JPH0759234B2

JPH0759234B2 - 脈拍計における脈拍値演算処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH0759234B2
Application number: JP1301111A
Authority: JP
Inventors: 安弘食場
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1995-06-28
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: JPH03159634A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、生体から検出された脈拍パルスに基づいて脈
拍値を表現する脈拍計において、脈拍測定開始後、短時
間で且つ正確な脈拍値を得ることの出来る脈拍演算方法
及び装置に関する。

（ロ）従来の技術脈拍計は、被測定生体の脈拍を測定する測定器であっ
て、例えば、小型電球や発行ダイオードによって、耳た
ぶや指先のような抹消の組織に、光を当て、血液の干満
に基づく透過光の変化を、リュウ化カドミュウム素子や
フォトタランジスタ等の光検出素子で検出して、脈拍数
を測定する光電型の脈拍計や、生体の抹消に高周波電流
を流し血液の干満に基づく生体電気インピーダンスの変
化を検出して、脈拍数を測定するインピーダンス型の脈
拍計が、実用化されている。

これらの脈拍計により、脈拍数を測定する場合上記反射
光やインピーダンスの検出信号を繰り返しパルス信号に
整形し、この繰り返しパルス信号について、隣り合うパ
ルス同士のパルス間隔を求め、このパルス間隔に基づい
てマイクロコンピュータ（以下マイコンと言う）にて、
所定の演算を行って脈拍値を得、この脈拍値を表示器に
表示する構成を採っている。そして、上記マイコン内に
おける演算装置及び方法として、次に示すようなものが
採用されている。

第10図（ａ）に示すように、脈拍パルス１と脈拍パルス
２の間を、マイコンの内部タイマー３のパルス（ｂ）の
カウンタ値を数えることにより各脈拍パルス間隔毎の脈
拍数の計算が可能となるが、第５図のように一定周期で
安定して脈拍パルスが、入力された場合は、表示にバラ
ツキがないが、第10図（ｃ）のように、脈拍パルスの中
に短い間隔のパルス４、５などが、入力された場合は、
表示が変動して見にくくなる。

その解決策として、複数個の脈拍パルスを、平均化して
表示することや、例えば、特開昭64−49538号公報にて
提案された３回平均化すること等が提案されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題前記せる平均化して表示することは、パルス間の間隔に
関係なく、平均回数を固定している為に低い脈拍数で
は、表示の更新が、遅くなり、現時点での脈拍値を把握
しにくくなる。また、３回平均化法は、一種のデジタル
フィルターであり、変動は、少ないくなるが、応答性に
欠けるなどの欠点を有する。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、上記の欠点を解決せんとするもので脈拍演算
には、初めの脈拍パルス間の脈拍パルス間隔を検出し、
この検出値に基づいて、平均化のための基準脈拍パルス
数を設定し、この設定した個数の脈拍パルス間隔の各脈
拍パルスの検出値の平均化に基づいて脈拍数値の演算を
行い、表示すると共に、演算終了後、新たに平均化個数
を決定し、以後脈拍演算を繰り返し行うものである。

又、途中の脈拍パルス以外の異常パルス（ノイズ）を取
り除くことも合わせて行い、正しい脈拍値を表示せんと
するものである。

上記の異常パルスの取り除きには、初期に測定する脈拍
パルスの間隔より所定倍以上、例えば２倍以上、あるい
は、所定値以下例えば、1/2以下の間隔の異常パルス
が、到来あるいは、入力すれば、その異常パルスは、無
効とし、また、これらの異常パルスが、２度続いた場合
には、再度新たに平均化のための基準脈拍パルス数を再
設定する脈拍計における脈拍値演算処理装置及び方法で
ある。

（ホ）作用上記の脈拍値演算処理装置及び方法によれば、初期の脈
拍パルス間隔により、平均化のための脈拍パルス間隔の
個数を決定して演算に移るため、測定開始から演算処理
までの時間が少なくてすみ速く脈拍値を表示させること
が出来る。また、脈拍パルスの途中に異常パルスが混入
した時に起こる異常に短いまたは異常に長い間隔のパル
スや、脈拍センサー等が、脈拍を検出し損なった時に起
こる所定の脈拍パルス間隔より、例えば２倍以上の長い
脈拍パルスや1/2未満の短い脈拍パルス（ノイズ）を無
視することにより、精度が高く、応答性の速い脈拍計を
提供することが出来る。

（ヘ）実施例以下、本発明の構成並びに方法を図について説明する。
第１図は、脈拍計の電気的構成を示すブロック図であ
る。脈拍計は、RAM、ROM、CPU等を内蔵した制御用のマ
イコン９を備えており、マイコン９の入力側には、脈拍
測定等の指示を行う操作キー10と、脈拍センサー11とが
接続され、出力側には、脈拍値を表示する表示器12が、
接続されている。

マイコン９には、脈拍センサー11により生成された脈拍
パルスの出力に基づいて、所定の演算処理を行い、脈拍
値の数値表示信号を出力するプログラムが組み込まれて
いる。上記脈拍計であれば、まず、脈拍センサー11で、
作られたデジタルのパルス信号をマイコン９に入力す
る。マイコン９では、脈拍パルス信号のパルス間隔を演
算処理する。

第11図は、一般的な測定方法を説明する波形図であり、
脈拍パルス信号１と２の間を、マイコン９に内蔵された
クロックパルス３のカウント数を求めることにより、脈
拍値を算出することが出来る。

例えば、クロックパルスのパルス間隔ｔが、ｔ＝0.9765（ミリ秒）で、サンプリングされたパルス間隔のクロックパルス数
ｎが、ｎ＝975 であれば、脈拍数Ｐは、Ｐ＝（61442/975）＝63.0（回／分）と、求めることが出来る。

第５図は、本発明の脈拍演算処理方法を説明するための
図であり、まず、初期の脈拍パルスの間隔６により、平
均化のための基準脈拍パルス数を決定する。この平均化
のための基準脈拍パルス数の設定は、第２図のようにし
て求める。この第２図は、フローチャート図であり、ま
ず、初期の脈拍パルスが入力されると、マイコンに内蔵
したタイマーをオンにし（ステップ13）、次の脈拍パル
スが、入力されるとマイコン内のタイマーをオフにし
（ステップ14）、タイマーのパルス数を読み出す（ステ
ップ15）。タイマーのパルス値が、2048以上（即ち２秒
以上）かどうかを判定し（ステップ16）、２秒以上であ
れば、ステップ17へ行き、ここで、パルス値ガ、3072以
上（３秒以上）であるかを判定し、３秒以上であれば、
ステップ13へ戻る。従って、パルス値が、2048以上で30
72未満（２秒以上３秒未満）であれば、平均化する脈拍
パルス間隔数を４とし、４パルス間隔の平均化の判断を
行う。また、同様にステップ18において、パルス値が10
24以上で2048未満（１秒以上２秒未満であれば、６パル
ス間隔の平均化の判断とする。ステップ19の判断によ
り、パルス値512以上1024未満（500ミリ秒以上１秒未
満）であれば、８パルス間隔の平均化の判断とする。ス
テップ20で、パルス値256以上512未満（250ミリ秒以上5
00ミリ秒未満）では、10パルス間隔の平均化の判断とす
る。尚、パルス値が、256未満であれば、再度初期のス
テップの平均化のための脈拍パルス設定手段にもどされ
る。ステップ210で、平均化脈拍パルス数が、セットさ
れる。

以上のようにして、初期の平均化のための脈拍パルスの
パルス数をパルス間隔により変更して設定する。しか
し、脈拍パルス間隔が、３秒以上のパルス（脈拍数20以
下）と250ミリ秒未満（脈拍数240以上）は、測定範囲外
とする。平均化脈拍パルス数の設定後、脈拍値演算のス
テップ220へと移行する。

第５図で、初期の脈拍パルスの間隔６において平均化の
ための脈拍パルスのパルス数を、４パルス間隔の平均と
判断した場合、ハルス間隔７を測定し、その結果を表示
し、パルス６において、６パルス間隔の平均と判断した
場合は、パルス間隔８を測定し、その結果を表示する。
演算終了と同時に、第２図のルーチンを繰り返し演算す
る。

次に脈拍パルスの異常パルスの防止について、第６図乃
至第９図について説明する。まず、第６図において、初
期の平均化のための脈拍パルス数の設定は、初めの脈拍
パルス間隔21で行い、後続のパルスの途中でパルス間隔
22のように、初めのパルス間隔21より２倍以上のパルス
間隔のパルス22が入力された場合、これを無視し、も
し、初めの脈拍パルス間隔で、４パルス間隔の平均と判
断した場合は、脈拍値Ｐは、Ｐ＝４×61442/（N₁＋N₂＋N₃＋N₄）の計算を行う。

ここで、パルス間隔23、24、25、26の和（N₁＋N₂＋N₃＋
N₄）は、カウントクロック数であり、数値の61442は、
タイマーのクロックパルスのパルス間隔が、0,9765ミリ
秒の場合の１分間当りの換算値である。第７図では、パ
ルス間隔27で、平均化のための脈拍パルス数を設定する
が、計測する脈拍パルスの途中に、パルス間隔28のよう
に、パルス間隔27の1/2以下の短いパルス間隔のパルス
が入力された場合には、これを無視して、パルス間隔2
9、30、31、32を採用し、脈拍値Ｐは、Ｐ＝４×61442/（N₁＋N₂＋N₃＋N₄）の計算を行う。

第８図においては、パルス間隔33より２倍以上の長いパ
ルス間隔34、35が２度続いた場合、パルス間隔36にて、
平均化のための脈拍パルス数の再設定を行い、例えば、
４パルス間隔の平均であれば、パルス間隔37、38、39、
40を採用して、脈拍値Ｐは、Ｐ＝４×61442/（N₁＋N₂＋N₃＋N₄）を計算して求める。

第９図においては、パルス間隔40より1/2に満たないパ
ルス間隔41、42が、２度続いた場合、パルス間隔43に
て、平均化のための脈拍パルス数の再設定を行い、第８
図と同様の演算を行う。

以上のような異常パルスを除く方法を、第３図のフロー
チャートに基づいて説明する。ｎデータ取り込み（ステ
ップ44）を行った後、パルスカウント値が２倍以上か
（ステップ45）、1/2未満か（ステップ46）を判断し、
その範囲であれば、ｎデータのセーブをする（ステップ
47）。パルスカウント値が２倍以上あるいは、1/2未満
が一回目であれば、そのデータは、無視して（ステップ
48）、データ取り込み（ステップ44）へ移行する。

パルス間隔が、基準より２倍以上か、1/2未満が、２度
続いた場合（ステップ49）は、平均化のためのパルス数
設定の再設定（ステップ50）へ移行する。

第４図では、脈拍値の演算ルーチンの説明をする。ここ
では、平均化パルス間隔数を４パルス間隔の場合につい
て説明する。

まずn₁データの取り込み（ステップ51）を行った後、ノ
イズ判定（ステップ52）し、その後、n₁データセーブ
（ステップ53）し、同様に、n₂〜n₄のデータがセーブ出
来れば（ステップ54〜62）、脈拍演算（ステップ63）を
行い、結果を表示（ステップ64）し、平均化のための脈
拍パルス間隔の初めのステップに戻り、以後経時的に続
けられる。

（ト）発明の効果上記せる脈拍演算処理装置及び方法によれば、脈拍の数
に応じて適切な平均化のための脈拍パルス間隔の数を設
定するために、その時点での脈拍値を迅速且つ正確に、
表示することが出来るとともに、ノイズを防止すること
が出来るため、急激な脈拍変動をノイズと判定している
ため、真の脈拍値を得ることが出来る。更に、例えば２
倍以上あるいは、1/2未満のパルスが２度続いた場合に
は、直ちに、初めから再計測するので、急激な変動にも
十分対応することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第９図は、本発明の脈拍計における脈拍値演
算処理装置及び方法を示し、第１図は、電気的構成を示
すブロック図で、第２図乃至第４図はフローチャート
図、第５図乃至第９図は、脈拍パルスと処理方法を説明
するための波形図である。第10図は、一般的な脈拍の測
定方法を説明するための波形図で、（ａ）は、脈拍波形
図、（ｂ）は、タイマーのクロック波形図、（ｃ）は異
常脈拍パルスを説明するための脈拍波形図である。１、２……脈拍パルス３……クロックパルス９……マイクロプロセッサー 10……操作キー、11……脈拍センサー 12……表示器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脈拍計に採用され、脈拍測定開始直後に生
体の脈拍パルスから求められる初めの脈拍パルス間のパ
ルス間隔を検出し、その検出値に基づいて後続して検出
される脈拍パルスの平均化のための基準脈拍パルス数を
設定し、これらの設定された各脈拍パルス検出値により
脈拍数を演算処理することを特徴とする脈拍計における
脈拍値演算処理方法。
【請求項２】初めの脈拍パルス間隔より所定倍以上ある
いは所定値以下の脈拍パルス間隔の異常パルスが到来し
た場合には、演算処理時またはその前に、その異常パル
スの入力値を無視することを特徴とする請求項１に記載
の脈拍計における脈拍値演算処理方法。
【請求項３】初めの脈拍パルス間隔より所定倍以上ある
いは所定値以下の脈拍パルス間隔の異常パルスが連続し
て到来した場合には、演算処理時またはその前に、これ
らの入力値を無視し、改めて次の脈拍パルス間のパルス
間隔を検出した後、平均化のための基準脈拍パルス数を
設定し直し、これらの再設定された脈拍パルス検出値に
より脈拍値を演算処理することを特徴とする請求項１又
は２記載の脈拍値演算処理方法。
【請求項４】脈拍計に採用され、脈拍測定開始直後に生
体の脈拍パルスから求められる初めの脈拍パルス間のパ
ルス間隔を検出する検出手段と、前記検出手段による検
出値に基づいて、後続する脈拍パルスの平均化のための
パルス数を設定させる基準脈拍パルス数設定手段と、こ
の設定された数の脈拍パルスの各パルス間隔を検出する
第２の検出手段と、これらの脈拍パルス検出値により脈
拍数を演算処理する演算処理手段とよりなることを特徴
とする脈拍計における脈拍値演算処理装置。