを特徴とする生体信号分析装置が提供される。特徴点検出部の動作を前記特徴点データを用いて算出される範囲のみに制限するように制御することで、現在および過去のデータに基づき、次の立上がり点を精度良く予測し、検出精度を向上させる。   According to one aspect of the present invention, a biological signal measuring unit for measuring a biological time series signal and a feature for detecting a feature point using the biological time series signal measured by the biological signal measuring unit. In the biological signal analyzer including the point detection unit, one or both of the feature point time output from the feature point detection unit and the value on the biological time series signal corresponding to the feature point time And a feature point detection adaptive control unit that controls the feature point detection unit so as to limit the operation of the feature point detection unit to a range calculated using the feature point data. A biological signal analyzer is provided. By controlling the operation of the feature point detection unit to be limited to the range calculated using the feature point data, the next rising point is accurately predicted based on the current and past data, and the detection accuracy is improved. Improve.

前記特徴点検出適応制御部は、入力される前記特徴点データを記憶する記憶部と、前記特徴点データと前記記憶部から取り出された過去の特徴点データとに基づいて、次期の特徴点の特徴点データの範囲を予測する次期特徴点予測部と、前記次期特徴点予測部からの出力を使用して特徴点検出部の動作を前記次期の特徴点の特徴点データの範囲のみに制限するように制御する制御情報を出力する制御情報生成部と、を含むことが好ましい。次期特徴点予測範囲内を探索する場合の立上がり点検出方法としては線分判別法を用いることができる。   The feature point detection adaptive control unit is configured to store a feature point of a next period based on the storage unit that stores the input feature point data, the feature point data, and past feature point data extracted from the storage unit. Next feature point prediction unit for predicting the range of feature point data, and using the output from the next feature point prediction unit, the operation of the feature point detection unit is limited to the feature point data range of the next feature point. And a control information generation unit that outputs control information to be controlled. A line segment discrimination method can be used as a rising point detection method when searching for the next feature point prediction range.

前記特徴点検出適応制御部は、前記次期特徴点予測部から出力される特徴点データの予測範囲と、前記特徴点抽出部から入力される特徴点データとを比較し、前記次期特徴点予測部から出力された特徴点データの予測範囲内に、次期の特徴点が検出されたか否かを判定する予測結果判定部と、前記予測結果判定部の出力を使用して、前記記憶部と、前記次期特徴点予測部内の設定値と、を初期化する初期化制御部と、を含むものでも良い。例えば、記憶部内の特徴点データを、別に設定されたデフォルト値に置き換え、次期特徴点予測部内の設定値を、別に設定されたデフォルト値に置き換えるようにすることができる。   The feature point detection adaptive control unit compares the feature point data prediction range output from the next feature point prediction unit with the feature point data input from the feature point extraction unit, and the next feature point prediction unit A prediction result determination unit that determines whether or not a next feature point is detected within the prediction range of the feature point data output from the storage unit, using the output of the prediction result determination unit, An initialization control unit that initializes a set value in the next feature point prediction unit may be included. For example, the feature point data in the storage unit can be replaced with a default value set separately, and the set value in the next feature point prediction unit can be replaced with a default value set separately.

前記特徴点検出部は、前記特徴点検出適応制御部から出力される前記制御情報に含まれる特徴点データの予測範囲の条件内に、特徴点が検出されたか否かを判定する予測範囲内検出判定部を備え、前記特徴点検出適応制御部は、前記予測範囲内検出判定部からの判定結果を受けて、該判定結果が、前記制御情報に含まれる特徴点データの予測範囲の条件内に特徴点が検出されない場合に、前記特徴点検出適応制御部内の前記記憶部と、前記次期特徴点予測部内の設定値と、を初期化する初期化制御部を備えるものでも良い。   The feature point detection unit detects whether or not a feature point is detected within a condition of a prediction range of feature point data included in the control information output from the feature point detection adaptive control unit. A determination unit, wherein the feature point detection adaptive control unit receives a determination result from the in-prediction range detection determination unit, and the determination result is within a condition of a prediction range of the feature point data included in the control information When a feature point is not detected, an initialization control unit that initializes the storage unit in the feature point detection adaptive control unit and a set value in the next feature point prediction unit may be provided.

前記次期特徴点予測部は、次期の心拍間隔を予測する心拍間隔時間予測部と、次期の脈波上の直接波と反射波との時間間隔として定義される反射遅延時間を予測する反射遅延時間予測部と、のうちの少なくともいずれか一方を含み、かつ、前記心拍間隔時間予測部と、前記反射遅延時間予測部と、のうちの少なくともいずれか一方の出力と、最新の脈波立上がり点の時刻と、を使用して、次期の脈波立上がり点の時刻範囲を予測する立上がり点時刻予測部を含むものでも良い。   The next feature point prediction unit includes a heartbeat interval time prediction unit that predicts a heartbeat interval of the next period, and a reflection delay time that predicts a reflection delay time defined as a time interval between the direct wave and the reflected wave on the next pulse wave. Including at least one of a prediction unit, and an output of at least one of the heartbeat interval time prediction unit and the reflection delay time prediction unit, and a latest pulse wave rising point And a rising point time predicting unit that predicts the time range of the next pulse wave rising point using the time.

前記次期特徴点予測部は、次期の脈波波形の振幅を予測する振幅予測部と、次期の基線変動を予測する基線変動予測部のうちの少なくともいずれか一方と、 前記振幅予測部と、前記基線変動予測部のうちの少なくともいずれか一方の出力と、最新の脈波立上がり点のレベルと、を使用して、次期の脈波立上がり点のレベル範囲を予測する立上がり点レベル予測部を含むものでも良い。   The next feature point predicting unit includes at least one of an amplitude predicting unit that predicts an amplitude of a pulse wave waveform of the next period, a baseline fluctuation predicting unit that predicts a baseline fluctuation of the next period, the amplitude predicting unit, A rising point level prediction unit that predicts the level range of the next pulse wave rising point using the output of at least one of the baseline fluctuation prediction units and the latest pulse wave rising point level But it ’s okay.

前記次期特徴点予測部は、次期の心拍間隔を予測する心拍間隔時間予測部と、次期の脈波上の直接波と反射波の時間間隔として定義される反射遅延時間を予測する反射遅延時間予測部と、のうちの少なくともいずれか一方と、前記心拍間隔時間予測部と、前記反射遅延時間予測部とのうちの少なくともいずれか一方の出力と、最新の脈波立上がり点の時刻と、を使用して、次期の脈波立上がり点の時刻範囲を予測する立上がり点時刻予測部と、
次期の脈波波形の振幅を予測する振幅予測部と、次期の基線変動を予測する基線変動予測部と、のうちの少なくともいずれか一方と、前記振幅予測部と、前記基線変動予測部と、のうちの少なくともいずれか一方の出力と、最新の脈波立上がり点のレベルと、前記立上がり点時刻予測部が計算した情報と、を使用して、次期の脈波立上がり点のレベル範囲を予測する立上がり点レベル予測部と、を有するものでも良い。
The next feature point prediction unit includes a heartbeat interval time prediction unit that predicts a next heartbeat interval, and a reflection delay time prediction that predicts a reflection delay time defined as a time interval between a direct wave and a reflected wave on the next pulse wave. And at least one of the heartbeat interval time predicting unit and the reflection delay time predicting unit, and the latest pulse wave rising point time Then, a rising point time prediction unit that predicts the time range of the next pulse wave rising point,
An amplitude prediction unit that predicts the amplitude of the pulse wave waveform of the next period, a baseline fluctuation prediction unit that predicts the baseline fluctuation of the next period, the amplitude prediction unit, and the baseline fluctuation prediction unit, Is used to predict the level range of the next pulse wave rise point using the output of the latest pulse wave rise point, and the information calculated by the rise point time prediction unit. And a rising point level prediction unit.

本発明によれば、脈波上に反射波が重畳している場合にも、現在および過去のデータに基づき、次の立上がり点を精度良く予測し、検出精度を向上させることができ、反射波を、立上がりとして誤って検出してしまうという不具合を防止し、脈波波形の正しい立上がり点の検出を行うことができる。従って、従来からの課題であった、脈波から心拍数の時間変化を含む種々の生体情報を抽出することが可能となる。   According to the present invention, even when the reflected wave is superimposed on the pulse wave, the next rising point can be accurately predicted based on the current and past data, and the detection accuracy can be improved. Can be prevented from being erroneously detected as a rising edge, and a correct rising point of the pulse wave waveform can be detected. Therefore, it is possible to extract various biological information including a time change of the heart rate from the pulse wave, which has been a conventional problem.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、本発明の第1の実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態による生体信号分析装置100の一構成例を示す機能ブロック図であり、図2は、図1の構成中の次期特徴点予測部1034の内部構成例を示すブロック図である。   First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration example of the biological signal analyzer 100 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration example of the next feature point prediction unit 1034 in the configuration of FIG. It is.

図1で示す生体信号分析装置100は、生体信号計測部101と特徴点検出部102と、特徴点検出部102からの出力に基づいて、次期特徴点の範囲を予測し、特徴点検出部102を制御する特徴点検出適応制御部103と、から構成されている。   The biological signal analyzer 100 shown in FIG. 1 predicts the range of the next feature point based on outputs from the biological signal measurement unit 101, the feature point detection unit 102, and the feature point detection unit 102, and the feature point detection unit 102. And a feature point detection adaptive control unit 103 for controlling

特徴点検出適応制御部103は、特徴点検出部102からの入力を記憶する記憶部1031と、入力と記憶部1031に格納されたデータとから次期特徴点の範囲を予測する次期特徴点予測部1034と、次期特徴点予測部1034からの出力に基づいて、特徴点検出部102を制御する信号を生成する制御情報生成部1035と、次期特徴点予測部1034の出力と特徴点検出部102からの出力とを比較して予測結果を判定する予測結果判定部1033と、予測結果判定部1033における予測結果が外れた場合に、記憶部1031と次期特徴点予測部1034とを初期化する初期化制御部1032と、を有して構成されている。次期特徴点予測部1034について図2を参照しながら詳細に説明する。   The feature point detection adaptive control unit 103 includes a storage unit 1031 that stores an input from the feature point detection unit 102, and a next feature point prediction unit that predicts a range of the next feature point from the input and data stored in the storage unit 1031. 1034, based on the output from the next feature point prediction unit 1034, the control information generation unit 1035 that generates a signal for controlling the feature point detection unit 102, the output from the next feature point prediction unit 1034, and the feature point detection unit 102 A prediction result determination unit 1033 that compares the output of the first and second prediction points to determine a prediction result, and initialization that initializes the storage unit 1031 and the next feature point prediction unit 1034 when the prediction result in the prediction result determination unit 1033 deviates. And a control unit 1032. The next feature point prediction unit 1034 will be described in detail with reference to FIG.

図2に示すように、次期特徴点予測部1034は、入力される特徴点検出部102からの出力と、記憶部1031からの出力と、を使用して、心拍間隔時間を予測する心拍間隔時間予測部10341と、直接波と反射波との時間間隔を予測する反射遅延時間予測部10342と、脈波の振幅を予測する振幅予測部10344と、立上がり点のレベルの比較的長時間に渡る時間変動を意味する基線変動を予測する基線変動予測部10343と、心拍間隔時間予測部10341と反射遅延時間予測部10342の出力と、最新の立上がり点時刻と、を使用して立上がり点の時刻を予測する立上がり点時刻予測部10345と、振幅予測部10344と基線変動予測部10343の出力と、最新の立上がり点レベルと、立上がり点時刻予測部10343が計算した立上がり点時刻予測情報を使用して立上がり点のレベルを予測する立上がり点レベル予測部10346と、を有し構成されている。   As shown in FIG. 2, the next feature point prediction unit 1034 predicts a heartbeat interval time by using the output from the input feature point detection unit 102 and the output from the storage unit 1031. Prediction unit 10341, reflection delay time prediction unit 10342 that predicts the time interval between the direct wave and the reflected wave, amplitude prediction unit 10344 that predicts the amplitude of the pulse wave, and a relatively long time at the level of the rising point Baseline fluctuation prediction unit 10343 that predicts baseline fluctuations, and outputs of heartbeat interval time prediction unit 10341 and reflection delay time prediction unit 10342, and the latest rise point time are used to predict the rise point time Rise point time prediction unit 10345, amplitude prediction unit 10344, baseline fluctuation prediction unit 10343 outputs, latest rise point level, rise point time prediction unit 103 3 is configured having a rising point level prediction unit 10346 predicts the level of the rising using rising point time prediction information calculated point, a.

以下、生体計測部101における計測対象が脈波であり、特徴点検出部102が検出する特徴点として、脈波波形の立上がり点と、直接波ピーク点と、を用いた場合を具体的な例として、本実施の形態による生体信号分析装置100の動作について詳細に説明する。
脈波の計測には、前述したように、図3に示した指先脈波センサ10が多く使われている。指先脈波センサ10は赤外光の発光部11と受光部12とで構成されているものが一般的である。この脈波センサ10の原理は血流量に応じて赤外光の透過度が変化することを利用し、脈波を得る方法に基づいている。従って、耳たぶ等、指先以外の部位に装着してもよい。脈波データは通常A/D変換されたデジタルデータとして、生体信号計測部101(図1)から出力され、以後の処理がなされる。回路の簡略化またはコスト低減が必要な場合には、アナログ回路を利用した信号処理に置き換えることも出来る。得られる脈波の典型的な形状をについて図4に示す。
Hereinafter, a specific example is a case where the measurement target in the biological measurement unit 101 is a pulse wave, and the rising point of the pulse wave waveform and the direct wave peak point are used as the feature points detected by the feature point detection unit 102. The operation of the biological signal analyzer 100 according to the present embodiment will be described in detail.
For measuring the pulse wave, as described above, the fingertip pulse wave sensor 10 shown in FIG. 3 is often used. The fingertip pulse wave sensor 10 is generally composed of an infrared light emitting unit 11 and a light receiving unit 12. The principle of the pulse wave sensor 10 is based on a method of obtaining a pulse wave by utilizing the fact that the transmittance of infrared light changes according to the blood flow volume. Therefore, you may wear | wear to parts other than a fingertip, such as an earlobe. The pulse wave data is normally output as A / D converted digital data from the biological signal measuring unit 101 (FIG. 1), and the subsequent processing is performed. When simplification of the circuit or cost reduction is necessary, it can be replaced with signal processing using an analog circuit. A typical shape of the obtained pulse wave is shown in FIG.

次に、図1に示す構成において、特徴点検出部102では、生体計測部101から脈波波形のデータを受け取り、本実施例では、立上がり点と、直接波のピーク点と、を検出し、その時刻とレベルの組を特徴点データとして出力する。   Next, in the configuration shown in FIG. 1, the feature point detection unit 102 receives pulse wave waveform data from the living body measurement unit 101, and in this embodiment, detects the rising point and the peak point of the direct wave, The set of time and level is output as feature point data.

ここで、本発明の実施の形態における第1の重要なポイントは、この特徴点検出部102が、この特徴点検出部102の出力先でもある特徴点検出適応制御部103の制御のもとで、次期立上がり点の予測範囲の情報を利用して、特徴点検出を行う点である。簡単かつ効果的な実施例としては、本実施例においても説明するように、予測範囲内のみで特徴点検出を行わせる方法である。しかしながら、より精密な検出を行いたい場合には、予測範囲を中心から周辺に向かって減少する連続的な信頼度分布を仮定し、信頼度の高い部分では検出感度を高め、信頼度の低い部分では検出感度を低めて、誤動作防止と感度向上の両立を図る方法を採用してもよい。   Here, the first important point in the embodiment of the present invention is that the feature point detection unit 102 is controlled by the feature point detection adaptive control unit 103 which is also an output destination of the feature point detection unit 102. The feature point detection is performed using the information of the prediction range of the next rising point. As a simple and effective embodiment, as described in the present embodiment, a feature point detection is performed only within the prediction range. However, if more precise detection is desired, a continuous reliability distribution that decreases from the center to the periphery of the prediction range is assumed, and the detection sensitivity is increased in areas with high reliability and areas with low reliability. Then, a method may be adopted in which detection sensitivity is lowered to achieve both malfunction prevention and sensitivity improvement.

図7は、特徴点検出適応制御部103が提供する次期立上がり点の予測範囲の計算例を示す図であり、横軸は時間、縦軸は信号である。特徴点検出適応制御部103から特徴点検出部102に対しては、図7中の次期特徴点予測範囲内(図において白抜きの破線で示された四角により囲まれた領域RG1からRG4までであって矢印で指示された範囲)のみを探索するように制御が行われる。従って、上記の「発明が解決しようとする課題」の項目で従来法の問題点として指摘した、反射波による波形の上昇を立上がりと誤検出する不具合を回避することができることがわかる。   FIG. 7 is a diagram illustrating a calculation example of the prediction range of the next rising point provided by the feature point detection adaptive control unit 103, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents a signal. From the feature point detection adaptive control unit 103 to the feature point detection unit 102, the next feature point prediction range in FIG. 7 (in the region RG1 to RG4 surrounded by a square indicated by a white broken line in the figure). Then, the control is performed so as to search only the range indicated by the arrow. Therefore, it can be seen that the problem of erroneously detecting a rise in waveform due to a reflected wave as a rise, which is pointed out as a problem of the conventional method in the above-mentioned “Problems to be solved by the invention”, can be avoided.

特徴点検出部102が、次期特徴点予測範囲内を探索する場合の立上がり点検出方法を、本明細書では、線分判別式法と呼ぶ。以下に、線分判別式法で検出する手順について説明する。   In this specification, the rising point detection method when the feature point detection unit 102 searches the next feature point prediction range is referred to as a line segment discriminant method. The procedure for detection by the line segment discriminant method will be described below.

(1)生体信号計測部から出力される、脈波の時系列データを、Di(iは、時刻に対応する整数)と表すとき、そこから、最新のデータから一定間隔に過去に向かってデータを数点取り出す。本実施の形態では、データを5点取り出し、次の変数で表す。
DSj (j=0〜4、尚、jが大きい方が、最新のデータを表す。)
(1) When the pulse wave time-series data output from the biological signal measurement unit is expressed as Di (i is an integer corresponding to time), data from the latest data to the past at regular intervals from there. Take out several points. In the present embodiment, five points of data are extracted and represented by the following variables.
DSj (j = 0 to 4, where j is larger represents the latest data.)

(2)立上がりを判定するため、DSjが、次式の全ての判別式を満たすか否かを計算する。
DS1−DS0<0
DSj−DSj−1>−a(j=2〜4、a は正の小さい定数である。)
DS4−DS0>0
(2) In order to determine the rise, it is calculated whether DSj satisfies all the discriminants of the following equation.
DS1-DS0 <0
DSj−DSj−1> −a (j = 2 to 4, a is a small positive constant)
DS4-DS0> 0

(3)上記(2)の全ての判別式が満たされた場合は、DS0とDS2との間に立上がり点があると考え、元のDiの中から、DS0とDS2に対応するデータの間での最小値を求め、立上がり点とする。 (3) When all the discriminants in (2) above are satisfied, it is considered that there is a rising point between DS0 and DS2, and between the data corresponding to DS0 and DS2 from the original Di The minimum value is obtained and used as the rising point.

(4)上記(2)の判別式のいずれかが満たされない場合は、新しいDiのデータを読み込み、DSjを取り出し直して上記(2)の処理を行う。 (4) If any of the discriminants in (2) above is not satisfied, new Di data is read, DSj is taken out again, and the processing in (2) is performed.

この線分判別法によれば、3点以上のデータから立上がり点を検出するため、ノイズに強い検出が可能となる。   According to this line segment discrimination method, the rising point is detected from the data of three or more points, so that it is possible to detect against noise.

尚、上記とは別の方法として、ノイズが少ない信号の場合には、上述の従来技術で採用されている時間微分のゼロクロスを用いる方法をそのまま用いることもできる。   In addition, as a method different from the above, in the case of a signal with low noise, a method using a zero-cross of time differentiation adopted in the above-described conventional technique can be used as it is.

次に、直接波のピーク検出について説明する。立上がり点が検出された直後は、理論的に信号の時間微分は正であるが、その後、信号の時間軸に対する勾配をチェックして行き、初めて負に変化する部分を検出すれば、ピーク点が得られる。実際のアルゴリズムは、立上がり検出と同様であり、ピークを検出する場合は、立下がりを検出する必要があるため、立上がり検出の場合の判別式中のaの符号と、不等号を反転させることにより、ピークを検出する線分判別法のアルゴリズムを容易に得ることができる。また、時間微分のゼロクロスを用い、ピークを検出する場合は、2階微分が負になる点を検出する方法を使用してもよい。   Next, direct wave peak detection will be described. Immediately after the rising point is detected, the time derivative of the signal is theoretically positive, but after that, if you check the slope of the signal with respect to the time axis and detect the first negative change, the peak point will be can get. The actual algorithm is the same as the rising edge detection, and when detecting the peak, it is necessary to detect the falling edge. Therefore, by inverting the sign of a in the discriminant in the rising edge detection and the inequality sign, It is possible to easily obtain a line segment discrimination algorithm for detecting a peak. Further, when detecting a peak using a zero cross of time differentiation, a method of detecting a point at which the second-order differentiation becomes negative may be used.

また、上記の説明では、特徴検出部102の制御方法として、特徴点検出適応制御部103が、特徴検出部102を制御する方法を例に説明したが、もちろん特徴点検出適応制御部103からは、次期特徴点予測範囲の情報のみが出力されるようにし、特徴点検出部102が自主的にその予測範囲内のみを探索するように制御する方法を用いても良い。このように、「特徴点検出部が、予測範囲の情報のみ(制御信号ではなく)を受け取り、この間だけ、検出動作を行うように処理する。」点を特徴とし、システム全体の構成は同様である(下記実施の形態2がこの処理を行っている。)。もちろん、システム全体としての機能は同一であるため、結果としての検出範囲は同じものとなる。   In the above description, the feature point detection adaptive control unit 103 controls the feature detection unit 102 as an example of the control method of the feature detection unit 102. However, of course, from the feature point detection adaptive control unit 103, Alternatively, a method may be used in which only the information on the next feature point prediction range is output, and the feature point detection unit 102 performs control so as to autonomously search only within the prediction range. As described above, the feature point detection unit receives only the information of the prediction range (not the control signal) and performs the detection operation only during this period. The configuration of the entire system is the same. Yes (the second embodiment below performs this processing). Of course, since the functions of the entire system are the same, the resulting detection range is the same.

次に図1と図2とを参照しながら、特徴点検出適応制御部103の内部動作について説明する。本実施の形態においては、特徴点検出部102からは、立上がり点と、直接波ピーク点の時刻とレベルからなる特徴点データが出力される。   Next, the internal operation of the feature point detection adaptive control unit 103 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the present embodiment, the feature point detection unit 102 outputs feature point data including the rising point and the time and level of the direct wave peak point.

尚、この「立上がり点と、直接波ピーク点の時刻とレベルからなる特徴点データ」とは、「立上がり点と、直接波ピーク点と、における、それぞれの時刻とレベルからなる特徴点データ」である。つまり2次元ベクトルが2組となる。   The “feature point data consisting of the time and level of the rising point and the direct wave peak point” is “feature point data consisting of the time and level of the rising point and the direct wave peak point”. is there. That is, there are two sets of two-dimensional vectors.

特徴点検出適応制御部103は、この特徴点データを入力として受け入れ、特徴点検出適応制御部103内の、次期特徴点予測部1034と、記憶部1031と、予測結果判定部1033と、に入力する。   The feature point detection adaptive control unit 103 accepts the feature point data as an input, and inputs the feature point data to the next feature point prediction unit 1034, the storage unit 1031, and the prediction result determination unit 1033 in the feature point detection adaptive control unit 103. To do.

記憶部1031には、少なくとも次期特徴点予測部1034が使用するだけの特徴点データを、最新のものから過去に遡って記憶されている。本実施の形態では、立上がり点と、直接波ピーク点の組について、2組まで、特徴点データを記憶する。
次期特徴点予測部1034は、現在の特徴点データと、記憶部1031から読み出した脈波波形上で2周期前までの特徴点データと、を使用して、脈波波形上の1周期未来の特徴点を予測する。その構成と動作を以下に説明する。
The storage unit 1031 stores at least feature point data used by the next feature point prediction unit 1034 from the latest to the past. In the present embodiment, up to two sets of feature point data are stored for sets of rising points and direct wave peak points.
The next feature point prediction unit 1034 uses the current feature point data and the feature point data up to two cycles before on the pulse wave waveform read from the storage unit 1031 to determine the future of one cycle on the pulse wave waveform. Predict feature points. The configuration and operation will be described below.

次期特徴点予測部1034は、図2に示すように構成されており、入力されたデータは、心拍間隔時間予測部10341と、反射遅延時間予測部10342と、基線変動予測部10343と、振幅予測部10344と、に入力され、各部は、それぞれ、次期の心拍間隔時間と、反射遅延時間と、基線変動と、振幅の予測値と、を出力する。現在の特徴点データと、前述の各部から出力された心拍間隔時間と、反射遅延時間と、は、立上がり点時刻予測部10345に入力され、立上がり点時刻予測部10345は、次期立上がり点が生起すると予測される時刻範囲を算出し、制御情報生成部へ向けて出力する。一方、現在の特徴点データと、基線変動と、振幅と、立上がり点時刻予測部10345の計算した情報は、立上がり点レベル予測部10346に入力され、立上がり点レベル予測部10346は、次期立上がり点が示すと予測されるレベル範囲を算出し、制御情報生成部へ向けて出力する。   The next feature point prediction unit 1034 is configured as shown in FIG. 2, and the input data includes a heartbeat interval time prediction unit 10341, a reflection delay time prediction unit 10342, a baseline fluctuation prediction unit 10343, and an amplitude prediction. Are input to the unit 10344, and each unit outputs the next heartbeat interval time, the reflection delay time, the baseline fluctuation, and the predicted amplitude value. The current feature point data, the heartbeat interval time output from each unit and the reflection delay time are input to the rising point time predicting unit 10345, and the rising point time predicting unit 10345 generates the next rising point. A predicted time range is calculated and output to the control information generation unit. On the other hand, the current feature point data, baseline fluctuation, amplitude, and information calculated by the rising point time prediction unit 10345 are input to the rising point level prediction unit 10346, and the rising point level prediction unit 10346 has the next rising point. The level range predicted to be shown is calculated and output to the control information generator.

以下に順次、上述の各部が次期特徴点データの範囲を予測する方法を説明する。
まず、入力されたデータを表す変数を定義する。
R_time_0: 最新の立上がり点時刻
R_level_0: 最新の立上がり点レベル
R_time_i: iは正整数、i周期過去の立上がり点時刻
R_level_i: iは正整数、i周期過去の立上がり点レベル
T_time_0: 最新の直接波ピーク点時刻
T_level_0: 最新の直接波ピーク点レベル
T_time_i: iは正整数、i周期過去の直接波ピーク点時刻
T_level_i: iは正整数、i周期過去の直接波ピーク点レベル
A method for predicting the range of the next feature point data by each of the above-described units will be sequentially described below.
First, a variable representing input data is defined.
R_time_0: Latest rise time
R_level_0: Latest rising point level
R_time_i: i is a positive integer, i period rise time in the past
R_level_i: i is a positive integer, i period rising point level in the past
T_time_0: Latest direct wave peak point time
T_level_0: Latest direct wave peak point level
T_time_i: i is a positive integer, i period past direct wave peak point time
T_level_i: i is a positive integer, direct wave peak point level in the past i cycles

(1)心拍間隔時間予測部
図4に示すように、心拍間隔時間とは、隣り合う脈波周期波形の立上がり点P1、P2の間隔時間である。そこで、入力された上記変数のデータから、最新の心拍間隔時間B0と、1周期前の心拍間隔時間B1とを、次式で計算する。
B0 = R_time_0 − R_time_1
B1 = R_time_1 − R_time_2
(1) Heartbeat interval time prediction unit As shown in FIG. 4, the heartbeat interval time is an interval time between the rising points P1 and P2 of adjacent pulse wave periodic waveforms. Therefore, the latest heartbeat interval time B0 and the heartbeat interval time B1 one cycle before are calculated from the input data of the above variables by the following equation.
B0 = R_time_0-R_time_1
B1 = R_time_1-R_time_2

最も簡単な予測法は、最新の心拍間隔時間B0を、そのまま、次期の心拍間隔予測値として出力する方法であり、予測精度よりも計算の簡略化を優先する場合は、この方法を使うこともできる。但し、本実施の形態では、心拍間隔時間の変化のトレンドも考慮に入れて、次式で次期心拍間隔時間Bnextを予測した。
Bnext= B0 + KT*(B0−B1)
The simplest prediction method is a method in which the latest heartbeat interval time B0 is output as it is as a predicted value for the next heartbeat interval, and this method can be used when priority is given to simplification of calculation over prediction accuracy. it can. However, in the present embodiment, the next heartbeat interval time Bnext is predicted by the following equation, taking into account the trend of changes in the heartbeat interval time.
Bnext = B0 + KT * (B0-B1)

但し、 KTは、 0〜1までの値を取り、トレンドを考慮する程度を表す値である。   However, KT takes a value from 0 to 1 and is a value representing the degree of considering the trend.

さらに、精度を必要とする場合には、本実施の形態よりもさらに過去のデータを用い、一般にN周期過去までのN+1個のデータから、予測式を用いて予測値を算出してもよい。   Further, when accuracy is required, past data may be used more than in the present embodiment, and a predicted value may be calculated using a prediction formula, generally from N + 1 data up to N cycles in the past.

(2)反射遅延時間予測部
反射遅延時間とは、図4に示す直接波と反射波のピーク点時間間隔のことである。
本実施例では、この反射遅延時間の予測値Lnextは、生理学的計測の平均値 0.267[秒]に基づき一定とした。
Lnext=0.267 [秒]
(2) Reflection delay time prediction unit The reflection delay time is the peak point time interval between the direct wave and the reflected wave shown in FIG.
In this example, the predicted value Lnext of the reflection delay time is constant based on an average value of physiological measurement 0.267 [seconds].
Lnext = 0.267 [seconds]

但し、システムを複雑にすることが許容される場合には、特徴点検出部102で反射波ピーク点まで検出する構成とし、この反射遅延時間予測部10342で、反射遅延時間を実際に計算して、より精度の高い予測を行うこともできる。   However, when it is allowed to make the system complicated, the feature point detection unit 102 detects the reflected wave peak point, and the reflection delay time prediction unit 10342 actually calculates the reflection delay time. It is also possible to perform prediction with higher accuracy.

(3)立上がり点時刻予測部
立上がり点時刻予測部は、次期立上がり点時刻の範囲を以下の方法で予測する。
まず、予測範囲の中心R_time_next_centerを、最新の立上がり点時刻R_time_0に、(1)の心拍間隔時間予測部で求めた次期心拍間隔時間の予測値Bnextを加算することで求める。
R_time_next_center = R_time_0 + Bnext
(3) Rise Point Time Prediction Unit The rise point time prediction unit predicts the range of the next rise point time by the following method.
First, the center R_time_next_center of the prediction range is obtained by adding the predicted value Bnext of the next heartbeat interval time obtained by the heartbeat interval time prediction unit (1) to the latest rising point time R_time_0.
R_time_next_center = R_time_0 + Bnext

次に、予測範囲の下限を求める。予測範囲の下限は、反射波ピーク点の予測時刻と、次期立上がり点の予測時刻と、の中点とすることにより、反射波の誤検出への影響を低減し、かつ、立上がり点の検出感度を両立させることができる。従って、本実施の形態では、次式によりこの中点を算出し、次期立上がり点時刻の予測範囲の下限R_time_next_underとした。
R_time_next_under = ((T_time_0 + Lnext)+ R_time_next_center)/2
Next, the lower limit of the prediction range is obtained. The lower limit of the prediction range is the midpoint between the predicted time of the reflected wave peak point and the predicted time of the next rising point, thereby reducing the impact on false detection of the reflected wave and the detection sensitivity of the rising point Can be made compatible. Therefore, in the present embodiment, this midpoint is calculated by the following formula and is set as the lower limit R_time_next_under of the prediction range of the next rising point time.
R_time_next_under = ((T_time_0 + Lnext) + R_time_next_center) / 2

一方、予測範囲の上限R_time_next_upperは、予測範囲の中心が、中心点と一致するように、次式で計算した。
R_time_next_upper = 2×R_time_next_center− R_time_next_under
On the other hand, the upper limit R_time_next_upper of the prediction range was calculated by the following equation so that the center of the prediction range coincided with the center point.
R_time_next_upper = 2 × R_time_next_center-R_time_next_under

(4)基線変動予測部
本明細書において、基線変動とは、「脈波に重畳している脈波に比べ低周波の成分」と定義する。この成分のため、例えば、図7の2秒以降のように、脈波波形全体が増加方向へのトレンドを持つ波形となる場合がある。図8は、図7の2秒以降の部分を拡大し、典型的な脈波波形例として計算方法の説明に用いるための図である。図8に示す脈波波形において、実線は、すでに測定されたデータを表し、破線は、将来測定されるデータを表す。図8において、最新の立上がり点検出結果が、A点であるとし、1周期前の点がB点であるとする。基線変動が時間の1次関数になっていると仮定し、基線をA点とB点とを結ぶ直線A−Bと定義してする。すると、基線の傾きBLAは、次式で求まる。
BLA = (R_level_0 − R_level_1)/(R_time_0 − R_time_1)
(4) Baseline fluctuation prediction unit In this specification, the baseline fluctuation is defined as “a component having a lower frequency than the pulse wave superimposed on the pulse wave”. Because of this component, for example, the entire pulse waveform may be a waveform having a trend in an increasing direction, such as after 2 seconds in FIG. FIG. 8 is a diagram for enlarging the portion after 2 seconds in FIG. 7 and using it as an example of a typical pulse waveform for explaining the calculation method. In the pulse waveform shown in FIG. 8, the solid line represents data that has already been measured, and the broken line represents data that will be measured in the future. In FIG. 8, it is assumed that the latest rising point detection result is point A, and the point one cycle before is point B. Assuming that the baseline variation is a linear function of time, the baseline is defined as a straight line AB connecting point A and point B. Then, the baseline slope BLA is obtained by the following equation.
BLA = (R_level_0−R_level_1) / (R_time_0−R_time_1)

本実施の形態では、求まったBLAが、次の周期にも維持されるものと予測し、次期基線変動の傾きBLAnextを、次式のように最新のBLAと同一として算出し、基線変動予測部の出力として、立上がり点レベル予測部へ出力した。
BLAnext= BLA
In the present embodiment, the obtained BLA is predicted to be maintained in the next cycle, and the slope of the next baseline fluctuation BLNext is calculated to be the same as the latest BLA as shown in the following formula, and the baseline fluctuation prediction unit Was output to the rising point level prediction unit.
BLANnext = BLA

但し、システムの複雑化を許容する場合は、基線変動が時間の高次関数であるとして、より精度の高い推定を行ってもよい。   However, when the system is allowed to be complicated, more accurate estimation may be performed assuming that the baseline fluctuation is a high-order function of time.

(5)振幅予測部
振幅とは、基線変動がない場合は、直接波ピーク点と立上がり点とのレベル差で定義される。基線変動がある場合は、基線変動を推定し、直接波ピーク点と立上がり点とのレベル差から、基線変動推定分を差し引いた値として推定することができる。
(5) Amplitude predicting unit Amplitude is defined as the level difference between the direct wave peak point and the rising point when there is no baseline fluctuation. When there is a baseline fluctuation, the baseline fluctuation is estimated, and can be estimated as a value obtained by subtracting the baseline fluctuation estimation from the level difference between the direct wave peak point and the rising point.

再び、図8により、振幅の推定について説明する。   The amplitude estimation will be described again with reference to FIG.

本実施の形態では、上記(4)に記したように、基線をA点とB点とを結ぶ直線と定義している。そこで、振幅の推定値は、C点で示した最新の直接波ピーク点の時刻における基線延長線からC点までのレベル差として計算することができる。以上の結果、次期振幅の予測値Anextは、次式で計算し、立上がり点レベル予測部へ出力した。
Anext= T_level_0 − R_level_0
− BLAnext × (T_time_0 − R_time_0)
In the present embodiment, as described in (4) above, the base line is defined as a straight line connecting points A and B. Therefore, the estimated value of the amplitude can be calculated as a level difference from the baseline extension line to the point C at the time of the latest direct wave peak point indicated by the point C. As a result, the predicted value Anext of the next amplitude was calculated by the following equation and output to the rising point level prediction unit.
Next = T_level_0−R_level_0
-BLANnext x (T_time_0-R_time_0)

但し、システムの複雑化が許容される場合には、過去の振幅の記録を、振幅予測部10344内に保持し、これを用いて、次期振幅を予測してもよい。   However, when the system is allowed to be complicated, a past amplitude record may be held in the amplitude prediction unit 10344 and used to predict the next amplitude.

(6)立上がり点レベル予測部
次期立上がり点レベルの予測範囲(図8の点線で示される)の中心点は、次期に予測される周期の間は次期に予測される基線変動が継続するという仮定の下に予測される。従って、次期立上がり点の中心点R_level_next_centerは、次式により算出した。図8に示す例では、中心点はD点で示される。
R_level_next_center = R_level_0
+ BLAnext × Bnext
(6) Rising point level prediction section The center point of the predicted range of the next rising point level (indicated by the dotted line in FIG. 8) is that the baseline fluctuation predicted in the next period continues during the period predicted in the next period. Predicted under. Therefore, the center point R_level_next_center of the next rising point was calculated by the following equation. In the example shown in FIG. 8, the center point is indicated by point D.
R_level_next_center = R_level_0
+ BLAnext x Bnext

また、次期立上がり点レベルの予測範囲の上限は、中心とのレベル差が振幅に比例すると考えられ、かつ、直接波と反射波の間にある極小点を避けるため、この極小点のレベル以下にする必要がある。以上の条件を満たす算出方法として、経験的に振幅の1/2を、中心点レベルに加算する方法を採用した。従って、予測範囲の上限R_level_next_upperは、次式で算出した。図8の例では、E点で示される。
R_level_next_upper = R_level_next_center + Anext × 0.5
In addition, the upper limit of the prediction range for the next rising point level is considered to be that the level difference from the center is proportional to the amplitude, and in order to avoid the local minimum point between the direct wave and the reflected wave, the level is below this local level. There is a need to. As a calculation method satisfying the above conditions, a method of empirically adding 1/2 of the amplitude to the center point level was adopted. Therefore, the upper limit R_level_next_upper of the prediction range was calculated by the following equation. In the example of FIG.
R_level_next_upper = R_level_next_center + Next × 0.5

一方、予測範囲の下限R_level_next_under は、予測範囲の中心が、中心点と一致するように、次式で計算した。
R_level_next_under = 2× R_level_next_center − R_level_next_upper
On the other hand, the lower limit R_level_next_under of the prediction range was calculated by the following equation so that the center of the prediction range coincided with the center point.
R_level_next_under = 2 × R_level_next_center − R_level_next_upper

以上の処理の結果出力された次期特徴点予測範囲を元に、制御情報生成部1035は、この予測範囲内でのみ、特徴点検出部102が、特徴点検出の動作を行うように制御情報を生成し、特徴点検出部102へ向けて出力する。この制御情報とは、例えば、先頭に、本実施の形態では、“NEXT RANGE”とするデータの意味を表すヘッダーを置き、その後に、次期特徴点予測範囲として、予測時刻の下限、上限、予測レベルの下限、上限のように並べた、データ列として構成することができる。結果として、「“NEXT RANGE”, 11.5, 11.7, 2.0, 3.5」のようなデータ列となる。   Based on the next feature point prediction range output as a result of the above processing, the control information generation unit 1035 outputs the control information so that the feature point detection unit 102 performs the feature point detection operation only within the prediction range. Generated and output to the feature point detection unit 102. With this control information, for example, in the present embodiment, a header indicating the meaning of data as “NEXT RANGE” is placed at the beginning, and then, as the next feature point prediction range, a lower limit, an upper limit, a prediction time of the prediction time It can be configured as a data string arranged like the lower limit and the upper limit of the level. As a result, a data string such as ““ NEXT RANGE ”, 11.5, 11.7, 2.0, 3.5” is obtained.

次に、特徴点検出適応制御部103全体の動作説明に戻り、本実施の形態における予測結果判定部1033と、初期化制御部1032と、の動作を説明する。   Next, returning to the overall operation of the feature point detection adaptive control unit 103, the operations of the prediction result determination unit 1033 and the initialization control unit 1032 in the present embodiment will be described.

予測結果判定部1033は、次期特徴点予測部1034から出力される次期特徴点の予測範囲に、特徴点検出部102が、予測通りに特徴点を検出したか否かを判定する。本実施の形態の場合は、特徴点として、脈波の立上がり点と、直接波のピーク点と、を検出するが、予測は立上がり点のみしか行わないため、予測結果判定部1033も、立上がり点のみを取り扱う。   The prediction result determination unit 1033 determines whether or not the feature point detection unit 102 has detected a feature point as predicted in the prediction range of the next feature point output from the next feature point prediction unit 1034. In the case of the present embodiment, the rising point of the pulse wave and the peak point of the direct wave are detected as feature points, but since the prediction is performed only on the rising point, the prediction result determination unit 1033 also has the rising point. Only deal with.

また、本実施の形態では、特徴点検出部102は、予測範囲内のみ特徴点検出を行うので、予測結果判定部1033の機能は、次期特徴点予測部1034が予測する次期立上がり点の予測時刻範囲内に、新しい特徴点が検出されたか否かを確認する動作を行うことになる。   Further, in the present embodiment, the feature point detection unit 102 performs feature point detection only within the prediction range, so the function of the prediction result determination unit 1033 is to predict the next rising point predicted by the next feature point prediction unit 1034. An operation for confirming whether or not a new feature point is detected within the range is performed.

予測結果判定部1033は、予測範囲内に、新しい特徴点が検出された場合は、何も出力しない。一方、予測範囲内に、新しい特徴点が検出されず、予測時刻を過ぎた場合は、脈波波形の形状が急変するなどの理由で、予測が正しく行われなくなったことを意味すると考えられるため、初期化制御部1032に対して、記憶部1031と次期特徴点予測部1034とが初期化動作に入るように制御するための制御信号を出力する。   The prediction result determination unit 1033 outputs nothing when a new feature point is detected within the prediction range. On the other hand, if a new feature point is not detected within the prediction range and the prediction time has passed, it is considered that the prediction is not performed correctly due to a sudden change in the shape of the pulse wave waveform. Then, a control signal for controlling the storage unit 1031 and the next feature point prediction unit 1034 to enter the initialization operation is output to the initialization control unit 1032.

初期化制御部1032は、この予測結果判定部1033からの制御信号を受けて、以下の初期化動作を開始する。
(1)記憶部1031内の特徴点データを、別に設定されたデフォルト値に置き換える。
(2)次期特徴点予測部1034内のパラメータを、別に設定されたデフォルト値に置き換える。
上記(1)、(2)のデフォルト値は、事前に計測した脈波の典型的なパラメータを用いて、初期化制御部1032に記憶しておくことにより実現することができる。或いは、使用者の使用履歴に基づいてそのデフォルト値を変更できるように構成されていても良い。
In response to the control signal from the prediction result determination unit 1033, the initialization control unit 1032 starts the following initialization operation.
(1) The feature point data in the storage unit 1031 is replaced with a default value set separately.
(2) Replace parameters in the next feature point prediction unit 1034 with default values set separately.
The default values of (1) and (2) above can be realized by storing them in the initialization control unit 1032 using typical parameters of pulse waves measured in advance. Alternatively, the default value may be changed based on the use history of the user.

以上の各部の動作により、本実施の形態による技術を用いることで、当初課題であった脈波波形上の反射波の影響による立上がり点検出の誤動作を防止し、立上がり点と、直接波ピーク点と、の精度の良い検出を達成することができる。   By using the technology according to the present embodiment by the operation of each part described above, the malfunction of the rising point detection due to the influence of the reflected wave on the pulse wave waveform, which was the initial problem, is prevented. The rising point and the direct wave peak point With this, accurate detection can be achieved.

次に、本発明の第2の実施の形態について説明を行う。生体信号計測部101からの脈波データを、CPUあるいはDSPにおいて処理するためのプログラムを実装する場合の処理手順を、図9と図10のフローチャート図を参照しながら説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. A processing procedure when a program for processing pulse wave data from the biological signal measurement unit 101 in the CPU or DSP is implemented will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 9 and 10.

全体の処理は、2つのプログラムで構成される。第1のプログラムは、図9に示すフローチャート図で表され、特徴点検出と、次期特徴点予測と、を処理し、第2のプログラムは、図10に示すフローチャート図で表され、予測結果の判定と、必要に応じた初期化を処理する。   The entire process consists of two programs. The first program is represented by the flowchart shown in FIG. 9 and processes the feature point detection and the next feature point prediction. The second program is represented by the flowchart shown in FIG. Processing the determination and initialization as necessary.

図9に示すように、第1のプログラムは、まず、ステップS1において、特徴点データの記録と、次期特徴点予測データを算出する際に用いるパラメータを初期化し、続くステップS2で、生体信号計測部101から脈波データを読み込み、後述する第2のプログラムで利用するために、以前の処理で、処理済となったデータの時刻を装置の記録部又は記録媒体等に記録する。次にステップS3において、図9で情報の流れと記したようにステップS8において前の周期で設定された情報か、または初期化処理によって設定された情報により定まる特徴点予測範囲と、ステップS2で読み込んだ脈波データとを比較し、脈波データが特徴点予測範囲内であるか否かを判定する。特徴点予測範囲内ではない場合は、ステップS2に戻り、次の脈波データを読み込む。一方、特徴点予測範囲内である場合は、ステップS4において、特徴点を探索する。特徴点を探索する手法は、第1の実施の形態で特徴点検出部102の機能として説明した手法を用いて実現することができる。続くステップS5では、特徴点を検出できたか否かを検査し、特徴点を検出しない場合は、ステップS1に戻り、次の脈波データを読み込む。一方、特徴点を検出した場合は、ステップS6に進み、検出した特徴点データをメモリー、ハードディスクなどの記録媒体に記録する。続くステップS7では、記録媒体上に記録された、現在と過去との特徴点データから次期特徴点予測範囲を算出し、ステップS8で、ステップS7において算出した特徴点予測範囲を装置の記録部又は記録媒体等に記録する。さらに、ステップS9において、未処理の脈波データがあるか否かを判定し、未処理の脈波データがある場合は(Yes)、ステップS2に戻って、処理を繰り返す。未処理の脈波データがない場合は(No)、処理を終了する。   As shown in FIG. 9, the first program first initializes parameters used when recording feature point data and calculating next feature point prediction data in step S1, and in step S2, biosignal measurement is performed. In order to read the pulse wave data from the unit 101 and use it in a second program to be described later, the time of the data that has been processed in the previous process is recorded in a recording unit or a recording medium of the apparatus. Next, in step S3, the feature point prediction range determined by the information set in the previous cycle in step S8 as described in FIG. 9 or the information set by the initialization process as described in FIG. The read pulse wave data is compared to determine whether or not the pulse wave data is within the feature point prediction range. If it is not within the feature point prediction range, the process returns to step S2 to read the next pulse wave data. On the other hand, if it is within the feature point prediction range, the feature point is searched in step S4. The method for searching for feature points can be realized by using the method described as the function of the feature point detection unit 102 in the first embodiment. In subsequent step S5, it is inspected whether or not the feature point has been detected. If no feature point is detected, the process returns to step S1 to read the next pulse wave data. On the other hand, if a feature point is detected, the process proceeds to step S6, and the detected feature point data is recorded on a recording medium such as a memory or a hard disk. In the next step S7, the next feature point prediction range is calculated from the current and past feature point data recorded on the recording medium, and in step S8, the feature point prediction range calculated in step S7 is stored in the recording unit or Record on a recording medium. Further, in step S9, it is determined whether or not there is unprocessed pulse wave data. If there is unprocessed pulse wave data (Yes), the process returns to step S2 and the process is repeated. If there is no unprocessed pulse wave data (No), the process is terminated.

次の第2のプログラムは、まず、ステップS10で、第1のプログラムが処理を終了した脈波データの時刻を、第1のプログラムが設定した装置の記録部又は記録媒体等の領域から読み込み、ステップS11で、この時刻が特徴点予測範囲内であるか否かを判定する。特徴点予測範囲内でない場合は(No)、ステップS10に戻る。特徴点予測範囲内である場合は(Yes)、ステップS12に進み、特徴点予測時刻範囲内に、新しい特徴点が検出されるか否かを検査する。言い換えると、特徴点予測時刻範囲の終る時刻まで、第1のプログラムの検出結果を監視しつづける。特徴点予測時刻範囲を終了した時点で、ステップS13に進み、ステップS12の処理の結果、特徴点予測時刻範囲に新しい特徴点が検出されたか否かによって、検出されていた場合は(Yes)、ステップS10に戻り、検出されていなかった場合は(No)、ステップS14に進み、特徴点データの記録と、次期特徴点予測データを算出する際に用いるパラメータを初期化し、これらの処理後に、ステップS10に戻る。
以上の処理手順により、本実施の形態による構成を、プログラムで実現することもできる。
In the next second program, first, in step S10, the time of the pulse wave data that has been processed by the first program is read from the area of the recording unit or recording medium of the device set by the first program, In step S11, it is determined whether or not this time is within the feature point prediction range. If it is not within the feature point prediction range (No), the process returns to step S10. If it is within the feature point prediction range (Yes), the process proceeds to step S12 to check whether a new feature point is detected within the feature point prediction time range. In other words, the detection result of the first program is continuously monitored until the end of the feature point prediction time range. When the feature point prediction time range ends, the process proceeds to step S13, and if a new feature point is detected in the feature point prediction time range as a result of the process of step S12 (Yes), Returning to step S10, if it has not been detected (No), the process proceeds to step S14 to initialize the parameters used for recording the feature point data and calculating the next feature point prediction data. Return to S10.
With the above processing procedure, the configuration according to the present embodiment can also be realized by a program.

次に、本発明の第3の実施の形態による技術について図面を参照しながら説明を行う。   Next, a technique according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図11は、本発明の第3の実施の形態における生体信号分析装置400の一構成例を示す機能ブロック図である。   FIG. 11 is a functional block diagram showing a configuration example of the biological signal analyzer 400 according to the third embodiment of the present invention.

第1の実施の形態との違いは、第1の実施の形態において、特徴点検出適応制御部103内に備えられていた予測結果判定部1033をなくし、その機能が特徴点検出部102の内部に予測範囲内検出判定部4022として備えられている点である。   The difference from the first embodiment is that, in the first embodiment, the prediction result determination unit 1033 provided in the feature point detection adaptive control unit 103 is eliminated, and its function is the same as that of the feature point detection unit 102. Is provided as a prediction range detection determination unit 4022.

従って、第3の実施の形態では、特徴点検出適応制御部403が出す、次期特徴点予測範囲の当否は、特徴点検出部402の内部で判定され、判定結果の情報が、特徴点検出適応制御部403内の初期化制御部4032に伝達される。   Therefore, in the third embodiment, whether or not the next feature point prediction range issued by the feature point detection adaptive control unit 403 is determined inside the feature point detection unit 402, and the information of the determination result is the feature point detection adaptation. This is transmitted to the initialization control unit 4032 in the control unit 403.

そもそも、予測範囲の当否は、特徴点を検出する際、常に確認されるものであるので、本実施の形態によると、システム全体としては、処理の重複が除かれ計算資源の節約できるという利点がある。   In the first place, whether the prediction range is correct or not is always confirmed when detecting the feature points. Therefore, according to the present embodiment, the entire system has the advantage of eliminating computation duplication and saving computing resources. is there.

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような実施の形態に説明した例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても、それらは、本発明に含まれるものである。例えば、前記実施の形態では、脈波センサを用いて脈波波形の立上がりを検出しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、心電計を用いて計測した、心電波形から特徴点を検出する方法にも適用できる。また、連続血圧計を用いて計測した、血圧波形から特徴点を検出する方法にも適応できる。或いは、脳波信号等にも利用可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to the example demonstrated to such embodiment, There exists a change and addition in the range which does not deviate from the summary of this invention. They are also included in the present invention. For example, in the above-described embodiment, the rise of the pulse wave waveform is detected using a pulse wave sensor, but the present invention is not limited to this, and an electrocardiographic waveform measured using an electrocardiograph. It can also be applied to a method for detecting feature points from the above. Further, it can be applied to a method of detecting feature points from a blood pressure waveform measured using a continuous blood pressure monitor. Alternatively, it can be used for an electroencephalogram signal or the like.

また、上記の第2の実施の形態は、測定される生体情報をリアルタイムに分析するプログラムを用いた方法にも適用できる。例えば、生体から新たな生体信号か計測された時に生体信号を同時処理するスレッドを起動させ、計測されたデータを順次分析するプログラムの制御構造として用いることが可能である。   The second embodiment can also be applied to a method using a program for analyzing biological information to be measured in real time. For example, when a new biological signal is measured from a living body, it is possible to activate a thread that simultaneously processes the biological signal and use it as a control structure for a program that sequentially analyzes the measured data.

以上のように、本発明の各実施の形態では、誤検出を防ぎ、脈波から正確な心拍数を計測可能とすることから、心拍数を基礎とする既存の多様な生理指標を正確に計算することにも貢献する。しかも、脈波は背景技術の説明で前述したように、脈波センサで手軽に計測できる。従い、いつでも、どこでも、自分の健康状態を確認できる健康管理モニターのような携帯型の健康機器類にも利用可能である。   As described above, in each embodiment of the present invention, erroneous detection is prevented and accurate heart rate can be measured from the pulse wave, so that various existing physiological indices based on heart rate are accurately calculated. Also contribute to doing. Moreover, the pulse wave can be easily measured with the pulse wave sensor as described above in the description of the background art. Therefore, it can be used for portable health devices such as health management monitors that can check their health status anytime, anywhere.

本発明は、生体信号分析装置に利用可能である。   The present invention is applicable to a biological signal analyzer.

本発明の第1の実施の形態における生体信号分析装置の一構成例を示す機能ブロック図であるIt is a functional block diagram which shows the example of 1 structure of the biosignal analyzer in the 1st Embodiment of this invention. 図1中の次期特徴点予測部の内部構成例を示す機能ブロック図であるIt is a functional block diagram which shows the internal structural example of the next feature point prediction part in FIG. 本実施の形態による脈波センサの一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the pulse wave sensor by this Embodiment. 脈波の典型的な波形例を示す図である。It is a figure which shows the typical waveform example of a pulse wave. 一般的な従来技術による生体信号分析装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the biosignal analyzer by a general prior art. 脈波測定波形を従来法で分析した例を示す図である。It is a figure which shows the example which analyzed the pulse wave measurement waveform by the conventional method. 次期立上がり点の予測範囲の計算例を示す図であるIt is a figure which shows the example of calculation of the prediction range of the next rising point. 脈波波形全体が増加方向へのトレンドを持つ波形の拡大図であるIt is an enlarged view of the waveform with the trend that the whole pulse waveform is increasing 本発明の第2の実施の形態におけるプログラム処理の流れを示すフローチャート図であるIt is a flowchart figure which shows the flow of the program processing in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態におけるプログラム処理の流れを示すフローチャート図であるIt is a flowchart figure which shows the flow of the program processing in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態における生体信号分析装置の一構成例を示す機能ブロック図であるIt is a functional block diagram which shows the example of 1 structure of the biosignal analyzer in the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 脈波センサ
11 発光部
12 受光部
100 生体信号分析装置
101 生体信号計測部
102 特徴点検出部
103 特徴点検出適応制御部
1031 記憶部
1032 初期化制御部
1033 予測結果判定部
1034 次期特徴点予測部
1035 制御情報生成部
10341 心拍間隔時間予測部
10342 反射遅延時間予測部
10343 基線変動予測部
10344 振幅予測部
10345 立上がり点時刻予測部
10346 立上がり点レベル予測部
300 従来技術の生体信号分析装置
301 生体信号計測部
302 特徴点検出部
3011 脈波センサ
3012 A/D変換器
3021 時間微分部1
3022 ゼロクロス検出部
3023 時間微分部2
3024 立ち上がり検出部
400 生体信号分析装置
401 生体信号計測部
402 特徴点検出部
403 特徴点検出適応制御部
4021 特徴点検出モジュール
4022 予測範囲内検出判定部
4031 記憶部
4032 初期化制御部
4033 次期特徴点予測部
4034 制御情報生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pulse wave sensor 11 Light emission part 12 Light reception part 100 Biosignal analyzer 101 Biosignal measurement part 102 Feature point detection part 103 Feature point detection adaptive control part 1031 Storage part 1032 Initialization control part 1033 Prediction result determination part 1034 Next feature point prediction Unit 1035 Control information generation unit 10341 Heartbeat interval time prediction unit 10342 Reflection delay time prediction unit 10343 Baseline fluctuation prediction unit 10344 Amplitude prediction unit 10345 Rise point time prediction unit 10346 Rise point level prediction unit 300 Conventional biological signal analyzer 301 Biological signal Measurement unit 302 Feature point detection unit 3011 Pulse wave sensor 3012 A / D converter 3021 Time differentiation unit 1
3022 Zero cross detection unit 3023 Time differentiation unit 2
3024 Rise detection unit 400 Biosignal analyzer 401 Biosignal measurement unit 402 Feature point detection unit 403 Feature point detection adaptive control unit 4021 Feature point detection module 4022 Predictive range detection determination unit 4031 Storage unit 4032 Initialization control unit 4033 Next feature point Prediction unit 4034 Control information generation unit

Claims (4)

生体時系列信号を計測するための生体信号計測部と、前記生体信号計測部によって計測された生体時系列信号を使用して、特徴点を検出するための特徴点検出部と、を備えた生体信号分析装置であって、前記特徴点検出部から出力される特徴点時刻と、前記特徴点時刻に対応する前記生体時系列信号上の値の、いずれか一方または両方を含む特徴点データを使用して、特徴点検出部の動作を制御する特徴点検出適応制御部を備えた生体信号分析装置において、
前記特徴点検出適応制御部は、
入力される前記特徴点データを記憶する記憶部と、
前記特徴点データと前記記憶部から取り出された過去の特徴点データとに基づいて、次期の特徴点の特徴点データの範囲を予測する次期特徴点予測部と、
前記次期特徴点予測部からの出力を使用して特徴点検出部の動作を制御する制御情報を出力する制御情報生成部と、を有し
前記特徴点検出部は、前記特徴点検出適応制御部から出力される前記制御情報に含まれる特徴点データの予測範囲の条件内に、特徴点が検出されたか否かを判定する予測範囲内検出判定部を備え、
前記特徴点検出適応制御部は、前記予測範囲内検出判定部からの判定結果を受けて、該前記判定結果が、前記制御情報に含まれる特徴点データの予測範囲の条件内に特徴点が検出されない場合に、前記特徴点検出適応制御部内の前記記憶部と、前記次期特徴点予測部内の設定値と、を初期化する初期化制御部を備えることを特徴とする生体信号分析装置。
A living body comprising a biological signal measuring unit for measuring a biological time series signal, and a feature point detecting unit for detecting a feature point using the biological time series signal measured by the biological signal measuring unit. a signal analyzer, using a feature point time output from the feature point detection unit, the value on the biological time-series signal corresponding to the feature point time, the feature point data that includes either or both Then, in the biological signal analyzer equipped with the feature point detection adaptive control unit for controlling the operation of the feature point detection unit,
The feature point detection adaptive control unit,
A storage unit for storing the input feature point data;
A next feature point prediction unit that predicts a range of feature point data of the next feature point based on the feature point data and past feature point data extracted from the storage unit;
And a control information generating unit which outputs control information for controlling the operation of the feature point detection unit using the output from the next feature point prediction unit
The feature point detection unit detects whether or not a feature point is detected within a condition of a prediction range of feature point data included in the control information output from the feature point detection adaptive control unit. It has a judgment part,
The feature point detection adaptive control unit receives a determination result from the prediction range detection determination unit, and the determination result detects a feature point within a condition of a prediction range of feature point data included in the control information If not , a biological signal analyzer comprising: an initialization control unit that initializes the storage unit in the feature point detection adaptive control unit and a set value in the next feature point prediction unit .
前記次期特徴点予測部は、
次期の心拍間隔を予測する心拍間隔時間予測部と、次期の脈波上の直接波と反射波との時間間隔として定義される反射遅延時間を予測する反射遅延時間予測部と、のうちの少なくともいずれか一方を含み、かつ、前記心拍間隔時間予測部と、前記反射遅延時間予測部と、のうちの少なくともいずれか一方の出力と、最新の脈波立上がり点の時刻と、を使用して、次期の脈波立上がり点の時刻範囲を予測する立上がり点時刻予測部を含むことを特徴とする請求項に記載の生体信号分析装置。
The next feature point prediction unit
At least of: Including any one and using the output of at least one of the heartbeat interval time prediction unit and the reflection delay time prediction unit and the time of the latest pulse wave rising point, The biological signal analyzer according to claim 1 , further comprising a rising point time predicting unit that predicts a time range of a next pulse wave rising point.
前記次期特徴点予測部は、
次期の脈波波形の振幅を予測する振幅予測部と、
次期の基線変動を予測する基線変動予測部のうちの少なくともいずれか一方と、
前記振幅予測部と、前記基線変動予測部のうちの少なくともいずれか一方の出力と、最新の脈波立上がり点のレベルと、を使用して、次期の脈波立上がり点のレベル範囲を予測する立上がり点レベル予測部を含むことを特徴とする請求項に記載の生体信号分析装置。
The next feature point prediction unit
An amplitude prediction unit for predicting the amplitude of the next pulse waveform;
At least one of the baseline fluctuation prediction units for predicting the baseline fluctuation of the next period,
Rise that predicts the level range of the next pulse wave rise point using the output of at least one of the amplitude prediction unit and the baseline fluctuation prediction unit and the level of the latest pulse wave rise point The biological signal analyzer according to claim 1 , further comprising a point level prediction unit.
前記次期特徴点予測部は、
次期の心拍間隔を予測する心拍間隔時間予測部と、次期の脈波上の直接波と反射波の時間間隔として定義される反射遅延時間を予測する反射遅延時間予測部と、のうちの少なくともいずれか一方と、
前記心拍間隔時間予測部と、前記反射遅延時間予測部とのうちの少なくともいずれか一方の出力と、最新の脈波立上がり点の時刻と、を使用して、次期の脈波立上がり点の時刻範囲を予測する立上がり点時刻予測部と、
次期の脈波波形の振幅を予測する振幅予測部と、次期の基線変動を予測する基線変動予測部と、のうちの少なくともいずれか一方と、
前記振幅予測部と、前記基線変動予測部と、のうちの少なくともいずれか一方の出力と、最新の脈波立上がり点のレベルと、前記立上がり点時刻予測部が計算した情報と、を使用して、次期の脈波立上がり点のレベル範囲を予測する立上がり点レベル予測部と
を有することを特徴とする請求項に記載の生体信号分析装置。
The next feature point prediction unit
At least one of a heartbeat interval time prediction unit that predicts a heartbeat interval of the next period and a reflection delay time prediction unit that predicts a reflection delay time defined as a time interval between a direct wave and a reflected wave on the pulse wave of the next period Either
Using the output of at least one of the heartbeat interval time prediction unit and the reflection delay time prediction unit and the time of the latest pulse wave rise point, the time range of the next pulse wave rise point A rising point time prediction unit for predicting
At least one of an amplitude prediction unit that predicts the amplitude of the pulse wave waveform of the next period, and a baseline fluctuation prediction unit that predicts the baseline fluctuation of the next period,
Using the output of at least one of the amplitude prediction unit and the baseline fluctuation prediction unit, the latest pulse wave rising point level, and the information calculated by the rising point time prediction unit The biological signal analyzer according to claim 1 , further comprising: a rising point level prediction unit that predicts a level range of the next pulse wave rising point.
JP2008041777A 2008-02-22 2008-02-22 Biological signal analyzer Active JP4322302B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008041777A JP4322302B1 (en) 2008-02-22 2008-02-22 Biological signal analyzer
PCT/JP2009/052211 WO2009104499A1 (en) 2008-02-22 2009-02-10 Living body signal analysis device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008041777A JP4322302B1 (en) 2008-02-22 2008-02-22 Biological signal analyzer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP4322302B1 true JP4322302B1 (en) 2009-08-26
JP2009195556A JP2009195556A (en) 2009-09-03

Family

ID=40985382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008041777A Active JP4322302B1 (en) 2008-02-22 2008-02-22 Biological signal analyzer

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4322302B1 (en)
WO (1) WO2009104499A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102655669B1 (en) * 2016-07-20 2024-04-05 삼성전자주식회사 Apparatus and method for extracting bio-signal feature, apparatus for detecting bio-information
CN107822608B (en) * 2017-10-26 2020-04-17 中国民航大学 Pulse wave feature extraction method based on Gaussian mixture model
CN109635958A (en) * 2018-12-12 2019-04-16 成都航天科工大数据研究院有限公司 A kind of predictive industrial equipment maintaining method and maintenance system based on edge calculations

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4454785B2 (en) * 1999-04-28 2010-04-21 セイコーインスツル株式会社 Pulse wave detector
JP2007244478A (en) * 2006-03-14 2007-09-27 Mitsuba Corp Pulse wave detector and method of detecting pulse wave

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009195556A (en) 2009-09-03
WO2009104499A1 (en) 2009-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4855721B2 (en) Blood pressure measurement device
US11529101B2 (en) Method to quantify photoplethysmogram (PPG) signal quality
US5792062A (en) Method and apparatus for detecting nonlinearity in an electrocardiographic signal
US20150150515A1 (en) Respiration rate extraction from cardiac signals
JP2008272477A (en) False positive alarm reduction in spo2 atrial fibrillation detection using average heart rate and nibp
JP5562805B2 (en) Pulse rate measuring method and blood oxygen saturation measuring method
KR102202029B1 (en) Method for estimating continuous blood pressure using recurrent neural network and apparatus thereof
JP3729143B2 (en) Pulse wave measuring device
JP5718126B2 (en) Fine vibration feature value calculation apparatus, fine vibration feature value calculation method, and program
KR20160000810A (en) Acceleration plethysmography analysis apparatus and method using wave form frequency distribution
US20200352504A1 (en) Image Drunken Driving Judgment System and Related Method
JP2001198094A (en) Pulse rate detector
JP4322302B1 (en) Biological signal analyzer
US20100198088A1 (en) Method, apparatus and system for detection of arterial stiffness and artery tonus by pulse curve geometry analysis
CN101897578A (en) Method for segmenting arterial pressure signal by beats
KR101746159B1 (en) Device for extraction of peaks from continuous intracranial pressure waveform and detection method for the same
JP2010213809A (en) Biological signal analyzer
CN110811589A (en) Pulse wave evaluation device and pulse wave evaluation method
KR102379766B1 (en) Method, program and system for analyzing the data related to stroke volume by using ai
JP7472719B2 (en) Pulse wave identification device and program
CN110916624A (en) Intelligent pulse feeling method and system for detecting vascular resistance
KR20170054030A (en) Method and apparatus of extracting feature of biomedical signal
CN110074817A (en) A kind of method and apparatus of random detection or dynamic monitoring central artery pressure and cardiac function
CN109009058A (en) A kind of fetal rhythm monitoring method
US20220044816A1 (en) Information processing apparatus and non-transitory computer readable medium

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090526

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090602

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4322302

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120612

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120612

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130612

Year of fee payment: 4