JPH05337091A

JPH05337091A - 生体信号検出型電気刺激装置におけるアーチファクト検出装置

Info

Publication number: JPH05337091A
Application number: JP4177790A
Authority: JP
Inventors: Minoru Sasaki; 佐々木　　実
Original assignee: Advance Co Ltd
Current assignee: Advance Co Ltd
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1993-12-21
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: JP2756747B2

Abstract

(57)【要約】【目的】アーチファクトと正常波を区別し、常に脈波
の拡張期と生体刺激とを一致させる。【構成】生体信号検出用センサ、前期生体信号検出用
センサから得られた生体信号より、生体信号波の間隔を
測定する間隔測定手段、前期間隔測定手段で得られた間
隔値を複数個取り込んだ後、この複数個間で平均値を測
定する平均測定手段、前期平均値測定手段で得られた平
均値と前期間隔測定手段で得られた間隔値とから、アー
チファクトの発生を検出する比較検出手段よりなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体信号検出型電気刺
激装置におけるアーチファクト検出装置に関する。

【０００２】

【従来例】脈拍、心電図等の生体信号から、たとえば心
臓の拡張期を検出し、この拡張期に重点を置いて刺激を
加えることによって、従来の電気マッサージ器、電気刺
激装置、低周波治療器とは比較にならない程、すぐれた
血行促進効果を図るおよび／又は痩身効果を得ることを
可能とする装置が提案された。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】生体より信号を検出す
る際、問題となるのは、脈波検出器、電極等のセンサ部
分及び、その周辺より発生するノイズ、（アーチファク
ト）に対する処理をどうすれば良いかである。例えばフ
ィルタによる除去も検討されるが生体信号と似た様な、
周波数成分、振幅を有するアーチファクトでは、その除
去にも限界がある。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】上記に鑑み本発明は、セン
サより検出した脈波等の生体信号より、その信号間隔を
複数個検出した後、この間隔を平均化して、平均値を求
め、この平均値と現信号の信号間隔を減算した値と、平
均値から導出した閾値とを比較し、前記閾値を基準とし
て、アーチファクトの発生を正確に検出する装置を実現
した。

【０００５】

【実施例】図１は、本発明の実施例を示す図である。 (１)はセンサであり、測定対象となる生体信号に応じて
異なる。センサ(１)は、例えば光電変換用トランスデュ
ーサ、電極等が例示される。センサ(１)は耳たぶ、指先
または、胸や手足等に装着して使用される。 (２)は、生体信号認識手段であり、心電図であればＲ波
等、脈波であれば、ピークを認識して認識パルスを出力
する手段である。 (３)は、間隔測定手段であり、脈拍、心電図等の周期、
間隔、周波数等を測定、その値を示す間隔信号を出力す
る手段である。 (４)は、平均値算出手段であり、入力される間隔信号を
複数個取り込み、この複数個分で平均し、その平均値信
号を出力する。 (５)は、減算手段であり、間隔測定手段(３)から出力さ
れた間隔信号と、平均手段(４)から出力された平均値信
号とに対し減算処理を行ない減算値信号を出力する。 (６)は比較手段であり、閾値設定手段(７)から出力され
る閾値信号と減算手段より出力される減算値信号を入力
して比較し、比較結果信号を出力する。 (７)は閾値設定手段であり、(４)から出力される値に対
する適当な割合および又は固定値を設定して閾値信号を
出力する。 (８)は、出力判断手段であり、比較手段(６)が出力した
比較結果信号と、生体信号認識手段(２)が出力した認識
パルスを入力し入力した認識パルスの内、比較結果信号
がアーチファクトを示す場合を除いてパルスを出力す
る。 (９)は、出力手段であり、前記出力判断手段(８)の出力
パルスに応じて、人体に対し、刺激可能な、電気信号を
出力する。出力手段(９)は、例えば、コイル、トランス
等の昇圧素子と、これに昇圧動作を行なわせるドライバ
とで構成された昇圧パルス発生回路や、コイル、トラン
ス等の昇圧素子と、昇圧エネルギーを蓄積するためのコ
ンデンサ等の蓄積素子、及びこれらの素子を駆動させる
為のドライバとの組み合わせで構成された昇圧パルス発
生回路、あるいは、刺激用パルスを、機械的振動に変換
させる振動子等で構成されたりしてもよい。

【０００６】次に動作を説明する。センサ(１)で、検出
された、生体信号は、生体信号認識手段(２)に於いてパ
ルスに変換され、出力される。生体信号認識手段(２)か
ら出力されたパルスは、間隔測定手段(３)と出力判断手
段(８)に入力され、間隔測定手段(３)でパルス間隔値を
示す信号に変換される。間隔測定手段(３)から出力され
た間隔値信号は、平均手段(４)、減算手段(５)に入力さ
れる。平均手段(４)は、それまで入力された間隔値信号
と共に入力された間隔値信号を加算しこれを平均して平
均値信号を減算手段(５)、閾値設定手段(７)へ出力す
る。減算手段(５)は、間隔測定手段(３)から出力された
間隔値信号と、平均手段(４)から、出力された平均値信
号とを減算させ、その減算値を比較手段(６)に出力す
る。閾値設定手段(７)は、平均値算出手段(４)の信号に
対する適当な割合および／又は固定値を設定して閾値信
号と比較手段(６)に出力する。比較手段(６)は、閾値設
定手段(７)から出力された閾値信号と、減算手段(５)か
ら出力された減算値信号から、閾値に対する大小を示す
信号を出力判断手段(８)へ出力する。出力判断手段(８)
は、生体信号認識手段(２)から入力した認識パルスに対
して、比較手段(６)から、入力した閾値に対する大小を
示す信号で閾値より小さい場合にパルスを出力し、大き
い場合に出力を行なわない。出力判断手段(８)から、出
力されたパルスは、出力手段(９)に入力され、生体刺激
用信号に変換され、出力端(10)に装着されている導子、
振動子を介して生体に刺激が供給される。

【０００７】次に図２に示す他の実施例について、説明
する。センサ(21)、生体信号認識手段(22)、出力手段(2
4)は、図１で示したセンサ(１)、生体信号認識手段
(２)、出力手段(９)と同一であるから、説明は省略す
る。 (23)は、ワンチップマイクロコンピュータであ
り、その内部の処理手順を(231)〜(235)で示した。(23
1)は間隔測定手段であり、生体信号認識手段(22)から出
力された認識パルスを取り込み、パルス間隔の値を測定
し、その測定値Ａを出力する。(232)は、平均値算出手
段は、間隔測定手段(231)で得られた測定値Ａを複数回
分取り込みこれを加算した後平均値Ｂを出力する。次に
(233)は減算手段でＣ←Ａ−Ｂを実行、Ｃの値を出力す
る。(234)は比較手段でＣ＞Ｂ／Ｎを実行する(Ｂ／Ｎ)
は閾値である。即ち、減算手段(233)で得られた値Ｃ
が、平均値算出手段で得られた平均値Ｂに特定の割合
(１／Ｎ)を掛けた値よりも大きいか小さいかを比較し、
大きいとき偽、小さい時は真である信号を出力する。
(235)は、出力判断手段であり、比較手段(234)から真で
あるという出力を入力した時、生体信号認識手段(22)か
ら出力したパルスに同期して出力手段(24)へ出力する。
上述した平均値算出手段に於ける複数回の加算の複数回
とは、心拍数と鑑みて決める必要があり、だいたい４、
６、８、16回が好ましいが、この限りではない。又、比
較手段(234)で示した割合(１／Ｎ)は、小さければ、真
の脈波をアーチファクトと判定してしまう可能性が大き
くなり、大きければアーチファクトをひろいやすくな
る。

【０００８】図３は、図２で示した実施例の動作を示す
図である。(３Ａ)は図２で示した脈波センサーで得られ
る脈波図である。(３Ｂ)は、脈波の立ち上がりから、ピ
ークをむすぶパルスを生成した図であり、生体信号認識
手段の一出力パルス例でもある。更に(３Ｃ)は、(３Ｂ)
のパルスの立ち上がりから拡張期間を判定し、刺激用パ
ルスを出力した時の出力波形図である。実際アーチファ
クトが混入した時の例を図３の(３Ｄ)、(３Ｅ)に示す。
(３Ｄ)は、(３Ｂ)を時間的に縮少したものであり、(３
Ｅ)は(３Ｃ)を縮少したものである。(Ｘ)区間に於いて
は正常な脈波を検出し、(３Ｂ)と(３Ｃ)で示した関係通
りに動作が行なわれている。(Ｙ)区間では、センサーの
揺動等により、脈波のピークが多発するアーチファクト
が出現しているが、刺激用出力パルスは、アーチファク
トにトリガーされることなく、一定の区間を保って出力
がなされていることを示している。

【０００９】更により具体的な他の実施例を図４に示
す。(41)は、脈波センサであり、赤外線ＬＥＤと、フォ
トトランジスタとの組み合わせによって、耳たぶ、指先
等に装着使用されるものである。(42)は、増幅器であ
り、脈波センサで検出された脈波電気信号を増幅する。
(43)は、微分回路であり、脈波信号を微分脈波信号に変
換させるものである。(44)は、ピークホールド回路であ
り、電気信号の立ち上りピークを保持する手段である。
(45)は、コンパレータであり、増幅器の出力とピークホ
ールド回路の出力を比較し、一方が、他の入力を上回っ
ている時、パルスを出力する。(46)はワンチップマイク
ロコンピュータであり、プログラムを内蔵し、拡張期を
検出するプログラム、図２で示したアーチファクト検出
するプログラム、刺激用パルスを出力するプログラム等
が内蔵されている。(47)は出力手段であり、数十から数
百(Ｖ)で数(ＨＺ)の刺激パルスを出力する。(471)はス
イッチング用トランジスタであり、ベースはマイクロコ
ンピュータ(46)、エミッタは接地、コレクタには、ダイ
オード(473)のアノード、コイル (472)の一端が接続さ
れている。コイルの他端は電源の(＋)極に接続されてい
る。ダイオード(473)のカソードはコンデンサー(474)の
一端に接続している。(475)は、刺激出力用トランジス
タであり、エミッタは、コンデンサ(474)の一端と接続
し、コレクタは出力端(476)と接続し、ベースは、マイ
クロコンピュータ(46)と接続している。

【００１０】次に動作を説明する。脈波センサー(41)で
得られた脈波信号は、増幅器(42)で増幅された後、微分
回路(43)で微分波形に変換される。微分回路(43)から出
力した微分波は、ピークホールド回路(49)と、比較回路
(45)の一端に供給される。比較回路(45)は、一方の入力
に入力された微分回路の出力パルスの立ち上りと立ち下
りを検出してパルスを出力させる。マイクロコンピュー
タ(46)は、コンパレータ(45)の出力を入力し、拡張期を
認識すると共に図１、図２で示したアーチファクト検出
処理を行なう。電気刺激用パルスを出力する以前に、マ
イコン(46)は、トランジスタ(471)へ数(ＫＨｚ)〜数十
(ＫＨｚ)のパルスを出力する。トランジスタ(471)は、
断続的にコイルへ通電させることにより、コイルに昇圧
パルスを発生させている。この昇圧パルスは数十から数
百(Ｖ)であるが、磁数(μｓｅｃ)とパルス幅がせまく刺
激にならないものである。ダイオード(473)は、コイル
(472)で生じた昇圧パルスを導通させ、コンデンサ(474)
へ昇圧パルスを供給して蓄積させる。マイクロコンピュ
ータ(46)は拡張期にスイッチングトランジスタ(475)へ
別の出力端から、パルスを出力して出力端(476)に刺激
パルスを出力させる。このパルスは数(Ｈｚ)〜数十(Ｈ
ｚ)で連続乃至断続仕様を有する。出力端（476)には導
子、電極等の粘着性非粘着性を有するインタフェースが
接続される。このインターフェースは、人体、腹部等に
装着される。

【００１１】

【発明の効果】以上詳述の如く本発明は、アーチファク
トと、正常波との区別が可能であり、常に脈波の拡張期
と、生体刺激とを一致化させることができる等の効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】

【図２】

【図４】本発明の実施例を示す図。

【図３】図１、図２、図４で示した実施例の動作を示す
図。

【符号の説明】

１センサ２生体信号認識手段３間隔測定手段４平均値算出手段５減算手段６比較手段７閾値設定手段８出力判断手段９出力手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体信号検出用センサ、前記生体信号検
出用センサから得られた生体信号より、生体信号波の間
隔を測定する間隔測定手段、前記間隔測定手段で得られ
た間隔値を複数個取り込んだ後、この複数個間で平均値
を測定する平均値測定手段、前記平均値測定手段で得ら
れた平均値と前記間隔測定手段で得られた間隔値とか
ら、アーチファクトの発生を検出する比較検出手段より
なることを特徴とするアーチファクト検出装置。