JPS624971B2

JPS624971B2 -

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Publication number: JPS624971B2
Application number: JP55097820A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Hirano; Shoichi Murase
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 1980-07-17
Filing date: 1980-07-17
Publication date: 1987-02-02
Also published as: JPS5722736A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の背景〕技術分野この発明は、生体信号時に胎児の心拍信号をト
ランスジユーサで変換して得られた電気信号の周
期を測定する周期測定装置に関する。

先行技術生体信号の周期を測定する方式として従来、生
体信号の自己相関関数を求め、この自己相関関数
から周期を測定する相関方式による周期測定が知
られている。

相関方式による周期測定方式とは、生体信号を
表わす電気信号を適当なサンプリング周期でサン
プリングし、サンプリングされたデータから生体
信号の自己相関関数を計算し、計算された自己相
関関数から生体信号のピークを検出し、周期を求
めるものである。

ところで相関方式による周期測定は、生体信号
の自己相関関数を求めれば、生体信号の心拍の周
期の近くでピークが得られることに基いている。
しかしながら一般的に周期に対応する真のピーク
の付近には動揺成分等による小さなピークが存在
する場合が多い。また生体信号を検出する際に外
部から雑音成分が加わる場合もある。

生体信号の正しい周期を測定するためには、こ
れら成分による複数のピークのうち生体信号の周
期に対応する真のピークを検出することが必要で
ある。

また従来の相関関数方式による周期の測定にお
いては、生体信号の全周期域にわたる自己相関関
数をはじめに計算し、この自己相関関数から周期
性を示すピークを検出して生体信号の周期を測定
するという方式を用いている。

従来技術の問題点しかしながらこのような方式では、自己相関関
数を記憶させるためのメモリとして大容量メモリ
を必要とする。また生体信号の全周期域にわたつ
て自己相関関数を計算しているので生体信号の周
期が小さい場合には無意味な計算作業を多量に行
つてしまう可能性もあり実時間処理の観点からみ
て望ましいものではなかつた。

〔発明の目的〕

この発明は上述のような事情に鑑みてなされた
ものであつて、その目的は、生体信号の自己相関
関数を記憶するメモリの必要記憶容量を低減せし
め、かつ自己相関関数から得られる複数のピーク
のうち生体信号の周期に対応する真のピークを検
出し正しい周期を測定することのできる周期測定
装置を提供することである。

この発明によれば、生体信号をあらわす電気信
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、該サンプリング手段によつ
て得られたデータを用いて、前記電気信号の自己
相関関数を計算する自己相関関数計算手段と、計
算された自己相関関数のピークを検出し検出され
たピークを記憶するピーク検出手段と、該ピーク
記憶手段に記憶されたピークより後で発生したピ
ークを記憶されたピークと比較して、後で発生し
たピークが大きいときに出力信号を発生するピー
ク比較手段と、該比較手段の出力信号によつて前
記ピーク記憶手段に記憶されるピークを更新する
更新手段とを備えて成るピーク検出手段と、該ピ
ーク検出手段の前記比較手段からの出力信号を受
ける毎に計時を再開し、測定周期の実質的に最小
値に対応する時間を計時したとき信号を出力する
計時手段と、該計時手段からの出力信号を受けて
その時のピークの時間軸上の位置によつて決定さ
れる位相差変数の値に対応した時間を計算する周
期計算手段と、を具備して成ることを特徴とする
周期測定装置が提供される。

ピーク検出手段は、計時手段が信号を出力した
時のピークの値を基準にしてピーク検出レベルが
設定されるレベル設定手段を備え、このレベルを
越えるピークを検出することが好ましい。

〔発明の具体的説明〕

以下この発明の実施例の装置を胎児の心拍信号
の周期測定に使用した場合について第１図ないし
第５図を参照しながら説明する。

ところで生体信号を一定のサンプリング周期Ｔ
_sでサンプリングして得られる各サンプリング時
のデータをｆ(k)（ただしｋ＝１，２，３…ｎ）と
すると、この生体信号の自己相関関数Ａ₍〓₎は(1)
式であらわされる。

(1)式においてτは生体信号をあらわす電気信号
に位相差を与える位相差変数であり、ｋはサンプ
リング序数である。ｎは１サンプリングサイクル
におけるサンプリング回数であり、１サンプリン
グサイクルとは、ｎ回のサンプリングによつて位
相差変数τの或る値における１つの自己相関関数
値を計算する過程をいう。

(1)式は展開すると(2)式のようにあらわされる。

Ａ₍〓₎＝１／ｎ｛f₍₁₎f（１＋τ）＋f₍₂₎f（２＋τ）＋f₍₃₎f（３＋τ）＋…＋ｆ_(o)ｆ（ｎ＋τ）｝ …(2) (2)式は位相差変数τだけ時間軸上でずれている
二つの時刻におけるサンプリングデータｆ(k)とｆ
（ｋ＋τ）との積ｆ(k)ｆ（ｋ＋τ）をｎ回加える
ことによつて生体信号の自己相関関数が得られる
ことを意味している。すなわち第１図を参照して
説明すると、位相差変数τが値ｍに定められてい
る場合の自己相関関数Ａ_(n)は、時間軸上でサン
プリング周期Ｔ_sの間隔でサンプリングされたデ
ータのうち時間軸上で位相差変数τ＝ｍに対応す
る時間だけずれた二つのサンプリングデータ、例
えばf₍₁₎とｆ（ｍ＋１），f₍₂₎とｆ（ｍ＋２），…
ｆ（ｎ＋ｍ）とｆ_(o)…等の積、f₍₁₎f（ｍ＋
１），f₍₂₎f（ｍ＋２）…ｆ_(o)ｆ（ｍ＋ｎ）…等
をｎ回加えることによつて求められることにな
る。

なおここでf₍₁₎を最新のデータとする。

このような自己相関関数計算形態を胎児の心拍
信号について適用した場合を第２図を参照して説
明する。

胎児心拍信号の周期はほぼ300msないし
1500msの範囲にある。したがつて心拍信号を表
わす電気信号の全周期域にわたる自己相関関数を
計算するためには、測定周期の最小値を300msと
し最大1500msまでの位相差を設定して自己相関
関数を求める必要がある。すなわち位相差変数τ
を300／Ｔ_sないし1500／Ｔ_sの範囲で変化させる
必要がある。そしてこの範囲内で位相差変数τが
心拍信号の周期Ｔに定められた時、すなわちｍ＝
Ｔと定められた時自己相関関数は最大のピークを
有するから、この最大のピークを検出することに
より心拍信号を表わす電気信号の周期を求めるこ
とができる。

先に述べたように通常胎児の心拍信号の最小周
期はほぼ300msであるから自己相関関数の計算は
測定周期の実質的な最小値すなわち300msから開
始する。すなわち第１のサンプリングサイクルに
おいて周期300msについての自己相関関数を求め
る。この場合、位相差変数τはτ＝300／Ｔ_sで求
められ、サンプリング周期Ｔ_sを5msと設定すれ
ば位相差変数τは60となる。自己相関関数の計算
においては、それに先立つてまず、サンプリング
周期Ｔ_s＝5msをもつて心拍信号のサンプリング
を行い、各サンプリングによつて得られたデータ
f₍₁₎，f₍₂₎，f₍₃₎，…ｆ_(o)をメモリに記憶させて
おく。これらのデータを用いて、位相差変数τ＝
60についての自己相関関数Ａ（60）を求める。自
己相関関数Ａ（60）の求め方は第１図を参照して
述べた方式による。すなわち、位相差変数τ＝60
だけずれた二つのサンプリング時における二つの
データｆ(k)とｆ（ｋ＋60）、例えばf₍₁₎とｆ（１
＋60），f₍₂₎とｆ（２＋60），…の積を計算し、こ
れら積の総和を求める。このようにして位相差変
数τを60と設定したときの自己相関関数Ａ（60）
を求める。Ａ（60）の値は、比較のため次のサン
プリングサイクルにおける自己相関関数が得られ
るまでメモリに記憶しておく。

次に第２サンプリングサイクルに移り、位相差
変数τの値を“１”だけ進めＡ（61）についての
自己相関関数計算を行う。Ａ（61）の自己相関関
数計算はＡ（60）の場合の計算形態と実質的に同
じであるので省略することにする。自己相関関数
Ａ（61）と、先に計算し記憶しておいた自己相関
関数Ａ（60）とを比較する。比較結果から連続す
る二つのサンプリングサイクル間における変化状
態を調べる。そして二つのサンプリングサイクル
間に増加から減少の状態変化があれば、サンプリ
ングサイクルにピークがあることになる。

上述のような方式においては、１サンプリング
サイクル中に位相差変数τのある値についての自
己相関関数を計算し、その計算結果をメモリに記
憶し、次のサンプリングサイクルにおける“１”
だけ進めた位相差変数τでの自己相関関数の計算
結果と比較することによりピークを検出するもの
であるので、最新のサンプリングサイクルにおけ
る自己相関関数計算値のみを記憶しておけばよ
く、メモリ容量の低減化が図れる。

ところで先にも述べたように自己相関関数から
得られるピークの中には信号の周期に対応する本
来のピークの他に、その付近に存在する傾向のあ
るピークまで検出されてしまう。正しい周期を測
定するためには、これらピークの中から周期に対
応する本来のピークすなわち真のピークを検出す
る必要がある。

真のピークとなり得る可能性のあるピークとし
て検出するための条件として、閾値としての最小
レベルを定め、この最小レベルに基いてレベルチ
エツクを行うことと、あるピークが検出された場
合、そのピーク検出後、最小測定周期に対応する
時間だけ自己相関関数の計算を続け計算された自
己相関関数値と記憶されている自己相関関数値と
を比較し、最小測定周期に対応する時間にそれ以
上の大きさのピークが検出されないとき、そのピ
ークを真のピーク検出信号として出力する。

レベルチエツクは、ピークとして検出すべき信
号に対し或る閾値を定め、ピークがこの閾値を越
えているか否かによつてそのピークが検出するも
のであるか否かを定めるものである。

この閾値はその時の信号の状態に応じて最適な
値を選ぶようにする。一般に周期を示す真のピー
ク値は、信号の強度、波形に影響されるが、特に
問題となるのは雑音である。つまり雑音が少ない
ほど真のピークは大きくはつきりと現われるが、
雑音が多いと何れが真のピークか識別することが
困難になる。

このような理由でピーク検出に際しては、その
時の信号の状態に応じた閾値を設定する必要が生
じるわけである。

この一例として本実施例では前回の測定で採用
したピーク、すなわち最新の真のピークを基準に
して例えばその1/2の値を閾値に設定している。

第３図を参照して説明すると、今時刻t₁にてピ
ークP₁が検出されたとしよう。ピークP₁が検出さ
れるとまずピークP₁の1/2のレベルL₁が閾値とし
て設定される。レベルL₁が設定されると、その
後検出されるピークはレベルL₁を超えるものの
みとなる。図の例では時刻t₂にピークP₂が存在し
ているが、このピークP₂はその時の閾値として設
定されているレベルL₁以下であるので真のピー
クとなり得る可能性のあるピークとしては検出さ
れない。次に時刻t₃においてピークP₃が存在して
いる。このピークP₃はレベルL₁を超えるもので
あり、しかも前のピークP₁より大きなピークであ
るので真のピークとなり得る可能性のあるピーク
として検出される。ピークP₃が検出されると閾値
の変更が行われ、ピークP₃のレベルの1/2のレベ
ルL₃が新たな閾値として設定される。レベルL₃
が設定された後はその後検出されるピークはレベ
ルL₃を超えるものに限定される。以下同様にし
て新たな閾値のレベルを超えるピークが検出さ
れ、それが前の閾値のときのピークを超える毎に
閾値が変更され、変更された閾値を超えるピーク
のみが検出される。

このようにして偽ピークの検出を阻止すること
ができる。なお閾値としては閾値を超えたピーク
の都度新しい閾値とする代りに、前の周期検出時
のピークによつて決定された閾値を次の周期検出
時に一定のまま使用することも可能である。

このようなレベルチエツクを行うことにより、
ピークの検出後測定周期の実質的に最小値に対応
する時間だけ自己相関関数の計算を続け、検出さ
れたピークとそれより後に検出されたピークとを
比較し、この時間内にそれ以上の大きさのピーク
が存在しないか否かの確認と合せて真のピークの
検出精度が一層向上する。

前述のように自己相関関数から得られるピーク
には周期に対応する真のピークの他に、この真の
ピークの付近に存在するいくつかのピークも含ま
れている。正しい周期を測定するためには、これ
らピークのうち真のピークを検出しなければなら
ない。付近に存在するピークは一般に真のピーク
にかなり近接して存在しているものであることか
ら、あるピークを検出した後一定時間自己相関関
数の計算をつづけ、その一定時間内に検出された
ピーク以上の大きさのピークが存在しているか否
かを確認することにより、付近にも存在するピー
クを真のピークとして検出してしまうことが防止
される。この一定時間は、測定周期に対応する時
間の最小値に定めれば充分であり、また最小値に
設定することによつて測定結果を生体信号の真の
周期に等しい間隔で得ることができる。このため
実施例では、ピーク検出後自己相関関数の計算を
続ける時間は測定周期の実質的に最小値に対応す
る時間すなわち300msに定めている。

第４図を参照して説明すると、図示するよう
に、今時刻t₁₁においてピークP₁が検出されたと
すると、この検出時t₁₁から300msの間すなわち時
刻t₁₂まで自己相関関数計算を継続する。そして
第４図に示されるように時刻t₂₁においてピーク
P₁より大きなピークP₂が検出されたとしよう。こ
の場合にはピークP₁はクリアして捨て、ピークP₂
を新たなピークとしてその後300msの間すなわち
時刻t₂₂まで継続して自己相関関数計算を行い、
その間にピークP₂より大きなピークが存在しない
場合にはピークP₂を真のピークとして検出するも
のである。第４図においてピークP₂が検出された
時刻t₂₁の後300ms以内すなわち時刻t₂₂までのあ
る時刻t₃₁においてピークP₂より小振幅のピーク
P₃が得られたとしよう。しかしながらピークP₂よ
りも振幅の小さなピークP₃は真のピークとなり得
る可能性のあるピークとしては採用されない。こ
のようにして時刻t₂₁以後300msが経過するとすな
わち時刻t₂₂に達すると時刻t₂₁にて得られたピー
クP₂が周期を示す真のピークとして検出される。
この時点において相関関数計算を終了し、周期計
算を行う。このようにして求めた真のピークP₂が
得られたときの位相差変数τの値すなわちτ_２は
周期Ｔに対応するものであり、周期ＴはＴ＝t₂×
Ｔ_sなる式で与えられる（Ｔ_sはサンプリング周
期）。すなわち、真のピークP₂の時間軸上の位置
は時刻t₂₂から300msだけ時間軸上でさかのぼるこ
とにより求められ、求められた真のピークの時間
軸上の位置によつて決定される位相差変数τの値
τ_２に対応した時間が生体信号をあらわす電気信
号の周期Ｔとなり、周期Ｔは、Ｔ＝τ_２×Ｔ_sで
与えられる（Ｔ_sはサンプリング周期）。次の周期
測定は再びτ＝60（周期300msに対応する）から
始め、同様に行われる。

以上のようにして生体信号の正しい周期が測定
される。なお、第４図において、τ_１，τ_３はそ
れぞれピークP₁，P₃の時間軸上の位置によつて決
定される位相差変数の値を示す。

ここで、相関関数計算を300msから始め、（生
体信号周期Ｔ＋300ms）で終了していることは、
真のピークの検出、測定結果の出力時期という点
で重要な意味を含んでいる。

まず真のピークの検出については、測定対象の
生体信号のとり得る最小周期以下では真のピーク
が存在することはあり得ず、また最小周期以内の
間隔で真のピークが存在することもあり得ない。
したがつてこのようにして確認されたピークは真
の周期の二倍の周期のピークを示す可能性を完全
になくすことができる。

測定結果の出力時期という点に関しては、生体
信号の真の周期に同期して測定結果を出力するこ
とができるという効果がある。すなわち周期測定
を最小周期の300msから始めているが、一方ピー
ク確認期間として最小周期に等しい300msを設定
しているので、結果的に真の周期に等しい時間間
隔で測定結果を出力することができる。例えば真
の周期が500msであれば測定結果も500ms毎に出
力される。周期が変化した場合には出力される間
隔もそれに応じて変化する。これは、相関関数計
算間隔がデータサンプリング周期に一致していれ
ば、相関関数計算が時間軸上を実時間で進行する
ということ、すなわち信号の最小周期からこの最
小周期と真の周期との和であらわされる時間まで
の時間についての相関計算は真のピークであるか
否かの確認のための最小周期に等しい時間内に行
われることによるものである。

第５図は、第１図ないし第４図を参照して述べ
た周期測定を行なうためのこの発明の周期測定装
置の１実施例の構成を概略的に示しているもので
ある。

第５図に示す実施例を説明すると、トランスジ
ユーサ２２は婦人の腹部Ｗ上に配置されて胎児の
心拍数信号を検出する。トランスジユーサ２２か
ら出力された心拍信号を表わす電気信号はそれに
結合された前処理回路２３によつて適当な波形成
形がなされた後、第２図に示されるように、サン
プリング回路２４において所定のサンプリング周
期をもつてサンプリングされ、デジタル信号
f₍₁₎，f₍₂₎，…ｆ（ｍ＋１），ｆ（ｍ＋２）…，ｆ
（ｍ＋ｎ）の形態にアナログ−デジタル変換（Ａ
−Ｄ変換）される。

サンプリング回路２４でサンプリングされたか
つＡ−Ｄ変換されたデータf₍₁₎，f₍₂₎，…ｆ（ｍ
＋１），ｆ（ｍ＋２），…はそれに接続されたデー
タメモリ２６に記憶される。データメモリ２６は
複数のシフトレジスタで構成されており、新しい
データが入力される毎にそれまで記憶されていた
データがそれぞれ１ビツトづつ移動し、最も古い
データは押し出されて消滅する。データメモリ２
６には乗算器２８が接続されており、乗算器２８
には加算器３０が接続されている。乗算器２８
は、位相差変数τの値がｍである場合、f₍₁₎・ｆ
（ｍ＋１），f₍₂₎・ｆ（ｍ＋２），…なる乗算を行
い、複数の積を求める。乗算器２８により求めら
れた積f₍₁₎・ｆ（ｍ＋１），f₍₂₎・ｆ（ｍ＋２），
…は加算器によりf₍₁₎・ｆ（ｍ＋１）＋f₍₂₎・ｆ
（ｍ＋２）…なる加算が行われ、和が求められ
る。この和は、位相差変数τがｍである場合の自
己相関関数Ａ_(n)をあらわす。すなわち、乗算器
２８および加算器３０は、自己相関関数を計算す
るための計算回路を構成しており、上記したよう
に、データメモリ２６に記憶されているデータを
用いて実質的に(2)式の計算を行い自己相関関数を
計算する。すなわち各サンプリングサイクル毎に
ある値に定められた位相差変数τについての自己
相関関数の計算を行う。加算器３０にはピーク検
出器３２が接続されており、このピーク検出器３
２は小容量の記憶手段と比較手段とを有する（詳
細な構成については第６図参照）。ピーク検出器
３２の前記記憶手段には、一サンプリングサイク
ル以前の自己相関関数計算値、例えばＡ（ｍ−
１）、が記憶されており、記憶されているこの計
算値と新たに入力されてくる次のサンプリングサ
イクルの計算値Ａ_(n)とを比較手段で比較すると
共に、新たに入力されてきた計算値Ａ_(n)が前に
記憶されていた値Ａ（ｍ−１）より大きい場合に
は新たに入力されてきた計算値Ａ_(n)を記憶す
る。ピーク検出器３２は、自己相関関数計算値の
うち最大の値のもののみを記憶するだけで充分で
あるので、その記憶手段は小容量のものでよい。
連続する二つのサンプリングサイクルにおける自
己相関関数計算値を比較し、その増減状態を調
べ、連続する二つの計算値の比較から増加から減
少の傾向が認められた場合その最初のサンプリン
グサイクルにピークが存在することになる。ピー
ク検出器３２にはピークレベルチエツク回路３４
が接続されている。ピークレベルチエツク回路３
４は比較器を主要要素として構成され、ピーク検
出器３２からのピーク検出信号と、基準レベルを
示す基準信号とが入力される。そしてピークレベ
ルチエツク回路３４は、ピーク検出器３２によつ
て検出されたピークのレベルと基準レベルとを比
較する。基準レベルとしては例えば先にも述べた
ように前回測定された真のピークの1/2のレベル
が設定される。検出されたピークが基準レベルを
越えるものであると、ピークレベルチエツク回路
３４は信号を出力する。計時手段はピーク検出器
３２からの出力信号とピークレベルチエツク回路
３４からの出力信号とを共に受ける毎にリセツト
されて計時を再開し、測定周期の実質的に最小値
に対応する時間を計時したとき信号を出力する。
ピーク確認回路３６は、このような計時を行う計
時手段であるカウンタを主要構成とするものであ
り、ピーク検出器３２からの出力信号とピークレ
ベルチエツク回路３４からの出力信号とを共に受
ける毎にリセツトされて計時を再開し、測定周期
の実質的に最小値に対応する時間、この実施例で
は300ms，を計時したとき、上記検出されたピー
クを真のピークと判断して真のピーク検出信号を
出力する。計数動作時間を300msとしたのは、先
に述べたように、通常胎児の最小心拍信号周期は
ほぼ300msであり、最小心拍信号周期内に真のピ
ークが存在することはあり得ないので検出ピーク
が真のピークであるか否かを確認するのには
300msで充分であるからである。

ピーク検出器３２、ピークレベルチエツク回路
３４、ピーク確認回路３６は、例えば第６図に示
すような回路で構成される。メモリ５２は比較器
５４からの書込み信号の制御のもとに加算器３０
で計算された自己相関関数計算値を読込み記憶す
るものである。比較器５４は、加算器３０からの
新たな自己相関関数計算値Ａ_(n)と、それ以前に
メモリ５２に記憶されていた自己相関関数計算値
例えばＡ（ｍ−１）とを比較する。新たな自己相
関関数計算値Ａ_(n)のほうが大きい場合には、比
較器５４からの出力信号により、メモリ５２の内
容は、この新たな自己相関関数計算値Ａ_(n)に更
新される。比較器５４の出力信号はまた、AND
ゲート６０を介してカウンタ６２に入力される。
メモリ５２に記憶されている自己相関関数計算値
Ａ_(n)はピークレベルをチエツクするための比較
器５６に入力され、比較器５６にて、基準レベル
発生器５８から入力されている基準レベルと比較
される。基準レベル発生器５８は、前回の測定に
おける真のピークの、例えば、1/2のレベルを求
め、このレベルを基準レベルとして出力するもの
である。比較の結果、メモリ５２に記憶されてい
る自己相関関数計算値Ａ_(n)のレベルが基準レベ
ルを越えるものである場合には、比較器５６は信
号を出力する。比較器５４，５６の出力信号は
ANDゲート６０に入力される。比較器５４，５
６の出力信号が共に存在するときANDゲート６
０は信号を出力する。ANDゲート６０の出力信
号はピーク確認回路を構成するカウンタ６２にリ
セツト信号として入力される。カウンタ６２は、
ANDゲート６０の出力信号を受ける毎に計時を
再開し、測定周期の実質的に最小値に対応する時
間、この実施例では300ms、を計時すると、具体
的には300msに相当する数のクロツクパルスを計
数すると、信号を出力する。カウンタ６２の出力
信号は真のピーク検出信号として周期計算手段と
しての周期計算回路３８に入力されると共に、メ
モリクリア信号としてメモリ５２に入力される。

以上のような構成ならびに動作により、ピーク
検出、ピークの確認が行われ、真のピークが検出
されることになる。

ピーク確認回路３６に接続された周期計算回路
３８はピーク確認回路３６からの出力信号すなわ
ち真のピーク検出信号を受けると、その時のピー
クの時間軸上の位置によつて決定される位相差変
数τの値に対応した時間を計算する。この時間は
心拍信号をあらわす電気信号の周期Ｔに対応する
ものである。すなわち、真のピークが得られたと
きの位相差変数τの値は周期Ｔに対応するもので
あり、したがつて周期Ｔは真のピークの時間軸上
の位置によつて決定される位相差変数τの値に対
応した時間であらわされる。周期計算回路３８に
接続された心拍数計算回路４０は計算された周期
に基いて心拍数を計算する。心拍数計算回路４０
は制御回路４２に接続されている。制御回路４２
には、例えば発光ダイオード（LED）を備えた
表示器４４が接続されている。表示器４４は制御
回路４２を介して心拍数計算回路４０から出力さ
れる信号に基いて心拍信号の心拍数を表示する。
制御回路４２には、この時、心拍数計算回路４０
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４０からの信号を表示器４４へ入力しないよ
うに制御して誤まつた心拍数の表示を阻止するよ
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４２はまた、サンプリング回路２４に
クロツクパルスを出力して、サンプリング回路２
４におけるサンプリングタイミングを制御してい
る。制御回路４２はさらに、一サンプリング毎に
乗算器２８に位相差変数τの値を指示する信号を
出力する。位相差変数τの値は、第１のサンプリ
ングサイクルにおいては、心拍信号の周期の実質
的に最小値に対応する時間に対応する値、例えば
τ＝（ｍ−１）から始め、サンプリングサイクル
の進行にしたがつてτ＝ｍ，τ＝（ｍ＋１），τ＝
（ｍ＋２），…というように、順次進められる。乗
算器２８は制御回路４２からの信号の指示する位
相差変数τの値だけはなれた二つのデータ、例え
ば位相差変数τの値がｍであるとき、f₍₁₎および
ｆ（ｍ＋１）、をデータメモリ２６から読出し、
その積f₍₁₎・ｆ（ｍ＋１）を求める。制御回路４
２は加算器３０にタイミング信号を出力し、加算
器３０は制御回路４２からのタイミング信号に基
いて、乗算器２８で順次計算される計算結果
f₍₁₎・ｆ（ｍ＋１），f₍₂₎・ｆ（ｍ＋２），…を加
算していく。すなわち、乗算器２８と加算器３０
とで制御回路４２による制御のもとにデータメモ
リからデータを読出して実質的に(2)式に示す自己
相関関数Ａ_(n)の計算を行う。

制御回路４２にはさらに基準レベル検出器４６
が接続されている。基準レベル検出器４６は制御
回路４２から適当な時間間隔で出力されてくるタ
イミング信号にしたがつて、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）を検出し、サンプリング回路２４
に最適基準レベル指示信号を出力する。データに
符号付けする際データの正負のバランスが良好に
とられているほど得られる自己相関関数は確実な
周期性をあらわすものであるが、基準レベル検出
器４６はそのための最適値を求めるためのもので
あり、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。

以上述べたようにこの発明によれば、自己相関
関数の計算を、時間軸上で、生体信号の測定周期
の実質的に最小値からはじめ、ピーク検出後もそ
の実質的な最小値に対応する時間だけ自己相関関
数の計算を続け、ピークの検出後の前記最小値に
対応する前記時間内に最初のピークより大きなピ
ークが存在しないとき、上記検出したピークを真
のピークとして検出するようにしたことにより、
本来の信号の周期を示す真のピークのみを確実に
検出することができそれによつて正しい周期を測
定することができるばかりでなく、自己相関関数
計算範囲が前記実質的な最小値からこの最小値と
測定すべき最大値までに限定され、前記最小値以
下の計算が不要になるので、無意味な計算が省か
れ実時間処理に有効であると共に、測定すべき信
号の周期に等しい時間間隔で測定結果を出力する
ことのできる周期測定装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による周期測定装置におけ
る自己相関関数の計算形態を説明するために用い
た図、第２図は、この発明の周期測定装置を胎児
心拍数の周期測定に適用した場合を説明するため
の胎児心拍信号を示す図、第３図は、胎児心拍信
号の自己相関関数から得られる複数のピークのう
ち真のピークを検出するためのレベルチエツクを
説明するための図、第４図は、この発明の装置に
おいて検出したピークが真のピークであるか否か
を確認するために、ピークを検出した後一定時間
自己相関関数の計算を続ける動作を説明するため
の図、第５図は、この発明の周期測定装置の１実
施例の構成を概略的に示すブロツクダイヤグラ
ム、および第６図は、第５図に示す周期測定装置
におけるピーク検出器、ピークレベルチエツク回
路およびピーク確認回路の詳細な構成を示す図で
ある。２３……前処理回路、２４……サンプリング回
路、２６……データメモリ、２８……乗算器、３
０……加算器、３２……ピーク検出器、３４……
ピークレベルチエツク回路、３６……ピーク確認
回路、３８……周期計算回路、４０……心拍数計
算回路、４２……制御回路、４４……表示器、４
６……基準レベル検出器。

Claims

【特許請求の範囲】１生体信号をあら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、該サンプリング手段によつて得られたデータを
用いて、前記電気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、計算された自己相関関数のピークを検出し検出
されたピークを記憶するピーク検出手段と、該ピ
ーク記憶手段に記憶されたピークより後で発生し
たピークを記憶されたピークと比較して、後で発
生したピークが大きいときに出力信号を発生する
ピーク比較手段と、該比較手段の出力信号によつ
て前記ピーク記憶手段に記憶されるピークを更新
する更新手段とを備えて成るピーク検出手段と、該ピーク検出手段の前記比較手段からの出力信
号を受ける毎に計時を再開し、測定周期の実質的
に最小値に対応する時間を計時したとき信号を出
力する計時手段と、該計時手段からの出力信号を受けてその時のピ
ークの時間軸上の位置によつて決定される位相差
変数の値に対応した時間を計算する周期計算手段
と、を具備して成ることを特徴とする周期測定装置。２前記ピーク検出手段は、前記計時手段が信号
を出力した時のピークの値を基準にしてピーク検
出レベルが設定されるレベル設定手段を備え、こ
のレベルを越えるピークを検出することを特徴と
する、特許請求の範囲第１項に記載の周期測定装
置。