JP6360017B2 - Heart rate detection method and heart rate detection device - Google Patents

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Description

この発明は、心電図波形から心拍間隔(R−R間隔)などの生体情報を抽出するための心拍検出方法および心拍検出装置に関し、特に、記憶媒体に蓄積された心電図波形のサンプリングデータ列を一括処理して心拍を検出するための心拍検出方法および心拍検出装置に関するものである。   The present invention relates to a heartbeat detection method and a heartbeat detection apparatus for extracting biological information such as a heartbeat interval (RR interval) from an electrocardiogram waveform, and more particularly, collectively processing a sampling data string of an electrocardiogram waveform accumulated in a storage medium. The present invention relates to a heartbeat detection method and a heartbeat detection device for detecting a heartbeat.

心拍数あるいはその変動はECG(Electrocardiogram、心電図)波形から得られる生体情報であり、スポーツ関連の分野においては運動強度の指標となるとともに、日常生活や安静状態においては自律神経機能の評価などに活用される。   Heart rate or its fluctuation is biological information obtained from ECG (Electrocardiogram) waveform, and it is used as an index of exercise intensity in sports-related fields, and for evaluation of autonomic nervous function in daily life and at rest. Is done.

ECG波形は、心臓の電気的な活動を観測したものであり、電極を体表面に取り付けて計測する。ECG波形の誘導法、すなわち電極の配置には様々な種類があるが、例えば左右の胸部など、心臓を挟むように配置すると振幅の大きい安定した波形が得られる。ECG波形に対し心拍検出などのデータ処理を行う際には、ECG波形は一定の時間間隔でサンプリングされた離散的なデータ列(サンプリングデータ列)として扱われる。   The ECG waveform is obtained by observing the electrical activity of the heart, and is measured by attaching electrodes to the body surface. There are various types of ECG waveform induction methods, i.e., electrode arrangements, and a stable waveform with a large amplitude can be obtained by placing the heart between the left and right chests, for example. When data processing such as heartbeat detection is performed on an ECG waveform, the ECG waveform is handled as a discrete data string (sampling data string) sampled at a constant time interval.

図16に、ECG波形の例を示す。図16の縦軸は電位、横軸は時間である。ECG波形は、連続した心拍波形からなり、1つの心拍波形は、それぞれ心房や心室の活動を反映したP波、Q波、R波、S波、T波等の成分からなっている。そのうち、心室の収縮(心室筋の脱分極)に伴うものがR波であり、振幅も大きいため、心拍の検出はR波を目安にして行われることが多い。特に、ECG波形のサンプリングデータ列の時間差分を取ることにより、R波からS波への急峻な変化をピーク状に浮き立たせると、心拍を検出しやすくなる。1拍毎の心拍の間隔は、R−R間隔と称され、心拍変動の1次指標として扱われる。   FIG. 16 shows an example of an ECG waveform. In FIG. 16, the vertical axis represents potential and the horizontal axis represents time. The ECG waveform is composed of a continuous heartbeat waveform, and one heartbeat waveform is composed of components such as a P wave, a Q wave, an R wave, an S wave, and a T wave that reflect the activities of the atrium and the ventricle. Among them, the R wave is accompanied by ventricular contraction (ventricular muscle depolarization), and the amplitude is large. Therefore, the heartbeat is often detected using the R wave as a guide. In particular, it is easy to detect a heartbeat by taking a time difference of a sampling data string of an ECG waveform to make a sharp change from an R wave to an S wave stand out in a peak shape. The interval between heartbeats for each beat is called an RR interval, and is treated as a primary index of heartbeat variability.

従来の心拍検出方法として、以下のような文献が公知である。特許文献1には、ECG波形の基線の搖動を除去するための構成が開示されている。また、特許文献2には、波形の山と谷との振幅に基づいた閾値でR波を認識する構成が開示されている。   The following documents are known as conventional heartbeat detection methods. Patent Document 1 discloses a configuration for removing perturbation of the baseline of the ECG waveform. Patent Document 2 discloses a configuration for recognizing an R wave with a threshold value based on the amplitude of peaks and valleys of the waveform.

また、非特許文献1には、ECG波形を時間差分した値の変化をもとにR−R間隔などを求める方法が記載されている。具体的には、ECG波形のサンプリング点をi(iは1以上の整数)とした場合、(i+1)番目のサンプリングデータの値と(i−1)番目のサンプリングデータの値との差分を時間差分値として求め、その値がある閾値を超えた時刻を記録し、連続する2つの閾値を超えた時刻の間隔をR−R間隔としている。   Non-Patent Document 1 describes a method for obtaining an RR interval and the like based on a change in a value obtained by time difference of an ECG waveform. Specifically, when the sampling point of the ECG waveform is i (i is an integer equal to or greater than 1), the difference between the value of the (i + 1) th sampling data and the value of the (i-1) th sampling data is expressed as time. The difference value is obtained, the time when the value exceeds a certain threshold is recorded, and the interval between the times when the two consecutive thresholds are exceeded is defined as the RR interval.

特開2002−78695号公報JP 2002-78695 A 特開2003−561号公報JP 2003-561 A

“ECG Implementation on the TMS320C5515 DSP Medical Development Kit (MDK) with the ADS1298 ECG-FE”、インターネット<http://www.ti.com/lit/an/sprabj1/sprabj1.pdf>“ECG Implementation on the TMS320C5515 DSP Medical Development Kit (MDK) with the ADS1298 ECG-FE”, Internet <http://www.ti.com/lit/an/sprabj1/sprabj1.pdf>

しかしながら、上記のような心拍検出方法には次のような問題点があった。
ECG波形やその時間差分にノイズが重畳している場合、閾値を超えたことに基づく方法では、心拍の検出を誤ってしまう場合がある。
また、閾値を超えた時刻を心拍時刻とみなす方法では、サンプリングデータ列の個々のサンプリングデータについて逐次判定を行うため、記憶媒体に蓄積された大量のECG波形データに対しては、その分析に時間がかかってしまう。
However, the above heart rate detection method has the following problems.
When noise is superimposed on the ECG waveform or its time difference, the method based on exceeding the threshold value may erroneously detect the heartbeat.
In addition, in the method in which the time exceeding the threshold value is regarded as the heartbeat time, each sampling data in the sampling data string is sequentially determined, so that a large amount of ECG waveform data accumulated in the storage medium is time-consuming for analysis. It will take.

図17は、ECG波形のサンプリングデータの一部を示したグラフであり、横軸は時間、縦軸は心電位[μV]である。この例では、使用している電極および装具の特性により、心電位のレベルも小さく、かつ体動などによるノイズが重畳している。図17では、矢印で示す箇所にR波が現れていることが見て取れる。この例のECG波形のデータ全体は、5ms間隔でサンプリングされている。   FIG. 17 is a graph showing a part of ECG waveform sampling data, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents cardiac potential [μV]. In this example, the level of the electrocardiogram is small due to the characteristics of the electrodes and the appliances used, and noise due to body movement is superimposed. In FIG. 17, it can be seen that an R wave appears at the location indicated by the arrow. The entire ECG waveform data in this example is sampled at intervals of 5 ms.

図18は、図17のECG波形の時間差分「(i+1)番目のサンプリングデータの値−(i−1)番目のサンプリングデータの値」をとったものを、さらにローパスフィルタの効果によるノイズ削減を狙いとして、移動平均処理を施したものである。具体的には、各サンプリング点の±15msの区間、計7個のデータを平均している。ここで、横軸は時間、縦軸は心電位の差分値[μV]である。   FIG. 18 shows the time difference “(i + 1) th sampling data value− (i−1) th sampling data value” of the ECG waveform of FIG. 17, and further noise reduction by the effect of the low-pass filter. The target is a moving average process. Specifically, a total of 7 data is averaged for a section of ± 15 ms at each sampling point. Here, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the difference value [μV] of the cardiac potential.

図18中に“◆”で表されたプロットは、非特許文献1の方法に則って、図18の曲線の下向きのピークに対して閾値に基づいて検出した心拍時刻と、それに基づくR−R間隔(縦軸右側、単位:[ms])を表している。破線の丸で囲んだところでは、ノイズを心拍と誤って検出しており、その直後にある実際の心拍(矢印で示す)は、心拍を検出した後に挿入されている最大心拍数を考慮したスキップ幅240msの間に入っているため検出されていない。一方、実線の丸で囲んだところでは、心拍に由来するピークの振幅が小さく、取りこぼしていることが分かる。また、この例のECG波形のデータ全体は、5ms間隔でサンプリングされた30分間のものであり、それに対して心拍検出を行うには、条件判定のループ処理を360,000回繰り返す必要がある。   The plot represented by “♦” in FIG. 18 indicates the heartbeat time detected based on the threshold value for the downward peak of the curve in FIG. 18 according to the method of Non-Patent Document 1, and RR based on it. An interval (right side of vertical axis, unit: [ms]) is represented. In the circled broken line, the noise is mistakenly detected as a heartbeat, and the actual heartbeat (shown by an arrow) immediately after it is skipped considering the maximum heart rate inserted after the heartbeat is detected. Since it is within the width of 240 ms, it is not detected. On the other hand, in the area surrounded by the solid line circle, the amplitude of the peak derived from the heartbeat is small, and it can be seen that it is missed. Further, the entire ECG waveform data in this example is 30 minutes sampled at intervals of 5 ms, and it is necessary to repeat the condition determination loop processing 360,000 times in order to detect heartbeats.

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ECG波形のサンプリングデータ列に対する心拍検出を、精度よくかつ迅速に行う方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a method for accurately and quickly performing heartbeat detection on a sampling data string of an ECG waveform. To do.

このような目的を達成するために本発明は、記憶媒体に蓄積されたサンプリング点をi(iは1以上の整数)とする生体の心電図波形のサンプリングデータ列から、サンプリング点i毎に、i+1番目のサンプリングデータの値からi−1番目のサンプリングデータの値を引いた値を時間差分値y(i)として求める時間差分値算出ステップと、サンプリング点i毎に、そのサンプリング点iの前後の所定の時間領域における時間差分値の最小値z(i)を取得する最小値取得ステップと、サンプリング点i毎に、そのサンプリング点iの時間差分値y(i)からそのサンプリング点iの前後の所定の時間領域における時間差分値の最小値z(i)を差し引いた値を指標値w(i)として求める指標値算出ステップと、サンプリング点i毎の指標値w(i)の中から、予め定められている閾値を下回り、かつ指標値の変化の傾向が減少から増加に転じる点の指標値を下向きのピークとして特定し、この特定した下向きのピークの時刻を心拍時刻とする心拍時刻決定ステップとを備えることを特徴とする。   In order to achieve such an object, the present invention provides i + 1 for each sampling point i from a sampling data string of the electrocardiogram waveform of a living body where i is a sampling point accumulated in the storage medium (i is an integer of 1 or more). A time difference value calculation step for obtaining a value obtained by subtracting the value of the (i−1) th sampling data from the value of the first sampling data as the time difference value y (i), and before and after the sampling point i for each sampling point i A minimum value acquisition step for acquiring a minimum value z (i) of a time difference value in a predetermined time region, and for each sampling point i, the time difference value y (i) of the sampling point i is before and after the sampling point i. An index value calculating step for obtaining a value obtained by subtracting a minimum value z (i) of time difference values in a predetermined time region as an index value w (i); From the standard value w (i), the index value at a point that falls below a predetermined threshold value and the trend of the index value change starts from decreasing to increasing is specified as a downward peak, and the specified downward peak And a heartbeat time determination step using the time as the heartbeat time.

ECG波形のサンプリングデータ列の時間差分「(i+1)番目のサンプリングデータの値−(i−1)番目のサンプリングデータの値」を取ると、心拍に由来する下向きのピークが現れるが、閾値を下回ったことによってそれを検出しようとすると、ノイズの影響を受け易い。ところが、あるサンプリング点iにおける時間差分値から、その前後の所定の時間領域(例えば、サンプリング点iの前後に25ms離れたところから100msの幅の区間)における時間差分値の最小値を引くことにより、ピークはより強調され、鋭い単峰性の形状になる。このピーク(下向きのピーク)を特定するために、本発明では、予め定められた閾値を下回り、かつ減少から増加に転じる、という条件を適用する。これにより、逐次に判定を繰り返すことなく、一括で処理できるようになる。また、心拍検出に要する時間も極めて短縮することができる。また、ノイズの影響を抑えて精度よく心拍時刻を検出すことができる。   When the time difference “(i + 1) th sampling data value− (i−1) th sampling data value” of the sampling data string of the ECG waveform is taken, a downward peak derived from the heartbeat appears, but below the threshold value. If it tries to detect it, it is easy to be influenced by noise. However, by subtracting the minimum value of the time difference value in a predetermined time region before and after the time difference value at a certain sampling point i (for example, a section having a width of 100 ms from a position 25 ms away before and after the sampling point i). , The peaks are more emphasized and become a sharp unimodal shape. In order to specify this peak (downward peak), the present invention applies a condition that the value falls below a predetermined threshold and starts to decrease and increases. As a result, batch processing can be performed without sequentially repeating the determination. Also, the time required for heartbeat detection can be greatly shortened. In addition, the heartbeat time can be detected with high accuracy while suppressing the influence of noise.

なお、本発明において、指標値の変化の傾向が減少から増加に転じる場合、減少から増加に転じる点の指標値を下向きのピークとして特定し、指標値の変化の傾向が減少から横ばいを経て増加に転じる場合、横ばいから増加に転じる点の指標値あるいは減少から横ばいに転じる点の指標値を下向きのピークとして特定するようにするとよい。また、サンプリング点i毎の指標値w(i)のうち、その値が正のものはその値を「0」に置き換えて、下向きのピークを特定するようにするとよい。また、本発明において、サンプリング点iの時間差分値y(i)は、サンプリング点i毎のi+1番目のサンプリングデータの値からi−1番目のサンプリングデータの値を引いた値を移動平均処理した値として求めるようにしたものであってもよい。   In the present invention, when the trend of change in index value changes from decrease to increase, the index value at the point where change starts from decrease to increase is identified as a downward peak, and the trend of change in index value increases from level to level after increasing. In this case, the index value at the point where the level changes from leveling to the increase or the index value at the point where the level changes from leveling down to the level may be specified as a downward peak. In addition, among index values w (i) for each sampling point i, a positive value may be replaced with “0” to identify a downward peak. In the present invention, the time difference value y (i) at the sampling point i is obtained by performing a moving average process on a value obtained by subtracting the value of the (i−1) th sampling data from the value of the (i + 1) th sampling data for each sampling point i. It may be obtained as a value.

本発明によれば、記憶媒体に蓄積されたサンプリング点をiとする生体の心電図波形のサンプリングデータ列から、サンプリング点i毎に、i+1番目のサンプリングデータの値からi−1番目のサンプリングデータの値を引いた値を時間差分値y(i)として求め、サンプリング点i毎に、そのサンプリング点iの前後の所定の時間領域における時間差分値の最小値z(i)を取得し、サンプリング点i毎に、そのサンプリング点iの時間差分値z(i)からそのサンプリング点iの前後の所定の時間領域における時間差分値の最小値z(i)を差し引いた値を指標値w(i)として求め、サンプリング点i毎の指標値w(i)の中から、予め定められている閾値を下回り、かつ減少から増加に転じる点の指標値を下向きのピークとして特定し、この特定した下向きのピークの時刻を心拍時刻とするようにしたので、記憶媒体に蓄積されたECG波形のサンプリングデータ列を一括処理しながら、ノイズの影響を抑えて精度よくかつ迅速に心拍時刻を検出することができるようになる。   According to the present invention, from the sampling data sequence of the electrocardiogram waveform of the living body with the sampling point i stored in the storage medium as i, for each sampling point i, from the value of the i + 1th sampling data, A value obtained by subtracting the value is obtained as a time difference value y (i), and for each sampling point i, a minimum value z (i) of the time difference value in a predetermined time region before and after the sampling point i is obtained. For each i, the index value w (i) is obtained by subtracting the minimum value z (i) of the time difference values in a predetermined time region before and after the sampling point i from the time difference value z (i) of the sampling point i. From among the index values w (i) for each sampling point i, the index value at a point that falls below a predetermined threshold and starts to decrease and increases is identified as a downward peak. Since the specified downward peak time is used as the heartbeat time, the sampling data string of the ECG waveform accumulated in the storage medium is processed in a batch while suppressing the influence of noise and accurately and quickly. The time can be detected.

本発明に係る心拍検出方法の一実施の形態を適用して心拍時刻を検出する際の処理手順におけるサンプリング点毎の時間差分値の求め方を説明する図である。It is a figure explaining how to obtain | require the time difference value for every sampling point in the process sequence at the time of detecting the heartbeat time by applying one Embodiment of the heartbeat detection method which concerns on this invention. サンプリング点毎の所定の時間領域での最小値の求め方を説明する図である。It is a figure explaining how to obtain | require the minimum value in the predetermined time area | region for every sampling point. サンプリング点の前後の所定の時間領域を示す図である。It is a figure which shows the predetermined time area | region before and behind a sampling point. サンプリング点毎の指標値(時間差分値−所定の時間領域での最小値)の求め方を説明する図である。It is a figure explaining how to obtain | require the index value (time difference value-minimum value in a predetermined time area | region) for every sampling point. サンプリング点毎の指標値が「減少→増加」となる場合と「減少→横ばい→増加」となる場合とを比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the case where the index value for every sampling point becomes "decrease-> increase" and the case where it becomes "decrease-> level-> increase." 指標値の変化の傾向が減少から増加に転じる位置を示す列ベクトルの求め方を説明する図である。It is a figure explaining how to obtain | require the column vector which shows the position where the tendency of the change of an index value changes from decrease to increase. 指標値の変化の傾向が減少から横ばいに転じる位置を示す列ベクトルの求め方を説明する図である。It is a figure explaining how to obtain | require the column vector which shows the position where the tendency of the change of an index value changes from decrease to leveling. 指標値の変化の傾向が減少から増加に転じる位置を示す列ベクトルと減少から横ばいに転じる位置を示す列ベクトルとからの下向きのピークの位置を示す列ベクトルの求め方を説明する図である。It is a figure explaining how to obtain | require the column vector which shows the position of the downward peak from the column vector which shows the position where the tendency of the change of an index value turns from increase to the increase, and the column vector which shows the position which changes from decrease to the same level. 下向きのピークの値を示す列ベクトルの求め方を説明する図である。It is a figure explaining how to obtain | require the column vector which shows the value of a downward peak. 心拍位置を示す列ベクトルの求め方を説明する図である。It is a figure explaining how to obtain | require the column vector which shows a heart-rate position. 心拍時刻を示す列ベクトルの求め方を説明する図である。It is a figure explaining how to obtain | require the column vector which shows heartbeat time. サンプリング点毎の指標値のグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph of the index value for every sampling point. サンプリング点毎の時間差分値のグラフを一部拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the graph of the time difference value for every sampling point partially. 従来方法と本発明に係る心拍検出方法で抽出されたR−R間隔をプロットした図である。It is the figure which plotted the RR space | interval extracted by the conventional method and the heart rate detection method based on this invention. 本発明に係る心拍検出方法を適用した心拍検出装置の要部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the principal part of the heart-rate detection apparatus to which the heart-rate detection method concerning the present invention is applied. ECG波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of an ECG waveform. ECG波形のサンプリングデータのグラフの一部を示す図である。It is a figure which shows a part of graph of the sampling data of an ECG waveform. 従来の問題点を説明する図である。It is a figure explaining the conventional problem.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1〜図11は本発明に係る心拍検出方法の一実施の形態を適用して心拍時刻を検出する際の処理手順を説明する図である。この処理手順では、ECG波形のサンプリングデータ列等を、列ベクトルのように取り扱って心拍時刻を検出する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 1-11 is a figure explaining the process sequence at the time of detecting heartbeat time by applying one Embodiment of the heartbeat detection method based on this invention. In this processing procedure, a sampling data string of an ECG waveform is handled like a column vector to detect a heartbeat time.

図1(a)において、[x(1)、x(2)、…、x(n)]は、一定のサンプリング間隔(Δt)で取得されたECG波形のサンプリングデータ列(列ベクトル)である。このECG波形の列ベクトルを、行のマイナス方向に1つシフト(−1シフト)させたものと、プラス方向に1つシフト(+1シフト)させたものを作り(図1(b)参照)、行ごとに前者から後者を引くと、ECG波形の時間差分値y(i)=x(i+1)−x(i−1)の列ベクトル[y(1)、y(2)、…y(n)]が得られる(図1(c))。ここで、iは1以上n以下の任意の整数である。   In FIG. 1A, [x (1), x (2),..., X (n)] is a sampling data string (column vector) of an ECG waveform acquired at a constant sampling interval (Δt). . A column vector of this ECG waveform is shifted by one (-1 shift) in the minus direction of the row and one shifted (+1 shift) in the plus direction (see FIG. 1 (b)). When the latter is subtracted from the former for each row, a column vector [y (1), y (2),... Y (n) of the time difference value y (i) = x (i + 1) −x (i−1) of the ECG waveform. ]] Is obtained (FIG. 1 (c)). Here, i is an arbitrary integer from 1 to n.

なお、ここでは循環シフトを用いているため、両端の部分(ここでは、y(1)とy(n))は、実際の時間差分値とは異なっているが、データ列全体からすればごく一部であり、心拍時刻の検出に影響を与えることはほとんどない。このことは、この処理手順において循環シフトを用いている他の箇所に関しても同様である。   Note that since cyclic shift is used here, both end portions (here, y (1) and y (n)) are different from the actual time difference values, but only from the entire data string. It is a part and hardly affects the detection of the heartbeat time. The same applies to other parts using the cyclic shift in this processing procedure.

次に、時間差分値の列ベクトル[y(1)、y(2)、…、y(n)]を、行のマイナス方向にそれぞれk、k+L、…、k+m*Lシフトしたm+1の列ベクトルを考える(図2(a)参照)。これらの列ベクトルは、図2(a)に示すように、n×(m+1)の行列となり、行ごとの成分を見ると、サンプリング点iから未来に向かってk*Δt離れたところから、さらに未来に向かってm*L*Δtの時間領域(本発明でいう「サンプリング点iの前の所定の時間領域」に相当)を、Lが2以上の整数とすれば、サンプリングデータ列のサンプリング間隔よりも粗い、L*Δtの間隔で、ECG波形の時間差分値をピックアップした値の集合になっている(図3参照)。   Next, column vectors [y (1), y (2),..., Y (n)] of time difference values are respectively shifted by k, k + L,. (See FIG. 2 (a)). As shown in FIG. 2 (a), these column vectors become an n × (m + 1) matrix, and when looking at the components for each row, from the sampling point i toward the future, k * Δt further, If the time domain of m * L * Δt toward the future (corresponding to the “predetermined time domain before sampling point i” in the present invention) is an integer greater than or equal to 2, the sampling interval of the sampling data string It is a set of values obtained by picking up the time difference values of the ECG waveform at intervals of L * Δt that are coarser than those (see FIG. 3).

また、時間差分値の列ベクトル[y(1)、y(2)、…、y(n)]を、行のプラス方向にk、k+L、…、k+m*Lシフトしたm+1の列ベクトルを考える(図2(b)参照)。これらの列ベクトルは、図2(b)に示すように、n×(m+1)の行列となり、行ごとの成分を見ると、サンプリング点iから過去に向かってk*Δt離れたところから、さらに過去に向かってm*L*Δtの時間領域(本発明でいう「サンプリング点iの後の所定の時間領域」に相当)を、Lが2以上の整数とすれば、サンプリングデータ列のサンプリング間隔よりも粗い、L*Δtの間隔で、ECG波形の時間差分値をピックアップした値の集合になっている(図3参照)。   Also, consider an m + 1 column vector obtained by shifting a column vector [y (1), y (2),..., Y (n)] of time difference values by k, k + L,. (See FIG. 2 (b)). As shown in FIG. 2 (b), these column vectors become an n × (m + 1) matrix. When the components for each row are viewed, the sampling point i is further away from k * Δt toward the past. If the time domain of m * L * Δt toward the past (corresponding to the “predetermined time domain after the sampling point i” in the present invention) is an integer of 2 or more, the sampling interval of the sampling data string It is a set of values obtained by picking up the time difference values of the ECG waveform at intervals of L * Δt that are coarser than those (see FIG. 3).

なお、k、m、Lの値は、人間のECG波形に適用する場合は、例えば、k*Δt=25ms、m*L*Δt=100ms、L*Δt=10msなどとなるようにするのが適当である。   Note that the values of k, m, and L are, for example, k * Δt = 25 ms, m * L * Δt = 100 ms, and L * Δt = 10 ms when applied to a human ECG waveform. Is appropriate.

そして、図2(a),(b)における行ごとの最小値を取得し、この最小値をサンプリング点iの前後それぞれk*Δtからk*Δt+m*L*Δtの時間領域(以下、「所定の時間領域」という。)における時間差分値の最小値z(i)とする。この最小値z(i)の列ベクトルを[z(1)、z(2)、…、z(n)]とする(図2(c)参照)。   2A and 2B, the minimum value for each row in FIG. 2A is obtained, and the minimum value is obtained from the time region k * Δt to k * Δt + m * L * Δt before and after the sampling point i. The time difference value in the time domain of “)” is the minimum value z (i). The column vector of the minimum value z (i) is [z (1), z (2),..., Z (n)] (see FIG. 2C).

このサンプリング点iの前後の所定の時間領域における時間差分値の最小値z(i)は、サンプリング点iの前後のフロアレベルに相当し、このサンプリング点iの前後の所定の時間領域における時間差分値の最小値z(i)をサンプリング点iでの時間差分値y(i)と比較することで、サンプリング点iの前後のクリアランス、すなわちピークの単峰性を評価することができる。また、本来のR波以外に10ms幅より狭い棘波状の異常値がデータ列に含まれる可能性は低いため、L*Δtは10ms程度に粗くすることができ、それにより、心拍検出の精度を落とさずに計算負荷を軽減することができる。   The minimum value z (i) of the time difference value in a predetermined time region before and after the sampling point i corresponds to the floor level before and after the sampling point i, and the time difference in the predetermined time region before and after the sampling point i. By comparing the minimum value z (i) with the time difference value y (i) at the sampling point i, the clearance before and after the sampling point i, that is, the unimodality of the peak can be evaluated. In addition, since it is unlikely that a spike-like abnormal value narrower than the 10 ms width other than the original R wave is included in the data string, L * Δt can be coarsened to about 10 ms, thereby improving the accuracy of heartbeat detection. The calculation load can be reduced without dropping.

次に、時間差分値の列ベクトル[y(1)、y(2)、…、y(n)]から所定の時間領域における時間差分値の最小値の列ベクトル[z(1)、z(2)、…、z(n)]を引き(図4(a)参照)、「時間差分値−所定の時間領域における時間差分値の最小値」の列ベクトル[w(1)、w(2)、…、w(n)]を得る(図4(b)参照)。この列ベクトルの各値w(i)が本発明でいう「指標値」に相当する。以下、w(i)を指標値と呼ぶ。これ以降の処理ではw(i)の値が負のものしか必要としないので、列ベクトルの各指標値のうちその値が正のものは、その値を「0」に置き換える。   Next, the column vector [z (1), z () of the minimum value of the time difference value in a predetermined time domain from the column vector [y (1), y (2), ..., y (n)] of the time difference value. 2),..., Z (n)] are subtracted (see FIG. 4A), and the column vector [w (1), w (2) of “time difference value−minimum value of time difference value in a predetermined time domain” ,..., W (n)] are obtained (see FIG. 4B). Each value w (i) of this column vector corresponds to an “index value” in the present invention. Hereinafter, w (i) is referred to as an index value. In the subsequent processing, only a negative value of w (i) is required. Therefore, of the index values of the column vector whose value is positive, the value is replaced with “0”.

次に、この指標値の列ベクトル[w(1)、w(2)、…、w(n)]の中から、予め定められている閾値を下回り、かつ指標値の変化の傾向が減少から増加に転じる点の指標値を下向きのピークとして特定する。この場合、実際には、単純に「減少→増加」となる場合(図5(a))と、ピークの頂点で同じ値が2回続いて、指標値の変化の傾向が減少から横ばいを経て増加に転じる「減少→横ばい→増加」となる場合(図5(b))とがある。   Next, the index value column vector [w (1), w (2),..., W (n)] falls below a predetermined threshold value and the change tendency of the index value decreases. The index value of the point that starts to increase is identified as a downward peak. In this case, in fact, in the case of simply “decrease → increase” (FIG. 5 (a)), the same value continues twice at the peak apex, and the trend of change in the index value goes flat from the decrease. There is a case of “decrease → flat level → increase” which turns to increase (FIG. 5B).

ここで、(w(i+1)−w(i))*(w(i)−w(i−1))<0という条件に基づいて下向きのピークを特定しようとすると、「減少→横ばい→増加」を見逃すことになり、(w(i+1)−w(i))*(w(i)−w(i−1))≦0という条件にすると、「減少→横ばい→増加」のところを複数回カウントしてしまう。そこで、本実施の形態では、以下のようにする。   Here, when trying to identify a downward peak based on the condition of (w (i + 1) −w (i)) * (w (i) −w (i−1)) <0, “decrease → level → increase “(W (i + 1) −w (i)) * (w (i) −w (i−1)) ≦ 0”, there are a plurality of “decrease → level → increase”. Counts times. Therefore, in the present embodiment, the following is performed.

まず、指標値の列ベクトル[w(1)、w(2)、…、w(n)]について、(w(i+1)−w(i))*(w(i)−w(i−1))の値が負のところにフラグ「1」を立てた列ベクトル[a(1)、a(2)、…、a(n)]を求める(図6(a),(b),(c)参照)。また、(w(i)−w(iー1))が「0」となるところにフラグ「1」を立てた列ベクトル[b(1)、b(2)、…、b(n)]を求める(図7(a),(b)参照)。列ベクトル[a(1)、a(2)、…、a(n)]と列ベクトル[b(1)、b(2)、…、b(n)]とのORを取ると、下向きのピークの位置を示す列ベクトル[c(1)、c(2)、…、c(n)]が得られる(図8(a),(b)参照)。   First, for a column vector [w (1), w (2),..., W (n)] of index values, (w (i + 1) −w (i)) * (w (i) −w (i−1) )) To obtain a column vector [a (1), a (2),..., A (n)] with the flag “1” set at a negative value (FIGS. 6A, 6B, 6). c)). Further, a column vector [b (1), b (2),..., B (n)] in which a flag “1” is set where (w (i) −w (i−1)) is “0”. Is obtained (see FIGS. 7A and 7B). When the column vector [a (1), a (2),..., A (n)] and the column vector [b (1), b (2),..., B (n)] are ORed, A column vector [c (1), c (2),..., C (n)] indicating the position of the peak is obtained (see FIGS. 8A and 8B).

そして、列ベクトル[w(1)、w(2)、…、w(n)]と列ベクトル[c(1)、c(2)、…、c(n)]とを行(要素)ごとに掛け合わせて、指標値の下向きピークの値を示す列ベクトル[p(1)、p(2)、…、p(n)]を得る(図9(a),(b)参照)。   The column vectors [w (1), w (2),..., W (n)] and the column vectors [c (1), c (2),. To obtain a column vector [p (1), p (2),..., P (n)] indicating the downward peak value of the index value (see FIGS. 9A and 9B).

さらに、列ベクトル[p(1)、p(2)、…、p(n)]の値が予め定められた閾値を下回るところにフラグ「1」を立て、心拍時刻を示す列ベクトル[q(1)、q(2)、…、q(n)]を求める(図10(a),(b)参照)。   Further, a flag “1” is set where the value of the column vector [p (1), p (2),..., P (n)] falls below a predetermined threshold, and the column vector [q ( 1), q (2),..., Q (n)] are obtained (see FIGS. 10A and 10B).

そして、この列ベクトル[q(1)、q(2)、…、q(n)]と、サンプリング点の時刻の列ベクトル[t(1)、t(2)、…、t(n)]とを行ごとに掛け合わせることにより、心拍時刻を表す列ベクトル[r(1)、r(2)、…、r(n)]を得る(図11(a),(b)参照)。   The column vector [q (1), q (2),..., Q (n)] and the column vector [t (1), t (2),. Are multiplied for each row to obtain a column vector [r (1), r (2),..., R (n)] representing the heartbeat time (see FIGS. 11A and 11B).

これにより、指標値w(i)の変化の傾向が減少から増加に転じる場合には、減少から増加に転じる点の指標値が下向きのピークとして特定され、指標値w(i)の変化の傾向が減少から横ばいを経て増加に転じる場合には、横ばいから増加に転じる点の指標値が下向きのピークとして特定される。なお、この例では、指標値w(i)の変化の傾向が減少から横ばいを経て増加に転じる場合、横ばいから増加に転じる点の指標値を下向きのピークとして特定するようにしたが、減少から横ばいに転じる点の指標値を下向きのピークとして特定するようにしてもよい。   As a result, when the trend of change in the index value w (i) changes from decrease to increase, the index value at the point where the change starts from decrease to increase is identified as a downward peak, and the change trend of the index value w (i) In the case where the value changes from a decrease to a level increase and then increases, the index value at the point where the level changes from level to level increases is specified as a downward peak. In this example, when the tendency of change in the index value w (i) changes from decreasing to leveling and increasing, the index value at the point where leveling to leveling increases increases is specified as a downward peak. You may make it specify the index value of the point which turns to level as a downward peak.

図12は、図17のECG波形のデータに対し、本発明に係る心拍検出方法を適用した例を示している。グラフの曲線は、指標値w(i)すなわちサンプリング点i毎の「時間差分値−所定の時間領域における時間差分値の最小値」を表しており、横軸は時間、縦軸は電位[μV]である。ここで、所定の時間領域は、サンプリング点iの前後に25ms離れたところから100msの幅の区間としている。   FIG. 12 shows an example in which the heartbeat detection method according to the present invention is applied to the ECG waveform data of FIG. The curve of the graph represents the index value w (i), that is, “time difference value−minimum value of time difference value in a predetermined time region” for each sampling point i, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing potential [μV. ]. Here, the predetermined time region is a section having a width of 100 ms from a position 25 ms away before and after the sampling point i.

これを、図13を用いて説明する。図13は、ECG波形(図17に相当)の時間差分値y(i)のプロットを一部拡大したものである。図中の“◆”は、5ms間隔のサンプリング点に対応している。図中3カ所に、縦矢印と破線と横矢印を組み合わせたもので示した箇所がある。縦矢印で示すサンプリング点に対し、破線で示す前後両側に25msを隔てたところから、横矢印で示す100msずつの区間を考える。   This will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a partially enlarged view of the plot of the time difference value y (i) of the ECG waveform (corresponding to FIG. 17). “♦” in the figure corresponds to sampling points at intervals of 5 ms. In the figure, there are three locations indicated by combinations of vertical arrows, broken lines, and horizontal arrows. Consider a section of 100 ms each indicated by a horizontal arrow from a point 25 ms apart from the sampling point indicated by the vertical arrow on both front and rear sides indicated by a broken line.

矢印(1)で示された箇所は、心拍がないところであり、サンプリング点での値と、横矢印の区間での時間差分値の最小値が、絶対値の小さい、同程度の値になっている。したがって、指標値w(i)は、同程度の値同士の引き算となり、概ねゼロに近いものになる(図12の矢印(1)参照)。   The part indicated by the arrow (1) is a place where there is no heartbeat, and the value at the sampling point and the minimum value of the time difference value in the section of the horizontal arrow are the same value with a small absolute value. Yes. Therefore, the index value w (i) is subtracted between similar values, and is substantially close to zero (see arrow (1) in FIG. 12).

また、矢印(2)で示された箇所では、サンプリング点自体は心拍ではないが、横矢印の区間に心拍由来のピークがかかっている。そのため、サンプリング点での時間差分値は絶対値の小さい値であるが、横矢印の区間の時間差分値の最小値は、絶対値の大きい負の値になる。したがって、指標値w(i)は、絶対値の小さい値から絶対値の大きい負の値を引くので、絶対値の大きい正の値となる(図12の矢印(2)参照)。   Further, at the location indicated by the arrow (2), the sampling point itself is not a heartbeat, but a peak derived from a heartbeat is applied in the section of the horizontal arrow. Therefore, the time difference value at the sampling point is a value with a small absolute value, but the minimum value of the time difference value in the section indicated by the horizontal arrow is a negative value with a large absolute value. Accordingly, the index value w (i) is a positive value having a large absolute value because a negative value having a large absolute value is subtracted from a value having a small absolute value (see arrow (2) in FIG. 12).

一方、矢印(3)で示された箇所、すなわち心拍由来のピークの頂点では、指標値w(i)は、絶対値の大きい負の値から絶対値の小さい値を引くことになり、絶対値の大きい負の値となる(図12の矢印(3)参照)。   On the other hand, at the point indicated by the arrow (3), that is, at the peak peak derived from the heartbeat, the index value w (i) is obtained by subtracting a small absolute value from a negative value having a large absolute value. (See arrow (3) in FIG. 12).

つまり、上述の操作は、元の波形に対して、急峻なピークでの値はそのままに、その周辺での値は逆方向にへこませる、という効果を生んでいる。図12を見ても、指標値w(i)を「時間差分値−所定の時間領域における時間差分値の最小値」とすることで、心拍に由来する急峻なピークのみが一層強調され、極めて捉えやすくなっていることが分かる。   That is, the above-described operation produces an effect that the values at the steep peaks are kept as they are with respect to the original waveform, and the values at the periphery thereof are recessed in the opposite direction. As shown in FIG. 12, by setting the index value w (i) to “time difference value−minimum value of time difference value in a predetermined time region”, only a sharp peak derived from the heartbeat is further emphasized. You can see that it is easier to catch.

このように強調することによって、その下向きのピークを、ある閾値を下回るところで増減が反転している、といった条件で検出でき、蓄積されたデータに対しては、時間方向に走査しながら探索するという必要がなくなる。図12中、“◆”で表されたプロットは、本発明に係る心拍検出方法を適用して検出した心拍時刻と、それに基づくR−R間隔(縦軸右側、単位:[ms])を表している。   By emphasizing in this way, the downward peak can be detected under the condition that the increase / decrease is reversed below a certain threshold, and the accumulated data is searched while scanning in the time direction. There is no need. In FIG. 12, the plot represented by “♦” represents the heartbeat time detected by applying the heartbeat detection method according to the present invention and the RR interval (right side of vertical axis, unit: [ms]) based on the heartbeat time. ing.

なお、ここでは、指標値w(i)を示す曲線(図12)に対する閾値は、5秒毎に、その区間での最小値(5秒間の間には必ず心拍が含まれるので、その範囲での最小値は、心拍由来のピークの値といってよい)に0.5を乗じた値を用いた。また、ECG波形計測の状況に応じて、固定の値を用いてもよい。   Here, the threshold for the curve indicating the index value w (i) (FIG. 12) is the minimum value in that section every 5 seconds (because a heartbeat is always included in 5 seconds, As the minimum value, a value obtained by multiplying 0.5 by a peak value derived from a heartbeat) was used. A fixed value may be used according to the state of ECG waveform measurement.

図17のECG波形の場合では、使用している電極等の特性により、その振幅(基線の搖動を除く)は−300〜+300μV程度であり、その時間差分値の下向きのピークの値は概ね−400μV程度であるため、例えば−150μVなどとすることで、それらのピークを検出することができる。図18の従来方法において誤検出や取りこぼしがあったところも、本発明に係る心拍検出方法では的確に心拍を検出できていることが分かる。   In the case of the ECG waveform of FIG. 17, the amplitude (excluding the base line perturbation) is about −300 to +300 μV depending on the characteristics of the electrodes used, and the downward peak value of the time difference value is approximately − Since it is about 400 μV, for example, by setting it to −150 μV, those peaks can be detected. It can be seen that the heartbeat detection method according to the present invention can accurately detect the heartbeat even in the case of erroneous detection or missing in the conventional method of FIG.

図14は、図17を含むより長時間のECG波形データから、従来方法と本発明に係る心拍検出方法で抽出されたR−R間隔をプロットしたものである(横軸:時間、縦軸:[ms])。従来方法に比べ、本発明に係る心拍検出方法では心拍検出の精度が改善していることが分かる。また、本発明に係る心拍検出方法では、行列演算に基づいた一括処理によって行うことができるため、長時間におよぶECG波形データに対しても極めて短時間で結果を得ることができる。   FIG. 14 is a plot of RR intervals extracted from the longer time ECG waveform data including FIG. 17 by the conventional method and the heart rate detection method according to the present invention (horizontal axis: time, vertical axis: [Ms]). It can be seen that the accuracy of heartbeat detection is improved in the heartbeat detection method according to the present invention as compared with the conventional method. In addition, since the heartbeat detection method according to the present invention can be performed by batch processing based on matrix calculation, a result can be obtained in a very short time even for ECG waveform data that takes a long time.

図15に本発明に係る心拍検出方法を適用した心拍検出装置の要部の機能ブロック図を示す。この心拍検出装置100は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現され、メモリ(記憶媒体)1と、時間差分値算出部2と、最小値取得部3と、指標値算出部4と、心拍時刻決定部5とを備えている。   FIG. 15 shows a functional block diagram of the main part of a heartbeat detecting device to which the heartbeat detecting method according to the present invention is applied. The heartbeat detection device 100 is realized by hardware including a processor and a storage device, and a program that realizes various functions in cooperation with the hardware, and includes a memory (storage medium) 1 and a time difference value calculation unit. 2, a minimum value acquisition unit 3, an index value calculation unit 4, and a heartbeat time determination unit 5.

この心拍検出装置100において、メモリ1には、サンプリング点をiとするECG波形のサンプリングデータ列が蓄積される。また、時間差分値算出部2は、メモリ1に蓄積されているECG波形のサンプリングデータ列から、サンプリング点i毎に、i+1番目のサンプリングデータの値からi−1番目のサンプリングデータの値を引いた値を時間差分値y(i)として求める。   In this heartbeat detection device 100, the memory 1 stores a sampling data string of an ECG waveform with a sampling point i. Further, the time difference value calculation unit 2 subtracts the value of the (i−1) th sampling data from the value of the (i + 1) th sampling data for each sampling point i from the sampling data string of the ECG waveform stored in the memory 1. Is obtained as a time difference value y (i).

最小値取得部3は、時間差分値算出部2にアクセスし、サンプリング点i毎に、そのサンプリング点iの前後の所定の時間領域における時間差分値の最小値z(i)を取得する。指標値算出部4は、時間差分値算出部2および最小値取得部3にアクセスし、サンプリング点i毎に、そのサンプリング点iの時間差分値y(i)からそのサンプリング点iの前後の所定の時間領域における時間差分値の最小値z(i)を差し引いた値(時間差分値−所定の時間領域における時間差分値の最小値)を指標値w(i)として求める。   The minimum value acquisition unit 3 accesses the time difference value calculation unit 2 and acquires, for each sampling point i, the minimum value z (i) of time difference values in a predetermined time region before and after the sampling point i. The index value calculation unit 4 accesses the time difference value calculation unit 2 and the minimum value acquisition unit 3, and for each sampling point i, a predetermined value before and after the sampling point i from the time difference value y (i) of the sampling point i. A value obtained by subtracting the minimum value z (i) of the time difference values in the time domain is calculated as the index value w (i) (time difference value−the minimum value of the time difference values in the predetermined time domain).

心拍時刻決定部5は、指標値算出部4にアクセスし、サンプリング点i毎の指標値w(i)の中から、予め定められている閾値を下回り、かつ減少から増加に転じる点の指標値を下向きのピークとして特定し、この特定した下向きのピークの時刻を心拍時刻とする。   The heartbeat time determination unit 5 accesses the index value calculation unit 4, and the index value at the point where the index value w (i) for each sampling point i falls below a predetermined threshold and turns from decrease to increase. Is specified as a downward peak, and the time of the specified downward peak is set as a heartbeat time.

なお、上述した実施の形態では、メモリ1に蓄積されているECG波形のサンプリングデータ列から、サンプリング点i毎に、i+1番目のサンプリングデータの値からi−1番目のサンプリングデータの値を引いた値を時間差分値として求めるようにしたが、サンプリング点i毎のi+1番目のサンプリングデータの値からi−1番目のサンプリングデータの値を引いた値を移動平均処理した値を時間差分値y(i)とするようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the value of the (i−1) th sampling data is subtracted from the value of the (i + 1) th sampling data for each sampling point i from the sampling data string of the ECG waveform stored in the memory 1. Although the value is obtained as a time difference value, a value obtained by moving average processing a value obtained by subtracting the value of the (i + 1) th sampling data from the value of the (i + 1) th sampling data for each sampling point i is a time difference value y ( i) may be used.

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
[Extension of the embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.

本発明は、生体の心拍を検出する技術に適用することができる。   The present invention can be applied to a technique for detecting a heartbeat of a living body.

1…メモリ(記憶媒体)、2…時間差分値算出部、3…最小値取得部、4…指標値算出部、5…心拍時刻決定部、100…心拍検出装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Memory (storage medium), 2 ... Time difference value calculation part, 3 ... Minimum value acquisition part, 4 ... Index value calculation part, 5 ... Heartbeat time determination part, 100 ... Heartbeat detection apparatus.

Claims (8)

記憶媒体に蓄積されたサンプリング点をi(iは1以上の整数)とする生体の心電図波形のサンプリングデータ列から、前記サンプリング点i毎に、i+1番目のサンプリングデータの値からi−1番目のサンプリングデータの値を引いた値を時間差分値y(i)として求める時間差分値算出ステップと、
前記サンプリング点i毎に、そのサンプリング点iの前後の所定の時間領域における前記時間差分値の最小値z(i)を取得する最小値取得ステップと、
前記サンプリング点i毎に、そのサンプリング点iの前記時間差分値y(i)からそのサンプリング点iの前後の前記所定の時間領域における前記時間差分値の最小値z(i)を差し引いた値を指標値w(i)として求める指標値算出ステップと、
前記サンプリング点i毎の指標値w(i)の中から、予め定められている閾値を下回り、かつ前記指標値の変化の傾向が減少から増加に転じる点の指標値を下向きのピークとして特定し、この特定した下向きのピークの時刻を心拍時刻とする心拍時刻決定ステップと
を備えることを特徴とする心拍検出方法。
From the sampling data string of the electrocardiogram waveform of the living body in which the sampling point accumulated in the storage medium is i (i is an integer equal to or greater than 1), for each sampling point i, the value of the (i + 1) th sampling data is the i-1th. A time difference value calculating step for obtaining a value obtained by subtracting the value of the sampling data as a time difference value y (i);
A minimum value acquisition step of acquiring a minimum value z (i) of the time difference value in a predetermined time region before and after each sampling point i;
For each sampling point i, a value obtained by subtracting the minimum value z (i) of the time difference value in the predetermined time region before and after the sampling point i from the time difference value y (i) at the sampling point i. An index value calculating step for obtaining the index value w (i);
The index value at a point where the index value w (i) for each sampling point i falls below a predetermined threshold and the tendency of the index value to change starts from decreasing to increasing is specified as a downward peak. And a heartbeat time determination step using the specified downward peak time as a heartbeat time.
請求項1に記載された心拍検出方法において、
前記心拍時刻決定ステップは、
前記指標値の変化の傾向が減少から増加に転じる場合、減少から増加に転じる点の指標値を前記下向きのピークとして特定し、
前記指標値の変化の傾向が減少から横ばいを経て増加に転じる場合、横ばいから増加に転じる点の指標値あるいは減少から横ばいに転じる点の指標値を前記下向きのピークとして特定する
ことを特徴とする心拍検出方法。
The heartbeat detection method according to claim 1,
The heartbeat time determining step includes:
When the trend of change in the index value starts from decrease to increase, the index value at the point where decrease starts to increase is identified as the downward peak,
When the trend of the change in the index value changes from decreasing to leveling and increasing, the index value at the point where the level changes from leveling to increase or the index value at the point where the level changes from decreasing to leveling is specified as the downward peak. Heart rate detection method.
請求項1又は2に記載された心拍検出方法において、
前記心拍時刻決定ステップは、
前記サンプリング点i毎の指標値w(i)のうち、その値が正のものはその値を「0」に置き換えて、前記下向きのピークを特定する
ことを特徴とする心拍検出方法。
The heartbeat detecting method according to claim 1 or 2,
The heartbeat time determining step includes:
A heartbeat detection method characterized in that, among index values w (i) for each sampling point i, a positive one is replaced with “0” to identify the downward peak.
請求項1〜3の何れか1項に記載された心拍検出方法において、
前記時間差分値算出ステップは、
前記時間差分値y(i)を、前記サンプリング点i毎のi+1番目のサンプリングデータの値からi−1番目のサンプリングデータの値を引いた値を移動平均処理した値として求める
ことを特徴とする心拍検出方法。
In the heart rate detection method according to any one of claims 1 to 3,
The time difference value calculating step includes:
The time difference value y (i) is obtained as a value obtained by subtracting the value of the (i + 1) th sampling data from the value of the (i + 1) th sampling data for each sampling point i, as a value obtained by moving average processing. Heart rate detection method.
記憶媒体に蓄積されたサンプリング点をi(iは1以上の整数)とする生体の心電図波形のサンプリングデータ列から、前記サンプリング点i毎に、i+1番目のサンプリングデータの値からi−1番目のサンプリングデータの値を引いた値を時間差分値y(i)として求める時間差分値算出手段と、
前記サンプリング点i毎に、そのサンプリング点iの前後の所定の時間領域における前記時間差分値の最小値z(i)を取得する最小値取得手段と、
前記サンプリング点i毎に、そのサンプリング点iの前記時間差分値y(i)からそのサンプリング点iの前後の前記所定の時間領域における前記時間差分値の最小値z(i)を差し引いた値を指標値w(i)として求める指標値算出手段と、
前記サンプリング点i毎の指標値w(i)の中から、予め定められている閾値を下回り、かつ前記指標値の変化の傾向が減少から増加に転じる点の指標値を下向きのピークとして特定し、この特定した下向きのピークの時刻を心拍時刻とする心拍時刻決定手段と
を備えることを特徴とする心拍検出装置。
From the sampling data string of the electrocardiogram waveform of the living body in which the sampling point accumulated in the storage medium is i (i is an integer equal to or greater than 1), for each sampling point i, the value of the (i + 1) th sampling data is the i-1th. A time difference value calculating means for obtaining a value obtained by subtracting the value of the sampling data as a time difference value y (i);
Minimum value acquisition means for acquiring a minimum value z (i) of the time difference value in a predetermined time region before and after each sampling point i;
For each sampling point i, a value obtained by subtracting the minimum value z (i) of the time difference value in the predetermined time region before and after the sampling point i from the time difference value y (i) at the sampling point i. Index value calculating means for obtaining the index value w (i);
The index value at a point where the index value w (i) for each sampling point i falls below a predetermined threshold and the tendency of the index value to change starts from decreasing to increasing is specified as a downward peak. A heartbeat detection device comprising: a heartbeat time determination unit that uses the specified downward peak time as a heartbeat time.
請求項5に記載された心拍検出装置において、
前記心拍時刻決定手段は、
前記指標値の変化の傾向が減少から増加に転じる場合、減少から増加に転じる点の指標値を前記下向きのピークとして特定し、
前記指標値の変化の傾向が減少から横ばいを経て増加に転じる場合、横ばいから増加に転じる点の指標値あるいは減少から横ばいに転じる点の指標値を前記下向きのピークとして特定する
ことを特徴とする心拍検出装置。
The heartbeat detecting device according to claim 5, wherein
The heartbeat time determining means includes
When the trend of change in the index value starts from decrease to increase, the index value at the point where decrease starts to increase is identified as the downward peak,
When the trend of the change in the index value changes from decreasing to leveling and increasing, the index value at the point where the level changes from leveling to increase or the index value at the point where the level changes from decreasing to leveling is specified as the downward peak. Heart rate detection device.
請求項5又は6に記載された心拍検出装置において、
前記心拍時刻決定手段は、
前記サンプリング点i毎の指標値w(i)のうち、その値が正のものはその値を「0」に置き換えて、前記下向きのピークを特定する
ことを特徴とする心拍検出装置。
The heartbeat detecting device according to claim 5 or 6,
The heartbeat time determining means includes
Among the index values w (i) for each sampling point i, a positive value is replaced with “0”, and the downward peak is specified.
請求項5〜7の何れか1項に記載された心拍検出装置において、
前記時間差分値算出手段は、
前記時間差分値y(i)を、前記サンプリング点i毎のi+1番目のサンプリングデータの値からi−1番目のサンプリングデータの値を引いた値を移動平均処理した値として求める
ことを特徴とする心拍検出装置。
In the heartbeat detecting device according to any one of claims 5 to 7,
The time difference value calculating means includes
The time difference value y (i) is obtained as a value obtained by subtracting the value of the (i + 1) th sampling data from the value of the (i + 1) th sampling data for each sampling point i, as a value obtained by moving average processing. Heart rate detection device.
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