JPS6122564Y2 - - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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と
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。

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。

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。

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は
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に
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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 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。