(57)【要約】  心拍検出装置は、心電図波形のサンプリングデータの時間差分値を算出する時間差分値算出部（３）と、時間差分値を入力とするＦＩＦＯバッファ（４−１）およびＦＩＦＯバッファ（４−２）と、ＦＩＦＯバッファ（４−２）の出力を入力とするＦＩＦＯバッファ（４−３）と、ＦＩＦＯバッファ（４−３）の出力を入力とするＦＩＦＯバッファ（４−４）と、ＦＩＦＯバッファ（４−２）に格納された時間差分値およびＦＩＦＯバッファ（４−４）に格納された時間差分値のうちの最小値Ｍをサンプリング時刻ごとに検出する最小値検出部（５）と、最小値ＭとＦＩＦＯバッファ（４−１）の出力値ａとの差分値Ｍ−ａが閾値以上のときに、出力値ａのサンプリング時刻を心拍時刻とする心拍時刻決定部（６）とを備えている。
2017150156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の心電図波形のサンプリングデータ列からサンプリングデータの時間差分値をサンプリング時刻ごとに算出する第１のステップと、
前記時間差分値を第１のＦＩＦＯバッファおよび第２のＦＩＦＯバッファに入力する第２のステップと、
前記第２のＦＩＦＯバッファの出力を第３のＦＩＦＯバッファに入力し、この第３のＦＩＦＯバッファの出力を第４のＦＩＦＯバッファに入力する第３のステップと、
前記第２のＦＩＦＯバッファに格納された前記時間差分値および前記第４のＦＩＦＯバッファに格納された前記時間差分値のうちの最小値Ｍをサンプリング時刻ごとに検出する第４のステップと、
前記第４のステップで検出した最小値Ｍと前記第１のＦＩＦＯバッファの出力値ａとの差分値Ｍ−ａをサンプリング時刻ごとに算出し、この差分値Ｍ−ａが閾値以上のときに、前記出力値ａのサンプリング時刻を心拍時刻とする第５のステップとを含むことを特徴とする心拍検出方法。
【請求項２】
請求項１記載の心拍検出方法において、
前記出力値ａと、前記第１のＦＩＦＯバッファに格納されている、前記出力値ａの１サンプリング後の値ｂと、前記第１のＦＩＦＯバッファに格納されている、前記出力値ａの２サンプリング後の値ｃの３つの値の増減が、前記値ｂを境として反転しているときに、前記第５のステップで決定した心拍時刻の代わりに、前記値ｂのサンプリング時刻を心拍時刻として確定する第６のステップをさらに含むことを特徴とする心拍検出方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の心拍検出方法において、
前記第１のＦＩＦＯバッファの大きさに相当する時間間隔をＬ１、前記第２のＦＩＦＯバッファの大きさに相当する時間間隔をＬ２、前記第３のＦＩＦＯバッファの大きさに相当する時間間隔をＬ３、前記第４のＦＩＦＯバッファの大きさに相当する時間間隔をＬ４とするとき、Ｌ１＝Ｌ２＋Ｌ３／２かつＬ２＝Ｌ４であることを特徴とする心拍検出方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の心拍検出方法において、
前記心電図波形の取り始めの所定期間の前記差分値Ｍ−ａに基づいて前記閾値の初期値を設定する第７のステップをさらに含むことを特徴とする心拍検出方法。
【請求項５】
請求項２記載の心拍検出方法において、
前記ａ，ｂ，ｃの３つの値を用いて心拍時刻を複数回確定した際の各回の前記最小値Ｍと前記値ｂとの差分値Ｍ−ｂの平均値に基づいて前記閾値を更新する第８のステップをさらに含むことを特徴とする心拍検出方法。
【請求項６】
生体の心電図波形のサンプリングデータ列からサンプリングデータの時間差分値をサンプリング時刻ごとに算出するように構成された時間差分値算出部と、
この時間差分値算出部が算出した時間差分値を入力とするように構成された第１のＦＩＦＯバッファおよび第２のＦＩＦＯバッファと、
前記第２のＦＩＦＯバッファの出力を入力とするように構成された第３のＦＩＦＯバッファと、
前記第３のＦＩＦＯバッファの出力を入力とするように構成された第４のＦＩＦＯバッファと、
前記第２のＦＩＦＯバッファに格納された前記時間差分値および前記第４のＦＩＦＯバッファに格納された前記時間差分値のうちの最小値Ｍをサンプリング時刻ごとに検出するように構成された最小値検出部と、
前記最小値検出部で検出された最小値Ｍと前記第１のＦＩＦＯバッファの出力値ａとの差分値Ｍ−ａをサンプリング時刻ごとに算出し、この差分値Ｍ−ａが閾値以上のときに、前記出力値ａのサンプリング時刻を心拍時刻とするように構成された心拍時刻決定部とを備えることを特徴とする心拍検出装置。
【請求項７】
請求項６記載の心拍検出装置において、
前記出力値ａと、前記第１のＦＩＦＯバッファに格納されている、前記出力値ａの１サンプリング後の値ｂと、前記第１のＦＩＦＯバッファに格納されている、前記出力値ａの２サンプリング後の値ｃの３つの値の増減が、前記値ｂを境として反転しているときに、前記心拍時刻決定部によって決定された心拍時刻の代わりに、前記値ｂのサンプリング時刻を心拍時刻として確定する心拍時刻修正部をさらに備えることを特徴とする心拍検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心電図波形から心拍間隔（Ｒ−Ｒ間隔）などの生体情報を抽出するための技術に係り、特に心電図波形をリアルタイムに取得しながら心拍を検出するための心拍検出方法および心拍検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
心拍数あるいはその変動はＥＣＧ（Electrocardiogram、心電図）から得られる生体情報であり、スポーツ関連の分野においては運動強度の指標となるとともに、日常生活や安静状態においては自律神経機能の評価などに活用される。ＥＣＧ波形は、心臓の電気的な活動を観測したものであり、電極を体表面に取り付けて計測する。ＥＣＧ波形の誘導法、すなわち電極の配置には様々な種類があるが、例えば左右の胸部など、心臓を挟むように電極を配すると振幅の大きい安定した波形が得られる。ＥＣＧ波形に対し心拍検出などのデータ処理を行う際には、ＥＣＧ波形は一定の時間間隔でサンプリングされた離散的なデータ列として扱われる。【０００３】
図９に、一般的なＥＣＧ波形の例を示す。ＥＣＧ波形は、連続した心拍の波形からなり、１つの心拍波形は、それぞれ心房や心室の活動を反映したＰ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波等の成分からなっている。そのうち、心室の収縮（心室筋の脱分極）に伴うものがＲ波であり、振幅も大きいため、心拍の検出はＲ波を目安にして行われることが多い。特に、ＥＣＧ波形のサンプリングデータ列の時間差分を取ることにより、Ｒ波からＳ波への急峻な変化をピーク状に浮き立たせると、心拍を検出しやすくなる。１拍毎の心拍の間隔は、Ｒ−Ｒ間隔と称され、心拍変動の１次指標として扱われる。【０００４】
関連する心拍検出方法として、以下のような文献が公知である。特許文献１には、ＥＣＧ波形の基線の搖動を除去するための構成が開示されている。また、特許文献２には、波形の山と谷との振幅に基づいた閾値でＲ波を認識する構成が開示されている。
非特許文献１には、ＥＣＧ波形を時間差分した値の変化をもとにＲ−Ｒ間隔などを求める方法が記載されている。具体的には、（ｎ＋１）番目のサンプリング値と（ｎ−１）番目のサンプリング値との差の絶対値をとり、その値がある閾値を超えた時刻を記録し、連続する２つの閾値越え時刻の間隔をＲ−Ｒ間隔としている。【０００５】
しかしながら、上記のような心拍検出方法には次のような問題点があった。ＥＣＧ波形の時間差分値を用い、時間差分値がある閾値を超えたことに基づいて心拍を検出する方法では、時間差分値の振幅が小さい心拍を取りこぼす、あるいは、心拍ではないノイズを心拍と誤って検出する、といったミスを引き起こすことがある。【０００６】
図１０は、関連する心拍検出方法の問題点を説明する図であり、ＥＣＧ波形のサンプリングデータの一部を示す図である。図１０の横軸は時間、縦軸は心電位［μＶ］である。
図１１は、図１０のＥＣＧ波形の時間差分値「（ｎ＋１）番目のサンプリング値−（ｎ−１）番目のサンプリング値」を示す図であり、横軸は時間、縦軸は心電位の差分値［μＶ］である。ＥＣＧ波形の時間差分をとることで、Ｒ波〜Ｓ波の急峻な心電位の低下に伴う下向きのピークが、心拍のリズムに沿って出現しているのが見て取れる。【０００７】
また、図１１中の◆印１１は、非特許文献１の方法に則って、上記の下向きのピークに対する閾値ＴＨに基づいて検出した心拍時刻と、それに基づくＲ−Ｒ間隔［ｍｓ］とを示している。
図１０のＥＣＧ波形には、基線の搖動やノイズの重畳がみられる。その結果、図１１では、振幅の小さいピークを検出し損ねたり（図１１中の１２の箇所）、ノイズを心拍として拾ったり（図１１中の◆印１３）してしまっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−７８６９５号公報
【特許文献２】特開２００３−５６１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】“ECG Implementation on the TMS320C5515 DSP Medical Development Kit (MDK) with the ADS1298 ECG-FE”，Texas Instruments Incorporated，＜http://www.ti.com/lit/an/sprabj1/sprabj1.pdf＞，2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような点に鑑みてなされたものであり、振幅が変動したり、ノイズが重畳したりしているＥＣＧ波形データからでも、心拍およびその時刻を的確に検出することができる心拍検出方法および心拍検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の心拍検出方法は、生体の心電図波形のサンプリングデータ列からサンプリングデータの時間差分値をサンプリング時刻ごとに算出する第１のステップと、前記時間差分値を第１のＦＩＦＯバッファおよび第２のＦＩＦＯバッファに入力する第２のステップと、前記第２のＦＩＦＯバッファの出力を第３のＦＩＦＯバッファに入力し、この第３のＦＩＦＯバッファの出力を第４のＦＩＦＯバッファに入力する第３のステップと、前記第２のＦＩＦＯバッファに格納された前記時間差分値および前記第４のＦＩＦＯバッファに格納された前記時間差分値のうちの最小値Ｍをサンプリング時刻ごとに検出する第４のステップと、前記第４のステップで検出した最小値Ｍと前記第１のＦＩＦＯバッファの出力値ａとの差分値Ｍ−ａをサンプリング時刻ごとに算出し、この差分値Ｍ−ａが閾値以上のときに、前記出力値ａのサンプリング時刻を心拍時刻とする第５のステップとを含むことを特徴とするものである。【００１２】
また、本発明の心拍検出装置は、生体の心電図波形のサンプリングデータ列からサンプリングデータの時間差分値をサンプリング時刻ごとに算出するように構成された時間差分値算出部と、この時間差分値算出部が算出した時間差分値を入力とするように構成された第１のＦＩＦＯバッファおよび第２のＦＩＦＯバッファと、前記第２のＦＩＦＯバッファの出力を入力とするように構成された第３のＦＩＦＯバッファと、前記第３のＦＩＦＯバッファの出力を入力とするように構成された第４のＦＩＦＯバッファと、前記第２のＦＩＦＯバッファに格納された前記時間差分値および前記第４のＦＩＦＯバッファに格納された前記時間差分値のうちの最小値Ｍをサンプリング時刻ごとに検出するように構成された最小値検出部と、前記最小値検出部で検出された最小値Ｍと前記第１のＦＩＦＯバッファの出力値ａとの差分値Ｍ−ａをサンプリング時刻ごとに算出し、この差分値Ｍ−ａが閾値以上のときに、前記出力値ａのサンプリング時刻を心拍時刻とするように構成された心拍時刻決定部とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、心電図波形のサンプリングデータ列からサンプリングデータの時間差分値をサンプリング時刻ごとに算出し、時間差分値を第１のＦＩＦＯバッファおよび第２のＦＩＦＯバッファに入力し、さらに第２のＦＩＦＯバッファの出力を第３のＦＩＦＯバッファに入力し、第３のＦＩＦＯバッファの出力を第４のＦＩＦＯバッファに入力して、第２のＦＩＦＯバッファに格納された時間差分値および第４のＦＩＦＯバッファに格納された時間差分値のうちの最小値Ｍを検出し、最小値Ｍと第１のＦＩＦＯバッファの出力値ａとの差分値Ｍ−ａが閾値以上のときに、出力値ａのサンプリング時刻を心拍時刻とする。Ｒ波に由来する心電図波形のサンプリングデータの時間差分値は、下向きの鋭いピークを持ち、周囲に対して突出している。本発明では、このピークに対して、その周辺領域のサンプリングデータの時間差分値のクリアランスを確認することで、Ｒ波由来のピークを的確に検出できる。その結果、本発明では、心電図波形のサンプリングデータ列をリアルタイムに処理しながら、その時間差分値のＲ波由来のピークに対し、幅に対する感度と振幅変動に対する耐性を持たせた的確な検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例に係る心拍検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例に係る心拍検出方法を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、第２のＦＩＦＯバッファに格納された時間差分値および第４のＦＩＦＯバッファに格納された時間差分値のうちの最小値と、第１のＦＩＦＯバッファの出力値との差を時間軸上にプロットした図である。
【図４】図４は、関連する心拍検出方法でＲ波を検出し損ねている部分を拡大した図である。
【図５】図５は、関連する心拍検出方法でノイズをＲ波と誤って検出している部分を拡大した図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施例に係る心拍検出方法の閾値の初期値設定処理を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第１の実施例に係る心拍検出方法の閾値の更新処理を説明するフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第１の実施例に係る心拍検出装置を実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【図９】図９は、心電図波形の例を示す図である。
【図１０】図１０は、心電図波形のサンプリングデータの１例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０の心電図波形の時間差分値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る心拍検出装置の構成を示すブロック図、図２は本実施例に係る心拍検出方法を説明するフローチャートである。心拍検出装置は、ＥＣＧ波形のサンプリングデータ列を出力する心電計１と、ＥＣＧ波形のサンプリングデータ列とサンプリング時刻の情報とを記憶する記憶部２と、ＥＣＧ波形のサンプリングデータ列からサンプリングデータの時間差分値をサンプリング時刻ごとに算出する時間差分値算出部３と、時間差分値算出部３が算出した時間差分値を入力とするＦＩＦＯバッファ（First In,First Out）４−１およびＦＩＦＯバッファ４−２と、ＦＩＦＯバッファ４−２の出力を入力とするＦＩＦＯバッファ４−３と、ＦＩＦＯバッファ４−３の出力を入力とするＦＩＦＯバッファ４−４と、ＦＩＦＯバッファ４−２に格納された時間差分値およびＦＩＦＯバッファ４−４に格納された時間差分値のうちの最小値Ｍをサンプリング時刻ごとに検出する最小値検出部５と、最小値ＭとＦＩＦＯバッファ４−１の出力値ａとの差分値Ｍ−ａが閾値Ｘ以上のときに、出力値ａのサンプリング時刻を心拍時刻とする心拍時刻決定部６とを備えている。
【００１６】
以下、本実施例の心拍検出方法を説明する。ここでは、１つの心拍を検出し、その心拍時刻を得るまでの手順を説明する。このような心拍時刻の算出をＥＣＧ波形データの期間にわたって繰り返すことによって、心拍時刻の時系列データが得られる。
【００１７】
本実施例では、ＥＣＧ波形をサンプリングしたデータ列をＤ（ｉ）とする。ｉ（ｉ＝１，２，…）は１サンプリングのデータに付与される番号である。番号ｉが大きくなる程、サンプリング時刻が後になることは言うまでもない。
【００１８】
心電計１は、図示しない生体（人体）のＥＣＧ波形を測定し、ＥＣＧ波形のサンプリングデータ列Ｄ（ｉ）を出力する。このとき、心電計１は、各サンプリングデータにサンプリング時刻の情報を付加して出力する。なお、ＥＣＧ波形の具体的な測定方法は周知の技術であるので、詳細な説明は省略する。
記憶部２は、心電計１から出力されたＥＣＧ波形のサンプリングデータ列Ｄ（ｉ）とサンプリング時刻の情報とを記憶する。
【００１９】
時間差分値算出部３は、サンプリングデータＤ（ｉ）の時間差分値Ｙ（ｉ）を算出するため、サンプリングデータＤ（ｉ）の１サンプリング後のデータＤ（ｉ＋１）と１サンプリング前のデータＤ（ｉ−１）とを記憶部２から取得する（図２ステップＳ１）。そして、時間差分値算出部３は、サンプリングデータＤ（ｉ）の時間差分値Ｙ（ｉ）を次式のようにサンプリング時刻ごとに算出する（図２ステップＳ２）。
Ｙ（ｉ）＝Ｄ（ｉ＋１）−Ｄ（ｉ−１）              ・・・（１）
【００２０】
時間差分値算出部３は、算出した時間差分値Ｙ（ｉ）をサンプリング時刻ごとにＦＩＦＯバッファ４−１に入力する（図２ステップＳ３）。入力された値は、ＦＩＦＯバッファ４−１内に保持され、ＦＩＦＯバッファ４−１の大きさに相当する時間（時間差分値がＦＩＦＯバッファ４−１に入力されてから出力されるまでの遅延時間）の後、評価に用いられることになる。
【００２１】
また、時間差分値算出部３は、算出した時間差分値Ｙ（ｉ）をＦＩＦＯバッファ４−２に入力する（図２ステップＳ４）。ただし、データの取得間隔は１０ｍｓ程度に粗くしておいて差し支えない。したがって、例えばＥＣＧ波形のサンプリング間隔が５ｍｓであれば、時間差分値算出部３は、２サンプリングに１回、時間差分値をＦＩＦＯバッファ４−２に入力すればよい。
【００２２】
ＦＩＦＯバッファ４−２の出力はＦＩＦＯバッファ４−３に入力され（図２ステップＳ５）、ＦＩＦＯバッファ４−３の出力はＦＩＦＯバッファ４−４に入力される（図２ステップＳ６）。ＦＩＦＯバッファ４−２〜４−４は、一定の時間範囲での時間差分値の最小値（フロアレベル）を求めるためのものである。
【００２３】
ＦＩＦＯバッファ４−３の大きさに相当する時間間隔Ｌ３（時間差分値がＦＩＦＯバッファ４−３に入力されてから出力されるまでの遅延時間）は、Ｒ波由来のピークの幅（概ね１０ｍｓ程度である）に対して十分広くしておく必要があり、２５ｍｓ程度が好ましい。また、ＦＩＦＯバッファ４−２の大きさに相当する時間間隔Ｌ２（時間差分値がＦＩＦＯバッファ４−２に入力されてから出力されるまでの遅延時間）、およびＦＩＦＯバッファ４−４の大きさに相当する時間間隔Ｌ４（時間差分値がＦＩＦＯバッファ４−４に入力されてから出力されるまでの遅延時間で、Ｌ２＝Ｌ４）は、１００ｍｓ程度が適当である。また、ＦＩＦＯバッファ４−１の大きさに相当する時間間隔Ｌ１は、Ｌ１＝Ｌ２＋Ｌ３／２とすればよい。したがって、上記の数値例で言えば、Ｌ１は１１２．５ｍｓとなる。Ｌ１＝Ｌ２＋Ｌ３／２かつＬ２＝Ｌ４とすることにより、ＦＩＦＯバッファ４−１の出力の時刻に対して、−（Ｌ２＋Ｌ３／２）〜−（Ｌ３／２）の範囲と（Ｌ３／２）〜（Ｌ２＋Ｌ３／２）の範囲について、出力値ａが最小値Ｍよりも閾値Ｘ以上小さいかどうかを評価することができる。
【００２４】
最小値検出部５は、ＦＩＦＯバッファ４−２に格納された時間差分値およびＦＩＦＯバッファ４−４に格納された時間差分値のうちの最小値Ｍをサンプリング時刻ごとに検出する（図２ステップＳ７）。
【００２５】
心拍時刻決定部６は、最小値検出部５が検出した最小値ＭとＦＩＦＯバッファ４−１の出力値ａとの差分値Ｍ−ａをサンプリング時刻ごとに算出し、この差分値Ｍ−ａが閾値Ｘ以上の場合、すなわち式（２）が真となった場合（図２ステップＳ８においてｙｅｓ）、出力値ａのサンプリング時刻を心拍時刻とする（図２ステップＳ９）。
Ｍ−ａ≧Ｘ                                        ・・・（２）
【００２６】
なお、出力値ａは、時間差分値算出部３が算出した最新の時間差分値よりも時間間隔Ｌ１だけ過去の時間差分値であり、この出力値ａのサンプリング時刻の情報は記憶部２から取得することが可能である。
【００２７】
図３は、図１０に示したＥＣＧ波形のサンプリングデータに関して、最小値ＭとＦＩＦＯバッファ４−１の出力値ａとの差（Ｍ−ａ）の値を時間軸上にプロットした図である。（Ｍ−ａ）の値は、Ｒ波に合わせて上向きの鋭いピークを持ち、Ｒ波以外のところでは概ね０に近いかマイナスの値になる。したがって、（Ｍ−ａ）の値が閾値Ｘ以上となった時点を検出することで、Ｒ波を検出することができる。図３中の○印３０は、式（２）により検出した心拍時刻とＲ−Ｒ間隔［ｍｓ］とを示している。本実施例の方法によれば、Ｒ波を的確に検出できていることが分かる。
【００２８】
さらに、心拍時刻決定部６内の心拍時刻修正部７は、ＦＩＦＯバッファ４−１の出力値ａと、ＦＩＦＯバッファ４−１に格納されている、出力値ａの１サンプリング後の値ｂと、ＦＩＦＯバッファ４−１に格納されている、出力値ａの２サンプリング後の値ｃ、すなわち時間的に連続する３つの値の増減が反転しているかどうかを判定する（図２ステップＳ１０）。具体的には、心拍時刻修正部７は、式（３）の真偽を評価する。
（ｂ−ａ）×（ｃ−ｂ）≦０                        ・・・（３）
【００２９】
心拍時刻修正部７は、式（３）が真であった場合（ステップＳ１０においてｙｅｓ）、ＦＩＦＯバッファ４−１の出力値ａの１サンプリング後の値ｂを頂点とするピークをＲ波由来のピークと判断し、ステップＳ９で決定された心拍時刻の代わりに、値ｂのサンプリング時刻を心拍時刻として確定する（図２ステップＳ１１）。ＦＩＦＯバッファ４−１の出力値ａについて式（２）が成立し、かつ式（３）が成立する場合、値ｂについても、Ｍ−ｂ≧Ｘが成立する。つまり、値ｂのサンプリング時刻は、出力値ａのサンプリング時刻よりも心拍時刻としてより適切である。こうして、本実施例では、より細かく心拍時刻を特定することができる。
【００３０】
なお、式（２）が成立し、式（３）が成立しない場合でも、ステップＳ９の処理により心拍時刻が決定されるが、この心拍時刻は、式（２）が成立し、かつ式（３）が成立した時点で、ステップＳ１１の処理により修正され、心拍時刻が確定する。
また、時間差分値におけるＲ波由来のピークは下に凸のピークであるのに対し、式（３）では値ｂを頂点とする上に凸のピークの場合も真となるが、値ｂを頂点とする上に凸のピークの場合、式（２）で必ず偽となるため、問題とはならない。
【００３１】
ステップＳ８，Ｓ１０が判定ｎｏの場合には、ステップＳ１に戻り、次のサンプリング時刻のサンプリングデータＤ（ｉ）に処理対象を移す。同様に、ステップＳ１１で心拍時刻が確定した場合にもステップＳ１に戻り、次のサンプリング時刻のサンプリングデータＤ（ｉ）に処理対象を移せばよい。
こうして、ステップＳ１〜Ｓ１１の処理を繰り返すことで、心拍時刻の時系列データが得られる。
【００３２】
図４は、図１１で説明した関連する心拍検出方法でＲ波を検出し損ねている部分（図１１中の１２の箇所）を拡大した図である。本実施例によれば、時間差分値のピークの頂点の時刻に対して、時刻の範囲が−１１２．５ｍｓ〜−１２．５ｍｓ（Ｌ４＋Ｌ３／２で決まる時刻の範囲）で高さがＸというクリアランスＡ１と、時刻の範囲が１２．５ｍｓ〜１１２．５ｍｓ（Ｌ２＋Ｌ３／２で決まる時刻の範囲）で高さがＸというクリアランスＡ２とが設定される。つまり、このようなクリアランスＡ１，Ａ２を有する時間差分値のピークをＲ波として検出するということである。
【００３３】
一方、図５は、図１１で説明した関連する心拍検出方法でノイズをＲ波と誤って検出している部分（図１１中の１３の箇所）を拡大した図である。本実施例によれば、上記と同様に、図５の１３の位置にある時間差分値のピークの頂点に対して、Ａ１，Ａ２という範囲が設定されるが、この範囲の中に周辺のノイズが入り込んできており、クリアランスが確保されていない（式（２）が成立しない）。したがって、本実施例の方法に従えば、１３の位置にあるピークをＲ波として検出することはない。
【００３４】
心拍時刻決定部６は、例えばＥＣＧ波形の取り始めの２秒間は心拍検出を行わず、その間の（Ｍ−ａ）の最大値を基に閾値Ｘの初期値を設定すればよい（図６ステップＳ１２，Ｓ１３）。ＥＣＧ波形の取り始めの２秒間の（Ｍ−ａ）の最大値を（Ｍ−ａ）maxとすれば、心拍時刻決定部６は、例えば次式により閾値Ｘの初期値を設定する。
Ｘ＝α×（Ｍ−ａ）max                             ・・・（４）
【００３５】
αは予め定められた係数である（０＜α＜１）。このように、ＥＣＧ波形の取り始めの期間の（Ｍ−ａ）の値を用いることにより、ＥＣＧ波形を採取する電極の特性や個人差等によらず、閾値Ｘの初期値を適切に設定することができる。
【００３６】
また、心拍時刻決定部６は、ステップＳ１０，Ｓ１１の処理で心拍を検出した際の（Ｍ−ｂ）の直近の平均値を用いて閾値Ｘを更新してもよい。直近の複数回（例えば５回）の心拍を検出した際の（Ｍ−ｂ）の各値の平均値を（Ｍ−ｂ）aveとすれば、心拍時刻決定部６は、例えば次式により閾値Ｘを更新する（図７ステップＳ１４，Ｓ１５）。
Ｘ＝α×（Ｍ−ｂ）ave                             ・・・（５）
【００３７】
このような閾値Ｘの更新を行なうことで、ＥＣＧ波形のトレンドを反映することができる。また、心拍時刻決定部６は、ステップＳ８の判定を行なう際に、それまでに心拍を検出した際の（Ｍ−ｂ）の各値の平均値を（Ｍ−ｂ）aveとして、式（５）により閾値Ｘを更新してもよい。これにより、閾値Ｘの推移を安定化させることができる。
【００３８】
［第２の実施例］
第１の実施例で説明した心拍検出装置の記憶部２と時間差分値算出部３とＦＩＦＯバッファ４−１〜４−４と最小値検出部５と心拍時刻決定部６と心拍時刻修正部７とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインターフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このコンピュータの構成例を図８に示す。コンピュータは、ＣＰＵ４０と、記憶装置４１と、インターフェース装置（以下、Ｉ／Ｆと略する）４２とを備えている。Ｉ／Ｆ４２には、心電計１などが接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の心拍検出方法を実現させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供され、記憶装置４１に格納される。ＣＰＵ４０は、記憶装置４１に記憶されたプログラムに従って第１の実施例で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、生体の心拍を検出する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…心電計、２…記憶部、３…時間差分値算出部、４−１〜４−４…ＦＩＦＯバッファ、５…最小値検出部、６…心拍時刻決定部、７…心拍時刻修正部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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