JPH021227A - 周期測定装置 - Google Patents
周期測定装置Info
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- JPH021227A JPH021227A JP63278597A JP27859788A JPH021227A JP H021227 A JPH021227 A JP H021227A JP 63278597 A JP63278597 A JP 63278597A JP 27859788 A JP27859788 A JP 27859788A JP H021227 A JPH021227 A JP H021227A
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Landscapes
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、生体信号、特に胎児の心拍信号を表わす電
気信号の周期を自己相関方式で測定する周期測定装置に
関する。
気信号の周期を自己相関方式で測定する周期測定装置に
関する。
[従来の技術]
自己相関方式とは、心拍信号を適当なサンプリング周期
をもってサンプリングし、サンプリングされたデータに
基いて心拍信号の自己相関関数を計算し、計算された自
己相関関数から心拍信号を測定する方式である。自己相
関関数とは、心拍信号の成る時刻における波数がその時
刻から成る時間だけずれた時刻における波形とどれだけ
類似性を有しているかを示すものである。換言するなら
ば、心拍信号の繰返し波形の類似度を示すものである。
をもってサンプリングし、サンプリングされたデータに
基いて心拍信号の自己相関関数を計算し、計算された自
己相関関数から心拍信号を測定する方式である。自己相
関関数とは、心拍信号の成る時刻における波数がその時
刻から成る時間だけずれた時刻における波形とどれだけ
類似性を有しているかを示すものである。換言するなら
ば、心拍信号の繰返し波形の類似度を示すものである。
このことを第1図を参照して述べると、[周期がTなら
ばその周期Tで繰返される部分M、を、時間(周期)T
だけ時間軸上で移動させると後続する次の部分M2に最
も精度高く重なるJというように表現することができる
。
ばその周期Tで繰返される部分M、を、時間(周期)T
だけ時間軸上で移動させると後続する次の部分M2に最
も精度高く重なるJというように表現することができる
。
ところで生体信号をf (t)であられすと、自己相関
関数φ(て)は、 で求めることができる。
関数φ(て)は、 で求めることができる。
測定する信号をサンプリングして得られたデータをf
(k ) (k = 1 、 2、−n )とする
と、上式(1)は nは1サンプリングサイクルにおける、電気信号であら
れされる心拍信号のサンプリングの回数であり、kはサ
ンプリング序数である。
(k ) (k = 1 、 2、−n )とする
と、上式(1)は nは1サンプリングサイクルにおける、電気信号であら
れされる心拍信号のサンプリングの回数であり、kはサ
ンプリング序数である。
■サンプリングサイクルとは、n回のサンプリングによ
って位相差変数での成る値における1つの自己相関関数
値を計算する過程をいう。
って位相差変数での成る値における1つの自己相関関数
値を計算する過程をいう。
(2)式は展開すると次のようになる。
φ (τ) =−(f(1)f(1+で) +f (
2) f (2十て)+・・・÷f (n) f (n
十で)) ・・・(3)すなわち位相差でだけ
ずれている時刻における二つのデータの積の和によって
あられされる。
2) f (2十て)+・・・÷f (n) f (n
十で)) ・・・(3)すなわち位相差でだけ
ずれている時刻における二つのデータの積の和によって
あられされる。
(1)式において、Tは信号の周期を示している。
(1)、(2)、(3)式において、では、としてあら
れされる。
れされる。
心拍信号についてのある時刻とその時刻からある時間だ
けずれたある時刻までの時間をあられしている。すなわ
ちでは生体信号f (t)に位相差を与える変数であり
、信号の一周期と考えられる範囲で変化するものである
。
けずれたある時刻までの時間をあられしている。すなわ
ちでは生体信号f (t)に位相差を与える変数であり
、信号の一周期と考えられる範囲で変化するものである
。
ところで一般的に胎児の心拍信号の、自己相関方式によ
る周期測定の場合について考えてみると、まず所定のサ
ンプリング周期をもって心拍信号をサンプリングするこ
とからはじめる。
る周期測定の場合について考えてみると、まず所定のサ
ンプリング周期をもって心拍信号をサンプリングするこ
とからはじめる。
そして胎児心拍信号の周期は臨床実験により知られてい
るように極めて広くほぼ300m5ないし1500ms
の範囲にある。したがって従来、測定に際してはでを3
00m5ないし1500msの範囲で変化させていた。
るように極めて広くほぼ300m5ないし1500ms
の範囲にある。したがって従来、測定に際してはでを3
00m5ないし1500msの範囲で変化させていた。
実際にはサンプリング方式ではサンプリング周期をT、
とするとて/Tsをてとして使用するため、てとして使
用するため、ては300/TSないし1500/Tsの
範囲で変化させることになる。この範囲で求めた自己相
関関数は、てが心拍信号の周期Tおよびその整数倍の時
間2T、3T、・・・の時にピークを有するので、周期
Tに相当するピークを検出することによって心拍信号の
周期を求めることができる。
とするとて/Tsをてとして使用するため、てとして使
用するため、ては300/TSないし1500/Tsの
範囲で変化させることになる。この範囲で求めた自己相
関関数は、てが心拍信号の周期Tおよびその整数倍の時
間2T、3T、・・・の時にピークを有するので、周期
Tに相当するピークを検出することによって心拍信号の
周期を求めることができる。
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら広範囲にわたって自己相関関数を計算する
と、信号処理に要する時間が長くなり、実時間処理が強
く望まれる周期測定においては好ましいことではない。
と、信号処理に要する時間が長くなり、実時間処理が強
く望まれる周期測定においては好ましいことではない。
さらに、また広範囲に測定することによって雑音に影響
されるおそれも生じてくる。
されるおそれも生じてくる。
この発明は上述のような事情に鑑みなされたものであっ
て、その目的は、雑音に影響されるおそれがなく、かつ
ほぼ実時間で処理することのできる周期測定装置を提供
することである。
て、その目的は、雑音に影響されるおそれがなく、かつ
ほぼ実時間で処理することのできる周期測定装置を提供
することである。
また、本発明の他の目的は、各サンプリング時点でピー
クを検出すると共に、不要な計算を省き、その計算結果
を記憶する相関メモリの容量を縮小した周期測定装置を
提案することである。
クを検出すると共に、不要な計算を省き、その計算結果
を記憶する相関メモリの容量を縮小した周期測定装置を
提案することである。
[問題点を解決するための手段]
本発明は、胎児の心拍信号の予測最大変化数がほぼ±1
5BPM以内であることに注目して、心拍信号の自己相
関関数計算範囲を単位時間当りの最新心拍数上予測最大
心拍変化数に対応する周期の範囲に限定した。
5BPM以内であることに注目して、心拍信号の自己相
関関数計算範囲を単位時間当りの最新心拍数上予測最大
心拍変化数に対応する周期の範囲に限定した。
この発明によれば、心拍信号を表わす電気信号を所定の
サンプリング周期でサンプリングするサンプリング手段
と、各サンプリング毎に、前記サンプリング手段によっ
て得られたデータを用いて、前記心拍信号についての自
己相関関数を、前記電気信号に位相差を与える位相差変
数を所定変化範囲に亙り順次変化させて、計算する自己
相関関数計算手段と、位相差変数の前記所定変化範囲に
亘って計算された自己相関関数からピークを検出するピ
ーク検出手段と、該ピーク検出手段の検出したピークの
自己相関関数から心拍信号の周期を計算する周期計算手
段と、前記自己相関関数計算手段が計算する際の位相差
変数の前記所定変化範囲を、前記周期計算手段の計算し
た周期に対応する心拍数を単位時間当りの最新心拍数と
すると、(単位時間当りの最新心拍数±予測最大心拍変
化数)に対応する周期の範囲に設定する計算範囲設定手
段とを具備してなる周期測定装置が提供される。
サンプリング周期でサンプリングするサンプリング手段
と、各サンプリング毎に、前記サンプリング手段によっ
て得られたデータを用いて、前記心拍信号についての自
己相関関数を、前記電気信号に位相差を与える位相差変
数を所定変化範囲に亙り順次変化させて、計算する自己
相関関数計算手段と、位相差変数の前記所定変化範囲に
亘って計算された自己相関関数からピークを検出するピ
ーク検出手段と、該ピーク検出手段の検出したピークの
自己相関関数から心拍信号の周期を計算する周期計算手
段と、前記自己相関関数計算手段が計算する際の位相差
変数の前記所定変化範囲を、前記周期計算手段の計算し
た周期に対応する心拍数を単位時間当りの最新心拍数と
すると、(単位時間当りの最新心拍数±予測最大心拍変
化数)に対応する周期の範囲に設定する計算範囲設定手
段とを具備してなる周期測定装置が提供される。
心拍信号を胎児の心拍信号とした場合には、予測最大心
拍変化数は通常±15PMBであるがそれ以上の変化を
生じる場合もあるので若干の余裕をみて±20BPMと
するのが好ましい。
拍変化数は通常±15PMBであるがそれ以上の変化を
生じる場合もあるので若干の余裕をみて±20BPMと
するのが好ましい。
しかしながら通常の最大値であるほぼ±15BPMに設
定しても、実用上十分な精度を得ることが可能であり、
このようにすれば計算時間をさらに短縮することが可能
であるから特に高い精度を要求されない場合には最大変
化範囲として±158PMを選択してもよい。
定しても、実用上十分な精度を得ることが可能であり、
このようにすれば計算時間をさらに短縮することが可能
であるから特に高い精度を要求されない場合には最大変
化範囲として±158PMを選択してもよい。
さらに、前記サンプリング手段の前記サンプリング周期
を前記心拍信号の周期の変化に対応させて変更する手段
を備えることが好ましい。
を前記心拍信号の周期の変化に対応させて変更する手段
を備えることが好ましい。
また、前記サンプリング周期の各変化段階相互間におけ
る変化割合を一定比率することが好ましい。
る変化割合を一定比率することが好ましい。
[実施例]
以下この発明の実施例を第2図ないし第4図を参照しな
がら説明する。
がら説明する。
第2図は、この発明による周期測定装置を、胎児の心拍
信号周期測定に使用した場合について説明するためのも
のであり、横軸は心拍信号周期を示しており、矢印で示
す範囲は、心拍信号周期における自己相関関数計算範囲
、すなわち位相差変数てを変化させる範囲を示している
ものである。
信号周期測定に使用した場合について説明するためのも
のであり、横軸は心拍信号周期を示しており、矢印で示
す範囲は、心拍信号周期における自己相関関数計算範囲
、すなわち位相差変数てを変化させる範囲を示している
ものである。
胎児の心拍信号に限らず一般に生体信号の自己相関関数
計算範囲は測定データの精度を実質的に低下せしめない
程度内でできるだけ狭く設定することが実時間処理の観
点から望まれるところである。すなわち測定結果に実質
的に影響を与える信号範囲のみを計算範囲と定め、この
範囲内のみについて演算処理することにより測定データ
の精度を実質的に低下せしめることなく実時間で、処理
することが望まれる。
計算範囲は測定データの精度を実質的に低下せしめない
程度内でできるだけ狭く設定することが実時間処理の観
点から望まれるところである。すなわち測定結果に実質
的に影響を与える信号範囲のみを計算範囲と定め、この
範囲内のみについて演算処理することにより測定データ
の精度を実質的に低下せしめることなく実時間で、処理
することが望まれる。
また計算範囲を不必要に広く設定した場合には、雑音に
影響される可能性も生起される。この観点からも自己相
関関数計算範囲を、測定結果に実質的に影響を与える範
囲で計算するように制御することが望まれるところであ
る。
影響される可能性も生起される。この観点からも自己相
関関数計算範囲を、測定結果に実質的に影響を与える範
囲で計算するように制御することが望まれるところであ
る。
本発明者は、このような考えを背景として、胎児の単位
時間当りの心拍数の最大変化数が前述のように成る予測
し得る変化数範囲にあることから、位相差変数での変化
範囲をすなわち自己相関関数計算範囲を、(単位時間当
りの最新心拍数上予測最大心拍変化数)に対応する周期
の範囲に制御する制御手段を設けた周期測定装置を案出
したものである。すなわちこの位相差変数てを上記時間
範囲内で変化させてこの自己相関関数を計算することに
より、測定精度を実質的に低下せしめることなく、はぼ
実時間で処理することを可能にしたものである。第2図
を参照して説明すると、横軸は胎児の心拍信号周期を示
しており、矢印で示す範囲は自己相関関数計算範囲を示
しているものであり、300m5ないし1500msの
周期域における計算範囲を矢印範囲で示すように(1分
間当りの最新心拍数±20BPM)に対応する時間の範
囲としている。換言するならば、位相差変数での変化さ
せる範囲を上述の時間範囲に限定している。この例に見
られるように1分間当りの予測最大心拍変化数は、臨床
実験で得られるデータの最大値±158PMに対して若
干の余裕をみて多少太き目に例えば±20BPM程度を
選定することが好ましい。これによって計算もれによる
測定データの精度の低下を防止することができる。
時間当りの心拍数の最大変化数が前述のように成る予測
し得る変化数範囲にあることから、位相差変数での変化
範囲をすなわち自己相関関数計算範囲を、(単位時間当
りの最新心拍数上予測最大心拍変化数)に対応する周期
の範囲に制御する制御手段を設けた周期測定装置を案出
したものである。すなわちこの位相差変数てを上記時間
範囲内で変化させてこの自己相関関数を計算することに
より、測定精度を実質的に低下せしめることなく、はぼ
実時間で処理することを可能にしたものである。第2図
を参照して説明すると、横軸は胎児の心拍信号周期を示
しており、矢印で示す範囲は自己相関関数計算範囲を示
しているものであり、300m5ないし1500msの
周期域における計算範囲を矢印範囲で示すように(1分
間当りの最新心拍数±20BPM)に対応する時間の範
囲としている。換言するならば、位相差変数での変化さ
せる範囲を上述の時間範囲に限定している。この例に見
られるように1分間当りの予測最大心拍変化数は、臨床
実験で得られるデータの最大値±158PMに対して若
干の余裕をみて多少太き目に例えば±20BPM程度を
選定することが好ましい。これによって計算もれによる
測定データの精度の低下を防止することができる。
第2図に示す実施例では、上述のように自己相関関数の
計数範囲を換言するならば位相差変数τの変化範囲を、
算出される周期に実質的に影響を及ぼす範囲にのみ限定
して計算するように制御したことにより、実質的に意味
のない多量のデータの演算処理が不要となり、相関方式
周期測定方式の実用上の観点から強く望まれている実時
間処理に大きく寄与すると共に、雑音に影響される可能
性も大巾に低減させることができる。
計数範囲を換言するならば位相差変数τの変化範囲を、
算出される周期に実質的に影響を及ぼす範囲にのみ限定
して計算するように制御したことにより、実質的に意味
のない多量のデータの演算処理が不要となり、相関方式
周期測定方式の実用上の観点から強く望まれている実時
間処理に大きく寄与すると共に、雑音に影響される可能
性も大巾に低減させることができる。
第2図に示すような、相関方式による周期測定方式は、
例えば第3図に示すような構成の周期測定装置によって
達成される。
例えば第3図に示すような構成の周期測定装置によって
達成される。
トランスジューサ2は例えば婦人の腹部Wに配置されて
、胎児の心拍信号を検出し、対応する電気信号を発生す
る。トランスジューサ2の出力の心拍信号を表わす電気
信号は、それに接続された前処理回路3によって波形成
形がなされた後、サンプリング回路4において設定され
たサンプリング周期でサンプリングされかつデジタル信
号の形態にアナログ−デジタル変換(A−D変換)され
る。サンプリングされたデータはサンプリング回路4に
接続されているデータメモリ6に記憶される。データメ
モリ6は複数のシフトレジスタで構成されているもので
あり、常に最新のN個例えば256個のデータを記憶し
ている。データメモリ6には乗算器8が接続されており
、乗算器8には加算器10が接続されている。乗算器8
および加算器10は、データメモリ6に格納されている
データに基いて実質的に(3)式に示す自己相関関数計
算を行い、その結果を、加算器10に接続されている相
関メモリ12に格納する。したがって乗算器8および加
算器10は心拍信号の自己相関関数計算回路と考えるこ
とができる。
、胎児の心拍信号を検出し、対応する電気信号を発生す
る。トランスジューサ2の出力の心拍信号を表わす電気
信号は、それに接続された前処理回路3によって波形成
形がなされた後、サンプリング回路4において設定され
たサンプリング周期でサンプリングされかつデジタル信
号の形態にアナログ−デジタル変換(A−D変換)され
る。サンプリングされたデータはサンプリング回路4に
接続されているデータメモリ6に記憶される。データメ
モリ6は複数のシフトレジスタで構成されているもので
あり、常に最新のN個例えば256個のデータを記憶し
ている。データメモリ6には乗算器8が接続されており
、乗算器8には加算器10が接続されている。乗算器8
および加算器10は、データメモリ6に格納されている
データに基いて実質的に(3)式に示す自己相関関数計
算を行い、その結果を、加算器10に接続されている相
関メモリ12に格納する。したがって乗算器8および加
算器10は心拍信号の自己相関関数計算回路と考えるこ
とができる。
相関メモリ12にはピーク検出器14が接続されており
、ピーク検出器14は相関メモリ12に貯えられた自己
相関関数データからピークを検出する。
、ピーク検出器14は相関メモリ12に貯えられた自己
相関関数データからピークを検出する。
ピーク検出器14には周期計算回路16が接続されてお
り、周期計算回路16はピーク検出回路14からピーク
検出信号を受けて、心拍信号の周期を求める。周期Tは
、得られたピークの時間軸上の位置によって決定される
位相差変数γの値に対応した時間すなわちT=γXt
(t、はサンプリング周期)であられされる。周期計算
回路16には心拍数計算回路18が接続されており、心
拍数計算回路18は周期計算回路16からの、周期を示
す信号に基づいてその心拍数を計算する。心拍数計算回
路18は制御回路20に接続されている。制御回路20
には、例えば発光ダイオード(LED)を具備して成る
表示器22が接続されている。表示器22は制御回路2
0を介して心拍数計算回路18から出力される信号に基
づいて心拍信号の心拍数を発光表示する。なおこの時、
制御回路20には心拍数計算回路18からの信号が雑音
成分を含んでいる場合あるいはプローブはずれが生じた
ような場合、心拍数計算回路18からの信号が表示器2
2へ入力しないように制御して誤まった心拍数の表示を
防止するような補助手段を備えているとよい。しかし、
これはこの発明と直接関係はないので、詳細な説明は省
略する。制御回路20は、さらに、位相差γの変化範囲
すなわち自己相関関数の計算範囲を設定する計算範囲設
定回路24に接続されている。計算範囲設定回路24は
、さらに乗算器8と加算器10とに接続されている。制
御回路2oにはさらに基準レベル検出器26が接続され
ており、基準レベル検出器26はサンプリング回路4に
接続されている。
り、周期計算回路16はピーク検出回路14からピーク
検出信号を受けて、心拍信号の周期を求める。周期Tは
、得られたピークの時間軸上の位置によって決定される
位相差変数γの値に対応した時間すなわちT=γXt
(t、はサンプリング周期)であられされる。周期計算
回路16には心拍数計算回路18が接続されており、心
拍数計算回路18は周期計算回路16からの、周期を示
す信号に基づいてその心拍数を計算する。心拍数計算回
路18は制御回路20に接続されている。制御回路20
には、例えば発光ダイオード(LED)を具備して成る
表示器22が接続されている。表示器22は制御回路2
0を介して心拍数計算回路18から出力される信号に基
づいて心拍信号の心拍数を発光表示する。なおこの時、
制御回路20には心拍数計算回路18からの信号が雑音
成分を含んでいる場合あるいはプローブはずれが生じた
ような場合、心拍数計算回路18からの信号が表示器2
2へ入力しないように制御して誤まった心拍数の表示を
防止するような補助手段を備えているとよい。しかし、
これはこの発明と直接関係はないので、詳細な説明は省
略する。制御回路20は、さらに、位相差γの変化範囲
すなわち自己相関関数の計算範囲を設定する計算範囲設
定回路24に接続されている。計算範囲設定回路24は
、さらに乗算器8と加算器10とに接続されている。制
御回路2oにはさらに基準レベル検出器26が接続され
ており、基準レベル検出器26はサンプリング回路4に
接続されている。
上述のような構成において計算範囲設定回路24は、心
拍数計算回路18からの心拍数をあられす信号を受けて
、(その心拍数±20BPM)に対応する時間を計算す
る。そして、乗算器8に、この時間範囲内における位相
差変数γについての信号を出力する。なおこの場合、制
御回路20は、心拍数計算回路18からの信号が雑音成
分を含んでいるような場合、あるいはプローブはずれが
生じたような場合に心拍拍数計算回路18からの信号が
計算範囲設定回路24に入力されるのを阻止するように
制御する。乗算器8は、計算範囲設定回路24から入力
されてくる信号が示す位相差変数γの値だけ離れた二つ
のサンプリングデータをデータメモリ6から読出し、乗
算する。計算範囲設定回路24はさらに加算器10にタ
イミング信号を出力し、加算器10はタイミング信号に
応答して乗算器8で計算されたデータと相関メモリ12
からの対応する位相差変数γについてのそれ以前の自己
相関数計算値とを読出して計算する。加算結果は再び相
関メモリ12の所定のアドレスに格納される。このよう
な演算をデータのサンプリング毎に行い、心拍信号の自
己相関関数を相関メモリ12に格納する。
拍数計算回路18からの心拍数をあられす信号を受けて
、(その心拍数±20BPM)に対応する時間を計算す
る。そして、乗算器8に、この時間範囲内における位相
差変数γについての信号を出力する。なおこの場合、制
御回路20は、心拍数計算回路18からの信号が雑音成
分を含んでいるような場合、あるいはプローブはずれが
生じたような場合に心拍拍数計算回路18からの信号が
計算範囲設定回路24に入力されるのを阻止するように
制御する。乗算器8は、計算範囲設定回路24から入力
されてくる信号が示す位相差変数γの値だけ離れた二つ
のサンプリングデータをデータメモリ6から読出し、乗
算する。計算範囲設定回路24はさらに加算器10にタ
イミング信号を出力し、加算器10はタイミング信号に
応答して乗算器8で計算されたデータと相関メモリ12
からの対応する位相差変数γについてのそれ以前の自己
相関数計算値とを読出して計算する。加算結果は再び相
関メモリ12の所定のアドレスに格納される。このよう
な演算をデータのサンプリング毎に行い、心拍信号の自
己相関関数を相関メモリ12に格納する。
このようにして相関メモリ12に格納された自己相関関
数から前述のようにピーク検出器14かピークを検出し
、周期計算回路16で、このピークの時間軸上の位置に
より決定される位相差変数γの値に対応する時間であら
れされる心拍信号の周期を計算し、心拍数計算回路18
でその周期から心拍数を計算する。
数から前述のようにピーク検出器14かピークを検出し
、周期計算回路16で、このピークの時間軸上の位置に
より決定される位相差変数γの値に対応する時間であら
れされる心拍信号の周期を計算し、心拍数計算回路18
でその周期から心拍数を計算する。
制御回路20はさらに適当な時間間隔で基準レベル検出
器26に信号を出力する。基準レベル検出器26は制御
回路20からの信号を受けて、サンプリングされたデー
タに符号付けする場合の最適な基準レベル(ゼロレベル
)を検出するためのものである。詳述すると、サンプリ
ングされたデータに符号付けする際データの正負のバラ
ンスが正確にとれているほど自己相関関数曲線を周期性
を明確に表すものであり、基準レベル検出器26はその
ために設けられていてサンプリングの際データの最大値
、最小値、あるいは平均値を検出して基準レベルの最適
値を求めるものである。
器26に信号を出力する。基準レベル検出器26は制御
回路20からの信号を受けて、サンプリングされたデー
タに符号付けする場合の最適な基準レベル(ゼロレベル
)を検出するためのものである。詳述すると、サンプリ
ングされたデータに符号付けする際データの正負のバラ
ンスが正確にとれているほど自己相関関数曲線を周期性
を明確に表すものであり、基準レベル検出器26はその
ために設けられていてサンプリングの際データの最大値
、最小値、あるいは平均値を検出して基準レベルの最適
値を求めるものである。
第3図に示す実施例において、計算範囲設定回路24に
より位相差変数γの変化範囲すなわち自己相関関数範囲
を、(1分間当りの最新心拍数±20 B PM)に対
応する時間の範囲に制御することにより、実質的に意味
のない多量のデータをサンプリングして不必要に計算時
間を増大せしめてしまうこともなく、またデータ精度の
実質的な低下を招くことのない周期測定が得られる。
より位相差変数γの変化範囲すなわち自己相関関数範囲
を、(1分間当りの最新心拍数±20 B PM)に対
応する時間の範囲に制御することにより、実質的に意味
のない多量のデータをサンプリングして不必要に計算時
間を増大せしめてしまうこともなく、またデータ精度の
実質的な低下を招くことのない周期測定が得られる。
ところで、実時間処理を望む観点からは、はぼ300m
5ないし1500msなる胎児の心拍信号周期の全域に
わたって−様な一定サンプリング周期をもつサンプリン
グすることは望ましいことではない。それは周期の短い
心拍信号領域においてはサンプリング周期を短く設定し
て密なデータ検出を行うことが高精度な測定を達成する
観点から望ましいが、一方周期の長い心拍信号領域にお
いては時間の変化に対して信号変化はそれほと急激では
ないのでサンプリング周期を長く設定しても測定データ
の精度を実質的に低減せしめることにはならず、むしろ
サンプリング周期を短い周期の心拍信号のサンプリング
周期と同じ周期に設定した場合にはデータが実質的に不
要に多量にサンプリングされ、演算回数が無意味に増大
し、実時間測定の大きな妨げとなる。さらには雑音によ
る影響を受ける可能性もある。
5ないし1500msなる胎児の心拍信号周期の全域に
わたって−様な一定サンプリング周期をもつサンプリン
グすることは望ましいことではない。それは周期の短い
心拍信号領域においてはサンプリング周期を短く設定し
て密なデータ検出を行うことが高精度な測定を達成する
観点から望ましいが、一方周期の長い心拍信号領域にお
いては時間の変化に対して信号変化はそれほと急激では
ないのでサンプリング周期を長く設定しても測定データ
の精度を実質的に低減せしめることにはならず、むしろ
サンプリング周期を短い周期の心拍信号のサンプリング
周期と同じ周期に設定した場合にはデータが実質的に不
要に多量にサンプリングされ、演算回数が無意味に増大
し、実時間測定の大きな妨げとなる。さらには雑音によ
る影響を受ける可能性もある。
このような観点から、自己相関関数計算範囲の限定に加
えて、第4図に示すように、心拍信号の周期の変化に対
応させて段階的にサンプリング周期を変化させ、実質的
に意味のないデータの演算処理をなくすことはさらに好
ましいことである。
えて、第4図に示すように、心拍信号の周期の変化に対
応させて段階的にサンプリング周期を変化させ、実質的
に意味のないデータの演算処理をなくすことはさらに好
ましいことである。
心拍信号の周期の変化に対応させて段階的にサンプリン
グ周期を変化させていく他の根拠は、次のようなことで
ある。すなわち、周期は心拍数に逆比例するので、例え
ば心拍数が低くなれば周期は広がっていく。このため上
20BP対応する時間の範囲は広がっていくので、サン
プリング周期も長くとらなければならなくなる。このよ
うに心拍信号周期の変化に対応して上20BP で、心拍信号周期の変化に対応させてサンプリング周期
の変化させていくことは好ましいことである。
グ周期を変化させていく他の根拠は、次のようなことで
ある。すなわち、周期は心拍数に逆比例するので、例え
ば心拍数が低くなれば周期は広がっていく。このため上
20BP対応する時間の範囲は広がっていくので、サン
プリング周期も長くとらなければならなくなる。このよ
うに心拍信号周期の変化に対応して上20BP で、心拍信号周期の変化に対応させてサンプリング周期
の変化させていくことは好ましいことである。
そのための具体的手段としては、例えば広範囲な心拍信
号領域をいくつかの領域に分割し、各領域の心拍信号の
大きさにしたがってそれぞれ対応した大きさのサンプリ
ング周期に定め、心拍数の高い領域、すなわち、心拍信
号周期の小さな領域には短いサンプリング周期を設定し
、一方心拍数の低い領域、すなわち心拍信号周期の大き
な領域には長いサンプリング周期を設定する。
号領域をいくつかの領域に分割し、各領域の心拍信号の
大きさにしたがってそれぞれ対応した大きさのサンプリ
ング周期に定め、心拍数の高い領域、すなわち、心拍信
号周期の小さな領域には短いサンプリング周期を設定し
、一方心拍数の低い領域、すなわち心拍信号周期の大き
な領域には長いサンプリング周期を設定する。
サンプリング周期の設定の一例を第4図を参照して説明
すると、心拍信号周期域に二つの閾値T H + 、
T H 2を定めて胎児心拍信号周期域を三つの領域、
I,TI,IIIに分割し、各領域毎に対応する異なる
サンプリング周期を設定する。
すると、心拍信号周期域に二つの閾値T H + 、
T H 2を定めて胎児心拍信号周期域を三つの領域、
I,TI,IIIに分割し、各領域毎に対応する異なる
サンプリング周期を設定する。
閾値TH+ 、TH2としては、それぞれ、例えば60
0m5,10100Oが定められ、この場合には、領域
I,II,IIIの範囲はそれぞれ300−600ms
,600−1 000m5,1 000−1500ms
となる。
0m5,10100Oが定められ、この場合には、領域
I,II,IIIの範囲はそれぞれ300−600ms
,600−1 000m5,1 000−1500ms
となる。
これらの領域I 、 II, IIIにおけるサンプ
リング周期をそれぞれT,− I,T,−II,T.−
Inとすると、各サンプリング周期の関係は次のように
する必要がある。
リング周期をそれぞれT,− I,T,−II,T.−
Inとすると、各サンプリング周期の関係は次のように
する必要がある。
T, − I <T. − II <T. −IIIサ
ンプリング周期T.−I・T.−IIの設定については
、領域I 、 II, IIIの分割の形態によっても
異なるが、領域I 、 II, IIIを上述の例のよ
うに300ms−600ms,600ms−1000m
s1 000m5 − 1 500m5と設定した場合
には、サンプリング周?CIIT.− I,T.−II
は例えばそれぞれ5ms, 7. 5ms. 1 1
. 25m5と定めることができる。
ンプリング周期T.−I・T.−IIの設定については
、領域I 、 II, IIIの分割の形態によっても
異なるが、領域I 、 II, IIIを上述の例のよ
うに300ms−600ms,600ms−1000m
s1 000m5 − 1 500m5と設定した場合
には、サンプリング周?CIIT.− I,T.−II
は例えばそれぞれ5ms, 7. 5ms. 1 1
. 25m5と定めることができる。
なお、領域の変更が生じた場合、以前の領域における測
定で得られているサンプリングデータな新たな領域に設
定されているサンプリング周期に対応する周期のデータ
に補正して用いる場合に、補正演算を容易にするために
、隣接する領域相互間におけるサンプリング周期の変更
割合は一定比率とすることが望ましい。特に、この一定
比率は、例えば3/2.4/3等のように分数比であら
れされる一定比率とすることが好ましい。
定で得られているサンプリングデータな新たな領域に設
定されているサンプリング周期に対応する周期のデータ
に補正して用いる場合に、補正演算を容易にするために
、隣接する領域相互間におけるサンプリング周期の変更
割合は一定比率とすることが望ましい。特に、この一定
比率は、例えば3/2.4/3等のように分数比であら
れされる一定比率とすることが好ましい。
なお、サンプリング周期の変更領域の数は任意に設定で
きるが、やたらに多くすることは繁雑になるばかりで好
ましいことではない。測定対象。
きるが、やたらに多くすることは繁雑になるばかりで好
ましいことではない。測定対象。
精度、計算速度の短縮化等を考慮して、例えば実施例に
示したように3個程度の領域に定めることが適当である
。
示したように3個程度の領域に定めることが適当である
。
心拍信号の全周期域を例えば三つの領域に区分し、心拍
信号の周期の変化に対応させて領域を適当に変更するた
めに、第3図に示す実施例では領域設定回路28が設け
られている。領域設定回路28は、制御回路20.サン
プリング回路48周期計算回路16に接続されている。
信号の周期の変化に対応させて領域を適当に変更するた
めに、第3図に示す実施例では領域設定回路28が設け
られている。領域設定回路28は、制御回路20.サン
プリング回路48周期計算回路16に接続されている。
領域設定回路28は制御回路20からの領域変更の指示
信号を受けて領域の変更を行う。制御回路20は心拍数
計算回路18からの心拍数を示す信号を受け、その心拍
数に対応する周期を計算し、その周期の属する領域を指
示する信号を出力する。したがって、制御回路20は計
算して得られた心拍信号の周期がその時設定されている
領域における周期範囲を越えた場合、その周期が属する
周期範囲の新たな領域を指示する信号を領域設定回路2
8に出力する。例えば今周期範囲が300ms −60
0msと定められている領域■が設定されており領域I
にて測定がなされている場合において、心拍数計算回路
18から得られた信号の心拍数に対応する周期が例えば
590m5から610m5になったような場合、測定領
域を例えばサンプリング周期5msである領域■から例
えば600ms−1000msの周期範囲を定めている
領域IIに変更指示する信号を出力する。領域設定回路
24はこの変更指示信号を受けて、サンプリング回路4
にサンプリング周期変更信号を出力し、サンプリング回
路4におけるサンプリング周期を、領域IIに予め設定
されているサンプリング周期例えば7.5msに変更す
る。このように、測定された心拍数に対応する周期が設
定領域において予め定められている周期範囲を越えると
、領域の変更が行われ、サンプリング周期が新たな領域
において予め設定されている周期に変更される。
信号を受けて領域の変更を行う。制御回路20は心拍数
計算回路18からの心拍数を示す信号を受け、その心拍
数に対応する周期を計算し、その周期の属する領域を指
示する信号を出力する。したがって、制御回路20は計
算して得られた心拍信号の周期がその時設定されている
領域における周期範囲を越えた場合、その周期が属する
周期範囲の新たな領域を指示する信号を領域設定回路2
8に出力する。例えば今周期範囲が300ms −60
0msと定められている領域■が設定されており領域I
にて測定がなされている場合において、心拍数計算回路
18から得られた信号の心拍数に対応する周期が例えば
590m5から610m5になったような場合、測定領
域を例えばサンプリング周期5msである領域■から例
えば600ms−1000msの周期範囲を定めている
領域IIに変更指示する信号を出力する。領域設定回路
24はこの変更指示信号を受けて、サンプリング回路4
にサンプリング周期変更信号を出力し、サンプリング回
路4におけるサンプリング周期を、領域IIに予め設定
されているサンプリング周期例えば7.5msに変更す
る。このように、測定された心拍数に対応する周期が設
定領域において予め定められている周期範囲を越えると
、領域の変更が行われ、サンプリング周期が新たな領域
において予め設定されている周期に変更される。
領域設定回路28はまた設定された領域において定めら
れているサンプリング周期を示す信号を周期計算回路1
6に出力する。周期計算回路16は、ピーク検出器14
からのピーク検出信号を受けて、このピーク時間軸上の
位置によって決定される位相差変数γの値に対応する時
間であられされる心拍信号の周期T=tXγ、(て、は
サンプリング周期)を求める。
れているサンプリング周期を示す信号を周期計算回路1
6に出力する。周期計算回路16は、ピーク検出器14
からのピーク検出信号を受けて、このピーク時間軸上の
位置によって決定される位相差変数γの値に対応する時
間であられされる心拍信号の周期T=tXγ、(て、は
サンプリング周期)を求める。
以上のようにして領域を変更してサンプリング周期の変
更が行なわれると共に、心拍信号の周期が計算される。
更が行なわれると共に、心拍信号の周期が計算される。
[発明の効果]
以上述べたようにこの発明によれば、心拍信号の周期測
定において、検出された最新の周期に従って、次の自己
相関関数の計算の位相差変数の変化範囲を、算出される
周期に実質的に影響を与える範囲、例えば(単位時間当
りの最新心拍数±20 B PM)に対応する周期の範
囲になるよう制御したことにより、実質的に意味のない
多量のデータのサンプリングや無駄な計算及び相関メモ
リの記憶容量を省略することが可能になり、雑音に影響
されるおそれがない他、計算時間の短縮により実質的に
ほぼ実時間で処理することのできる周期測定装置が提供
される。
定において、検出された最新の周期に従って、次の自己
相関関数の計算の位相差変数の変化範囲を、算出される
周期に実質的に影響を与える範囲、例えば(単位時間当
りの最新心拍数±20 B PM)に対応する周期の範
囲になるよう制御したことにより、実質的に意味のない
多量のデータのサンプリングや無駄な計算及び相関メモ
リの記憶容量を省略することが可能になり、雑音に影響
されるおそれがない他、計算時間の短縮により実質的に
ほぼ実時間で処理することのできる周期測定装置が提供
される。
さらに、この発明による自己相関関数の計算範囲の限定
に加えて、心拍信号の周期の変化に対応させてサンプリ
ング周期を変化させることにより、データ精度を実質的
に低下させることなく、計算時間を一層短縮せしめたも
のとし、かつサンプリング周期の変化を段階的に一定比
率をもって変化させることにより古いデータを補正して
そのまま新しいデータとして使用することができそれに
よって連続測定を可能とし、はぼ実時間で処理される周
期測定装置が提供される。
に加えて、心拍信号の周期の変化に対応させてサンプリ
ング周期を変化させることにより、データ精度を実質的
に低下させることなく、計算時間を一層短縮せしめたも
のとし、かつサンプリング周期の変化を段階的に一定比
率をもって変化させることにより古いデータを補正して
そのまま新しいデータとして使用することができそれに
よって連続測定を可能とし、はぼ実時間で処理される周
期測定装置が提供される。
第1図は、自己相関方式による周期測定を説明するため
に用いた心拍信号周期図、 第2図は、この発明による周期測定装置を胎児の心拍信
号周期の測定に適用した場合について説明するための図
、 第3図は、この発明の周期測定装置の一実施例の構成を
ブロックダイヤグラムの形態で概略的に示す図、 第4図は、この発明の周期測定において心拍信号の周期
の変化に対応して段階的にサンプリング周期を変化せし
める方式を説明するための図である。 図中、2・・・トランスジューサ、3・・・前処理回路
、4・・・サンプリング回路、6・・・データメモリ、
8・・・乗算器、12・・・相関メモリ、14・・・ピ
ーク検出器、16・・・周期計算回路、18・・・心拍
数計算回路、20・・・制御回路、22・・・表示器、
24・・・計算範囲設定回路、26・・・基準レベル検
出器、28・・・領域設定回路、T−I、T、−II。 III −III・・・サンプリング周期である。 特許
に用いた心拍信号周期図、 第2図は、この発明による周期測定装置を胎児の心拍信
号周期の測定に適用した場合について説明するための図
、 第3図は、この発明の周期測定装置の一実施例の構成を
ブロックダイヤグラムの形態で概略的に示す図、 第4図は、この発明の周期測定において心拍信号の周期
の変化に対応して段階的にサンプリング周期を変化せし
める方式を説明するための図である。 図中、2・・・トランスジューサ、3・・・前処理回路
、4・・・サンプリング回路、6・・・データメモリ、
8・・・乗算器、12・・・相関メモリ、14・・・ピ
ーク検出器、16・・・周期計算回路、18・・・心拍
数計算回路、20・・・制御回路、22・・・表示器、
24・・・計算範囲設定回路、26・・・基準レベル検
出器、28・・・領域設定回路、T−I、T、−II。 III −III・・・サンプリング周期である。 特許
Claims (5)
- (1)心拍信号を表わす電気信号を所定のサンプリング
周期でサンプリングするサンプリング手段と、 各サンプリング毎に、前記サンプリング手段によつて得
られたデータを用いて心拍信号についての自己相関関数
を、前記電気信号に位相差を与える位相差変数を所定変
化範囲に亙り順次変化させて計算する自己相関関数計算
手段と、 位相差変数の前記所定変化範囲に亘つて計算された自己
相関関数からピークを検出するピーク検出手段と、 該ピーク検出手段の検出したピークの自己相関関数から
心拍信号の周期を計算する周期計算手段と、 前記自己相関関数計算手段が計算する際の位相差変数の
前記所定変化範囲を、前記周期計算手段の計算した周期
に対応する心拍数を単位時間当りの最新心拍数とすると
、(単位時間当りの最新心拍数±予測最大心拍変化数)
に対応する周期の範囲に設定する計算範囲設定手段とを
具備してなる周期測定装置。 - (2)前記心拍信号は胎児の心拍信号であり、前記予測
最大心拍変化数は20BPMであることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の周期測定装置。 - (3)前記心拍信号は胎児の心拍信号であり、前記最大
予測心拍変化数は15BPMであることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の周期測定装置。 - (4)前記サンプリング手段の前記サンプリング周期を
前記心拍信号の変化に対応させて変更する手段を備えて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の周
期測定装置。 - (5)前記サンプリング周期の各変化段階相互間におけ
る変化割合を一定比率とした特許請求の範囲第4項に記
載の周期測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63278597A JPH021227A (ja) | 1988-11-04 | 1988-11-04 | 周期測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63278597A JPH021227A (ja) | 1988-11-04 | 1988-11-04 | 周期測定装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9782280A Division JPS5722738A (en) | 1980-07-17 | 1980-07-17 | Cycle measuring system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH021227A true JPH021227A (ja) | 1990-01-05 |
| JPH0349500B2 JPH0349500B2 (ja) | 1991-07-29 |
Family
ID=17599485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63278597A Granted JPH021227A (ja) | 1988-11-04 | 1988-11-04 | 周期測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH021227A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05256955A (ja) * | 1992-03-13 | 1993-10-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 在席検知装置 |
| KR20230081154A (ko) * | 2021-11-30 | 2023-06-07 | (주)허니냅스 | 심박주기 감지를 위한 데이터 처리 장치 및 그 동작 방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS501584A (ja) * | 1973-05-11 | 1975-01-09 | ||
| JPS535888A (en) * | 1976-07-05 | 1978-01-19 | Toitsu Kogyo Kk | System for counting fatal pulse |
-
1988
- 1988-11-04 JP JP63278597A patent/JPH021227A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS501584A (ja) * | 1973-05-11 | 1975-01-09 | ||
| JPS535888A (en) * | 1976-07-05 | 1978-01-19 | Toitsu Kogyo Kk | System for counting fatal pulse |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05256955A (ja) * | 1992-03-13 | 1993-10-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 在席検知装置 |
| KR20230081154A (ko) * | 2021-11-30 | 2023-06-07 | (주)허니냅스 | 심박주기 감지를 위한 데이터 처리 장치 및 그 동작 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0349500B2 (ja) | 1991-07-29 |
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