JPS6122564Y2 - - Google Patents

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JPS6122564Y2
JPS6122564Y2 JP4585681U JP4585681U JPS6122564Y2 JP S6122564 Y2 JPS6122564 Y2 JP S6122564Y2 JP 4585681 U JP4585681 U JP 4585681U JP 4585681 U JP4585681 U JP 4585681U JP S6122564 Y2 JPS6122564 Y2 JP S6122564Y2
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circuit
voltage
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heartbeat
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は心拍、脈拍に対応する電気信号波形か
ら心拍や脈拍に関するデータを得るための心拍、
脈拍検出回路に関する。
[Detailed description of the invention] This invention is a method for obtaining data regarding heartbeats and pulses from electrical signal waveforms corresponding to heartbeats and pulses.
This invention relates to a pulse detection circuit.

心拍、または脈拍を検出し、単位時間当たりの
心拍、脈拍数を計測したり、血圧等を測定すると
きの信号として利用する方法はすでによく知られ
ている。医用電子の分野において、心拍は心電信
号といわれる電気信号を検出し、脈拍は未梢血管
の血流を光電変換器により電気信号として検出す
るのが通例である。それらの電気信号の大きさ
は、個人差が極めて大きいと共に同一人について
も測定時の環境、および身体的な状態等によつて
著しく変化する。このため信号を確実に検出する
ためにはその検出レベル、すなわち比較器のしき
い値を極めて低くしなければならないから、雑音
による誤観測を生じやすい。この問題を心拍波を
例にして説明する。
A method of detecting a heartbeat or pulse and using it as a signal when measuring the heartbeat or pulse rate per unit time or measuring blood pressure, etc. is already well known. In the field of medical electronics, it is customary to detect a heartbeat as an electrical signal called an electrocardiographic signal, and to detect a pulse as an electrical signal, blood flow in a peripheral blood vessel is detected as an electrical signal using a photoelectric converter. The magnitude of these electrical signals varies greatly from person to person, and even for the same person, it changes significantly depending on the environment at the time of measurement, physical condition, and the like. Therefore, in order to reliably detect a signal, the detection level, that is, the threshold value of the comparator, must be extremely low, which tends to cause erroneous observations due to noise. This problem will be explained using a heartbeat wave as an example.

第1図は心拍波の一つを取り出して示した図で
ある。心拍波は一般に最大の振幅を有するR波と
その前後のP波、T波等によつて構成されてい
る。通常はR波を検出して単位時間中の数を計測
する等の処理が行なわれている。しかし、このR
波に続くT波もR波に近い振幅を有することが多
いために、例えば自動利得制御回路等を用いて実
質的に前述の検出レベルを自動調整したとして
も、そのレベルがT波のレベルに近づくとT波の
検出を確実に防止することは極めて困難となる。
この問題を解決するために、本件出願人は発明の
名称「心拍、脈拍検出器」(特願昭55−47992号)
をすでに出願している。この検出器の回路を以下
従来の回路ということにする。この従来回路はR
波を検出した後、適当な時間の間だけ検出レベル
を上記R波のピーク値に対応した充分高い値に保
持してT波の検出を阻止し、しかもR波の検出に
際しては検出レベルを適当な値まで下げることに
より、これを確実に検出して、しかも外部雑音に
よる誤観測を防止するように構成したものであ
る。
FIG. 1 is a diagram showing one of the heartbeat waves. A heartbeat wave generally consists of an R wave having the largest amplitude, and P waves, T waves, etc. before and after the R wave. Normally, processing such as detecting R waves and counting the number per unit time is performed. However, this R
Since the T wave that follows the wave often has an amplitude close to that of the R wave, even if the detection level described above is substantially automatically adjusted using an automatic gain control circuit, for example, the level may not match the level of the T wave. As the area approaches, it becomes extremely difficult to reliably prevent detection of T-waves.
In order to solve this problem, the present applicant proposed an invention entitled "Heartbeat, Pulse Detector" (Japanese Patent Application No. 55-47992).
have already applied. This detector circuit will hereinafter be referred to as a conventional circuit. This conventional circuit is R
After detecting the wave, the detection level is maintained at a sufficiently high value corresponding to the peak value of the R wave for an appropriate time to prevent detection of the T wave, and when detecting the R wave, the detection level is set appropriately. By lowering the value to a certain value, this can be detected reliably and furthermore, erroneous observation due to external noise can be prevented.

しかも、アーチフアクト(体動等による雑音防
害)等により通常の入力信号より極端に大きな雑
音信号が入力されると前記構成ではしきい値を決
定するための時定数回路に蓄えられる電圧が極端
に高いものになり、検出レベルも極端に高くな
る。そのため続くR波が数拍にわたつて検出され
ないことがある。
Moreover, if a noise signal that is extremely larger than the normal input signal is input due to artifacts (noise prevention due to body movement, etc.), the voltage stored in the time constant circuit for determining the threshold value will be extremely high in the above configuration. and the detection level becomes extremely high. Therefore, the following R wave may not be detected for several beats.

本考案の目的は前述した極端に大きな雑音信号
が入力されたときの誤動作を極力防止することが
できる、改良された心拍、脈拍検出回路を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide an improved heartbeat/pulse detection circuit that can prevent malfunctions as much as possible when an extremely large noise signal is input as described above.

前記目的を達成するために、本考案による心
拍、脈拍検出回路は、入力波の最大値をダイオー
ドを介して、コンデンサと抵抗を並列に接続した
時定数回路で保持し、続く入力波を前記時定数回
路の電圧に基づくしきい値を用いて検出する心
拍、脈拍検出回路において、予測される通常の入
力波の最大レベルを越える入力信号を検出する異
常入力信号検出回路を設け、前記異常入力信号検
出回路が異常入力信号を検出したときに前記時定
数回路の電圧をより小さい時定数で減衰させよる
ように構成されている。
In order to achieve the above object, the heartbeat/pulse detection circuit according to the present invention maintains the maximum value of an input wave through a diode with a time constant circuit consisting of a capacitor and a resistor connected in parallel, and then maintains the maximum value of the input wave at the above-mentioned time. In a heartbeat/pulse detection circuit that detects a heartbeat or pulse using a threshold value based on the voltage of a constant circuit, an abnormal input signal detection circuit is provided to detect an input signal exceeding the maximum level of a predicted normal input wave. The detection circuit is configured to attenuate the voltage of the time constant circuit with a smaller time constant when the detection circuit detects an abnormal input signal.

上記構成によれば、前述した問題は解決され、
本考案の目的は完全に達成される。
According to the above configuration, the above-mentioned problems are solved,
The purpose of the invention is fully achieved.

以下、図面等を参照して本考案による検出回路
をさらに詳しく説明する。
Hereinafter, the detection circuit according to the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the like.

第2図は本考案による検出回路の実施例を示す
回路図である。先に第1図を参照して説明した一
群のパルスの列からなる心電信号は入力端子1に
入力され、後述するしきい値電圧が反転入力端子
に接続されている演算増幅器A1(以下単にA1
いう)の非反転入力端子に接続されている。A1
はその反転入力端子に接続されているしきい値を
越える入力信号が非反転入力端子に入力されたと
きに出力を発生する電圧比較器を形成している。
また心電信号はピークホールド回路を形成する演
算増幅器A2(以下単にA5という)の非反転入力
端子に接続されている。このA2の出力端子と反
転入力端子間にはダイオードD1が接続されてい
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the detection circuit according to the present invention. An electrocardiographic signal consisting of a train of pulses as described above with reference to FIG. 1 is input to input terminal 1, and an operational amplifier A 1 (hereinafter referred to as (simply referred to as A1 ). A 1
forms a voltage comparator which produces an output when an input signal exceeding a threshold connected to its inverting input terminal is applied to its non-inverting input terminal.
Further, the electrocardiogram signal is connected to a non-inverting input terminal of an operational amplifier A 2 (hereinafter simply referred to as A 5 ) forming a peak hold circuit. A diode D1 is connected between the output terminal and the inverting input terminal of A2 .

コンデンサC1と抵抗R1の並列回路はしきい値
電圧発生回路を形成している。
A parallel circuit of capacitor C 1 and resistor R 1 forms a threshold voltage generation circuit.

そしてコンデンサC1の電圧はしきい値として
前記A1,A2の反転入力端子に接続されている。
A2の出力は非反転入力端子に接続されている信
号が反転入力端子のレベルを越えて上昇過程にあ
るときは入力信号と一致しコンデンサC1を充電
する。入力信号が下降を開始するとコンデンサ
C1の電荷は抵抗R1を介してゆるやかに放電され
る。すなわち、しきい値電圧はピーク電圧からゆ
るやかに下降して次の検出に備える。以上の構成
は前述した従来の回路の構成と共通している。
The voltage of capacitor C 1 is connected as a threshold value to the inverting input terminals of A 1 and A 2 .
The output of A2 matches the input signal and charges the capacitor C1 when the signal connected to the non-inverting input terminal is in the process of rising above the level of the inverting input terminal. When the input signal starts falling, the capacitor
The charge on C 1 is slowly discharged through resistor R 1 . That is, the threshold voltage gradually drops from the peak voltage to prepare for the next detection. The above configuration is common to the configuration of the conventional circuit described above.

入力端子1は異常入力信号検出用の演算増幅器
A3(以下A3という)の非反転入力端子に接続さ
れている。A3の反転入力端子には基準電圧源N
からの基準電圧が接続されており、非反転入力端
子に印加される電圧が、基準電圧より大きいとき
に出力を発生する電圧比較器を形成している。こ
の電圧は通常予想される心電信号の最大値を越え
る電圧、つまりそのような心電信号は存在せず雑
音であると見なせる電圧に設定してある。前記時
定数回路は抵抗R2をコレクタ負荷とするとトラ
ンジスタT1が並列に接続されている。抵抗R2
前記時定数回路の抵抗R1よりも充分小さい値に
選定されている。A3の出力はダイオードD2を介
してコンデンサC2に接続されており、このC2
は抵抗R4とR3の直列回路が並列に接続されてい
る。前記トランジスタT1のベースは前記抵抗R4
とR3の接続点に接続されている。D2を介してコ
ンデンサC2に電流が供給されるとトランジスタ
T1は時定数C2・(R3+R4)およびR3とR4の分圧比
で定まる一定時間オンにされ、C1の電荷を放電
する。
Input terminal 1 is an operational amplifier for detecting abnormal input signals.
Connected to the non-inverting input terminal of A 3 (hereinafter referred to as A 3 ). The inverting input terminal of A3 is connected to the reference voltage source N.
is connected to form a voltage comparator that produces an output when the voltage applied to the non-inverting input terminal is greater than the reference voltage. This voltage is set to a voltage that exceeds the maximum value of an electrocardiographic signal that is normally expected, that is, a voltage that can be considered to be noise without such an electrocardiographic signal. The time constant circuit has a resistor R 2 as a collector load and a transistor T 1 connected in parallel. The resistor R 2 is selected to have a value sufficiently smaller than the resistor R 1 of the time constant circuit. The output of A 3 is connected via a diode D 2 to a capacitor C 2 , to which a series circuit of resistors R 4 and R 3 is connected in parallel. The base of the transistor T 1 is connected to the resistor R 4
and connected to the R 3 connection point. When current is supplied to capacitor C2 through D2 , the transistor
T 1 is turned on for a certain period of time determined by the time constant C 2 ·(R 3 +R 4 ) and the voltage division ratio of R 3 and R 4 to discharge the charge of C 1 .

次に前記構成に係る回路の動作を第3図に示す
波形図を参照して従来の回路と対比しながら説明
する。
Next, the operation of the circuit according to the above configuration will be explained with reference to the waveform diagram shown in FIG. 3, while comparing it with a conventional circuit.

第3図はt1,t2・・・・t7の時点に先に第1図
で詳しく説明した心電信号が現れ、t2とt3の時点
間に雑音が発生した例が示されている。図におい
てaの示す破線は第2図のa点の電圧、つまりし
きい値電圧を示している。bは異常入力を検出す
る基準電圧Nのレベルを示している。図Bは前述
した従来の回路の応答出力波形、同図Cは本考案
による回路の応答出力波形を示している。
Figure 3 shows an example in which the electrocardiogram signal previously explained in detail in Figure 1 appears at time points t1, t2 ... t7 , and noise occurs between time points t2 and t3 . ing. In the figure, the broken line indicated by a indicates the voltage at point a in FIG. 2, that is, the threshold voltage. b indicates the level of the reference voltage N for detecting abnormal input. Figure B shows the response output waveform of the conventional circuit described above, and Figure C shows the response output waveform of the circuit according to the present invention.

Aに示すt1の時点に発生した心拍パルスのR波
は先の心拍パルスのR波によつて定められるしき
い値によつてA1により検出されCに示す検出出
力Oが送出される。t2の時点についても同様であ
る。つづいて前述した破線bの示すレベルを越え
る雑音入力があると、Dに示すように雑音入力が
bのレベルに下降するまでA3に出力が現れる。
これによりコンデンサC2の電圧はEに示すよう
に変化し、トランジスタT1はFに示す期間オン
となり、コンデンサC1の電荷をR2を通し急速に
放電する。同図Aのノイズのピークよりt3にかけ
てのaの波形に示すようにしきい値は低下し、そ
のためt3の時点に発生した心電信号を検出するこ
とができる。従来の回路では第3図a′に示すよう
にしきい値が大きな時定数(C1R1)で減衰するの
で、t3,t4,t5の時点に発生した心電信号を検出
することができない。
The R wave of the heartbeat pulse generated at time t 1 shown in A is detected by A 1 based on the threshold determined by the R wave of the previous heartbeat pulse, and a detection output O shown in C is sent out. The same applies to time t 2 . Subsequently, when there is a noise input that exceeds the level indicated by the broken line b, an output appears at A3 as shown in D until the noise input falls to the level b.
This causes the voltage on capacitor C 2 to change as shown at E, and transistor T 1 is turned on for a period shown at F, rapidly discharging the charge on capacitor C 1 through R 2 . As shown in the waveform a from the peak of the noise to t 3 in A of the same figure, the threshold value decreases, so that the electrocardiographic signal generated at the time t 3 can be detected. In the conventional circuit, as shown in Figure 3 a', the threshold value attenuates with a large time constant (C 1 R 1 ), so it is difficult to detect electrocardiographic signals occurring at times t 3 , t 4 , and t 5 . I can't.

以上の対比から明らかなように、本考案によれ
ば雑音が発生しても誤動作を最低に押えることが
できる。また前記A3に出力が発生したことを検
出して、雑音入力の発生したことを表示する回路
を作動させて警報表示を行なうとか、一定時間回
路全体の動作を停止させるなどの対策を行なうこ
ともできる。また単位時間中の出力パルス数をカ
ウンタ等で表示する場合にあつては、A3の出力
発生回数により修正することも可能である。
As is clear from the above comparison, according to the present invention, even if noise occurs, malfunctions can be kept to a minimum. Also, take measures such as detecting the occurrence of output at A3 and activating a circuit that indicates the occurrence of noise input to display an alarm, or stopping the operation of the entire circuit for a certain period of time. You can also do it. Furthermore, when the number of output pulses per unit time is displayed using a counter or the like, it is also possible to correct it using the number of outputs generated in A3 .

以上心拍の検出を例にして詳しく説明したが、
この回路は脈拍の検出にも同様に適用できるもの
である。
The above was explained in detail using heartbeat detection as an example.
This circuit is equally applicable to pulse detection.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は心電信号を説明するためのグラフ、第
2図は本考案による検出回路の実施例を示す回路
図、第3図は動作を説明するための波形図であ
る。 A1,A2,A3……演算増幅器、D1,D2……ダイ
オード、R1,R2,R3,R4……抵抗、T1……トラ
ンジスタ、C1,C2……コンデンサ、N……基準
電圧源。
FIG. 1 is a graph for explaining electrocardiographic signals, FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the detection circuit according to the present invention, and FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation. A 1 , A 2 , A 3 ... operational amplifier, D 1 , D 2 ... diode, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 ... resistor, T 1 ... transistor, C 1 , C 2 ... Capacitor, N...Reference voltage source.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 入力波の最大値をダイオードを介してコンデン
サと抵抗を並列に接続した時定数回路で保持し、
続く入力波を前記時定数回路の電圧に基づくしき
い値を用いて検出する心拍、脈拍検出回路におい
て、予測される通常の入力波の最大レベルを越え
る入力信号を検出する異常入力信号検出回路を設
け、前記異常入力信号検出回路が異常入力信号を
検出したときに、前記時定数回路の電圧をより小
さい時定数で減衰させるように構成したことを特
徴とする心拍、脈拍検出回路。
The maximum value of the input wave is held by a time constant circuit consisting of a capacitor and a resistor connected in parallel through a diode.
The heartbeat/pulse detection circuit detects subsequent input waves using a threshold based on the voltage of the time constant circuit, and includes an abnormal input signal detection circuit that detects an input signal that exceeds the maximum level of a predicted normal input wave. A heartbeat/pulse detection circuit, characterized in that the voltage of the time constant circuit is attenuated with a smaller time constant when the abnormal input signal detection circuit detects an abnormal input signal.
JP4585681U 1981-03-31 1981-03-31 Expired JPS6122564Y2 (en)

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JPS57157304U JPS57157304U (en) 1982-10-02
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