JPH021566A - 周期測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、生体信号時に胎児の心拍信号トランスジュ
ーサで変換して得られた電気信号の周期を測定する周期
測定装置に関する。

［従来の技術］ 生体信号の周期を測定する方式として従来、生体信号の
自己相関関数を求め、この自己相関関数から周期を測定
する相関方式による周期測定が知られている。

相関方式による周期測定方式とは、生体信号を表わす電
気信号を適当なサンプリング周期でサンプリングし、サ
ンプリングされたデータから生体信号の自己相関関数を
計算し、計算された自己相関関数から生体信号のピーク
を検出し、周期を求めるものである。

ところで相関方式による周期測定は、生体信号の自己相
関関数を求めれば、生体信号の心拍の周期の近くでピー
クが得られることに基いている。しかしながら−役向に
周期に対応する真のピークの付近には動揺成分等による
小さなピークが存在する場合が多い。また生体信号を検
出する際に外部から雑音成分が加わる場合もある。

生体信号の正しい周期を測定するためには、これら成分
による複数のピークのうち生体信号の周期に対応する真
のピークを検出することが必要である。

また従来の相関関数方式による周期の測定においては、
生体信号の全周期域にわたる自己相関関数をはじめに計
算し、この自己相関関数から周期性を示すピークを検出
して生体信号の周期を測定するという方式を用いている
。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながらこのような方式では、自己相関関数を記憶
させるためのメモリとして大容量メモリを必要とする。

また生体信号の全周期域にわたって自己相関関数を計算
しているので生体信号の周期が小さい場合には無意味な
計算作業を多量に行ってしまう可能性もあり実時間処理
の観点からみて望ましいものではなかった。

この発明は上述のような実情に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、心拍信号の自己相関関数を゛記憶す
るメモリの必要記憶容量を低減せしめ、かつ自己相関関
数から得られる複数のピークのうち生体信号の周期に対
応する真のピークを正しく検出して、正しい周期を測定
することのできる、又実時間で周期の測定のできる周期
測定装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ この発明によれば、心拍信号を表わす電気信号を所定の
サンプリング周期でサンプリングするサンプリング手段
と、該サンプリング手段によって得られたデータを用い
て、各サンプリング時点において、測定周期の実質的に
最小値に対応する位相差変数より大きく現サンプリング
の結果計算に必要なデータの揃った特定の位相差変数に
ついて、前記電気信号の自己相関関数を最後まで計算す
る自己相関関数計算手段と、計算された前記自己相関関
数の現サンプリング時点までの経過時間による変化に基
づいて、計算開始から現サンプリング時点までに計算が
完了した自己相関関数の最大値のみを記憶する最大値記
憶手段と、該最大値記憶手段に記憶された最大値より後
のサンプリング時点で計算された新たな自己相関関数を
前記記憶された最大値と比較して前記新たな自己相関関
数が大きいときに出力信号を発生する自己相関関数比較
手段と、該自己相関関数比較手段の出力信号によって、
前記最大値記憶手段に記憶される最大値を前記新たな自
己相関関数に更新する更新手段とを備えて成る、各サン
プリング時点において計算開始から現サンプリング時点
までの最大値の検出をする最大値検出手段と、該最大値
検出手段の前記自己相関関数比較手段からの出力信号を
受ける毎に、それ迄の計時を終了して新たな計時を再開
し、測定周期の実質的に最小値に対応する時間を計時し
たとき信号を出力する計時手段と、該計時手段からの出
力信号を受けて、その時に前記最大値記憶手段に記憶さ
れている最大値の時間軸上の位置によって決定される位
相差変数の値に対応した時間を計算する周期計算手段と
を具備して成ることを特徴とする周期測定装置が提供さ
れる。

最大値検出手段は、前記計時手段が信号を出力した時の
最大値の値を基準にして最大値検出レベルが設定される
レベル設定手段を備え、このレベルを越える最大値を検
出することが好ましい。

［実施例］ 以下のこ発明の実施例の装置を胎児の心拍信号の周期測
定に使用した場合について第１図ないし第５図を参照し
ながら説明する。

ところで生体信号を一定のサンプリング周期Ｔ、でサン
プリングして得られる各サンプリング時のデータｆ（ｋ
）（但し、ｋ＝１．２．３・・・ｎ）とすると、この生
体信号の自己相関関数Ａ（て）は（１）式であられされ
る。

（１）式においてては生体信号をあられす電気信号に位
相差を与える位相差変数であり、ｋはサンプリング序数
である。ｎは１サンプリングサイクルにおけるサンプリ
ング回数であり、１サンプリングサイクルとは、ｎ回の
サンプリングによって位相差変数での成る値における１
つの自己相関関数値を計算する過程をいう。

（１）式は展開すると（２）式のようにあられされる。

Ａ（τ）＝−（ｆ（１）ｆ（１＋で）÷ｆ　（２）　ｆ
　（２＋℃）＋　ｆ　（３）　ｆ　（３＋で）） ＋・・・＋ｆ　（ｎ）　ｆ　（ｎ十℃））　　・・・（
２）（２）式は位相差変数でだけ時間軸上でずれている
２つの時刻におけるサンプリングデータｆ　（ｋ）とｆ
　（ｋ十で）との積ｆ　（ｋ）　ｆ　（ｋ＋τ）をｎ回
加えることによって生体信号の自己相関関数が得られる
ことを意味している。すなわち第１図を参照して説明す
ると、自己相関関数Ａ　（ｍ）は、時間軸上でサンプリ
ング周期Ｔｓの間隔でサンプリングされたデータのうち
時間軸上で位相差変数で２ｍに対応する時間だけずれた
２つのサンプリングデータ、例えばｆ　（１）とｆ　（
ｍ＋１）、ｆ（＝２）とｆ　（ｍ＋２）　、　・−ｆ　
（ｎ＋ｍ）とｆ　（ｎ）−等の積、ｆ　（１）　ｆ　（
ｍ＋　１）ｆ（２）とｆ　（ｍ＋２）　・・ｆ　（ｎ）
とｆ（ｍ＋ｎ）・・・等をｎ回加えることによって求め
られることになる。

なおここでｆ　（１）を最新のデータとする。

このような自己相関関数計算形態を胎児の心拍信号につ
いて適用した場合を第２図を参照して説明する。

胎児心拍信号の周期はほぼ３００ｍ５ないし１５００ｍ
ｓの範囲にある。したがって心拍信号を表わす電気信号
の全周期域にわたる自己相関関数を計算するためには、
測定周期の最小値を３００ｍ５とし最大１５００ｍｓま
での位相差を設定して自己相関関数を求める必要がある
。すなわち位相差変数でを３００／Ｔ、ないし１５００
／Ｔ、（７）範囲で変化させる必要がある。そしてこの
範囲内て位相差変数℃が心拍信号の周期Ｔに定められた
時、すなわちｍ＝Ｔと定められた時自己相関関数は最大
のピークを有するから、この最大のピークを検出するこ
とにより心拍信号を表わす電気信号の周期を求めること
ができる。

先に述べたように通常胎児の心拍信号の最小周期はほぼ
３００ｍ５であるから自己相関関数の計算は測定周期の
実質的な最小値すなわち３００ｍ５から開始する。すな
わち第１のサンプリングサイクルにおいて周期３００ｍ
５についての自己相関関数を求める。この場合、位相差
変数てはｍ＝３００／Ｔ、で求められ、サンプリング周
期Ｔ、を５ｍｓと設定すれば位相差変数では６０となる
。自己相関関数の計算においては、それに先立ってまず
、サンプリング周期Ｔｇ＝５ｍｓをもって心拍信号のサ
ンプリングを行い、各サンプリングによって得られたデ
ータｆ　（１）　、　　ｆ　（２）　、　　ｆ　（３）
　−ｆ　（ｎ）をメモリに記憶させておく。これらのデ
ータを用いて、位相差変数で＝６０についての自己相関
間ｆｉ！ＬＡ（６０）を求める。自己相関関数Ａ　（６
０）の求め方は第１図を参照して述べた方１式による。

すなわち、位相差変数で＝６０だけずれた２つのサンプ
リング時における２つのデータｆ　（ｋ）　とｆ（ｋ＋
６０）　、例えばｆ（１）とｆ　（１＋６０）。

ｆ（２）とｆ　（２＋６０）、・・・の積を計算し、こ
れら積の総和を求める。このようにして位相差変数τを
６０と設定したときの自己相関関数Ａ　（６０）を求め
る。Ａ　（６０）の値は、比較のため次のサンプリング
サイクルにおける自己相関関数が得られるまでメモリに
記憶しておく。

次に第２サンプリングサイクルに移り、位相差変数での
値を“°１″だけ進めＡ（６１）についての自己相関関
数計算を行う。Ａ（６１）の自己相関関数計算はＡ　（
６０）の場合の計算形態と実質的に同じであるので省略
することにする。自己相関関数Ａ（６１）と、先に計算
し記憶しておいた自己相関関数Ａ　（６０）とを比較す
る。。比較結果から連続する２つのサンプリングサイク
ル間における変化状態を調べる。そして２つのサンプリ
ングサイクル間に増加から減少の状態変化があれば、サ
ンプリングサイクルにピークがあることになる。

上述のような方式においては、１サンプリングサイクル
中に位相差変数でのある値についての自己相関関数を計
算し、その計算結果をメモリに記憶し、次のサンプリン
グサイクルにおける“ｌｏｏだけ進めた位相差変数τで
の自己相関関数の計算結果と比較することによりピーク
を検出するものであるので、最新のサンプリングサイク
ルにおける自己相関関数計算値のみを記憶しておけばよ
く、メモリ容量の低減化が図れる。

ところで先にも述べたように自己相関関数から得られる
ピークの中には信号の周期に対応する本来のピークの他
に、その付近に存在する傾向のあるピークまで検出され
てしまう。正しい周期を測定するためには、これらピー
クの中から周期に対応する本来のピークすなわち真のピ
ークを検出する必要がある。

真のピークとなり得る可能性のあるピークとして検出す
るための条件として、閾値としての最小レベルを定め、
この最小レベルに基いてレベルチエツクを行うことと、
あるピークが検出された場合、そのピーク検出後、最小
測定周期に対応する時間だけ自己相関関数の計算を続は
計算された自己相関関数値と記憶されている自己相関関
数値とを比較し、最小測定周期に対応する時間にそれ以
上の大きさのピークが検出されないとき、そのピークを
真のピーク検出信号として出力する。

レベルチエツクは、ピークとして検出すべき信号に対し
て成る閾値を定め、ピークがこの閾値を越えているか否
かによってそのピークが検出するものであるか否かを定
めるものである。

この閾値はその時の信号の状態に応じて最適な値を選ぶ
ようにする。一般に周期を示す真のピーク値は、信号の
強度、波形に影響されるが、特に問題とするのは雑音で
ある。つまり雑音が少ないほど真のピークは大きくはっ
きりと現われるが、雑音が多いと何れが真のピークか識
別することが困難になる。

このような理由でピーク検出に際しては、その時の信号
の状態に応じた閾値を設定する必要が生じるわけである
。

この−例として本実施例では前回の測定で採用したピー
ク、すなわち最新の真のピークを基準にして例えばその
ｌ／２の値を閾値に設定している。

第３図を参照して説明すると、今時側ｔ１にてピークＰ
、が検出されたとしよう。ピークＰｌが検出されるとま
ずピークＰ、の１／２のレベルＬ１が閾値として設定さ
れる。レベルＬ、が設定されると、その後検出されるピ
ークはレベルＬ１を越えるもののみとなる。図の例では
時刻ｔ２にピークＰ２が存在しているが、このピークＰ
２はその時の閾値として設定されているレベル上ｌ以下
であるので真のピークとなり得る可能性のあるピークと
して検出されない。次に時刻ｔ、においてピークＰ３が
存在している。このピークＰ３はレベルＬ１を越えるも
のであり、しかも前のピークＰ＋　より大きなピークで
あるので真のピークとなり得る可能性のあるピークとし
て検出される。ピークＰ３が検出されると閾値の変更が
行われ、ピークＰ、のレベルの１７２のレベルＬ。

が新たな閾値として設定される。レベルＬ３が設定され
た後はその後検出されるピークはレベルＬ３を越えるも
のに限定される。以下同様にして新たな閾値のレベルを
越えるピークが検出され、それが前の閾値のときのピー
クを越える毎に閾値が変更され、変更された閾値な越え
るピークのみが検出される。

このようにして偽ピークの検出を阻止することができる
。なお閾値としては閾値を越えたピークの都度新しい閾
値とする代りに、前の周期検出時のピークによって決定
された閾値を次の周期検出時に一定のまま使用すること
も可能である。

このようなレベルチエツクを行うことにより、ピークの
検出後側定周期の実質的に最小値に対応する時間だけ自
己相関関数の計算を続け、検出されたピークとそれより
後に検出されたピークとを比較し、この時間内にそれ以
上の大きさのピークが存在しないか否かの確認と合せて
真のピークの検出精度が一層向上する。

前述のように自己相関関数から得られるピークには周期
に対応する真のピークの他に、この真のピークの付近に
存在するいくつかのピークも含まれている。正しい周期
を測定するためには、これらピークのうち真のピークを
検出しなければならない。付近に存在するピークは一般
に真のピークにかなり近接して存在しているものである
ことから、あるピークを検出した後一定時間自己相関関
数の計算をつづけ、その一定時間内に検出されたビーク
以上の大きさのピークが存在しているか否かを確認する
ことにより、付近にも存在するピークを真のピークとし
て検出してしまうことが防止される。この一定時間は、
測定周期に対応する時間の最小値に定めれば充分であり
、また最小値に設定することによって測定結果を生体信
号の真の周期に等しい間隔で得ることができる。このた
め実施例では、ピーク検出後自己相関関数の計算を続け
る時間は測定周期の実質的に最小値に対応する時間すな
わち３００ｍ５に定めている。

第４図を参照して説明すると、図示するように、今時側
ｔｌｌにおいてピークＰ１が検出されたとすると、この
検出時ｔｌｌから３００ｍ５の間すなわち時刻ｔ１□ま
で自己相関関数計算を継続する。そして第４図に示され
るように時刻ｔ２１においてピークＰ、より大きなピー
クＰ２が検出されたとしよう。この場合にはピークＰ＋
はクリアして捨て、ピークＰ２を新たなピークとしてそ
の後３００ｍ５の間すなわち時刻ｔ２２まで継続して自
己相関関数計算を行い、その間にピークＰ２より大きな
ピークが存在しない場合にはピークＰ２を真のピークと
して検出するものである。第４図においてピークＰ２が
検出された時刻ｔ２１の後３００ｍ５以内すなわち時刻
ｔ２□までのある時刻ｔ３１においてピークＰ２より小
振幅のピークＰ３が得られたとしよう。しかしながらピ
ークＰ２よりも振幅の小さなピークＰ３は真のピークと
なり得る可能性のあるピークとしては採用されない。こ
のようにして時刻ｔ２１以後３００　ｍｓが経過すると
すなわち時刻ｔ２２に達すると時刻ｔ２＋にて得られた
ピークＰ２が周期を示す真のピークとして検出される。

この時点において相関関数計算を終了し、周期計算を行
う。このようにして求めた真のピークＰ２が得られたと
きの位相差変数での値すなわちτ２は周期Ｔに対応する
ものであり、周期ＴはＴ＝ｔ２ｘＴｓなる式で与えられ
る（Ｔｓはサンプリング周期）　すなわち、真のピーク
Ｐ２の時間軸上の位置は時刻ｔ２２から３００ｍ５だけ
時間軸上でさかのぼることにより求められ、求められた
真のピークの時間軸上の位置によって決定される位相差
変数での値で２に対応した時間が生体信号をあられす電
気信号の周期Ｔとなり、周期Ｔは、Ｔ＝τ２×Ｔ、で与
えられる（　Ｔ　ｓはサンプリング周期）。次の周期測
定は再びて＝６０（周期３００ｍ５に対応する）から始
め、同様に行われる。

以上のようにして生体信号の正しい周期が測定される。

なお、第４図において、て、、て、はそれぞれピークＰ
Ｌ、Ｐ３の時間軸上の位置によって決定される位相差変
数の値を示す。

ここで、相関関数計算を３００ｍ５から始め、（生体信
号周期Ｔ＋３００ｍ５）で終了していることは、このピ
ークの検出、測定結果の出力時期という点で重要な意味
を含んでいる。

まず真のピークの検出については、測定対象の生体信号
のとり得る最小周期以下では真のピークが存在すること
はあり得す、また最小周期以内の間隔で真のピークが存
在することもあり得ない。

したがってこのようにして確認されたピークは真の周期
の二倍の周期のピークを示す可能性を完全になくすこと
ができる。

測定結果の出力時期という点に関しては、生体信号の真
の周期に同期して測定結果を出力することができるとい
う効果がある。すなわち周期測定を最小周期の３００ｍ
５から始めているが、一方ピーク確認期間として最小周
期に等しい３００ｍ５を設定しているので、結果的に真
の周期に等しい時間間隔で測定結果を出力することがで
きる。

例えば真の周期が５００ｍ５であれば測定結果も５００
ｍ５毎に出力される。周期が変化した場合には出力され
る間隔もそれに応じて変化する。これは、相関関数計算
間隔がデータサンプリング周期に一致していれば、相関
関数計算が時間軸上を実時間で進行するということ、す
なわち信号の最小周期からこの最小周期と真の周期との
和であられされる時間までの時間については相関計算は
真のピークであるか否かの確認のための最小周期に等し
い時間内に行われることによるものである。

第５図は、第１図ないし第４図を参照して述べた周期測
定を行なうためのこの発明の周期測定装置の一実施例の
構成を概略的に示しているものである。

第５図に示す実施例を説明すると、トランスジューサ２
２は婦人の腹部Ｗ上に配置されて胎児の心拍数信号を検
出する。トランスジューサ２２から出力された心拍信号
をあられす電気信号はそれに結合された全処理回路２３
によって適当な波形成形がなされた後、第２図に示され
るように、サンプリング周期をもってサンプリングされ
、デジタル信号ｆ（１）、ｆ（２）、−ｆ　（ｍ＋１）
。

ｆ　（ｍ　＋　２　）　、　・ｆ　（ｍ　＋　ｎ　）の
形態にアナログ−デジタル変換（Ａ−Ｄ変換）される。

サンプリング回路２４でサンプリングされたかつＡ−Ｄ
変換されたデータｆ　（１）　、　ｆ　（２）　、・・
・ｆ　（ｍ＋　１　）　、　ｆ　（ｍ＋２）　、　・・
・はそれに接続されたデータメモリ２６に記憶される。

データメモリ２６は複数のシフトレジスタで構成されて
おり、新しいデータが入力される毎にそれまで記憶され
ていたデータがそれぞれ１ビツトずつ移動し、最も古い
データは押し出されて消滅する。データメモリ２６には
乗算器２８が接続されており、乗算器２８には加算器３
０が接続されている。乗算器２８は、位相差変数てに値
がｍである場合、ｆ（１）　　・ｆ　（ｍ＋１）、　ｆ
（２）　　・ｆ　（ｍ＋２）、・・・なる乗算を行い、
複数の積を求める。

乗算器２８により求められた積ｆ（１）・ｆ　（ｍ＋１
　）”、　　ｆ　（２）　　・ｆ　（ｍ＋２）　、−は
加算器によりｆ　（１）　　・ｆ　（ｍ＋１）　＋ｆ　
（２）　　・ｆ　（ｍ＋２）　−なる加算が行われ、和
が求められる。この和は、位相差変数でがｍである場合
の自己相関関数Ａ　（ｍ）をあられす。すなわち、乗算
器２８および加算器３０は、自己相関関数を計算するた
めの計算回路を構成しており、上記したように、データ
メモリ２６に記憶されているデータを用いて実質的に（
２）式の計算をおこない自己相関関数を計算する。すな
わち各サンプリングサイクル毎にある値に定められた位
相差変数てについての自己相関関数の計算を行う。加算
器３０にはピーク検出器３２が接続されており、このピ
ーク検出器３２は小容量の記憶手段と比較手段とを有す
る（詳細な構成については第６図参照）。ピーク検出器
３２の前記記憶手段には、−サンプリングサイクル以前
の自己相関関数計算値、例えばＡ　（ｍ　−１）　が記
憶されており、記憶されているこの計算値と新たに入力
されてくる次のサンプリングサイクルの計算値Ａ　（ｍ
）とを比較手段で比較すると共に、新たに入力されてき
た計算値Ａ　（ｍ）が前に記憶されていた値Ａ（ｍ−１
）より大きい場合には新たに入力されてきた計算値Ａ　
（ｍ）を記憶する。ピーク検出器３２は、自己相関関数
計算値のうち最大の値のもののみを記憶するだけで充分
であるので、その記憶手段は小容量のものでよい。

連続する二つのサンプリングサイクルにおける自己相関
関数計算値を比較し、その増減状態を調べ、連続する二
つの計算値の比較から増加から減少の傾向が認められた
場合その最初のサンプリングサイクルにピークが存在す
ることになる。

ピーク検出器３２にはピークレベルチエツク回路３４が
接続されている。ピークレベルチエツク回路３４は比較
器を主要要素として構成され、ピーク検出器３２からの
ピーク検出信号と、基準レベルを示す基準信号とが入力
される。そしてピークレベルチエツク回路３４は、ピー
ク検出器３２によって検出されたピークのレベルと基準
レベルとを比較する。基準レベルとしては例えば先にも
述べたように前回測定された真のピークの１／２のレベ
ルが設定される。検出されたピークが基準レベルを越え
るものであると、ピークレベルチエツク回路３４は信号
を出力する。計時手段はピーク検出器３２からの出力信
号とピークレベルチエツク回路３４からの出力信号とを
共に受ける毎にリセットされて計時を再開し、測定周期
の実質的に最小値に対応する時間を計時したとき信号を
出力する。ピーク確認回路３６は、このような計時を行
う計時手段であるカウンタを主要構成とするものであり
、ピーク検出器３２からの出力信号とピークレベルチエ
ツク回路１３４　カラの出力信号とを共に受ける毎にリ
セットされて計時を再開し、測定周期の実質的に最小値
に対応する時間、この実施例では３００ｍ５を計時した
とき、上記検出されたピークを真のピークと判断して真
のピーク検出信号を出力する。計数動作時間を３００ｍ
５としたのは、先に述べたように、通常胎児の最小心拍
信号周期はほぼ３００ｍ５であり、最小心拍信号周期内
に真のピークが存在することはあり得ないので検出ピー
クが真のピークであるか否かを確認するのには３００ｍ
５で充分であるからである。

ピーク検出器３２、ピークレベルチエツク回路３４、ピ
ーク確認回路３６は、例えば第６図に示すような回路で
構成される。メモリ５２は比較器５４からの書込み信号
の制御のもとに加算器３０で計算された自己相関関数計
算値を読み込み記憶するものである。比較器５４は、加
算器３０からの新な自己相関間７数計算値Ａ　（ｍ）と
、それ以前にメモリ５２に記憶されていた自己相関関数
計算値例えばＡ（ｍ−１）とを比較する。新たな自己相
関関数計算値Ａ　（ｍ）のほうが大きい場合には、比較
器５４からの出力信号により、メモリ５２の内容は、こ
の新たな自己相関関数計算値Ａ　（ｍ）に更新される。

比較器５４の出力信号はまた、ＡＮＤゲー）−６０を介
してカウンタ６２に入力される。メモリ５２に記憶され
ている自己相関関数計算値Ａ　（ｍ）はピークレベルを
チエツクするための比較器５６に入力され、比較器５６
にて、基準レベル発生器５８から入力されている基準レ
ベルと比較される。基準レベル発生器５８は、前回の測
定における真のピークの、例えば１／２のレベルを求め
、このレベルを基準レベルとして出力するものである。

比較の結果、メモリ５２に記憶されている自己相関関数
計数値Ａ　（ｍ）のレベルが基準レベルを越えるもので
ある場合には、比較器５６は信号を出力する。比較器５
４．５６の出力信号はＡＮＤゲート６０に入力される。

比較器５４５６の出力信号が共に存在するときＡＮＤゲ
ート６０は信号を出力する。ＡＮＤケート６ｏの出力信
号はピーク確認回路を構成するカウンタ６２にリセット
信号として入力される。カウンタ６２は、ＡＮＤゲート
６０の出力信号を受ける毎に計時を再開し、測定周期の
実質的に最小値に対応する時間、この実施例では３００
ｍ５、を計時すると、具体的には３００ｍ５に相当する
数のクロックパルスを計数すると、信号を出力する。カ
ウンタ６２の出力信号は真のピーク検出信号として周期
計算手段としての周期計算回路３８に入力されると共に
、メモリクリア信号としてメモリ５２に人力される。

以上のような構成ならびに動作により、ピーク検出、ピ
ークの確認が行われ、真のピークが検出されることにな
る。

ピーク確認回路３６に接続された周期計算回路３８はピ
ーク確認回路３６からの出力信号すなわち真のピーク検
出信号を受けると、その時のピークの時間軸上の位置に
よって決定される位相差変数℃の値に対応した時間を計
算する。この時間は心拍信号をあられす電気信号の周期
Ｔに対応するものである。すなわち、真のピークが得ら
れたときの位相差変数での値は周期Ｔに対応するもので
あり、したがって周期Ｔは真のピークの時間軸上の位置
によって決定される位相差変数での値に対応した時間で
あられされる。周期計算回路３８に接続された心拍数計
算回路４０は計算された周期に基いて心拍数を計算する
。心拍数計算回路４０は制御回路４２に接続されている
。制御回路４２には、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）
を備えた表示器４４が接続されている。表示器４４は制
御回路４２を介して心拍数計算回路４０から出力される
信号に基いて心拍信号の心拍数を表示する。制御回路４
２には、この時、心拍数計算回路４０からの信号が雑音
成分を含んでいる場合あるいはプローブはずれが生じた
ような場合、心拍数計算回路４０からの信号を表示器４
４へ入力しないように制御して誤った心拍数の表示を阻
止するような補助手段を備えているとよい。しかし、こ
れはこの発明と直接関係はないので詳細な説明は省略す
る。

制御回路４２はまた、サンプリング回路２４にクロック
パルスを出力して、サンプリング回路２４におけるサン
プリングタイミングを制御している。制御回路４２はさ
らに、位置サンプリング毎に乗算器２８に位相差変数で
の値を指示する信号を出力する。位相差変数での値は、
第１のサンプリングサイクルにおいては、心拍信号の周
期の実質的に最小値に対応する時間に対応する値、例え
ばて＝（ｍ−１）から始め、サンプリングサイクルの進
行にしたがってで＝ｍ、　て＝　（ｍ＋１）、て＝＝　
（ｍ＋２）、・・・というように、順次進められる。乗
算器２８は制御回路４２からの信号の指示する位相差変
数での値だけはなれた二つのデータ、例えば位相差変数
での値がｍであるとき、ｆ　（１）およびｆ（ｍ＋１）
、をデータメモリ２６から読出し、その積ｆ（１）・ｆ
　（ｍ＋１）を求める。制御回路４２は加算器３０にタ
イミング信号を出力し、加算器３０は制御回路４２から
のタイミング信号に基いて、乗算器２８で順次計算され
る計算結果ｆ（１）・ｆ　（ｍ＋１）、ｆ’（２）　・
ｆ　（ｍ＋２）、＝を加算していく。すなわち、乗算器
２８と加算器３０とで制御回路４２による制御のもとに
データメモリからデータを読出して実質的に（２）式に
示す自己相関関数Ａ　（ｍ）の計算を行う。

制御回路４２にはさらに基準レベル検出器４６が接続さ
れている。基準レベル検出器４６は制御回路４２から適
当な時間間隔で出力されてくるタイミング信号にしたが
って、サンプリングされたデータに符号付けする場合の
最適な基準レベル（ゼロレベル）を検出し、サンプリン
グ回路２４に最適基準レベル指示信号を出力する。デー
タに符号付けする際データの正負のバランスが良好にと
られているほど得られる自己相関関数は確実な周期性を
あられすものであるが、基準レベル検出器４６はそのた
めの最適値を求めるためのものであり、サンプリングの
際データの最大値、最小値あるいは平均値を検出して基
準レベルの最適値を求めるものである。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明によれば、各サンプリング時
点において測定周期の実質的に最小値に対応する位相差
変数より大きい特定の位相差変数について自己相関関数
を計算し、計算された前記自己相関関数の経過時間によ
る変化に基づいて自己相関関数の最大値を検出して、こ
の最大値のみを記憶して、後で計算した新たな自己相関
関数が大きいときに記憶される最大値を更新することに
より、自己相関関数の計算結果を１つだけ記憶できれば
よく、必要記憶容量を極端に低減した周期測定装置を提
供することができる。

又、自己相関関数の計算を、位相差変数の時間軸で、心
拍信号の測定周期の実質的に最小値からはじめ、最大値
の変更後も自己相関関数の計算を続け、その実質的な最
小値に対応する時間だけより大きな自己相関関数が存在
しないとき、記憶されている最大値を真のピークとして
検出するようにしたことにより、本来の信号の周期を示
す真のピークのみを確実に検出することができ、それに
よって正しい周期を測定することができるばかりでなく
、自己相関関数計算範囲が前記実質的な最小値から真の
ピークと前記実質的な最小値との和までに限定され、前
記最小値以下及び前記和以上の計算が不要になるので、
無意味な計算が省かれ実時間処理に有効であると共に、
測定すべき信号の周期にほぼ等しい時間間隔で測定結果
を出力することのできる周期測定装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による周期測定装置における自己相
関関数の計算形態を説明するために用いた図、 第２図は、この発明の周期測定装置を胎児心拍数の周期
測定に適用した場合を説明するための胎児心拍信号を示
す図、 第３図は、胎児心拍信号の自己相関関数から得られる複
数のピークのうち真のピークを検出するためのレベルチ
エツクを説明するための図、第４図は、この発明の装置
において検出したピークが真のピークであるか否かを確
認するために、ピークを検出した後一定時間自己相関関
数の計算を続ける動作を説明するための図、第５図は、
この発明の周期測定装置の１実施例の構成を概略的に示
すブロックダイヤグラム、第６図は、第５図に示す周期
測定装置におけるピーク検出器、ピークレベルチエツク
回路およびピーク確認回路の詳細な構成を示す図である
。 図中、２３・・・前処理回路、２４・・・サンプリング
回路、２６・・・データメモリ、２８・・・乗算器、３
０・・・加算器、３２・・・ピーク検出器、３４・・・
ピークレベルチエツク回路、３６・・・ピーク確認回路
、３８・・・周期計算回路、４０・・・心拍数計算回路
、４２・・・制御回路、４４・・・表示器、４６・・・
基準レベル検出器である。 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）心拍信号を表わす電気信号を所定のサンプリング
   周期でサンプリングするサンプリング手段と、 該サンプリング手段によつて得られたデータを用いて、
   各サンプリング時点において、測定周期の実質的に最小
   値に対応する位相差変数より大きく現サンプリングの結
   果計算に必要なデータの揃つた特定の位相差変数につい
   て、前記電気信号の自己相関関数を最後まで計算する自
   己相関関数計算手段と、 計算された前記自己相関関数の現サンプリング時点まで
   の経過時間による変化に基づいて、計算開始から現サン
   プリング時点までに計算が完了した自己相関関数の最大
   値のみを記憶する最大値記憶手段と、該最大値記憶手段
   に記憶された最大値より後のサンプリング時点で計算さ
   れた新たな自己相関関数を前記記憶された最大値と比較
   して前記新たな自己相関関数が大きいときに出力信号を
   発生する自己相関関数比較手段と、該自己相関関数比較
   手段の出力信号によつて、前記最大値記憶手段に記憶さ
   れる最大値を前記新たな自己相関関数に更新する更新手
   段とを備えて成る、各サンプリング時点において計算開
   始から現サンプリング時点までの最大値の検出をする最
   大値検出手段と、 該最大値検出手段の前記自己相関関数比較手段からの出
   力信号を受ける毎に、それ迄の計時を終了して新たな計
   時を再開し、測定周期の実質的に最小値に対応する時間
   を計時したとき信号を出力する計時手段と、 該計時手段からの出力信号を受けて、その時に前記最大
   値記憶手段に記憶されている最大値の時間軸上の位置に
   よつて決定される位相差変数の値に対応した時間を計算
   する周期計算手段とを具備して成ることを特徴とする周
   期測定装置。
2. （２）前記最大値検出手段は、前記計時手段が信号を出
   力した時の最大値の値を基準にして最大値検出レベルが
   設定されるレベル設定手段を備え、このレベルを越える
   最大値を検出することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の周期測定装置。