JP2851088B2 - Biological signal pulse detector - Google Patents
Biological signal pulse detectorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、心拍に由来する心拍性同期波信号を含む生
体信号から、その心拍性同期波信号の脈の位置を検出す
るための装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting a pulse position of a heartbeat synchronization signal from a biological signal including a heartbeat synchronization signal derived from a heartbeat. is there.
従来の技術 たとえば、生体の動脈から採取される圧脈波、生体の
一部のインピーダンスの変化に基づいて採取されるイン
ピーダンス脈波、毛細血管から光電的に採取される光電
脈波或いは容積脈波などの心拍に由来する心拍性同期波
信号は、生体情報として直接利用されたり、或いはそれ
らに基づいて脈拍数、血圧値、血液中の酸素飽和度など
を算出するために利用されている。この場合、生体から
採取される生体信号には、心拍性同期波信号だけでな
く、呼吸に由来する呼吸性同期波や生体の体動に起因す
るノイズが含まれているため、脈拍数、血圧値、血液中
の酸素飽和度を正確に算出するために、或いは生体信号
から本来の心拍性同期波信号波を抽出するデジタルフィ
ルタ処理のカットオフ周波数を決定するために、その心
拍性同期波信号の脈の位置を正確に検出することが望ま
れる場合がある。2. Description of the Related Art For example, a pressure pulse wave collected from an artery of a living body, an impedance pulse wave collected based on a change in impedance of a part of a living body, a photoelectric pulse wave or a volume pulse wave collected photoelectrically from a capillary blood vessel. Such a heartbeat synchronous wave signal derived from a heartbeat is directly used as biological information, or is used to calculate a pulse rate, a blood pressure value, a degree of oxygen saturation in blood, and the like based on the information. In this case, the biological signal collected from the living body includes not only a heartbeat synchronous wave signal, but also a respiratory synchronous wave derived from respiration and noise caused by body movement of the living body. Value, to accurately calculate the oxygen saturation in the blood, or to determine the cutoff frequency of the digital filter processing for extracting the original heartbeat synchronization wave signal wave from the biological signal, There is a case where it is desired to accurately detect the position of the pulse.
発明が解決すべき課題 ところで、生体信号には、心拍性同期波信号だけでな
く、呼吸性同期波信号や他のノイズが混入するのが一般
的であり、生体の種類或いは物理的状態に影響されて心
拍性同期波信号成分が他の成分に比較して弱い場合に
は、生体信号から心拍性同期波の脈位置を正確に検出す
ることができず、脈拍数、血圧値、或いは血液中の酸素
飽和度などの測定が極めて困難である場合があった。た
とえば、新生児の動脈は極めて細くまた皮下組織が厚い
ため、その新生児から採取される信号においては、規則
的な心拍性同期波信号のS/N比が低く、通常の抽出操作
では脈位置の決定ができない場合があったのである。Problems to be Solved by the Invention By the way, not only a heartbeat synchronizing wave signal but also a respiratory synchronizing wave signal and other noises are generally mixed into a biological signal, which affects the type or physical state of a living body. If the heartbeat synchronization wave signal component is weaker than the other components, the pulse position of the heartbeat synchronization wave cannot be accurately detected from the biological signal, and the pulse rate, blood pressure value, or blood In some cases, it was extremely difficult to measure the oxygen saturation or the like. For example, the neonatal arteries are extremely thin and the subcutaneous tissue is thick, so the signal collected from the neonate has a low S / N ratio of the regular heartbeat synchronizing signal. There was a case that could not be done.
本発明は以上の事情を背景として為されたものであ
り、その目的とするところは、生体から得られる生体信
号から心拍性同期波信号の脈の位置を確実に検出するこ
とができる生体信号の脈検出装置を提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a biological signal capable of reliably detecting a pulse position of a heartbeat synchronous wave signal from a biological signal obtained from a living body. A pulse detection device is provided.
課題を解決するための手段 かかる目的を達成するための本発明の要旨とするとこ
ろは、第7図のクレーム対応図に示すように、生体信号
に含まれる心拍性同期波信号の脈位置を検出するための
生体信号の脈検出装置であって、(a)時間の経過とと
もに連続して求められる前記心拍性同期波信号の原信号
のうちの連続する一群の信号の加算値とその一群の信号
とは所定時間ずれた連続する他の一群の信号の加算値と
の差を逐次求めることにより、その原信号に平滑微分を
施す平滑微分手段と、(b)前記平滑微分が施された信
号が所定幅の第1移動区間内において予め定められた一
定方向の変化状態であるときにはその移動区間内におけ
る最大値および最小値の差を逐次決定し、その第1移動
区間内において一定方向の変化状態ではないときには零
とすることにより第1処理信号を発生させる第1移動区
間処理と、(c)前記第1処理信号が所定幅の第2移動
区間内の中央において極値を示すときにはその極値を示
す部分の第1処理信号の大きさとし、第2移動区間内の
中央において極値を示さないときには零とすることによ
り、所定のパルス列から成る第2処理信号を発生させる
第2移動区間処理と、(d)前記第2処理信号を構成す
るパルスのうち、規則的に発生しているパルスに基づい
て心拍性同期波の脈の発生位置を決定する脈検出手段と
を含むことにある。Means for Solving the Problems To achieve the above object, the gist of the present invention is to detect a pulse position of a heartbeat synchronizing wave signal included in a biological signal as shown in the claim correspondence diagram of FIG. (A) an added value of a continuous group of signals among the original signals of the heartbeat synchronous wave signal continuously obtained with the passage of time, and the group of signals; Means for successively obtaining a difference from an added value of another group of signals successively shifted by a predetermined time to perform smooth differentiation on the original signal; and (b) obtaining a signal obtained by performing the smooth differentiation on the original signal. When a change state in a predetermined fixed direction within a first movement section having a predetermined width is determined, a difference between a maximum value and a minimum value in the movement section is sequentially determined, and a change state in a certain direction within the first movement section. When not A first moving section processing for generating a first processing signal by setting it to zero; and (c) when the first processing signal shows an extreme value in the center of a second moving section having a predetermined width, the extreme value is represented as A second moving section process for generating a second processing signal consisting of a predetermined pulse train by setting the magnitude of the first processing signal in the indicated portion to be zero when the extremum is not shown at the center in the second moving section; (D) pulse detection means for determining a pulse generation position of a heartbeat synchronization wave based on regularly generated pulses among the pulses constituting the second processing signal.
作用および発明の効果 このようにすれば、心拍性同期波信号が含まれる生体
信号が、平滑微分手段により平滑微分されると、時間の
経過とともに連続して求められる心拍性同期波信号の原
信号のうちの連続する一群の信号の加算値とその一群の
信号とは所定時間ずれた連続する他の一群の信号の加算
値との差が逐次求められるので、生体信号の傾斜が表現
されることとなり、緩やかな成分が目立たなくなって心
拍性同期波の周波数よりも低い成分が除去される。次い
で、第1移動区間処理手段により発生させられる第1処
理信号は、平滑微分後の信号の第1移動区間内における
傾斜が一様であるときの第1移動区間内の差分値である
ことから、平滑微分後の信号の生体信号の凸形状または
凹形状の区間に対応する部分の傾斜を表すようになる。
続いて、第2移動区間処理手段により発生させられる第
2処理信号は、第1処理信号の第2移動区間内の中央に
おいて極値を示すときにその第1処理信号の大きさとさ
れることから、そのとき第1処理信号と同じ高さのパル
ス形状とされるのであるが、そのパルスは、生体信号の
上ピークまたは下ピークを示しており、これらのパルス
列のうち周期的なものは、心拍性同期波の上ピークまた
は下ピークに対応している。したがって、脈検出手段に
より、規則的に発生しているパルスに基づいて生体信号
に含まれる心拍性同期波の発生位置が正確に決定され得
るのである。そして、このようにして正確に心拍性同期
波信号の脈(ピーク)位置が検出されると、その脈位置
に基づいて心拍性同期波信号の周期、周波数或いは脈拍
数が精度よく算出され得るとともに、その脈位置に対応
する心拍性同期波信号の大きさに基づいて予め記憶され
た関係から血圧値が算出され得、また、その脈位置に対
応する心拍性同期波信号の振幅に基づいて予め記憶され
た関係から血液中の酸素飽和度が正確に算出され得る。
或いは、生体信号から本来の心拍性同期波信号波を抽出
するデジタルフィルタ処理のカットオフ周波数が上記の
心拍性同期波信号の周波数に基づいて決定される。血圧
値や血液中の酸素飽和度の測定の基礎となる心拍性同期
波信号は、上記デジタルフィルタ処理後のものが好適に
用いられ、心拍性同期波が微弱で従来の測定装置では測
定が困難である場合でも、測定が可能となり、比較的高
い測定精度が得られるのである。In this way, when the biological signal including the heartbeat synchronization wave signal is smoothed and differentiated by the smoothing / differentiating means, the original signal of the heartbeat synchronization wave signal continuously obtained over time is obtained. The difference between the added value of a continuous group of signals and the added value of the other group of signals that are shifted from each other by a predetermined time is sequentially obtained, so that the slope of the biological signal is expressed. Thus, the slow component becomes inconspicuous and the component lower than the frequency of the heartbeat synchronous wave is removed. Next, the first processing signal generated by the first moving section processing means is a difference value in the first moving section when the slope of the signal after smooth differentiation is uniform in the first moving section. , The slope of the portion corresponding to the convex or concave section of the biological signal of the signal after the smooth differentiation.
Subsequently, the second processing signal generated by the second moving section processing means has the magnitude of the first processing signal when it exhibits an extreme value at the center of the first processing signal in the second moving section. At this time, a pulse shape having the same height as that of the first processing signal is obtained, and the pulse shows an upper peak or a lower peak of a biological signal. It corresponds to the upper or lower peak of the sexual synchronization wave. Therefore, the pulse detecting means can accurately determine the generation position of the heartbeat synchronization wave included in the biological signal based on the regularly generated pulse. When the pulse (peak) position of the heartbeat synchronization signal is accurately detected in this manner, the period, frequency or pulse rate of the heartbeat synchronization signal can be accurately calculated based on the pulse position. The blood pressure value can be calculated from the relationship stored in advance based on the magnitude of the heartbeat synchronization signal corresponding to the pulse position, and based on the amplitude of the heartbeat synchronization signal corresponding to the pulse position. The oxygen saturation in the blood can be accurately calculated from the stored relationship.
Alternatively, the cutoff frequency of the digital filter processing for extracting the original heartbeat synchronous wave signal wave from the biological signal is determined based on the frequency of the heartbeat synchronous wave signal. The heartbeat synchronous wave signal which is the basis of the measurement of the blood pressure value and the oxygen saturation in blood is preferably used after the above digital filter processing, and the heartbeat synchronous wave is weak and difficult to measure with a conventional measuring device. In this case, measurement can be performed, and relatively high measurement accuracy can be obtained.
実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて詳細に
説明する。Embodiment Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図および第2図において、10はプローブであっ
て、たとえば生体の末梢血管の密度が比較的高い指等の
体表面12に図示しない装着手段により所定の押圧力で押
圧された状態で装着される。プローブ10は、比較的深さ
の浅い有底円筒状部材14と、その有底円筒状部材14の底
部内面の中央部に設けられ、ホトダイオードやホトトラ
ンジスタ等から成る受光素子16と、有底円筒状部材14の
底部内面の受光素子16を中心とする同一半径の円周上に
おいて所定間隔毎に交互に設けられ、LED等から成るた
とえば8個づつの第1発光素子18および第2発光素子20
と、有底円筒状部材14内に一体的に設けられ、受光素子
16および発光素子18,20を覆う透明な樹脂22と、有底円
筒状部材14内において受光素子16と発光素子18,20との
間に設けられ、発光素子18,20から照射された光の体表
面12から受光素子16に向かう反射光を遮光する円筒状の
遮光部材24と、有底円筒状部材14の外周面および底部外
面を覆うように設けられた本体26とを備えて構成されて
いる。In FIGS. 1 and 2, reference numeral 10 denotes a probe, which is mounted on a body surface 12 such as a finger having a relatively high density of peripheral blood vessels of a living body by a mounting means (not shown) with a predetermined pressing force. Is done. The probe 10 has a bottomed cylindrical member 14 having a relatively shallow depth, a light receiving element 16 formed of a photodiode, a phototransistor, or the like provided at the center of the bottom inner surface of the bottomed cylindrical member 14, and a bottomed cylindrical member. The first light-emitting element 18 and the second light-emitting element 20 each comprising, for example, eight LEDs or the like are provided alternately at predetermined intervals on a circle having the same radius around the light-receiving element 16 on the bottom inner surface of the shape member 14.
And a light receiving element integrally provided in the bottomed cylindrical member 14.
16 and a transparent resin 22 covering the light emitting elements 18 and 20, provided between the light receiving element 16 and the light emitting elements 18 and 20 in the bottomed cylindrical member 14, the light emitted from the light emitting elements 18 and 20 A cylindrical light-shielding member 24 that shields reflected light from the body surface 12 toward the light receiving element 16, and a main body 26 that is provided so as to cover the outer peripheral surface and the bottom outer surface of the bottomed cylindrical member 14 are configured. I have.
第1発光素子18はたとえば660mμ程度の波長の赤色光
を発光し、第2発光素子20はたとえば820mμ程度の波長
の赤外光を発光するものであるが、必ずしもこれらの波
長に限定されるものではなく、ヘモグロビンの吸光係数
と酸化ヘモグロビンの吸光係数とが大きく異なる波長の
光と、それら両吸光係数が略同じとなる波長の光とを発
光するものであればよい。これら第1発光素子18および
第2発光素子20は一定時間づつ順番に所定周波数で発光
させられるとともに、両発光素子18,20から照射された
光の体表面12内の血管床からの反射光は共通の受光素子
16によりそれぞれ受光される。The first light emitting element 18 emits red light having a wavelength of, for example, about 660 mμ, and the second light emitting element 20 emits infrared light having a wavelength of, for example, about 820 mμ, but is not necessarily limited to these wavelengths. Instead, it is only necessary to emit light having a wavelength at which the absorption coefficient of hemoglobin and the absorption coefficient of oxyhemoglobin are significantly different, and light having a wavelength at which both the absorption coefficients are substantially the same. The first light emitting element 18 and the second light emitting element 20 emit light at a predetermined frequency in order for a certain period of time, and the reflected light from the vascular bed in the body surface 12 of the light emitted from both light emitting elements 18 and 20 is Common light receiving element
16 respectively.
受光素子16は、その受光量に対応した大きさの電気信
号SVを増幅器30を介してローパスフィルタ32へ出力す
る。この電気信号SVは、本実施例の光電脈波信号に相当
するものであって、動脈の脈動による変動成分を含んで
いる。ローパスフィルタ32は入力された電気信号SVから
脈波の周波数よりも高い周波数を有するノイズを除去
し、そのノイズが除去された信号SVをデマルチプレクサ
34へ出力する。デマルチプレクサ34は後述の切換信号SC
により第1発光素子18および第2発光素子20の発光に同
期して切り換えられることにより、赤色反射光信号SVR
をA/D変換器38を介してI/Oポート40へ逐次供給するとと
もに、赤外反射光信号SVIRをA/D変換器44を介してI/Oポ
ート40へ逐次供給する。The light receiving element 16 outputs an electric signal SV having a magnitude corresponding to the amount of received light to the low-pass filter 32 via the amplifier 30. This electric signal SV corresponds to the photoelectric pulse wave signal of the present embodiment, and includes a fluctuation component due to arterial pulsation. The low-pass filter 32 removes noise having a frequency higher than the frequency of the pulse wave from the input electric signal SV, and demultiplexes the noise-removed signal SV.
Output to 34. The demultiplexer 34 includes a switching signal SC described later.
Is switched in synchronism with the light emission of the first light emitting element 18 and the second light emitting element 20, whereby the red reflected light signal SV R
Are sequentially supplied to the I / O port 40 via the A / D converter 38, and the infrared reflected light signal SV IR is sequentially supplied to the I / O port 40 via the A / D converter 44.
I/Oポート40は、データバスラインを介してCPU46,ROM
48,RAM50,表示器52とそれぞれ接続されている。CPU46
は、RAM50の記憶機能を利用しつつROM48に予め定められ
たプログラムに従って入力信号を処理することにより酸
素飽和度測定動作を実行する。すなわち、I/Oポート40
から駆動回路54へ照射信号SLDを出力して第1発光素子1
8および第2発光素子20を順番に所定の周波数で一定時
間づつ発光させる一方、それら第1発光素子18および第
2発光素子20の発光に同期して切換信号SCを出力してデ
マルチプレクサ34を切り換えることにより、前記赤色反
射光信号SVRをA/D変換器38へ、前記赤外反射光信号SVIR
をA/D変換器44へそれぞれ振り分ける。また、CPU46は、
予め記憶されたプログラムに従って入力信号を処理する
ことにより、末梢血管を流れる血液中の酸素飽和度を決
定し且つその決定された酸素飽和度を表示器52に表示さ
せる。The I / O port 40 is connected to the CPU 46 and ROM via the data bus line.
48, RAM 50 and display 52 are connected respectively. CPU46
Performs an oxygen saturation measurement operation by processing an input signal according to a program predetermined in the ROM 48 while utilizing the storage function of the RAM 50. That is, I / O port 40
Outputs the irradiation signal SLD to the drive circuit 54 to output the first light emitting element 1
8 and the second light emitting element 20 are sequentially emitted at a predetermined frequency for a predetermined time, and the switching signal SC is output in synchronization with the light emission of the first light emitting element 18 and the second light emitting element 20 to cause the demultiplexer 34 to emit light. By switching, the red reflected light signal SVR is sent to the A / D converter 38, and the infrared reflected light signal SVIR is
To the A / D converter 44. Also, the CPU 46
By processing the input signal according to a pre-stored program, the oxygen saturation in the blood flowing through the peripheral blood vessels is determined, and the determined oxygen saturation is displayed on the display 52.
次に、以上のように構成されたパルスオキシメータの
酸素飽和度測定動作を第3図のフローチャートを用いて
説明する。Next, the operation of measuring the oxygen saturation of the pulse oximeter configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
先ず、第3図のステップS1が実行されることにより、
第1発光素子18からの赤色光と第2発光素子20からの赤
外光とが所定の周波数で順番に照射されることが開始さ
れる。この所定の周波数は、データポイントの連なりに
より構成される赤色反射光信号SVRおよび赤外反射光信
号SVIRの分解能を充分に高く得るために設定された周波
数である。そして、血管床からの反射光の強度を示す赤
色反射光信号SVRおよび赤外反射光信号SVIRが受光素子1
6により逐次検出されるので、ステップS2においてそれ
らの信号SVRおよびSVIRが順次読み込まれる。First, by executing step S1 in FIG. 3,
The irradiation of the red light from the first light emitting element 18 and the infrared light from the second light emitting element 20 in order at a predetermined frequency is started. The predetermined frequency is the set frequency to obtain sufficiently high resolution of the formed red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV IR by a series of data points. Then, the red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV IR receiving element 1 shows the intensity of the reflected light from the vascular beds
Since the sequentially detected by 6, their signals SV R and SV IR sequentially read in step S2.
ステップS3では、上記赤色反射光信号SVRおよび赤外
反射光信号SVIRの脈位置、すなわち本実施例では下ピー
ク位置が第4図に示すサブルーチンに従って検出され
る。第4図のステップS1では、呼吸性同期波などの比較
的低い周波数成分を除去するために、読み込まれた赤色
反射光信号SVRおよび赤外反射光信号SVIRに対し、次式
(1)による平滑処理が施される。すなわち、時間の経
過とともに連続して求められる心拍性同期波信号の原信
号D(i)のうちの連続する一群の信号の加算値とその
一群の信号とは所定時間ずれた連続する他の一群の信号
の加算値との差が逐次求められることにより原信号D
(i)に平滑微分が施され、平滑微分後の信号S(n)
が求められるのである。第5図の上2段においては、心
拍性同期波が目視では把握され難いような新生児から採
取された赤色反射光信号SVRおよび赤外反射光信号SVIR
が示されており、第5図の下2段には、それらの信号SV
RおよびSVIRに上記の平滑微分処理が施された信号SVR′
およびSVIR′の波形がそれぞれ示されている。In step S3, the pulse position of the red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV IR, i.e. under the peak position in the present embodiment is detected according to a subroutine shown in Figure 4. In step S1 of FIG. 4, in order to remove the relatively low frequency components, such as respiratory synchronization wave, to read red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV IR, the following equation (1) Is applied. That is, the added value of a continuous group of signals of the original signal D (i) of the heartbeat synchronous wave signal continuously obtained with the passage of time and another continuous group shifted by a predetermined time from the group of signals. Of the original signal D
(I) is subjected to smooth differentiation, and the signal S (n) after the smooth differentiation is obtained.
Is required. In two-stage on the fifth diagram, heart of the red reflected optical signal taken from newborns can hardly be grasped synchronized wave visually SV R and the infrared light reflected signals SV IR
Are shown in the lower two stages of FIG.
The signal SV R ′ obtained by subjecting R and SV IR to the above-described smoothing differentiation process
And SV IR ′ are shown, respectively.
但し、D(i)は原信号を、またS(n)は平滑微分
後の信号を示している。 Here, D (i) indicates the original signal, and S (n) indicates the signal after smooth differentiation.
続くステップSS2では、上記のように平滑微分処理さ
れた波形S(n)に、第1移動区間処理が施される。す
なわち、波形S(n)について、一定の第1移動区間i
=(n−W,n)内の最小値を与えるiがnと一致する
時、すなわち、たとえば右側へ向かう時間軸上において
第1移動区間i=(n−W1,n)内の最小値が右端に位置
する時には次式(2)に示す値となるが、それ以外のと
きには次式(3)に示す値となる関数Y(n)を発生さ
せる。In the following step SS2, the first moving section processing is performed on the waveform S (n) that has been subjected to the smooth differential processing as described above. That is, for the waveform S (n), a certain first movement section i
= I = (n−W, n), which gives the minimum value within (n−W, n), that is, the minimum value within the first moving section i = (n−W1, n) on the time axis going to the right, for example, The function Y (n) having the value shown in the following expression (2) when located at the right end, but having the value shown in the following expression (3) is generated in other cases.
Y(n)=MAXn−w1,nS(n)−MINn−w1,nS
(n) ・・・(2) 但し、MAXn−w1,nS(n)は第1移動区間i=(n
−W1,n)内の最大値、MINn−w1,nS(n)は第1移動
区間i=(n−W1,n)内の最小値をそれぞれ表してい
る。Y (n) = MAX n−w1, n S (n) −MIN n−w1, n S
(N) (2) where MAX n−w1, n S (n) is the first moving section i = (n
−W1, n) and MIN n−w1, n S (n) represent the minimum value in the first moving section i = (n−W1, n), respectively.
Y(n)=0 ・・・(3) 上記の第1移動区間処理では、第1移動区間i=(n
−W1,n)内の最小値を与えるiがnと一致する時に上式
(2)に示す値とされるので、平滑微分処理された波形
S(n)の下降部分において微分処理と同様の処理が施
されることになり、関数Y(n)は、原波形D(i)の
下ピークに時間的に対応したピークを有する波形が不連
続に連なる形状となる。本実施例では、上記第1移動区
間の時間幅W1は約100msecに設定され、これにより心拍
性同期波が顕著に現れるようにされている。なお、時間
幅W1が小さくなる程急激な変化(高周波数成分)が顕著
となり、時間幅W1が大きくなる程緩やかな変化(低周波
数成分)が顕著となる。Y (n) = 0 (3) In the first moving section processing, the first moving section i = (n
−W1, n) is set to the value shown in the above equation (2) when i which gives the minimum value in n is equal to n. Processing is performed, and the function Y (n) has a shape in which a waveform having a peak temporally corresponding to the lower peak of the original waveform D (i) is discontinuously connected. In this embodiment, the time width W1 of the first moving section is set to about 100 msec , so that the heartbeat synchronous wave appears remarkably. Note that a sharp change (high-frequency component) becomes remarkable as the time width W1 decreases, and a gradual change (low-frequency component) becomes prominent as the time width W1 increases.
続くステップSS3の第2移動区間処理では、上記第1
の移動区間処理が施された関数Y(n)に関して、一定
の第2移動区間i=(n−W2,n+W2)内の関数Y(n)
の最大値を与えるiがnと一致する時、すなわち、たと
えば右側へ向かう時間軸上において第2移動区間i=
(n−W2,n+W2)内の最大値が中心に位置する時には次
式(4)に示す値となるが、それ以外のときには次式
(5)に示す値となる関数G(n)を発生させる。In the subsequent second moving section processing in step SS3, the first
The function Y (n) in the fixed second moving section i = (n−W2, n + W2) is performed on the function Y (n) on which the moving section processing has been performed.
Is the same as n, that is, for example, on the rightward time axis, the second moving section i =
When the maximum value in (n−W2, n + W2) is located at the center, the value becomes the value shown in the following equation (4). Otherwise, the function G (n) having the value shown in the following equation (5) is generated. Let it.
G(n)=Y(n) ・・・(4) G(n)=0 ・・・(5) 上記第2移動区間処理は、関数Y(n)の波形のピー
ク値が第2移動区間i=(n−W2,n+W2)の中央に位置
するときだけ、その関数Y(n)のピーク値とするもの
であるから、関数G(n)は、現波形D(i)の下ピー
クに時間的に対応した位置においてこの位置Y(n)と
同じ大きさのパルス列から構成される。第5図の下2段
に示された連続波形以外のパルス列は、その上2段の赤
色反射光信号SVRおよび赤外反射光信号SVIRに前記平滑
微分処理、第1移動区間処理、および第2移動区間処理
がそれぞれ施されることにより得られたものである。本
実施例では、上記第2移動区間の時間幅の半分W2は約10
0msecに設定され、これにより心拍性同期波として生理
的には有り得ないような近接した位置で発生するピーク
が除去されるようになっている。上記W2が小さい程近接
して位置するピークが除去される。G (n) = Y (n) (4) G (n) = 0 (5) In the second moving section processing, the peak value of the waveform of the function Y (n) is changed to the second moving section. Only when it is located at the center of i = (n−W2, n + W2), the function Y (n) is set as the peak value. Therefore, the function G (n) has the lower peak of the current waveform D (i). At a position corresponding to time, it is composed of a pulse train of the same size as this position Y (n). Pulse train other than a continuous waveform shown in the lower two stages of FIG. 5, the smoothing differential processing to the above two stages of the red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV IR, first movement section process, and This is obtained by performing each of the second moving section processes. In the present embodiment, half W2 of the time width of the second moving section is about 10
This is set to 0 msec , so that a peak occurring at a close position that is not physiologically possible as a heartbeat synchronization wave is removed. The smaller the W2 is, the more the peak located closer is removed.
次いで、関数G(n)を構成する各パルス列の位置を
脈位置候補とし、ステップSS4以下においては、それら
の脈位置候補が所定の条件に従って選択される。なお、
関数G(n)の値が零ではない部分であるパルス部分の
発生時刻をT(k)とする。Next, the positions of the respective pulse trains constituting the function G (n) are set as pulse position candidates, and in step SS4 and subsequent steps, those pulse position candidates are selected according to predetermined conditions. In addition,
Let T (k) be the time of occurrence of the pulse portion where the value of the function G (n) is not zero.
先ず、ステップSS4では、逐次得られるパルスの発生
時刻T(k)の時間間隔〔T(k)−T(k−1)〕が
正常であるか或いは不整であるかが、それまでに既に求
められた生体の脈拍PRDから求められた平均脈間時間tb
の25%以内であるか否かに基づいて判断される。このス
テップSS4において、上記パルスの時間間隔〔T(k)
−T(k−1)〕が平均脈間時間tbの25%以内ではない
と判断された場合には、ステップSS5において、パルス
の大きさを判断するための判断基準値thがそれまでの値
の半分の値(th/2)に再決定された後、本ルーチンが終
了させられる。しかし、上記ステップSS4において、上
記パルスの時間間隔〔T(k)−T(k−1)〕が平均
脈間時間tbの25%以内あると判断された場合には、ステ
ップSS6において、前記関数G(n)の各パルスの大き
さG(k)が充分に大きいか否かが判断基準値thに基づ
いて判断される。この判断基準値thは次に説明するステ
ップSS7において前回のサイクルで決定されたものであ
る。ステップSS7では、上記のステップSS4およびSS6の
判断を満たしたパルスG(k)について、次式(6)に
より判断基準値thが決定される。First, in step SS4, it is already determined whether the time interval [T (k) -T (k-1)] of the successively obtained pulse generation time T (k) is normal or irregular. Average pulse time tb obtained from the pulse PRD of the living body
Is determined based on whether it is within 25%. In this step SS4, the time interval of the above-mentioned pulse [T (k)
-T (k-1)] is determined not to be within 25% of the average interpulse time tb, in step SS5, the criterion value th for determining the pulse size is set to the previous value. This routine is terminated after being re-determined to half the value (th / 2). However, if it is determined in step SS4 that the time interval [T (k) -T (k-1)] of the pulse is within 25% of the average interpulse time tb, the function is determined in step SS6. Whether or not the magnitude G (k) of each pulse of G (n) is sufficiently large is determined based on the criterion value th. This criterion value th is determined in the previous cycle in step SS7 described below. In step SS7, the criterion value th is determined by the following equation (6) for the pulse G (k) satisfying the determinations in steps SS4 and SS6.
th=G(k)/s ・・・(6) 但し、sは、次式(7)に従って決定されている。 th = G (k) / s (6) where s is determined according to the following equation (7).
s=2.5×fs/〔T(k)−T(k−1)〕 ・・・(7) 但し、fsはサンプリング周波数である。 s = 2.5 × fs / [T (k) −T (k−1)] (7) where fs is a sampling frequency.
続くステップSS8では、複数の脈の発生が期待される
所定の区間Μにおいてパルスの時間間隔〔T(k)−T
(k−1)〕の最大値をTmax、最小値をTminとしたと
き、それらの差ΔT(Tmax−Tmin)が、区間Μ内の平均
時間間隔Tave〔=T(i)−T(i−1)〕の4分の1
以下であるか否かが判断される。すなわち、所定区間Μ
内のパルスの最大のばらつきが平均時間間隔Taveの25%
以内であるか否かが判断されるのである。なお、上記所
定の区間Μは、〔T(k)−T(k−5)〕或いは3秒
間のいずれか大きい方の値が採用される。In the following step SS8, the pulse interval [T (k) -T
(K-1)] is Tmax, and the minimum value is Tmin, the difference ΔT (Tmax−Tmin) is the average time interval Tave [= T (i) −T (i− 1) 1/4]
It is determined whether or not: That is, the predetermined section Μ
The maximum variation of the pulse within the average time interval Tave is 25%
It is determined whether it is within the range. Note that, for the predetermined section Μ, the larger value of [T (k) -T (k-5)] or 3 seconds is adopted.
上記ステップSS8の判断が肯定された場合には、ステ
ップSS9において、そのときの区間Μ内の平均時間間隔T
aveから求めたパルス発生位置を脈拍候補PRbとする。し
かし、ステップSS8の判断が否定された場合には、ステ
ップSS10において、所定の条件下において脈拍候補PRb
を探す。すなわち、時間幅Tu(=T(i)−T(i−
j):出し、Tu≦2秒、j≧1)について、次式(8)
の条件を満たし且つ〔T(i)−Tu〕に最も近いT
(m)を探し、T(m)が見つかれば、次式(9)に従
って新たなTbを求め、T(m)を新たなT(i)として
次の(m)を探すという作動を、区間〔T(i)−T
(m):但し、4秒以下〕の範囲内で繰り返し実施す
る。If the determination in step SS8 is affirmative, in step SS9, the average time interval T
The pulse generation position obtained from ave is set as a pulse candidate PRb. However, if the determination in step SS8 is denied, in step SS10, the pulse candidate PRb
Search for That is, the time width Tu (= T (i) −T (i−
j): Out, for Tu ≦ 2 seconds, j ≧ 1), the following equation (8)
T that satisfies the condition of [1] and is closest to [T (i) -Tu].
(M) is searched, and if T (m) is found, a new Tb is obtained according to the following equation (9), and the operation of searching for the next (m) using T (m) as a new T (i) is performed in the section [T (i) -T
(M): However, within 4 seconds].
T(i)−Tu−L≦T(m)≦T(i)−Tu+L ・・・(8) 但し、L=0.25Tu且つL≦0.8秒 Tb=T(i)−T(m)/N ・・・(9) 但し、NはT(m)のサーチ回数 そして、最後に見つかったT(m)をT(Μ)、G
(m)をG(Μ)、TbをTBとする。T (i) −Tu−L ≦ T (m) ≦ T (i) −Tu + L (8) where L = 0.25 Tu and L ≦ 0.8 seconds Tb = T (i) −T (m) / N (9) where N is the number of searches of T (m), and the last found T (m) is T (Μ), G
Let (m) be G (Μ) and Tb be TB.
全くT(m)が見つからなかった場合であって、T
(i)−T(m)≦2秒であれば、jに1を加えて再び
T(m)のサーチを実行する。T (m) is not found at all,
(I) If −T (m) ≦ 2 seconds, 1 is added to j and the search for T (m) is executed again.
そして、T(m)が見つかり、かつT(i)−T
(m)≧2秒であれば、脈間時間をTBとして脈拍を計算
し、それを脈拍候補PRbとするのである。Then, T (m) is found and T (i) −T
If (m) ≧ 2 seconds, the pulse is calculated with the interpulse time as TB, and the pulse is calculated as a pulse candidate PRb.
以上のようにして、ステップSS9或いはSS10において
脈拍候補PRbが決定されると、ステップSS11において、
それら脈拍候補PRbが生体の生理的条件、たとえば、次
の3つの条件(1)、(2)、(3)を満足するもので
あるか否かが判断される。As described above, when the pulse candidate PRb is determined in step SS9 or SS10, in step SS11,
It is determined whether or not the pulse candidate PRb satisfies physiological conditions of a living body, for example, the following three conditions (1), (2), and (3).
(1) 30pm≦PRb≦240bpm 但し、bpmは1分間あたりのビート数 (2) 0.8×last−p≦PRb≦1.2×last−p 但し、last−pは前回の脈拍(直前のパルスの発生時
刻から求めた脈拍数) (3) T(i)−last−ct≧0.8×決定脈拍PRDの脈間
間隔 但し、last−ctは前回の脈発生時刻(直前のパルス発
生時刻) そして、上記3条件のうち、全ての条件を満たす場合
には、今回のパルスの発生時刻T(i)をlast−ctとし
て更新し、今回の脈拍候補PRbをlast−pとして更新
し、今回のG(Μ)の大きさの半分を判断基準値hitと
して更新した後、今回のサイクル時の関数G(i)を脈
(下ピーク)の発生と認める。また、上記(1)および
(2)の条件のみを満たす場合には、今回の脈拍候補PR
bをlast−pとして更新し、今回のG(Μ)の大きさの
半分を判断基準値hitとして更新した後、今回のサイク
ル時の関数G(i)を脈(下ピーク)の発生と認める。
また、(3)の条件のみを満たす場合には、脈拍候補PR
bが次式(10)および(11)の何れかの条件を満足する
とき、その脈拍候補PRbをlast−pとして更新し、しか
も今回のサイクル時の関数G(i)が判断基準値hitよ
り大きい場合には、今回のパルスの発生時刻T(i)を
last−ctとして更新した後、今回のサイクル時の関数G
(i)を脈(下ピーク)の発生と認める。また、(1)
の条件を満たしていないが、(2)の条件を満たす場合
には、今回のパルスの発生時刻T(i)をlast−ctとし
て更新した後、今回のサイクル時の関数G(i)を脈
(下ピーク)の発生と認める。(1) 30 pm≦PRb≦240bpm where bpm is the number of beats per minute (2) 0.8 × last-p ≦ PRb ≦ 1.2 × last-p where last-p is the previous pulse (time of last pulse (3) T (i) -last-ct ≧ 0.8 × interval interval of determined pulse PRD, where last-ct is the previous pulse generation time (immediate pulse generation time) and the above three conditions If all the conditions are satisfied, the generation time T (i) of the current pulse is updated as last-ct, the current pulse candidate PRb is updated as last-p, and the current pulse candidate PRb is updated as last-p. After updating half of the size as the judgment reference value hit, the function G (i) in this cycle is recognized as the occurrence of a pulse (lower peak). If only the above conditions (1) and (2) are satisfied, the current pulse candidate PR
After updating b as last-p and updating half of the magnitude of the current G (の) as the judgment reference value hit, the function G (i) in the current cycle is recognized as the occurrence of a pulse (lower peak). .
If only the condition (3) is satisfied, the pulse candidate PR
When b satisfies one of the following equations (10) and (11), the pulse candidate PRb is updated as last-p, and the function G (i) at the time of the current cycle is determined from the judgment reference value hit. If it is larger, the generation time T (i) of the current pulse is
After updating as last-ct, the function G in this cycle
(I) is recognized as the occurrence of a pulse (lower peak). Also, (1)
If the condition (2) is not satisfied, the time T (i) of the current pulse is updated as last-ct, and the function G (i) of the current cycle is pulsed. (Lower peak).
PRb<0.4×last−p ・・・(10) PRb>0.6×last−p ・・・(11) 以上のようにして、脈の発生が認められると、第3図
のステップS4において、その脈の発生時刻から脈拍数が
算出されるとともに、デジタルフィルタ処理のカットオ
フ周波数が決定され、且つこのカットオフ周波数のデジ
タルフィルタ処理が前記赤色反射光信号SVRおよび赤外
反射光信号SVIRに施される。そして、このようにしてデ
ジタルフィルタ処理が施された赤色反射光信号VRおよび
赤外反射光信号SVIRに基づいて、その赤色反射光信号SV
Rが表す1つの脈波形の上ピーク値VdR(心臓拡張期の反
射光強度に対応)および下ピーク値VsR(心臓収縮期の
反射光強度に対応)が決定されるとともに、赤外反射光
信号SVIRが表す1つの脈波形の上ピーク値VdIRおよび下
ピーク値VsIRが決定される。第6図は、赤色反射光強度
の脈波形および赤外反射光強度の脈波形の一例を示す図
であって、両脈波形は便宜上同一の脈波形にて示されて
いる。PRb <0.4 × last-p (10) PRb> 0.6 × last-p (11) When the occurrence of a pulse is recognized as described above, the pulse is determined in step S4 in FIG. with the number of pulses from the occurrence time is calculated, the cutoff frequency of the digital filter process is determined, and facilities digital filtering of the cut-off frequency in the red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV IR Is done. Then, based on the red reflected light signal V R and the infrared reflected light signal SV IR that have been subjected to the digital filter processing in this manner, the red reflected light signal SV
The upper peak value V dR (corresponding to the reflected light intensity during diastole) and the lower peak value V sR (corresponding to the reflected light intensity during systole) of one pulse waveform represented by R are determined, and infrared reflection is performed. peak value V dir and below the peak value V SIR on one pulse waveform represented by the optical signal SV IR is determined. FIG. 6 is a diagram showing an example of a pulse waveform of the intensity of the red reflected light and a pulse waveform of the intensity of the infrared reflected light, and both pulse waveforms are indicated by the same pulse waveform for convenience.
次に、ステップS5が実行されることにより、ステップ
S4にて決定されたピーク値に基づいて、VdR−VsR,VdR+
VsR,VdIR−VsIR,VdIR+VsIRがそれぞれ算出されるとと
もに、下記の(12)および(13)の比がそれぞれ算出さ
れる。このように比をとることにより、発光素子12,20
の発光強度、発光素子16の特性、皮膚色素による光の吸
収特性、および血管床での光の散乱・吸収の光の波長に
よる相違などに起因する測定への影響が回避される。続
くステップS6においては、下記の(14)の比が算出され
る。Next, by executing step S5, the step
Based on the peak value determined in S4, V dR −V sR , V dR +
V sR , V dIR −V sIR , V dIR + V sIR are calculated respectively, and the following ratios (12) and (13) are calculated respectively. By taking such a ratio, the light emitting elements 12, 20
The influence on the measurement due to the difference in the light emission intensity of the light-emitting element, the characteristics of the light-emitting element 16, the light absorption characteristics of the skin pigment, and the scattering and absorption of light in the vascular bed due to the wavelength of light is avoided. In the following step S6, the following ratio (14) is calculated.
(SVdR−VsR)/(VdR+VsR) ・・(12) (VdIR−VsIR)/(VdIR+VsIR) ・・(13) 次に、ステップS7が実行されて、上式(14)に示す値
と動脈の酸素飽和度との間に予め定められ且つ記憶され
た関係からステップS6にて実際に算出された比(14)に
基づいて実際の酸素飽和度が決定される。続くステップ
S8においては、ステップS7にて決定された酸素飽和度が
表示器52に表示され、本ルーチンが繰り返し実行される
ことにより酸素飽和度が連続的に決定され且つ表示され
ることとなる。(SV dR −V sR ) / (V dR + V sR ) (12) (V dIR −V sIR ) / (V dIR + V sIR ) (13) Next, step S7 is executed, and the ratio (14) actually calculated in step S6 from a predetermined and stored relationship between the value shown in the above equation (14) and the oxygen saturation of the artery. Is used to determine the actual oxygen saturation. Next steps
In S8, the oxygen saturation determined in step S7 is displayed on the display 52, and the oxygen saturation is continuously determined and displayed by repeatedly executing this routine.
上述のように、本実施例によれば、生体信号である赤
色反射光信号SVRおよび赤外反射光信号SVIRが、ステッ
プSS1の対応する平滑微分手段により平滑微分される
と、式(1)に基づいて、時間の経過とともに連続して
求められる心拍性同期波信号の原信号D(i)のうちの
連続する一群の信号の加算値とその一群の信号とは所定
時間ずれた連続する他の一群の信号の加算値との差が逐
次求められるので上記信号SVRおよびSVIRの傾斜が表現
されることとなり、緩やかな成分が目立たなくなって心
拍性同期波の周波数よりも低い成分が除去される。次い
で、ステップSS2の対応する第1移動区間処理手段によ
り発生させられる第1処理信号Y(n)は、平滑微分後
の信号S(n)の第1移動区間内における傾斜が一様で
あるときの第1移動区間内の差分値であることから、平
滑微分後の信号S(n)の赤色反射光信号SVRおよび赤
外反射光信号SVIRの下凸形状の区間に対応する部分の傾
斜を表すようになる。続いて、ステップSS3の対応する
第2移動区間処理手段により発生させられる第2処理信
号G(n)は、第1処理信号Y(n)の第2移動区間内
の中央において極値を示すときにその第1処理信号Y
(n)の大きさとされることから、そのときの第1処理
信号Y(n)と同じ高さのパルス形状とされるものであ
るが、そのパルスは、赤色反射光信号SVRおよび赤外反
射光信号SVIRの下ピークを示しており、これらのパルス
列のうちの周期的なものは、心拍性同期波の上ピークま
たは下ピークに対応している。したがって、ステップSS
4乃至SS11の対応する脈検出手段により、規則的に発生
しているパルスに基づいて赤色反射光信号SVRおよび赤
外反射光信号SVIRに含まれる心拍性同期波の脈の発生位
置が正確に決定され得るのである。そして、このように
して正確に心拍性同期波信号の脈(ピーク)位置が検出
されると、その脈位置に基づいて心拍性同期波信号の周
期、周波数或いは脈拍数が精度よく算出され得るととも
に、生体信号から本来の心拍性同期波信号波を抽出する
ためのデジタルフィルタ処理のカットオフ周波数が上記
の心拍性同期波信号の周波数に基づいて決定される。血
液中の酸素飽和度の測定の基礎となる心拍性同期波信号
は、上記デジタルフィルタ処理後のものが用いられるの
で、生体信号に含まれる心拍性同期波が微弱で従来の測
定装置では測定が困難である場合でも、測定が可能とな
り、比較的高い測定精度が得られるのである。As described above, according to this embodiment, when the red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV IR is a biological signal is smoothed differentiated by the corresponding smooth differential means in step SS1, the formula (1 ), The added value of a continuous group of signals in the original signal D (i) of the heartbeat synchronous signal continuously obtained with the passage of time and the group of signals are successively shifted by a predetermined time. the difference between the sum of the other group of signals are obtained sequentially becomes the inclination of the signal SV R and SV IR is expressed, less components than the frequency of the heartbeat of synchronous wave becomes inconspicuous gentle ingredients Removed. Next, the first processed signal Y (n) generated by the corresponding first moving section processing means in step SS2 is obtained when the signal S (n) after the smooth differentiation has a uniform gradient in the first moving section. since the first is a difference in the movement zone of the inclination of the portion corresponding to the red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV section of downward convex shape of the IR signal after the smoothing differential S (n) Will be represented. Subsequently, when the second processing signal G (n) generated by the corresponding second moving section processing means in step SS3 indicates an extreme value at the center of the first processing signal Y (n) in the second moving section. First processing signal Y
Since it is the size of the (n), but are intended to be of a pulse shape of the first processed signal Y (n) and the same height at that time, the pulse is reflected red light signal SV R and the infrared shows the lower peak of the reflected optical signal SV IR, periodic ones of these pulses corresponds to the upper peaks or the lower peaks of the heartbeat of synchronous wave. Therefore, step SS
By 4 to SS11 of the corresponding pulse detector, accurate generation position of the pulse of the heart of synchronous waves contained in the red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV IR based on the pulse occurring regularly It can be determined to When the pulse (peak) position of the heartbeat synchronization signal is accurately detected in this manner, the period, frequency or pulse rate of the heartbeat synchronization signal can be accurately calculated based on the pulse position. The cutoff frequency of the digital filter processing for extracting the original heartbeat synchronous wave signal from the biological signal is determined based on the frequency of the heartbeat synchronous wave signal. Since the heartbeat synchronous wave signal used as the basis for the measurement of the oxygen saturation in blood is subjected to the above digital filter processing, the heartbeat synchronous wave contained in the biological signal is weak and cannot be measured with a conventional measurement device. Even when it is difficult, measurement can be performed, and relatively high measurement accuracy can be obtained.
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様にも適用される。As mentioned above, although one Example of this invention was described based on drawing, this invention is applied to another aspect.
たとえば前述の実施例では、読み込まれた赤色反射光
信号SVRおよび赤外反射光信号SVIRに対して逐次脈検出
ルーチンが実行されることにより、実時間にて脈検出が
実行されていたが、予め一定期間の赤色反射光信号SVR
および赤外反射光信号SVIRが読み込まれ、このようにし
て読み込まれた赤色反射光信号SVRおよび赤外反射光信
号SVIRに対して脈検出を実行するバッチ処理であっても
よいのである。For example, in the foregoing embodiments, by sequential pulse detection routine is executed for read red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV IR, but the pulse detected at real time it has been performed , The red reflected light signal SV R for a certain period in advance
And infrared reflected light signal SV IR is loaded, than it is also a batch process for performing pulse detection on this way read red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV IR .
また、前述の実施例では、読み込まれた赤色反射光信
号SVRおよび赤外反射光信号SVIRに対して第4図の脈検
出ルーチンが実行されることにより脈検出が行われ、そ
れにより血液中の酸素飽和度が正確に算出され得るよう
になっていたが、動脈上に押圧した圧力センサから得ら
れる圧脈波信号(生体信号)に対して第4図の脈検出ル
ーチンが実行されるようにし、脈位置に対応する心拍性
同期波信号の大きさに基づいて予め記憶された関係から
血圧値が算出されるようにしてもよい。In the illustrated embodiment, the pulse detection performed by pulse detection routine of FIG. 4 with respect to read red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV IR is performed, whereby blood Although the oxygen saturation inside can be calculated accurately, the pulse detection routine of FIG. 4 is executed for a pressure pulse wave signal (biological signal) obtained from a pressure sensor pressed on an artery. In this way, the blood pressure value may be calculated from a relationship stored in advance based on the magnitude of the heartbeat synchronizing wave signal corresponding to the pulse position.
また、前述の実施例では、赤色反射光信号SVRおよび
赤外反射光信号SVIRの下ピークを第4図の脈検出ルーチ
ンが実行されることにより検出されていたが、上ピーク
を検出するようにしてもよい。この場合のステップSS2
では、区間i=(n−W1,n)内の最大値を与えるiがn
と一致するときに、Y(n)が(2)式の値とされる。Further, in the illustrated embodiment, had been detected by the lower peak of the red reflected optical signal SV R and the infrared light reflected signals SV IR pulse detection routine of FIG. 4 is executed to detect the upper peak You may do so. Step SS2 in this case
Then, i that gives the maximum value in the section i = (n-W1, n) is n
, Y (n) is set to the value of equation (2).
また、前述の実施例では、パルスオキシメータにおけ
る脈検出処理が説明されていたが、たとえば橈骨動脈か
ら非観血的に採取される圧脈波から血圧値を決定する際
にも本発明の脈検出が適用される。Further, in the above-described embodiment, the pulse detection process in the pulse oximeter has been described. However, for example, when determining the blood pressure value from the pressure pulse wave non-invasively collected from the radial artery, the pulse of the present invention may be used. Detection is applied.
また、前述の実施例では、第1発光素子18および第2
発光素子20はそれぞれ複数設けられているが、必ずしも
その必要はなく、たとえば1個づつであってもよい。In the above-described embodiment, the first light emitting element 18 and the second
A plurality of light-emitting elements 20 are provided, but are not necessarily required. For example, one light-emitting element may be provided.
また、前述の実施例では、反射型パルスオキシメータ
のプローブに本発明が適用された場合について説明した
が、透過型パルスオキシメータに用いられるプローブに
おいても本発明を適用し得る。In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the probe of the reflection type pulse oximeter has been described. However, the present invention can be applied to the probe used for the transmission type pulse oximeter.
その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において
種々変更が加えられ得るものである。In addition, the present invention can be variously modified without departing from the spirit thereof.
第1図は本発明が適用されたパルスオキシメータの構成
を示すブロック線図である。第2図は第1図のプローブ
のA矢視図である。第3図は第1図のパルスオキシメー
タの作動を説明するフローチャートである。第4図は第
3図の脈検出ルーチンを示すフローチャートである。第
5図は第4図の作動により処理される波形を説明する図
である。第6図は第5図のステップS4により決定される
ピーク値を説明する図である。第7図は、本発明のクレ
ーム対応図である。 SVR:赤色反射光信号(生体信号) SVIR:赤外反射光信号(生体信号) ステップSS1:平滑微分手段 ステップSS2:第1移動区間処理手段 ステップSS3:第2移動区間処理手段 ステップSS4乃至SS11:脈検出手段FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pulse oximeter to which the present invention is applied. FIG. 2 is a view of the probe in FIG. FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the pulse oximeter of FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a pulse detection routine of FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining waveforms processed by the operation of FIG. FIG. 6 is a view for explaining the peak value determined in step S4 of FIG. FIG. 7 is a diagram corresponding to the claims of the present invention. SV R : Red reflected light signal (biological signal) SV IR : Infrared reflected light signal (biological signal) Step SS1: Smoothing differentiating means Step SS2: First moving section processing means Step SS3: Second moving section processing means Steps SS4 to SS4 SS11: pulse detection means
Claims (1)
位置を検出するための生体信号の脈検出装置であって、 時間の経過とともに連続して求められる前記心拍性同期
波信号の原信号のうちの連続する一群の信号の加算値と
その一群の信号とは所定時間ずれた連続する他の一群の
信号の加算値との差を逐次求めることにより、該原信号
に平滑微分を施す平滑微分手段と、 前記平滑微分が施された信号が所定の第1移動区間内に
おいて予め設定された一定方向の変化状態であるときに
は該移動区間内における最大値および最小値の差を逐次
決定し、該第1移動区間内において一定方向の変化状態
ではないときには零とすることにより第1処理信号を発
生させる第1移動区間処理と、 前記第1処理信号が所定幅の第2移動区間内の中央にお
いて極値を示すときには該極値を示す部分の該第1処理
信号の大きさとし、該第2移動区間内の中央において極
値を示さないときには零とすることにより、所定のパル
ス列から成る第2処理信号を発生させる第2移動区間処
理と、 前記第2処理信号を構成するパルスのうち、規則的に発
生しているパルスに基づいて心拍性同期波の脈の発生位
置を決定する脈検出手段と を含むことを特徴とする生体信号の脈検出装置。1. A biological signal pulse detecting device for detecting a pulse position of a heart rate synchronizing wave signal included in a biological signal, comprising: The smoothed differentiation is performed on the original signal by sequentially calculating the difference between the added value of a continuous group of signals among the signals and the added value of another continuous group of signals that are shifted from each other by a predetermined time. A smoothing differentiating means for sequentially determining a difference between a maximum value and a minimum value in the moving section when the signal subjected to the smoothing differentiation is in a predetermined fixed direction changing state in a predetermined first moving section; A first moving section process for generating a first processing signal by setting the value to zero when the state is not a change state in a fixed direction in the first moving section; In the center When the value indicates a value, the magnitude of the first processing signal in a portion indicating the extreme value is set, and when the value does not indicate an extreme value in the center of the second movement section, the value is set to zero, so that the second processing signal including a predetermined pulse train is obtained. And pulse detection means for determining a pulse generation position of a heartbeat synchronization wave based on regularly generated pulses among the pulses constituting the second processing signal. A biological signal pulse detection device characterized by including:
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