JPH08229013A - 脈波ｒ−ｒ間隔測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 心電計を用いることなく、心電図Ｒ−Ｒ間隔
及びその変動を確実に推計できる、簡易な脈波Ｒ−Ｒ間
隔測定装置を提供する。 【構成】 開示される脈波Ｒ−Ｒ間隔測定装置は、被験
者の脈波を時々刻々に検出し、脈波の状態に応じたアナ
ログの検出信号を生成する脈波センサ１と、前記アナロ
グの検出信号をデジタル化するＡ／Ｄコンバータ５と、
デジタル化された前記検出信号を所定の周期で取り込ん
で、前記脈波のピーク値及びピーク時点を求め、脈波Ｒ
−Ｒ間隔を算出するＣＰＵ（演算手段）９とを備えてな
る。この装置によれば、脈波Ｒ−Ｒ間隔、平均脈波Ｒ−
Ｒ間隔、脈波Ｒ−Ｒ間隔標準偏差を容易に得ることがで
きる。脈波の伝わる速さは、とても速くて、心臓の打つ
のとほとんど同時に体中に伝わるので、脈波Ｒ−Ｒ間隔
は、心電図Ｒ−Ｒ間隔と等価と考えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、医療の自律神経の検
査等に適用できる脈波Ｒ−Ｒ間隔測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】心臓は自律神経系によって支配されてい
て、脈拍数は、心臓のペースメーカといわれる部分の細
胞の電気的興奮頻度で決まる。具体的には、交感神経の
興奮によってアドレナリンが分泌されると脈拍数は増加
し、副交感神経の興奮によってアセチルコリンが分泌さ
れると減少する。したがって、自律神経の機能検査のた
めには、従来、心電図Ｒ−Ｒ間隔の変動を調べることが
有用である。このことは、例えば、吉川等の「心電図Ｒ
−Ｒ間隔による自律神経検査法について」（自律神経、
２４巻１号，１９９７年，２１−２７頁）や中居等の
「心電図Ｒ−Ｒ間隔変動と臨床的意義」（臨床病理、第
３４巻第３号別冊、３３９−３４２頁、臨床病理刊行
会）に記載されている。心電図Ｒ−Ｒ間隔の変動を知る
ためには、心電から心拍のＲ波を検出し、Ｒ波とＲ波と
の間隔を求める必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、心電図は、
心臓の筋肉がその活動に際して発生する１００ｍＶ程度
の活動電位に基づいて身体の各部に生じる電位を前胸
部、あるいは四肢の特定の部位で測定し、これを増幅
し、記録して得られるもので、心電図を得るための心電
計は、複雑かつ高価であり、加えて、測定に際しては、
被験者を上半身を裸にさせた後、ベッドの上に寝かせ、
皮膚の上の測定点に直接電極センサを装着しなければな
らず、測定のための準備が煩雑であるという欠点があ
る。また、測定のための操作も複雑で手間もかかるとい
う問題がある。

【０００４】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、心電計を用いることなく、心電図Ｒ−Ｒ間隔及
びその変動を確実に推計できる、簡易な脈波Ｒ−Ｒ間隔
測定装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明に係る脈波Ｒ−Ｒ間隔測定装
置は、被験者の脈波を時々刻々に検出し、脈波の状態に
応じたアナログの検出信号を生成する脈波センサと、上
記アナログの検出信号をデジタル化するＡ／Ｄ変換器
と、デジタル化された上記検出信号を所定の周期で取り
込んで、上記脈波のピーク値及びピーク時点を求め、脈
波Ｒ−Ｒ間隔を測定する演算手段とを備えてなることを
特徴としている。

【０００６】また、請求項２記載の発明、請求項１記載
の脈波Ｒ−Ｒ間隔測定装置であって、上記演算手段が、
算出された脈波Ｒ−Ｒ間隔に基づいて、平均脈波Ｒ−Ｒ
間隔、脈波Ｒ−Ｒ間隔標準偏差、単位時間当たりの脈拍
数を導出することを特徴としている。

【０００７】

【作用】この発明の構成において、脈波センサから被験
者の脈波が時々刻々に検出される。この脈波は、Ａ／Ｄ
変換器によって、デジタル化された後、演算手段に一定
のサンプリング周期毎に順次取り込まれて、脈波のピー
ク値及びピーク時点が求められる。得られたピーク時点
−ピーク時点から、脈波Ｒ−Ｒ間隔が算出され、さら
に、請求項２記載の構成では、平均脈波Ｒ−Ｒ間隔、脈
波Ｒ−Ｒ間隔標準偏差、単位時間当たりの脈拍数が導出
される。

【０００８】心臓の打つのと心電図のＲ波とは同期して
いる。一方、脈波の伝わる速さは、とても速くて、心臓
の打つのとほとんど同時に体中に伝わるので、心臓の拍
動は脈波とも同期している。それゆえ、脈波Ｒ−Ｒ間隔
は、心電図Ｒ−Ｒ間隔と等価と考えることができる。し
たがって、この発明の構成によれば、心電計を用いるこ
となく、簡易かつ安価な手段で、心電図Ｒ−Ｒ間隔及び
その変動を確実に推計できる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。図１は、この発明の一実施例である脈波
Ｒ−Ｒ間隔測定装置の電気的構成を示すブロック図、図
２は、脈波のＲ−Ｒ間隔を求める処理手順を示すフロー
チャート、図３は脈波の波形の一例を示す波形図、ま
た、図４は心電図の一例を示す図である。この例の脈波
Ｒ−Ｒ間隔測定装置は、図１に示すように、脈波センサ
１と、増幅器２と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３と、
サンプルホールド回路４と、Ａ／Ｄコンバータ５と、タ
イマ６と、キーボード（入力手段）７と、ＲＯＭやＲＡ
Ｍ等のメモリ８と、ＣＰＵ（中央処理装置）９と、プリ
ンタやモニタ（表示器）等の出力装置１０とから概略構
成されている。

【００１０】上記脈波センサ１は、発光部と受光部とを
備える透過型光電方式のもので、任意の一本の手指に指
サック式に装着されて使用される。この脈波センサ１
は、手指に装着された状態では、指先を挟んで発光部と
受光部とが対峙する構成となっており、発光部が指先の
皮膚又は爪に向けて光を射出すると、指先を透過してき
た光を受光部が受ける。ここで、脈波の圧力が大きいほ
ど、血流も大きくなり、反対に、脈波の圧力が小さいほ
ど、血流も小さくなるという事実がある。また、血流が
多いほど、血液によって光が遮られる度合いも増すの
で、透過光量も減少するという実験結果もある。したが
って、上記構成の脈波センサ１では、受光部において指
先から透過する光量を検出することで、脈の強さ（血
流）を感知して、脈波の状態に応じた脈波検知信号（電
気信号）を出力する。

【００１１】また、上記増幅器２は、脈波検知信号を増
幅し、ローパスフィルタ３は、増幅器２の出力信号（増
幅された脈波検知信号）の低周波成分を通過させる。サ
ンプルホールド回路４は、増幅された脈波検知信号（ア
ナログ信号）の低周波成分を一定のサンプリング周期毎
に標本化して保持する。Ａ／Ｄコンバータ５は、サンプ
ルホールド回路４で保持された標本（電圧）をデジタル
信号に変換した後、ＣＰＵ９に供給する。

【００１２】また、タイマ６は、クロック発生器と計数
器とを備え、全測定時間の間、サンプリング周期を定め
て、ＣＰＵ９に送出する。キーボード７は、操作者が測
定時間や測定条件を設定する際に使用され、キーボード
７から供給される各キーの操作データは、図示せぬキー
コード発生回路でキーコードに変換されてＣＰＵ９に供
給される。メモリ８は、ＣＰＵ９の処理プログラムを記
憶するＲＯＭと、ＣＰＵ９の作業領域が設定されるワー
クＲＡＭと、脈波データが一時格納されるデータＲＡＭ
とを有し、必要に応じて、ハードディスク装置やフロッ
ピイディスク装置等の外部記憶装置も備えている。

【００１３】また、ＣＰＵ９は、装置各部を制御する。
具体的には、ＣＰＵ９は、この例の特徴的な制御とし
て、タイマ６によって知らされる一定のサンプリング周
期で、Ａ／Ｄコンバータ５から脈波検知信号（デジタル
信号）を取り込み、メモリ８を構成するデータＲＡＭに
一時格納する。そして、メモリ８を構成するワークＲＡ
Ｍを用いて、脈波検知信号のピーク値間隔を順次求める
ことで脈波Ｒ−Ｒ間隔を多数算出し、この多数の算出結
果から、平均脈波Ｒ−Ｒ間隔、脈波Ｒ−Ｒ間隔標準偏
差、１分間の脈拍数（６０／平均脈波Ｒ−Ｒ間隔）を導
出する。これらの算出結果は、出力装置１０を構成する
プリンタから印字出力され、同じく出力装置１０を構成
するモニタ（表示器）に表示される。

【００１４】次に、図２を参照して、上記構成の動作に
ついて説明する。脈波センサ１を被験者の手首に取り付
けた状態で、電源を投入すると、ＣＰＵ９は、ステップ
Ｓ１において、装置各部の初期設定を行った後、増幅器
２、ローパスフィルタ３、サンプルホールド回路４、Ａ
／Ｄコンバータ５を経由して、脈波センサ１から供給さ
れる脈波検知信号（以下、脈波とも言う）を、所定のタ
イミング（サンプリング周期）で取り込む（ステップＳ
２）。そして、脈波が、所定のしきい値（レベルＢ）以
下となるのを待ち（ステップＳ２，Ｓ３）、レベルＢ以
下になった後は、今度は、脈波が、所定のしきい値（レ
ベルＡ）以上となるのを待つ（ステップＳ４，Ｓ５）。

【００１５】ここで、図３に示すように、取り込まれた
脈波Ｐ１がレベルＡを越えると（ステップＳ５で「ＹＥ
Ｓ」）、脈波の最大値（ピーク値）判断の対象とされ、
とりあえず、取り込まれた脈波Ｐ１を仮最大値（仮ピー
ク値）として、発生時刻Ｔ１と共にメモリ８を構成する
データＲＡＭに記憶する（ステップＳ６）。この後、脈
波が、レベルＢ以下に下降するまでの間、ＣＰＵ９は、
データＲＡＭに記憶された仮最大値と、取り込まれた脈
波とを比較し、データＲＡＭ内の記憶内容を常に大きい
値及びその発生時刻に更新して行く処理を実行する（ス
テップＳ７，Ｓ８，Ｓ９）。

【００１６】取り込まれた脈波が下降して、ついに、図
３に脈波Ｐ１１として示すように、レベルＢ以下になっ
たときは（ステップＳ９で「ＮＯ」）、この時点で、デ
ータＲＡＭ内に記憶されている仮最大値を脈波の最大値
（ピーク値）と決定して、真の最大値としてその発生時
刻と共に記憶する（ステップＳ１０）。図３の例では、
取り込まれた脈波Ｐ５が真の最大値として記憶される。
そして、データＲＡＭ内に設定された最大値検出回数レ
ジスタの内容を＋１インクリメントする（ステップＳ１
１）。なお、レベルＢは、ノイズの混入防止のため、図
３に示すように、レベルＡよりも低めに設定されてい
る。また、各レベルの上記機能から、レベルＡを比較開
始レベルと称し、レベルＢを比較終了レベルと称するこ
ともできる。

【００１７】上記処理を、最大値検出回数レジスタの内
容がＮ回をカウントするまで（ステップＳ１１）、繰り
返した後（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」）、Ｎ個採取さ
れた最大値の発生時刻から、（Ｎ−１）個の脈波Ｒ−Ｒ
間隔を算出し、算出された（Ｎ−１）個の脈波Ｒ−Ｒ間
隔から、平均脈波Ｒ−Ｒ間隔、脈波Ｒ−Ｒ間隔標準偏
差、１分間の脈拍数（６０／平均脈波Ｒ−Ｒ間隔）を導
出する（ステップＳ１３）。ＣＰＵ９は、これら算出結
果を、出力装置１０を構成するモニタ（表示器）に表示
すると共に、データＲＡＭ内に記憶し、また、操作者の
求め（キー操作）に応じて、プリンタアウトする。

【００１８】ここで、心電図の波形と脈波の波形との関
係について述べる。心臓は、おおまかに言えば、筋肉の
袋であり、この筋肉が、自律神経系の支配を受けて、規
則正しく、縮んだり、拡がったりして、一方では袋の中
の血液を動脈へ押し出し、他方では血液を静脈から袋の
中へ戻すという働きをしている。心臓が拍動する際、す
なわち心臓の筋肉が収縮、拡張する際には１００ｍＶ程
度の活動電位が生じる。この活動電位を身体の特定の部
位で測定し、記録したものが心電図である。図４は、心
電図の一例を示したものであり、横軸は時間を縦軸は電
位を示す。同図において、Ｐは心房の活動を、ＱＲＳＴ
は心室の活動を示している。任意の頂点Ｒから隣の頂点
Ｒまでの距離を心電図Ｒ−Ｒ間隔と呼び、拍動の瞬時的
な速さを示している。すなわち、Ｒ−Ｒ間隔が短いとき
は拍動が早く、Ｒ−Ｒ間隔が大きいときは拍動が遅い。

【００１９】このように、心臓の打つのと心電図のＲ波
とは同期している。一方、脈波の伝わる速さは、とても
速くて、心臓の打つのとほとんど同時に体中に伝わるの
で、心臓の拍動は脈波とも同期している。それゆえ、脈
波Ｒ−Ｒ間隔は、心電図Ｒ−Ｒ間隔と等価と考えること
ができる。

【００２０】このように、この例の構成によれば、脈波
Ｒ−Ｒ間隔、平均脈波Ｒ−Ｒ間隔、脈波Ｒ−Ｒ間隔標準
偏差を容易に得ることができる。しかも、上記したよう
に、脈波Ｒ−Ｒ間隔は、心電図Ｒ−Ｒ間隔と等価と考え
ることができる。それゆえ、この例の構成によれば、心
電計を用いることなく、簡易かつ安価な手段で、心電図
Ｒ−Ｒ間隔及びその変動を確実に推計できる。

【００２１】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述の実
施例では、脈波センサを指に装着する場合について述べ
たが、耳たぶに挟んで使用しても良い。また、脈波セン
サは、透過型光電方式のものに限らず、反射型光電方式
のものでも良く、あるいは、圧電素子を用いて構成して
も良い。

【００２２】また、上述の実施例では、レベル（比較終
了レベル）Ｂを、ノイズの混入防止のため、レベル（比
較開始レベル）Ａよりも低めに設定したが、適宜、同一
レベルとしても良く、レベルＢをレベルＡよりも高めに
設定することもできる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、脈波Ｒ−Ｒ間隔、平均脈波Ｒ−Ｒ間隔、脈波Ｒ
−Ｒ間隔標準偏差を容易に得ることができる。脈波の伝
わる速さは、とても速くて、心臓の打つのとほとんど同
時に体中に伝わるので、脈波Ｒ−Ｒ間隔は、心電図Ｒ−
Ｒ間隔と等価と考えることができる。それゆえ、この発
明の構成によれば、心電計を用いることなく、簡易かつ
安価な手段で、心電図Ｒ−Ｒ間隔及びその変動を確実に
推計できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である脈波Ｒ−Ｒ間隔測定
装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図２】同実施例の動作を説明するための図で、脈波Ｒ
−Ｒ間隔を求める処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図３】同実施例の動作を説明するための図で、脈波の
波形の一例を示す図である。

【図４】心電図の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 脈波センサ ２ 増幅器 ３ ローパスフィルタ ４ サンプルホールド回路 ５ Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換器） ６ タイマ ７ キーボード ８ メモリ ９ ＣＰＵ（演算手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被験者の脈波を時々刻々に検出し、脈波
   の状態に応じたアナログの検出信号を生成する脈波セン
   サと、前記アナログの検出信号をデジタル化するＡ／Ｄ
   変換器と、デジタル化された前記検出信号を所定の周期
   で取り込んで、前記脈波のピーク値及びピーク時点を求
   め、脈波Ｒ−Ｒ間隔を算出する演算手段とを備えてなる
   ことを特徴とする脈波Ｒ−Ｒ間隔測定装置。
2. 【請求項２】 前記演算手段は、算出された脈波Ｒ−Ｒ
   間隔に基づいて、平均脈波Ｒ−Ｒ間隔、脈波Ｒ−Ｒ間隔
   標準偏差、単位時間当たりの脈拍数を導出することを特
   徴とする請求項１記載の脈波Ｒ−Ｒ間隔測定装置。