JPS63150050A - 心拍数演算処理方式 - 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】 ［技術分野１ 本発明は、心拍信号から正確な心拍数を得るための心拍
数演算処理方式に関するものである。

［背景技術］ 第８図に従来から用いられている心拍数演算回路のブロ
ック図を示す。センサＳ出力により心電位検出器（ある
いは脈波検出器）２０にて心電位信号あるいは脈波信号
を得て、心拍検出器２１により心拍信号を検出して心拍
数演算処理器２２により心拍数を算出している。

ところで、心電位信号または脈波信号には、第８図（ａ
）に示すように、心拍による信号イ以外に初期変動ノイ
ズａ１　ノイズｂ１検出不良信号Ｃ１あるいは同期異常
信号ｄなどが含まれている。このため、心拍による信号
イである場合には、心拍検出器出力である心拍信号口は
、第８図（ｂ）に示すようになるが、上記ノイズａ−ｄ
によっては心拍検出器出力はａ゛〜ｄ゛に示すような異
常心拍信号として出力される。このため正常な心拍数を
求めることができないという問題があった。

［発明の目的１ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目
的とするところは、異常心拍信号を除去して正常な心拍
信号のみで正確な心拍数を算出することがでさる心拍数
演算処理方式を提供することにある。

［発明の開示１ （構成） 本発明は、心電位または脈波信号から抽出した心拍信号
が心拍数を測定することができないものであることを心
拍発生間隔の異常から検出して異常心拍信号を除去する
第１の比較手段と、この第１の比較手段から正常心拍信
号として出力された複数個の心拍信号から基準心拍発生
間隔を算出する基準心拍発生間隔算出手段と、この基準
心拍発生間隔算出手段出力である上記基準心拍発生間隔
に基づいて決められた範囲を心拍発生間隔が逸脱すると
きに異常心拍信号として除去する第２の比較手段と、有
限個のメモリで構成され第２の比較手段から出力される
最新の心拍発生間隔を最古の心拍発生間隔を消去するこ
とにより格納するとともに移動平均心拍発生間隔を算出
する移動平均心拍発生間隔算出手段と、上記移動モ均心
拍発生間隔算出手段出力にて移動平均心拍数を求める移
動平均心拍数算出手段と、測定モードを基準心拍発生間
隔測定モードあるいは移動平均心拍発生間隔測定モード
に切り換えるモード切換手段と、上記移動平均心拍数算
出手段出力である心拍数を表示する表示手段とを備え、
ｔＪＩＪｌの比較手段にて初期変動ノイズのような心拍
数の測定不可能な心拍信号を除去するとともに、第２の
比較手段にて検出不良信号や同期異常信号などの異常心
拍信号を除去して心拍数を求めることにより、正確な心
拍数を得ることができるようにしたものである。

（実施例） 第１図に本発明のクレーム対応図を示す。本実施例は、
心電位または脈波信号から抽出した心拍信号が心拍数を
測定することができないものであることを心拍発生間隔
の異常から検出して異常心拍信号を除去する第１の比較
手段３０と、この第１の比較手段３０がら正常心拍信号
として出力された複数個の心拍信号から基準心拍発生間
隔を算出する基準心拍発生間隔算出手段３１と、この基
準心拍発生間隔算出手段３１出力である上記基準心拍発
生間隔に基づいて決められた範囲を逸脱するときに異常
心拍信号として除去する第２の比較手段３２と、有限個
のメモリで構成され第２の比較手段３２から出力される
最新の心拍発生間隔を最古の心拍発生間隔を消去するこ
とにより格納するとともに移動平均心拍発生間隔を算出
する移動平均心拍発生間隔算出手段３３と、上記移動平
均心拍発生間隔算出手段３３出力にて移動平均心拍数を
求める移動平均心拍数算出手段３４と、測定モードを基
準心拍発生間隔測定モードあるいは移動平均心拍発生間
隔測定モードに切り換えるモード切換手段３５と、上記
移動平均心拍数算出手段３４出力である心拍数を表示す
る表示手段３６とをで構成されている。なお、本実施例
においては、心拍数の異常、測定異常、及び測定手順の
異常を検出する異常検出手段３７を備え、この異常検出
手段にて表示手段より異常状態を報知するようになって
いる。なお、上記クレーム対応図は第８図の心拍数演算
処理器２２の構成を示すものであり、また＄２図乃至第
６図は心拍数演算のためのデータ及び信号の流れブロッ
クを示したものであって、実際にこの構成を回路的に実
現する場合には、マイクロコンピュータなどにて構成し
てソフトウェア的に処理してもよく、またデートアレー
、ディスクリート回路などによりハードウェア的に構成
しても良いものである。

以下、各手段の具体構成及び動作について説明する。カ
ウンタ１で心拍信号の発生間隔データＡを求め、第１の
比較器２に与える。第１の比較器２は発生間隔データへ
の異常、つまり第７図（ａ）の初期変動ノイズａのよう
な心拍数の測定不可能な入力信号による発生間隔データ
Ａであることを知るために、同図（ｃ）ｔ（ｄ）に示す
ようにこの発生間隔データＡを測定可能な心拍数に基づ
（比較値Ｔ　ｗｉｎ、　Ｔ　ｗａｘと比較する。そして
、この比較値Ｔｎｉｎ、　Ｔ　ｗａｘの範囲内に発生間
隔データＡがあれば、発生間隔データＡが正常であると
してそのまま出力し、範囲内になければ発生間隔データ
Ａが異常であるとして出力しない。このとき同時に、発
生間隔データＡが正常であるか、あるいは異常であるか
を示す判定信号Ｊを出力する。上記比較値Ｔｍ１ｎｔ　
Ｔ　ｗａｘはたとえば次のようにして設定する。

つまり、測定可能な心拍数の範囲を、例えば心拍数を３
０〜２００拍／分とすれば、Ｔｍ６０／ＨＲ（ＨＲは心
拍数）がらＴｍ０．３〜２秒であるから、Ｔｍ１ｎ＝０
．３秒、Ｔｍａｘ＝２秒とする。よって、第１の比較器
２は発生間隔データＡが測定可能な心拍数を満たす間隔
であるかどうかを判定することができる。つまり、この
第１の比較器２により初期変動／イ、２′ａのような心
拍数の測定不可能な入力信号が除去されるのである。こ
の第１の比較器２出力は平均値計算器５に入力される。

この平均値計算器５は第１の比較器２の出力Ｂを順にｎ
個加算して平均するものである。ここで、平均値計算器
５にて加算する個数１は予め設定するようにすればよく
、例えば３〜１０個の値を設定すればよい。つまり、１
７図（ａ）の初期変動ノイズａの発生後にｔ５１の比較
器２から出力される発生間隔データＡをｎ個加算して平
均を求める。そして、平均値計算器５の計算が終了した
とき、平均値計算器５は終了信号Ｉを出力する。

上記第１の比較器２の比較動作から平均値計算器５によ
り平均動作の終了までが基準心拍発生間隔測定モード期
間である。この基準心拍発生間隔測定モード期間後に詳
しくは後述するモード切換器１４にて移動平均発生間隔
測定モード期間に切り換えられる。以下この移動平均発
生間隔洞室モード期間の各部の動作を説明する。

＄２の比較器７は第１の比較器２の出力Ｂが第７図（Ｄ
に示す所定範囲にあるかどうかを比較し、同図（ｇ）に
示すように所定範囲内にあれば、正常として出力Ｂをそ
のまま出力し、所定範囲内になければ異常として出力し
ない。つまり、第７図（、）に示す移動平均発生間隔測
定モード期間に第１の比較器２から出力された発生間隔
データＡのうちの検出不良信号Ｃ（第７番目の心電位信
号）、同期異常ｄ（第１１番目の心電位信号）、あるい
はノイズなどを除去する。なお、上記ｔＩＳ２の比較器
７の範囲を決定する比較値は範囲設定器６にて決定され
る。また、上記第２の比較器７も第１の比較器２の出力
Ｂが正常であるか異常であるかを示す判定信号りを出力
する。第２の比較器７の出力Ｅは移動平均心拍発生間隔
メモリ８に入力される。この移動平均心拍発生間隔メモ
リ８は既設定の１１１個のメモリを備え、１回のシーケ
ンスでｍ個の中で書き込まれたデータの内で時間順で最
古のデータを消去し、上記第２の比較器７の出力Ｅを順
に取り込み、最新のデータをメモリに格納する。そして
、この移動平均心拍発生間隔メモリ８はｍ個すべてを出
力する。この出力されたｍ個のデータは移動平均心拍発
生開隔算出器９に入力され、この移動平均心拍発生間隔
算出器９ではｍ個のデータを順次加算して平均する。例
えば、瞳＝８とすれば、８拍の正常な心拍発生間隔の移
動平均心拍発生間隔を求める。本実施例では、上記移動
平均心拍発生間隔メモリ８及び移動平均心拍発生間隔算
出器９にて移動平均心拍発生間隔算出手段を楕成しであ
る。なお、上記範囲設定器６ではこの移動平均心拍発生
間隔算出器９の出力Ｇと平均値計算器５の出力Ｃとのど
ちらがをラッチして、いずれかの出力Ｃ，Ｇに基づいて
第２の比較器７の範囲を設定する。たとえば範囲を設定
するために出力Ｃ，Ｇを１．３倍、あるいは１／１．３
倍にして出力りとして出力する。移動平均心拍数計算器
１０は、上記移動平均心拍発生開隔算出器９の出力Ｇか
ら次式に従って心拍数を計算する。

表示器１１は心拍数を示す移動平均心拍数計算器１０の
出力Ｈと後述する異常検出手段としてもシーケンサ１５
の示す情報を表示するものである。

タイマ１２．１３は夫々ＰＪ１及び＄２の比較器２゜７
から出力され正常を示す判定信号Ｊ、Ｌが限時時間内に
一度も得られないとき、出力に、Ｍでモード切換器１４
にモードを切り換えるように指示するものであり、モー
ド切換器１４は、心拍測定スイッチが入った直後、上述
した基準心拍測定モードを示し、上記平均値計算器５の
終了信号Ｉにより平均値計算器５の演算が終了したこと
を知ると、移動平均心拍発生間隔測定モードに切り換え
るものである。なお、上述のタイマ１２．１３の出力に
、Ｍの切換指示を検出、つまりタイマ１２゜１３の限時
時間内に第１及び第２の比較器２，７から正常を示す判
定信号Ｊ、Ｌが出力されながったときには、基準心拍発
生間隔測定モードに切り換える。このモード切換器１４
のモード切換の状態を示す出力Ｎはシーケンサ１５に出
力される。

なお、このシーケンサ１５には上記出力Ｎ以外にも出力
１．Ｊ、Ｌ、及び心拍数を示す出力Ｈが入力され、これ
ら心拍演算の状態を出力Ｉ、Ｊ、Ｌ、Ｎ。

及び心拍数Ｈがら心拍数異常、測定異常、あるいは測定
手順の異常などを判断するものであり、出力ｏ、Ｐにて
表示器１１及１ブザー１６を駆動し、表示器１１及びブ
ザー１６から心拍数異常、測定異常、あるいは測定手順
の異常を知らせる。

さらに各部について動作状態毎に分けて詳述する。ｆ５
３図は第２図に示すうちの基準発生間開心拍測定モード
の構成を抜粋して示すものである。

心拍測定スイッチが投入され、モードを基準心拍発生間
隔測定モードに戻すべき場合には、モード切換器１４は
基準心拍測定モードにモードを切り換え、第２図に示す
部分が動作する。第１の比較器２を通過した正常な心拍
発生間隔データＡは、平均値計算器５でｎ個の平均値が
求められる。ここで、平均値計算器５の出力Ｃは基準心
拍発生間隔データとして範囲設定器６にラッチされ、こ
の範囲設定器６にて第２の比較器７の範囲が設定される
。なお、上述したように平均値を求めたときには終了信
号Ｉをモード切換器１４に出力する。

第４図に第２図のうちの心拍発生間隔測定モードの構成
を示す。上述の平均値計算器６の終了信号工によりモー
ド切換器１４は、モードを移動平均心拍発生間隔測定モ
ードに切り換え、第３図に示す部分が動作する。最初に
、このモードに入ったときには、第２の比較器７の比較
値の範囲は、上述した平均値計算器５出力である基準心
拍発生間隔データに基づいた範囲となっている。この比
較値の範囲内に第１の比較器２を通過した正常な心拍発
生間隔である出力Ａが！＠２の比較器７にて比較され、
そして上記範囲内にあるものだけを第２の比較器７が出
力し、移動平均心拍発生間隔メモリ８に書き込む。そし
て、この移動平均心拍発生間隔メモリ８出力は移動平均
心拍発生間隔計算器９により移動平均され、移動平均心
拍数計算器１０にて心拍数が求められる。なお、移動平
均心拍発生間隔計算器９の出力Ｇは新たに第２の比較器
７の範囲を設定すべε基準心拍発生間隔データとして範
囲設定器６にラッチされる。以降、範囲設定器６にラッ
チされた出力Ｇにより、第２の比較器７の範囲が設定さ
れる。

第５図に第ゼ図のうちで測定途中のモード切換状態での
構成を示す。第１及び第２の比較器２゜７からは判定信
号Ｊ、Ｌが出力されるが、この判定信号Ｊ、Ｌの内で正
常であることを示す判定信号Ｊ、Ｌが、タイマ１３．１
４の限時時間内に一度も出力されない場合、タイマ１３
．１４の出力Ｋ。

Ｍでモード切換器１４を基準心拍発生間隔測定モードに
戻すように切り換えて、始めのφｈ作からやり直す。な
お、モードがまだ基準心拍発生間隔測定モードであった
場合はｎ個の平均からやり直すことになる。

第６図は第２図のうちシーケンサ１５の構成を示す。シ
ーケンサ１５はｔＩＳｌの比較器２または第２の比較器
７において、判定された心拍発生間隔が正常、異常を判
定する判定出力Ｊ、Ｌに基づいて表示器１１の表示ある
いはブザー１６の鳴動を制御するようになっており、判
定出力Ｊ、Ｌが正常であることを示す場合には、移動平
均心拍数計算器１０出力に基づいて表示器１１の表示内
容を切り換え、異常であることを示す場合には表示器１
１の表示内容は切り換えず、前回の表示内容を表示器１
１に表示する。さらに、このシーケンサ１５では、平均
値計算器５の終了信号■、第１及び第２の比較器２，７
の判定出力Ｊ、Ｌ、モード切換器１４の出力Ｎ１移動平
均心拍数計算器１０の心拍数を表す出力Ｈの変化から心
拍数異常、測定異常、あるいは測定手順の異常を判断し
て、表示器１１及びブザー１６に夫々の出力Ｏ１Ｐによ
り心拍数異常、測定異常、あるいは測定手順の異常を知
らせる。なお、このシーケンサ１５は表示制御手段をも
兼ねている。

［発明の効果１ 本発明は上述のように、心電位または脈波信号から抽出
した心拍信号が心拍数を測定することができないもので
あることを心拍発生間隔の異常から検出して異常心拍信
号を除去する第１の比較手段と、この第１の比較手段か
ら正常心拍信号として出力された複数個の心拍信号から
基準心拍発生間隔を算出する基準心拍発生間隔算出手段
と、この基準心拍発生間隔算出手段出力である上記基準
心拍発生間隔に基づいて決められた範囲を逸脱するとき
に異常心拍信号として除去する第２の比較手段と、有限
個のメモリで構成され第２の比較手段から出力される最
新の心拍発生間隔を最古の心拍発生間隔を消去すること
により格納するとともに移動平均心拍発生間隔を算出す
る移動平均心拍発生間隔算出手段と、上記移動平均心拍
発生間隔算出手段出力にて移動平均心拍数を求める移動
平均心拍数算出手段と、測定モードを基準心拍発生間隔
測定モードあるいは移動平均心拍発生間隔測定モードに
切り換えるモード切換手段と、上記移動平均心拍数算出
手段出力である心拍数を表示する表示手段とを備えてい
るので、第１の比較手段にて初期変動ノイズのような心
拍数の測定不可能な心拍信号を除去するとともに、第２
の比較手段にて検出不良信号や同期異常信号などの異常
心拍信号を除去することができ、このため正常な心拍信
号のみを用いて心拍数の計算が行われて正確な心拍数が
求められる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のクレーム対応図、第２図は
同上の動作に基づく具体構成図、第３図乃至ｖＪｅ図は
同上の第２図のうちで同一動作モード動作している構成
を抜粋した構成図、第７図は同上の動作説明図、第８図
は心拍計の全体構成を示すブロック図、第９図は同上の
動作説明図である。 ３０はｔＩｒＪｌの比較手段、３１は基準心拍発生間隔
算出手段、３２はｆＪＳ２の比較手段、３３は移動平均
心拍発生間隔算出手段、３４は移動平均心拍数算出手段
、３５はモード切換手段、３Ｇは表示手段、３７は異常
検出手段である。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 第１図 第３図 １ム

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）心電位または脈波信号から抽出した心拍信号が心
   拍数を測定することができないものであることを心拍発
   生間隔の異常から検出して異常心拍信号を除去する第１
   の比較手段と、この第１の比較手段から正常心拍信号と
   して出力された複数個の心拍信号から基準心拍発生間隔
   を算出する基準心拍発生間隔算出手段と、この基準心拍
   発生間隔算出手段出力である上記基準心拍発生間隔に基
   づいて決められた範囲を心拍発生間隔が逸脱するときに
   異常心拍信号として除去する第２の比較手段と、有限個
   のメモリで構成され第２の比較手段から出力される最新
   の心拍発生間隔を最古の心拍発生間隔を消去することに
   より格納するとともに移動平均心拍発生間隔を算出する
   移動平均心拍発生間隔算出手段と、上記移動平均心拍発
   生間隔算出手段出力にて移動平均心拍数を求める移動平
   均心拍数算出手段と、測定モードを基準心拍発生間隔測
   定モードあるいは移動平均心拍発生間隔測定モードに切
   り換えるモード切換手段と、上記移動平均心拍数算出手
   段出力である心拍数を表示する表示手段とを備えて成る
   ことを特徴とする心拍数演算処理方式。
2. （２）上記モード切換手段の指示により基準心拍発生間
   隔算出手段が第１の比較手段出力から基準心拍発生間隔
   を算出して成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の心拍数演算処理方式。
3. （３）上記モード切換手段の指示により移動平均心拍発
   生間隔算出手段が第２の比較手段出力から移動平均心拍
   発生間隔を算出して成ることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の心拍数演算処理方式。
4. （４）上記第１及び第２の比較手段に夫々タイマを設け
   、上記タイマの限時時間内に夫々の比較手段出力が一度
   も生じないときには、モード切換手段を基準心拍発生間
   隔測定モードに切り換えて成ることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の心拍数演算処理方式。
5. （５）第１及び第２の比較手段により心拍信号が除去さ
   れた場合、表示手段に前回の心拍数表示をそのまま表示
   させる表示制御手段を備えて成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の心拍数演算処理方式。
6. （６）心拍数の異常、測定異常、及び測定手順の異常を
   検出する異常検出手段を備え、この異常検出手段にて表
   示手段より異常状態を報知して成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の心拍数演算処理方式。