JPS5822029A - 周期測定装置 - 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】 ζＯ発明は、特に胎児の心拍信号の周期を自己相関方式
で一定する周期測定方式に関する。

生体信号特に心拍信号の周期測定には従来、ピークトリ
ガ方式によるピーク間隔一定が行われてきた。この方式
は第１図に示されるような心拍信号のｅ−りＰｉ　−Ｐ
ｓ　−Ｐｌ・・を検出し、二つのピーク間の時間を一定
して周期を求めるというものである。

しかしながら、ピークトリガ測定方式では、−周期中Ｋ
ｍ数のピークをもつ胎児ドグツ信号、雑音の多い信号に
対しては測定々スを起す可能性がある。例えば、籐２１
ｇＫ示されるように、交互に発生する異なる二つの信号
８ｇ、８−を含んでなる生体信号の周期をピータ）　１
７ガ方式で一定し九鳩合には、興なる信号相互間の周期
を生体信号の周期Ｔ＊　、　Ｔ＊　として検出してしま
う可能性があシ、正確な周期をＩ［ｌｊｉ！Ｌ損うこと
がある。あるいはま友、第３ＷＩＪＫ示されるように強
いノイズによるトリガ建スに基〈周期一定々スが生じる
場金４＃）る。

ところで従来、仁のような欠点を有するビークトリガ方
式に代ゐものとして、生体信号の自己相関方式によ為周
期測定方式がＩＩ弗されている。

自己相関方式とは、心拍信号を追歯なｔングリ、ンｒ周
期をもってサンプリングし、−ｆ／グリｙダされたデー
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の周期を一定する方式であ
る。自己相関関数とは。

心拍信号の成る時刻における旋形がその時刻から成る時
間だけずれ九時刻におけＡｍ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ａｌ形の釧似度を示すものである。

このことを第４１ｉ１ｔ−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Ｍ
−に最も精度高く重なる」というように表舅することが
できる。

と仁ろで生体信号から自己相関ＩＩＩ数を得るためには
、峙関１０関数である生体信号ｆ（ｔ）であられすとす
ると、自己相関方式参←）は、 で求めることができる。

測定する信号ｔ−テン！リングして得られ大データをｆ
（転）（ｋ−１，２，・・・勤）とすると、上式（１）
としてあられされる。

（り式は展開すると次式のようになる。

φ（ｆ）−−（ｆ（ｘ）　／（を十丁）　＋ｆ（２）／
（２＋ｆ）＋−＋　／（ａ）／（ｎ＋ｒ）　）　　　　
　−−−・−・（３）すなわち位相差変数丁だけずれて
いゐ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）　、　（１）　？　（＄）弐において、τは、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
ずれたあゐ時ｌｌＡｔでの時間をあられしている。すな
わちＴは生体信号／（ｔ）Ｋ位相差を与えゐ変数であシ
、信号の一周期と考えられ為範囲で変化するものである
。

とζろで一般的に胎児の心拍信号の、相関方式によゐ周
期調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
プ知られているとこロカら極めて広くほぼ３００ｍ５＆
Ｉ／％し１５００ａｓの範１１にある。し九がって従来
、測定に際してはτをＢ　ＯＯｖａｎないし１５００　
ｍｓの範囲で変化させていえ。実際にはサンプリンｒ方
式で紘’／Ｔｓをτとして使用するため、Ｔは３００／
Ｔｌないし１５００／Ｔ、の範囲で変化させることにな
る。ただしＴ、はサンプリング周期を示している。この
範囲で求め九自己相関関数は、Ｔが心拍信号の周期！お
よびその整数倍の時間２Ｔ、３Ｔ、・・・の時にビータ
を有するので、周期Ｔに相幽するビータを検出する仁と
によって心拍信号の周期を求めることができる。

であシ、従来の方式のように広範１１にわたって自己相
関関数を計算することはほとんど意味のないことである
ばかりか、信号＃！＆１ＭＫ１１する時間が無意味に長
くなってしまい、実時間処理が強く望まれる周期測定方
式においては好ましいことではない。さらに、′ｔえ無
意味に広範ＩＩＫ＠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。

また、胎児の心拍信号の周期は３９０ｍｍから１５００
　ｗ＊ｍ　Ｋある所から、一定装置の＝ストを低減し、
周期測定を実時間処理で行う丸めに、サンプリング周期
を測定データの精度を低減させない程度の周期に設定す
る必要がある。

この発明は上述のような事情に艦みなされたものであっ
て、その主要な目的は、心拍信号の幽己ＩＩＩＩｌｌＩ
数計算範囲を、周期一定に実質的に影響を与える範囲Ｋ
ｌｌ定し、それＫよって雑音に影響されるおそれをなく
シ、かつ実質的に意味の危いデータの計算処ｌｌｔなく
してほぼ実時間で処理することのできる周期測定方式を
提供することであゐ。

壕九本発明の他の目的は、胎児心拍信号の周期が３０　
Ｏｎ＋ｎから１！ＳＯＯｔｍｍＫある所から、心拍信号
の変化分に対応する周期でサンプリングを行い、測定デ
ータである心拍数の精度を実質的に低減せしめることな
く、周期測定に必要な範囲でサンプリングを行う周期測
定方式を提案する所Ｋｌる。

を九本発明の更に他の目的はメモリ容量を嘔滅し、かつ
実時間で周期測定を行う周期測定方式を提案する所にあ
る。

まり本発明のその他の目的は胎児の心拍信号の周期を調
べるための自己相関関数の計算量を低減する所にある。

この発明によれば、心拍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ダ手段と、前記サンプ９
フフ手段によって得られえ心拍信号のナングリンダされ
たデータを用いて心拍信号について所定ａＳの自己相関
関数を計算する自己相関関数計算手段と、計算された自
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％を具備して成る周期測定方式において前記自己関数
計算手段は過去に測定しえ最新の心拍数から推定される
、最大心拍数及び最小心拍数にそれぞれ対応する、−拍
Ｏ最小周期と最大周期で示される範囲の位相差変数値で
自己相関関数の計算を行うように制御されることを特徴
とする周期一定方式及び、前記すングリング手段のすン
グリング周期の変化開会を前記計算手＠によシ計算され
た生体信号の周期の範１１に対応させたことを特徴とす
る周期測定方式が提供される。

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。

第５図は、計算範囲の縮少の効果を説明するための図で
あ夛、横軸は心拍信号周期を示してお夛、矢印で示す範
囲は、心拍信号周期域における自己相関関数計算範囲、
すなわち位相変差数τを蜜化させゐ範囲を示していゐ４
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信頼性を実質的に低下せしめな
い１１度内でできるだけ味く設定することが実時間処理
の観点からｉｉすれるところである。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Ｋよ如一定
データＯ儒頼性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ｉＩまれる。

を九計算範囲を不必要に広く設定しえ鳩舎には。

雑音に影響される可能性も生起される。、この観点から
４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。

とζろで胎児心拍信号の場合、その周期は３００ｍ１ｍ
ないしｌ５００ｍであに、心拍数の最大変化数は臨庫夷
験によるデータから一拍につきほぼ±１５８ＰＭ　（Ｂ
＠ａｔ　Ｐ＠ｒ　ＭｌｎｔＩｔ＊　）以内であることが
認められていゐ。

本斃明看らは、計算範囲を測定結果Ｋｉｍ質的に影響を
与える範１１にのみ隔室してできる隈シ狭い範１１に設
定することがＩＩましいという上達の考えを背景として
、胎児心拍信号についてのこの事実に着目したのである
。すなわち、胎児の心拍数の最大変化数は一拍につきほ
ぼ±１５ＢＰＭであることから、自己相関関数計算範囲
を、曽Ｅｌｌｉａ椙閤調数計算手段は最新の心拍数から
推定される、最大の心拍数及び最小心拍数にそれぞれ対
応する。−拍の最小周期と最大周期で示される範囲、即
ち、前記最新の心拍数はぼ±１５８ＰＭで示される心拍
周期の範囲で計算するように制御することがＩＭマしい
事潰を見出したのである。すなわち自己相関関数にお炒
る位相差変数τを上記Ｏ時間範■内で炭化させてこの範
囲内での自己相関関数を計算することによシ、測定精度
を実質的に低下せしめることなく、＃を埋夷時間でｌ＆
理する仁とのできる方式を見出し九のである。第５８０
を参照して説−すると、横軸紘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
しているものであシ、３００鵬農ないし１１１００ｍ５
の周期域におけゐ計算範囲を矢印範囲で示すようＫ（最
新心拍数±２０　ＢＰＭ　’）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＠ｒを変化させる
範ｌ！ｌを上述の時間範ＨＫ＠定している。なお最大変
化数を±１！ＩＢＰＭとはせず±２０　ＢＰＭとし良の
は、心拍数の最大変化数を余裕をみて多少大き目に設定
し、計算４れを訪いで測定データの精度の低下を防止す
ることを意図したものである。

第２図に示す実施例では、上述のように自己相関関数の
計算範■を換言するならば位相差変数丁の変化範囲を、
算出される周期に実質的に影響を及ぼす範■にのみ限定
して計算するように制御した仁とＫよシ、実質的に意味
のない多量のデータの演算＃！＆麿が不要となり、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
夷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５図に示すような、相関方式による周期一定力式とは
、例えば第６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。

参照書号２はトランスジユーサであシ、例えば婦人の腹
部ＷＫ配装されて、胎児の心拍信号を採取するものであ
る。トランスジユーサ２は前ＪＧ厘団路３を介してサン
ｌりンダ回路４に接続されている。トランスジニーｔ２
−によって採取された心拍信号は、前ｍ１ｍ回路３によ
って液形成形がなされた後、ナンノリング団路４に、お
いて設定されたサンプリンダ周期でｔ７ｆリンダされか
つデジタル信号の形態にアナログ−デジタル変換（ムー
Ｄ変換）される。ナングリンダ刷路４はデータメ峰り６
に接続されておシ、サンプリングされたデータはｒ−タ
メモリ６に記憶される。データメ篭りＳＦｉ、複数のＶ
７トレジスタで構成されているものであシ、サンプリン
グされかつディジタル化されたｒ−夕はテン！リングタ
イインダでシフトインされるごとく構成され、かつ信号
線ａｄで指定される任意の位値のデータを読与出４に−
するるニジに構成されている。データメモリ６は常に最
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が接続されておシ、乗算器８に
は加算１）１０が接続されている。乗算１１ｇおよび加
算器１０は、データメモ、す６に格納されているデータ
に基いて実質的Ｋ（８）弐に示す自己相関開数計算を行
い、その結ｉ／Ａ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ＷＩ８および加
算器ｌＯ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に貯えられ九
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
）、周期計算回路１６はビータ検出回路１４からげ−り
検出信号を畳重て、心拍信号の周期を計算する。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かもの、周期を
示す信号に基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）ｔ−Ａ値して成
る表示器２２が接続されている。表示器２２は制御回路
２０ｔ−介して心拍数計算回路１８から出力される信号
に基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は、心拍数計算回路ｆ８からの信号が雑
音成分を含んでいる鳩舎あるいはブロー！はずれが生じ
たような鳩舎、心拍数計算回路１８からＯ信号が表示Ｉ
！２２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。制御回路２０はさらに、自己相関関数の
計算範■を設定する計算範囲設定囲路２４に接続されて
いる。計算範囲設定−路２４は、さらに乗算ｌＩ８と加
算Ｉｆ）１０とに接続されている。制御回路２０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ｔ／グリンダ鴎絡路４１１絖されている
。

ｊ！に第１１ｉを参照して本発明の実施例を詳細に説明
する轟計算範一般定回路２４は、制御回路加の制御の下
に、心拍数計算回路１８からの心拍数Ｏデータが与えら
れると、自己相関関数を計算する範囲を計算する。例え
ば、この計算範囲が最新心拍数±２０ＢＰＭＫ対応する
時間だとすると、この士！ＯＩＰＭＫ対応する時間軸内
ですをサングリ関関数を計算する。このとき、計算範囲
設定囲路２４は計算すべ自位相葺羨数＠Ｔｍをサン／り
ンダデータが格納されたデータメ峰９６から位相差位相
差変信だけ離れえ２つのナングリンダデータＸｓとｘ１
◆Ｘ４ｚ　をデータメ毫り６から読み出し乗算し、計算
範囲設定囲路２４からの制御によ〕加算器１０によって
、相関メ峰り１ｇ中のＴ１用のメモリＭ藤に加え込む０
次に計算範囲設定回路２４０制御によ〉、Ｘ、とＸ１＋
丁、をデータメ毫り６から貌半出し、乗算しかつ計算範
囲設定囲路２４０制御によシ相関メモリ１２中の１口用
のメモリＭ、　Ｋ加え込む。同様ＫＭｍｔでの計算を実
質的に第８式に従って行い、各ｉ値にお妙る自己相関関
数Ｏ計算のｊｉｌＩＪＪ￥ｒ＃ｉ関メモ’７１２中に格
納する。

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−メ毫り１２に格納すゐ。かか
る計算をｍ回行うと、即ち鳳回Ｑサンプリンｒごとの計
算が完了すると、第８式におけるＩＩＤの１１１１ＥＩ
が完了したことに＊Ｌ計算範囲設定回絡２４はピーク検
出器にビータ検出指令を出す。

なお、第７図におけるデータメモリ６中Ｏｔ！軟は、１
闘のサンプリングにおけるｒ−タＸＩＫ対するＬ　”　
ｆｓ　ｓ　Ｘｌ”　”＊・・・Ｘ１＋丁、の自己相関関
数計算であ夛、各サンプリングにおいて、データんに対
する上達の計算が終了し九後、新しいナングリンダデー
タがＸａＫシフトインされると、ＸＩＫシフトインされ
た新しいデータに基づいて前述したと同様の計算を行う
。

ピーク検出器１４は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の計算値のうちから最も大＊
＊値を検出することによシピークを検出する。ピーク検
出器１４は♂−りを検出するとピーク検出信号を出力す
る。周期計算回路１６ハピ一ク検出信号を受けて、この
ピークが得られ九時の自己相関値の位相差変数の値から
心拍信号の周期を計算する。心拍数計算回路１８は１分
間、即ち５６０Ｘ１０”ｍ５ｅｅ　　を周期計算回路１
６において後述の方法によシ得られる周期（単位鳳島軸
）で除するヒとによりｂ　１分間あたシの心拍数を計算
する。

制御回路２０はさらに適蟲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Ｉ！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。評達すゐと、サンプ
リングされたｒ−タに符号何社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調調数１１１ＩＩ
は周期性を明確Ｋｌｌす屯のであシ、基準レベル検出＠
２６はその九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６１１に示す実施例にお込て、計算範囲設定回路２４
により自己相関関数計算を、（最新心拍数±２０ＢＰＭ
）Ｋ対応する時間の範匪で計算するように制御すること
Ｋよシ、実質的に意味のない多量のｒ−タｔサングリン
ダして不必要に計算時間を増大せしめてしオうこともな
く、また心拍数測定精度の実質的な低下を招くことのな
い周期測定か得られる。

更に詳述すると、計算範囲設定回路２４は、心拍数計算
回路１８において後述の方法により計算され良心拍数（
単位ＢＰＭ）　Ｋ　２０　ＢＰＭを加えた数と、前記心
拍数よシ２０　ＢＰＭを引いえ心拍数、即ち、最新の心
拍数よシ推定される最大心拍数と。

最小心拍数にそれぞれ対応する、最新の心拍数よ〉推定
される最小周期と最大周期を計算する。最小及び最大周
期は実質的な周期に対応するものであって、実際にはデ
ータメモリ６のアドレスを示すものである。最小周期の
アドレスＸτ１と最大周期のアドレスＸＴゆは、計算範
囲設定回路２４にて。

次の式て算出される。

但し、−ｙ″−Ｉメそり６のアドレスは１ｌｊｌｋより
番地（アドレス）すけがされているものとする。

ところで、実時間処理を望む観点からは、はぼ３００ｍ
ｍないし１５００ｍなゐ胎児の心拍信号周期の全域にわ
たって一様な一定ナンｆリンダ周期をもってサンプリン
グすること紘望重しいことではない。と込うのは１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燗（
設定して密表データ検ａｔを行うことが高精度な測定を
達成する観点から望壕れるところであるが、一方周期の
長い心拍信号領域においては時間Ｏ＊化に対して信号変
化はそれはと急激ではないのでサンプリング周期をある
１度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ないからであゐ、それのみならず長
い周期の領域Ｋ＞ｔＬ＆サンｌリンｌ馬期を値い周期に
おけるサンプリング周期と同じ周期に設定し友場合には
、時間の変化に比してそれほど急激には変化しない長い
周期の信号の領域におけるｒ−夕が実質的に不易ｌ！に
多量Ｋｔサンプリングれ、演算回数が無意味に増大され
て、実時間測定の大きな妨げとなってしまう。

このような観点から、幽己相関関数針算範ｇ。

限定に加えて、第８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
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ｂく他の根拠は、次のような仁とで
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Ｏえめ±
２０１１ＰＭＫ対応する時間の範Ｓは広がっていくので
、すング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±２０ＢＰＭ
に対応する時間０１ｍ囲も変化していくので、心拍信号
周期の変化に対応させてずンプリンダ周期を変化させて
いく必ｌＮが生じる。

Ａ体的には、広範ａｔ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周期の大きさにしたがって
それぞれ対応した大Ｉｆ−！のサンプリング周期に定め
ている。詳述すると、心拍数の高い領域、換言するなら
ば、心拍信号周期の小さな領域には煩いサンプリング周
期を設定し、一方心拍数の低い領域、換言するならば心
拍信号周期の大きな領域には長いすンプリング周期を設
定している。

サンプリング周期について第８図を参照して説明すると
、心拍信号周期域に二つの閾値ＴＨｍ　、ＴＨ１厘に分
割し、各領域毎に対応する異なるサンプリング周期を設
定しである。すなわち、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段階的に変化させている。閾値
ＴＨｍ　−ＴＨ−としては、それでれ、例えば６００ｍ
５．１０００ｍｍが定められ、この場合には、領域１，
１．１の範囲はそれぞれ３０Ｇ−６００ｍｓ、６００−
１０００ｍ、１０００−１５００　ｍｌ　　となる。

とζろで、周期が３ＱＯ−６００ｍｓなる小さな周期の
領域１においては、時間の変化に対する信号の変化が比
較的大へいため高精度な測定結果を錯持する一点からす
ｙブリング周期を小さくとることが必要である。また６
００−１０００ｍｍ　　なる中間的な周期の領域ＩＫ対
しては時間の変化に対する信号の変化が領域■のそれに
比べてそれほど大量〈社ないので、サンプリング周期を
領域Ｉにおけるそれに比べて長く設定される。さらＫ１
００Ｏないし１５００ｍｓｉる長い周期の領域層におい
ては信号の変化は最もゆるやかであるのでサンプリング
周期は最４長く設定される。すなわち、心拍信号Ｏ周期
が長くなるにし九がって段階的に信号周期領域を定め順
次サンプリング周期を長く設定している。

こζで領域［、置、■におけるサンプリング周期をそれ
ぞれＴＨ−１ｅ　Ｔｌ−Ｍ　ｅ　Ｔｔｎ−菫とすると、
各す／ブリング周期の関係は次のようにあられされる。

Ｔｍ−■　＜　　Ｔｌ−１＜　　ＴＨ−夏すンプリンダ
周期”ｌ＝Ｉ　＋　Ｔａ−１１’ｒ、−ｍ　　の設定に
ついては、領域１，１．１の分割の形態によっても異な
るが、領域Ｉ、■１層を上述のように例えばそれぞれ３
ＱＯｍｍ−６００ｍｓ、６００ｍｓ−１０００ｍｓ＋ｙ
１０００　Ｋ５−Ｉ　Ｓ　ＯＯｙｍ　　と設定しえ場合
には、サンプリング周期Ｔ、−Ｉ　＊　Ｔｌ−１＊　Ｔ
ｌ−１１１は例えばそれぞし５　ｒｕ　、　７・５■、
１１．２５ｍ易と定めることができる。

ところで、領域の変更が生じ九場合、以前の領域におけ
る一定で得られているｔ／プリンダデータを、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ことがで詣るが、この場合補正
演算を容易にする観点から、＊＊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
好ましい。％に１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
とが好まし匹。

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、やたらに多くする仁とは繁雑になるばかシで好
ｔしいことではない。調定対象。

精度、計算適度のａＳ化勢を考慮して１例えば実施例に
示し友ように３個程度の領域に定めることが適轟である
。

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ｍＫ変更すゐた
めに、第６図に示す実施例では領域設定回路２１Ｂが設
けられている。領域設定回路２８は、制御回路２０．ｔ
ンプリンダ嗣路４、周期計算−１１１４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ＩＩＬＯ
ＩＩ示儒号を受けて領域の変更を行う、制御囲路２０は
心拍数計算囲路１８からの心拍数を示す信号を受け、そ
の心拍＠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。

しえがって、制御１賂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ぃゐ領域における周期範囲を
越え良場会、その周期が属する周期範囲の新九な領域を
指示する信号が領域設定回路２８に出力すゐ。例えば今
周期範ＩＩが３００ｍ５−１＄００ｍ−と定められてい
る領域１が設定されてシシ領域ＩＫて測定がなされてい
る場合において。

心拍数針算回路五８から得られた信号の心拍数に対応ず
ゐ周期が例えば５９９ｍ５から６１０ｍｍＫ１つたよう
な場合、測定領域を例えばｔ７ｆリング周期ｓｍ烏であ
為領域Ｉかも例えば６００ｍｓ−１０００ｍｌ　　の周
期範囲を定めている領域ＩＫ変更指示すゐ信号を出力す
る。領域設定−路２８はこの変更指示信号を受けて、サ
ンプリンダ囲路４にナンデリンｒ周期変更信号を出力し
、ナンｆりンダ回路４ＫＴｈけるｆ　：／　７”　９ン
ダ周期を、領域ＩＫ予め設定されているサンプリンｒ周
期例えば７．５　ｗｕａ　Ｋ変更する。このように、一
定され良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Ｉ！Ｉを越えると、領域の変更が
行われ、ナンデリング周期が新え亀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ｔた設定された領域Ｋをいて定めら
れているサンプリンダ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１針算範膨設定回路
２４に設定された位相差変数値Ｔ１とサンプリンｒ周期
Ｔ、、ピーク検出４１１４により出力される所のピーク
値を記憶する相関メ毫り１２のアドレスＡｐ　（図示せ
ず）から周期Ｔを算出する。

周期計算−路１６の働きを式で示すと、次のようになる
。

即・ち、周期Ｔは、 Ｔ　Ｗ　ｒＩＸ　Ｔｌ　＋　（Ａｐ　−１）　×Ｔ’ｓ
　　　・・・・・・（４）こむで、τ１は自己相関関数
計算の範囲のうちの最小の位相差変数値である。

Ａｐは、相関メ峰り１２のビークデータを記憶するアド
レスを示し、Ｔ農はｆｙｆリンダ周期を示す。

なお、相関メモリ１２のアドレスは１１！ＤＩｊ＆づけ
されているものとする。

更に評述すれば、計算範囲設定回路２４に設定された位
相差変数値Ｔ１は実時間では−Ｔｉ＝τ、×（サンプリ
ングレート）で示されるものであるので、ピーク検出器
１４が出力するピーク値を記憶する相関メモリのアドレ
スが、例えば第７図に示されるＭ４であれば、そのとき
の周期丁は＠７図で明らかなように’ｌ’−’ｉ’ｕ　
＋　３　Ｘ　（サンプリングレート）となる。このよう
な計算を周期計算回路１６は行い、心拍周期を求めるの
である。

なお、本発明の周期測定方式に係る装置の始動時には、
計算範囲設定回路２４が基準とする心拍数を測定する。

初期値はｔンプリンｒ周期ＴＩを長＜　Ｌ、３００ｗ〜
１５００ｍｓの周期の全領域についての自己相関関数を
計算することＫよシ求めるのである。この初期値ＩＩＩ
定方法によ）求まる初期値は精度はよくないが、初期値
としては充分である。

以上述べ友ようＫこの発明によれば、心拍信号の周期一
定において、自己相関関数の計算を、算出されゐ周期Ｋ
ｌｊ質的に影Ｉｌｔ与える範囲、例えば（最新心拍数±
２０　ＢＰＭ　）に対応する時間の範―で計算されるよ
うに制御したことによシ、算出され石データ精度を実質
的に低下させることなく、しかも実質的に意味のない多
量のデータをサンプリングしてむやみにむだに計算時間
を長くせしめてしまうことなく、実質的に実時間で処理
することのできる、周期測定方式が提供される。

また本発明によれば、心拍周期が長くなった場合１サン
グリンダ周期Ｔ＠が長くなるので、有限なデータメモリ
６に入る周期間は長くなる。更に、１つのサンプリンダ
タイミングから次のサンプリンダタイミングの間に自己
相関関数を求めるための計算可能の回数（７１〜１ｍの
個数）は、サンプリンダ周期によって決定される計算処
理に使用できる時間によって限定されることになあ。従
って１己相関関数の最大の計算可能範囲は、サンプリン
ダ周期が２倍になつ九とすれば、 （サンプリンダ周期の増加倍数）Ｘ（サンプリンダ周期
の間に計算可能となった増加倍数）となり、これはそれ
ぞれ上述の説明でわかるように１それぞれともｒｔｃｔ
　、　ｔとなるため１、計算可能の最大の位相差変数値
は２１倍となる。

さらＫこの発明によれば、自己相関関数の計算間１１０
１１５！に加えて、心拍信号の周期の変化に対応させて
サンプリンダ周期を変化させる方式としタコトによシ、
データ精ＩＩｌ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、かつサンプリンダ周期
の変化を段階的に一定比率をもって変化させるととによ
シ古いデータを補正してそのｔ重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管可能とし実時
間で処理される周期一定方式が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ビークトリガ方式による周期測定を説明する
ために用い友生体信号波形１５１゜第！図および菖３１
１Ｉは、第１図と同様にビークトリガ方式による周期測
定を説明するために用い喪生体信号波形図、 第４図は、自己相関方式による周期測定を説明するため
に用いた生体信号波形図、 嬉５ｇ１Ｉ＃ｉｓ仁の発明による計算範ＳＯ纏少の効果
を説明した図。 第６図は、この発明の周期一定方式を組込んだ周期一定
装置をブロックダイヤグラム、第１図は計算範囲設定回
路から与えられる位相差変数値ｒＫ基づくサンｌリンダ
データの読み出し及び計算結果を格納、並びに周期の計
算を説明するブロック図、 第５ｌｉＩは、心拍信号の周期の変化に対応して段階的
にサンプリンダ周期を変化せしめる方式を説明するえめ
の図である。 特許出願人　チル七株式会社 手続補正書 昭和５６年ノ１月Ｊ日 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭５６−１２０４５２号 ２、発・明の名称　　　　　′ 周期測定方式 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特　許　出　願　人チル七株式会
社 ４、　代　　　理　　　人　　　　　〒１５１東京都渋
谷区幅ケ谷２丁目４４番１号 ５、補正命令の日付 自　　　　　　　　発 別　　紙　　の　　通　　リ。 特願昭５８−１２０４５２号の 特許請求の範囲の補正 特許請求の範囲 （１）心拍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、前記サンプリング手段によ
って得られた心拍信号のサンプリングされたデータを用
いて心拍信号について所定範囲の自己相関関数を計算す
る自己相関関数計算手段と、計算された自己相関関数か
ら心拍信号の周期を計算する周期計算手段と、を具備し
て成る周期測定方式において、前記自己相関関数計算手
段は過去に測定した最新の心拍数から推定される、最大
心拍数及び最小心拍数にそれぞれ対応する一拍の最小周
期と最大周期で示される範囲の位相差変数値で自己相関
関数計算を行うように制御されることを特徴とする周期
測定方式。 （２）自己相関関数計算手段は最新心拍数から１０乃至
２０ＢＰＭを引いた心拍数に対応する周期と、前記最新
心拍数に１０乃至２０８ＰＭを加えた心拍数に対応する
周期で示される範囲の位相差変数値で前記自己相関関数
計算を行うように制御され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方式。 （３）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方式。 （０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３項に記載
の周期測定方式。 （５）生体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、前期サンプリング手段によ
って得られた生体信号のサイプリングされたデータを用
いて前記生体信号の肖己相関関数を計算する自己相関関
数計算手段と、計算された前記自己相関関数から生体信
号の周期を計算する周期計算手段と、を具備して成って
おり、前記サンプリング手段の前記サンプリング周期の
変化割合を前記計算手段により計算された生体信号の周
期の範囲に対応させて段階的に選択することを特徴とす
る周期測定方式。 （８）前記選択された各段階におけるサンプリング周期
は隣接する各段階のサンプリング周期相互間において一
定比率となることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の周期測定方式。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　心曽儒号を所定のナンｌりンｒ馬期でサンプ
   リングするサンプリング手段と、前記サンプリンｒ手ｌ
   Ｉ！によって得られた心拍信号Ｏ＋ンプリンダされ九デ
   ータを用いて心拍信号について所定部ｌＩＯ自己相関−
   数を計算する自己相関調数針算手段と、計算され九自己
   椙−関数から心拍値４＃Ｏ周期を計算する周期計算手段
   と、を具備して成る周期調定方式において、前ｆｆ１ｌ
   ｌ己−一・鴎数計算呼檄紘過去に調定しえ最新の心拍数
   から推定される。最大心拍数及び最小心拍数にそれぞれ
   対応する一拍の最小周期と最大周期で示される範■の位
   相差変数値で自己掴−−黴計算を行うように制御される
   ζ−とを４１１１とす為周Ｊｌ１ｍ定方式。 （！）　　真；６薯ｇｇＩｍｍｍｍ段は最新心拍数から
   １０乃１！ｔ＠ＢＰＭを引いえ心拍数に対応する周期と
   、前記最新心拍数に１０７５１厘２０　ＢＰＩＩｉを加
   えた心拍数に対応する周期で示される範■Ｏ位相差＊徴
   値で前記自己椙調数計算を行うように制御゛されること
   を特徴とする特許請求ｏ１１１第１項に記載の周期調定
   方式。 （１）　　前記す／プリンダ手段の前記ナンｆ９ン１周
   期を前記心拍信号の周期の変化に対応させ為ことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の周期調定方式。 （４）　　前記サンプリング周期の各変化段階棒亙闘に
   おける羨化割会を一定比率とした特許請求の範囲第３項
   に記載の周期ｌｌ１ｊｉ！方式。 （ｓ）　　生体信号を所定のヤングリン！周期ですンプ
   リングするサンプ９フ１手段と、前記ｔ　７　ｆ　ＩＪ
   ンダ手段によって得られ良生体信号のサンプリングされ
   友データを用いて前記生体信号の自己相関関数を計算す
   る自己相関関数計算手段と、計算され九餉記−巳相関関
   数から生体信号の周期を計算する周期計算手段と、を具
   備して成っており、前記す７７９７７手段の前記ナンプ
   リング周期の変化割合を前記針算手ＲＫよ如計算された
   生体信号の周期の範ＩＮＫ対応させて段階的に選択する
   ことｔ−特徴とする周期調定方式。 （６）　　前記選択された各段階におけるナングリンダ
   周期は隣接する各段階のナングリング周期相互関ＫｓＰ
   いて一定比率となることを特徴とする特許請求の範ｌ！
   ｌ第１項に記載の周期測定方式。