(57)【要約】【課題】  準周期性の信号を合算・積算することができる心拍測定システム及び測定方法を提供すること【解決手段】  本発明にかかる心拍測定システムは、信号検出装置１０２と、信号検出装置１０２と接続された信号処理装置１０３と、信号処理装置１０３と接続された表示装置１０４とを備えている。信号検出装置１０２は、測定対象１０１から不規則性周期の心拍信号を検出する。信号処理装置１０３は、心拍信号を時間分割し、時間分割して得られた心拍信号の連続する信号を比較し、比較した結果から心拍信号のピーク値を検出する。また、信号処理装置１０３は、一つ若しくは複数のピーク値を有する心拍信号の心拍単位のピーク値群を生成し、ピーク値群の最大のピーク値でピーク値群の各ピーク値を除算することにより、ピーク値群の各ピーク値を規格化する。さらに、表示装置１０４は、信号処理装置で処理された心拍信号を表示する。【選択図】  図１
2008220556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号検出装置と、該信号検出装置と接続された信号処理装置と、該信号処理装置と接続された表示装置とを備えた心拍測定システムであって、
前記信号検出装置は、測定対象から不規則性周期の心拍信号を検出する手段を有し、
前記信号処理装置は、該心拍信号を時間分割し、時間分割して得られた該心拍信号の連続する信号を比較し、比較した結果から該心拍信号のピーク値を検出する手段と、一つ若しくは複数の該ピーク値を有する該心拍信号の心拍単位のピーク値群を生成する手段と、該ピーク値群の最大の該ピーク値で該ピーク値群の該各ピーク値を除算することにより、該ピーク値群の該各ピーク値を規格化する手段とを有し、
前記表示装置は、前記信号処理装置で処理された該心拍信号を表示する手段を有することを特徴とする心拍測定システム。
【請求項２】
前記ピーク値を検出する手段は、該心拍信号を時間分割し、一定のピーク値以上である時間分割して得られた該心拍信号の連続する信号を比較し、比較した結果から該心拍信号のピーク値を検出することを特徴とする請求項１記載の心拍測定システム。
【請求項３】
前記信号処理装置は、前記規格化後の結果を指数化する手段をさらに有することを特徴とする請求項１又は２記載の心拍測定システム。
【請求項４】
前記信号処理装置は、いずれかの前記ピーク値群の最大の前記ピーク値を有する信号に全ての該ピーク値群の最大の該ピーク値を有する信号を集め、全ての該ピーク値群の該各ピーク値を有する信号を積算し、平均化する手段をさらに有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の心拍測定システム。
【請求項５】
前記信号処理装置は、前記平均化後の前記ピーク値と該ピーク値を有する前記心拍信号の半値幅とを乗じた結果を該ピーク値を有する前記心拍信号の面積とし、該各面積の比を算出する手段をさらに有することを特徴とする請求項４記載の心拍測定システム。
【請求項６】
信号検出装置と、該信号検出装置と接続された信号処理装置と、該信号処理装置と接続された表示装置における心拍測定方法であって、
測定対象から不規則性周期の心拍信号を検出する信号検出ステップと、
該心拍信号を時間分割し、時間分割して得られた該心拍信号の連続する信号を比較し、比較した結果から該心拍信号のピーク値を検出するステップと、一つ若しくは複数の該ピーク値を有する該心拍信号の心拍単位のピーク値群を生成するステップと、該ピーク値群の最大の該ピーク値で該ピーク値群の該各ピーク値を除算することにより、該ピーク値群の該各ピーク値を規格化するステップとを有する信号処理ステップと、
前記信号処理装置の該規格化後の結果を表示するステップを有する表示ステップとを備えたことを特徴とする心拍測定方法。
【請求項７】
前記ピーク値を検出するステップは、該心拍信号を時間分割し、一定のピーク値以上である時間分割して得られた該心拍信号の連続する信号を比較し、比較した結果から該心拍信号のピーク値を検出することを特徴とする請求項６記載の心拍測定方法。
【請求項８】
前記信号処理ステップは、前記規格化後の結果を指数化するステップをさらに有することを特徴とする請求項６又は７記載の心拍測定方法。
【請求項９】
前記信号処理ステップは、いずれかの前記ピーク値群の最大の前記ピーク値を有する信号に全ての該ピーク値群の最大の該ピーク値を有する信号を集め、全ての該ピーク値群の該各ピーク値を有する信号を積算し、平均化するステップをさらに有することを特徴とする請求項６、７又は８記載の心拍測定システム。
【請求項１０】
前記信号処理ステップは、前記平均化後の前記ピーク値と該ピーク値を有する前記心拍信号の半値幅とを乗じた結果を該ピーク値を有する前記心拍信号の面積とし、該各面積の比を算出するステップをさらに有することを特徴とする請求項９記載の心拍測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心拍測定システム及び方法に関するものであり、特に、ピークを有する波形信号を規格化する心拍測定システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
心拍鼓動の測定は、現在心電計で行われており、その所為は、もっぱら心電計の記録図形の観察に依存している。その内容は、記録図形の表面的観察に過ぎず、それを臨床医学の知見に基づいて解釈しているのが現状である。
【０００３】
この場合の「図形の観察」も、本質的に「不規則性の周期の心拍鼓動」を単発記録として観察し、医学的所見を加えて解釈しているに過ぎない。これは、観察者に「繰り返し」供給される「心臓情報」を単発記録としてしか取り扱わず、現代の機器分析の定法に遅れたものといわざるを得ない。すなわち、従来の分析機器においては、対象とする信号が周期性である場合は、信号を同期で合算し、また積算することにより、信号の確度を増し、またその強度を増進するのが定法である。それは、以後のフーリエ変換、波形解析等の手法による信号の高次処理を可能にする。このため「信号の合算と積算」は、機器分析において必須である。
【０００４】
しかしながら、該信号がその周期性に乱れをもつ場合は、簡単に合算も積算もなし得ないので、例えば心拍、すなわち心臓の鼓動や、機械の振動のように、準周期性ではあるが、その周期に乱れがある場合には、単純に合算も積算もなし得ず、そのため、信号の高次処理を施し得えないという問題がある。
【０００５】
他方、従来より、医師は心電図に表示された複数の波形から患者の健康を診断してきた。しかしながら、心電図に表示された複数の波形からどの波形に基づき健康を診断するかは医師による主観的な判断に委ねられている。この判断は医師にとって負担となるばかりでなく、医師の間でも診断結果に個人差が見られる。本発明は、心電図に表示された複数の波形からモデルとなる１つのＰＱＲＳＴＵ信号の波形を自動生成するものである。
【特許文献１】特開２００２−２２４０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、従来の分析機器では、信号が準周期性ではあるが、その周期に乱れがある場合には、単純に合算も積算もなし得ないため、信号の高次処理を施し得えないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、準周期性の信号を合算・積算することができる心拍測定システム及び方法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】
【０００８】
本発明にかかる心拍測定システムは、信号検出装置と、該信号検出装置と接続された信号処理装置と、該信号処理装置と接続された表示装置とを備えた心拍測定システムであって、前記信号検出装置は、測定対象から不規則性周期の心拍信号を検出する手段を有し、前記信号処理装置は、該心拍信号を時間分割し、時間分割して得られた該心拍信号の連続する信号を比較し、比較した結果から該心拍信号のピーク値を検出する手段と、一つ若しくは複数の該ピーク値を有する該心拍信号の心拍単位のピーク値群を生成する手段と、該ピーク値群の最大の該ピーク値で該ピーク値群の該各ピーク値を除算することにより、該ピーク値群の該各ピーク値を規格化する手段とを有し、前記表示装置は、前記信号処理装置で処理された該心拍信号を表示する手段を有するものである。このような構成により、準周期性の信号を規格化することができる。
【０００９】
上述の心拍測定システムにおける前記信号処理装置の前記ピーク値を検出する手段は、該心拍信号を時間分割し、一定のピーク値以上である時間分割して得られた該心拍信号の連続する信号を比較し、比較した結果から該心拍信号のピーク値を検出するようにしてもよい。これにより、準周期性の信号を規格化することができる。また、全体の処理時間を効率化することができる。
【００１０】
上述の心拍測定システムにおける前記信号処理装置は、前記規格化後の結果を指数化する手段をさらに有するようにしてもよい。これにより、従来見逃されがちであった信号の微細構造を顕現することができる。
【００１１】
上述の心拍測定システムにおける前記信号処理装置は、いずれかの前記ピーク値群の最大の前記ピーク値を有する信号に全ての該ピーク値群の最大の該ピーク値を有する信号を集め、全ての該ピーク値群の該各ピーク値を有する信号を積算し、平均化する手段をさらに有するようにしてもよい。これにより、単発データの信号記録における誤算の介入を小さくすることができる。また、ピークのピーク値が規格化されているため、異なる信号の相互比較が可能となり、信頼性の高い指標とすることができる。
【００１２】
上述の心拍測定システムにおける前記信号処理装置は、前記平均化後の前記ピーク値と該ピーク値を有する前記心拍信号の半値幅とを乗じた結果を該ピーク値を有する前記心拍信号の面積とし、該各面積の比を算出する手段をさらに有するようにしてもよい。これにより、「心房」と「心室」の活力を比較することでき、また、心室の活力の分布に関する「血流自体の断熱緩和」と「血流と心臓壁との間」の非断熱緩和の比率を推定することができる。
【００１３】
本発明にかかる心拍測定方法は、信号検出装置と、該信号検出装置と接続された信号処理装置と、該信号処理装置と接続された表示装置における心拍測定方法であって、測定対象から不規則性周期の心拍信号を検出する信号検出ステップと、該心拍信号を時間分割し、時間分割して得られた該心拍信号の連続する信号を比較し、比較した結果から該心拍信号のピーク値を検出するステップと、一つ若しくは複数の該ピーク値を有する該心拍信号の心拍単位のピーク値群を生成するステップと、該ピーク値群の最大の該ピーク値で該ピーク値群の該各ピーク値を除算することにより、該ピーク値群の該各ピーク値を規格化するステップとを有する信号処理ステップと、前記信号処理装置の該規格化後の結果を表示するステップを有する表示ステップとを備えたものである。このような方法により、準周期性の信号を規格化することができる。
【００１４】
上述の心拍測定方法における前記信号処理ステップの前記ピーク値を検出するステップは、該心拍信号を時間分割し、一定のピーク値以上である時間分割して得られた該心拍信号の連続する信号を比較し、比較した結果から該心拍信号のピーク値を検出することを特徴とする心拍測定方法。これにより、準周期性の信号を規格化することができる。また、全体の処理時間を効率化することができる。
【００１５】
上述の心拍測定方法における前記信号処理ステップは、前記規格化後の結果を指数化するステップをさらに有するようにしてもよい。これにより、従来見逃されがちであった信号の微細構造を顕現することができる。
【００１６】
上述の心拍測定方法における前記信号処理ステップは、いずれかの前記ピーク値群の最大の前記ピーク値を有する信号に全ての該ピーク値群の最大の該ピーク値を有する信号を集め、全ての該ピーク値群の該各ピーク値を有する信号を積算し、平均化するステップをさらに有するようにしてもよい。これにより、単発データの信号記録における誤算の介入を小さくすることができる。また、ピークのピーク値が規格化されているため、異なる信号の相互比較が可能となり、信頼性の高い指標とすることができる。
【００１７】
上述の心拍測定方法における前記信号処理ステップは、前記平均化後の前記ピーク値と該ピーク値を有する前記心拍信号の半値幅とを乗じた結果を該ピーク値を有する前記心拍信号の面積とし、該各面積の比を算出するステップをさらに有するようにしてもよい。これにより、「心房」と「心室」の活力を比較することでき、また、心室の活力の分布に関する「血流自体の断熱緩和」と「血流と心臓壁との間」の非断熱緩和の比率を推定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、準周期性の信号を合算・積算することができる心拍測定システム及び方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
発明の実施の形態１．
まず、図１を用いて、本発明の実施の形態１にかかる心拍測定システムの構成について説明する。この心拍測定システムは、図１に示すように、測定対象１０１、信号検出装置１０２、信号処理装置１０３、表示装置１０４、回線１０５及び回線１０６を備えている。信号検出装置１０２は、回線１０５を介して信号処理装置１０３に、信号処理装置１０３は、回線１０６を介して表示装置１０４に、それぞれ接続されている。
【００２０】
測定対象１０１は、信号検出装置１０２のセンサにより心拍が測定される対象であり、例えば人や動物である。信号検出装置１０２は、センサにより測定対象１０１の心拍信号を検出し、この心拍信号を回線１０５を介して信号処理装置１０３に送信する。信号検出装置１０２は、例えば心電計である。
【００２１】
信号処理装置１０３は、信号検出装置１０２から回線１０５を介して受信した心拍信号に関してピークアドレスの検出・一括取り込み、規格化、指数化、積算・平均化及び面積比の算出を行い、それらの結果を回線１０６を介して表示装置１０４に送信する。信号処理装置１０３は、例えばサーバである。サーバとは、本システムの主体的な動作を行い、サーバ、コンピュータ等により構成される。ただし、物理的に単一である必要はなく、分散的に処理する構成としてもよい。
【００２２】
表示装置１０４は、信号処理装置１０３から回線１０６を介して受信した波形信号を表示するものであり、例えば、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、プリンタ等の出力手段により構成される。回線１０５は、信号検出装置１０２から出力された波形信号を信号処理装置１０３に送信するためのものである。回線１０６は、信号処理装置１０３から出力された波形信号を表示装置１０４に送信するためのものである。
【００２３】
続いて、図２を用いて、本発明にかかる信号処理装置の構成について説明する。信号処理装置１０３は、コンピュータシステムにより構成され、ＣＰＵ２０２、ＲＯＭ２０３、ＲＡＭ２０４により構成される制御部２０１、入力装置２０５、出力装置２０６、入出力制御回路２０７及び情報記憶部２０８を備えており、これらの構成要素は相互にシステムバスにより接続されている。
【００２４】
制御部２０１は、信号処理装置１０３としての動作を実現するための個々の演算処理を実行する。ＣＰＵ２０２は、中央処理装置であり、ＲＯＭ２０３に格納されたメインプログラムや、情報記憶部２０８よりＲＡＭ２０４等に展開されたアプリケーションプログラム、一時的に格納されたデータ等に基づき転送や演算処理を実行する。ＲＡＭ２０４は、一時的にデータを格納する記憶部として機能する。
【００２５】
入力装置２０５は、例えばキーボードやマウス等のデータ入力デバイスである。この入力装置２０５により情報記憶部２０８へデータを入力できる。出力装置２０６は、ＬＣＤやＣＲＴ等の表示装置や印刷装置（プリンタ）である。入出力制御回路２０７は、信号検出装置１０２や表示装置１０４等の外部システムとの間でデータの入出力を実行するための制御を行う。
【００２６】
情報記憶部２０８は、本発明にかかる情報を格納する記憶手段（記憶部）であり、メモリやハードディスク等により構成される。本発明にかかる情報記憶部２０８は、心拍信号情報記憶部２０９、波形信号情報記憶部２１０及びプログラム情報記憶部２１１を備えている。
【００２７】
心拍信号情報記憶部２０９には、図３に示す心拍信号の情報が格納されている。波形信号情報記憶部２１０には、心拍信号の強度、時間幅、心拍信号を時間分割した後の各分割点、該各分割点に付与されたアドレス、連続する該アドレスを比較して大きいアドレスに対応する強度から小さいアドレスに対応する強度を減算した差分、心拍信号のピークアドレス、ピークアドレス情報Ｐ、ピークアドレス群情報Ｐｋ、最高強度Ｉｋ０、対数関数Ｌ、半値幅を算出する関数Ｎ、ピークＰ、Ｒ、Ｔを有する波形信号の面積ＡＰ、ＡＲ、ＡＴ、ピークＰ、Ｒ、Ｔを有する波形信号に関する面積比Ｘ、Ｙ及びピークＰ、Ｒ、Ｔの半値幅ＬＰ、ＬＲ、ＬＴの情報が格納されている。
【００２８】
プログラム情報記憶部２１１には、ピークアドレス検出プログラム、ピークアドレス一括取り込みプログラム、強度規格化プログラム、強度指数化プログラム、波形信号積算・平均化プログラム及び面積比算出プログラムが格納されている。
【００２９】
続いて、図３及び図４を用いて、本発明にかかる心拍測定システムの処理について説明する。図３は、心拍信号を示している。同図において、縦軸は強度（単位：ｍＶ）を、横軸は時間（単位：秒）をそれぞれ示している。図４は、波形信号を示している。同図における縦軸と横軸の説明は、図３と同様のため、説明を省略する。同図において、Ｐ、Ｑ、Ｒ，Ｓ，Ｔ及びＵはピークを、Ｍは時間幅を、Ｄ１、Ｄ２及びＤ３は分割点をそれぞれ示している。
【００３０】
信号検出装置１０２のセンサが、測定対象の心拍を受信する。この測定対象の心拍を受信した信号検出装置１０２は、測定対象の心拍を信号化し、信号化した心拍信号を信号処理装置１０３に送信する。
【００３１】
信号処理装置１０３は、心拍信号に関してプログラム情報記憶部２１１に格納されたピークアドレス検出プログラムを実行する。この実行により、波形信号のピークアドレスが検出される。ピークアドレス検出プログラムの処理の説明については、後述する。
【００３２】
信号処理装置１０３は、プログラム情報記憶部２１１に格納されたピークアドレス一括取り込みプログラムを実行する。この実行により、一つ若しくは複数のピークアドレスを有するピークアドレス群情報Ｐｋが作成される。ピークアドレス一括取り込みプログラムの処理の説明については、後述する。
【００３３】
信号処理装置１０３は、プログラム情報記憶部２１１に格納された強度規格化プログラムを実行する。この実行により、ピークアドレス群情報Ｐｋに属するピークアドレスの強度が規格化される。強度規格化プログラムの処理の説明については、後述する。
【００３４】
信号処理装置１０３は、プログラム情報記憶部２１１に格納された強度指数化プログラムを実行する。この実行により、規格化されたピークアドレス群情報Ｐｋに属するピークアドレスの強度が指数化される。強度指数化プログラムの処理の説明については、後述する。
【００３５】
信号処理装置１０３は、プログラム情報記憶部２１１に格納された波形信号積算・平均化プログラムを実行する。この実行により、ピークアドレス群情報Ｐｋに属するピークアドレスに対応する波形信号が積算・平均化される。波形信号積算・平均化プログラムの処理の説明については、後述する。
【００３６】
信号処理装置１０３は、プログラム情報記憶部２１１に格納された面積比算出プログラムを実行する。この実行により、ピークＰ、Ｒ、Ｔを有する波形信号に関する面積比Ｘ及びＹが算出される。
【００３７】
続いて、図５に示すフローチャートを用いて、ピークアドレス検出プログラムの処理について説明する。信号検出装置１０２は、測定対象１０１の動作を受容し、圧力を直流電流に変換する（Ｓ５０１）。信号検出装置１０２は、この直流電流を波形信号として受信する（Ｓ５０２）。信号処理装置１０３は、この波形信号を時間幅Ｍで時間分割し、波形信号が終了するまで時間分割された各分割点にアドレスを付与する（Ｓ５０３）。ここで、アドレスは１から順番に１を加算しながら付与していく（Ｓ５０３）。
【００３８】
アドレス（ｉ＋１）の強度からアドレスｉの強度を減算した結果が正の数となるアドレスｉを検出する（Ｓ５０４〜Ｓ５０６）。このアドレスｉに1を加算していき、アドレス（ｉ＋１）の強度からアドレスｉの強度を減算した結果が負の数となるアドレスｉを検出する（Ｓ５０７、Ｓ５０８）。このアドレスｉをピークアドレスとして検出し、波形信号情報記憶部２１０に格納されたピークアドレス情報Ｐに格納する（Ｓ５０９）。波形信号が終了するまで、このような処理を繰り返し行い、波形信号が終了した場合には、ピークアドレス検出プログラムの処理は終了する（Ｓ５１０）。ピークアドレス検出プログラムの処理が終了すると、ピークアドレス情報Ｐには波形信号のすべてのピークアドレスが格納される。
【００３９】
同図に示すフローチャートにおいては、次のような考えに基づいて処理が行われている。まず、隣り合う分割点の強度の差分を考える。もし、信号がない場合は、差分はゼロである。それが、もし信号が起こった場合は、アドレス（ｉ＋１）の強度から、アドレスｉの強度を引いた差分はプラスの値を示す。信号が送られてきた場合、この差分はしばらくプラスであり、しばらくして信号のピークが終わるとマイナスとなり、ついに再びゼロになる。
【００４０】
続いて、図６に示すフローチャートを用いて、ピークアドレス一括取り込みプログラムの処理について説明する。ピークアドレス一括取り込みプログラムは、ピークアドレス情報Ｐの先頭からピークアドレスを６個づつ取り出し、ピークアドレス群情報Ｐｋに格納していく（Ｓ６０１〜Ｓ６０６）。すなわち、ピークアドレス６個を１群としてピークアドレス群情報Ｐｋに格納していく。ここで、ピークアドレス６個を１群としたのは、心電計の記録に表示される「心拍信号」のピークは、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ及びＵと命名されており、このような６個のピークが繰り返し表示されることが知られているからである。波形信号が終了するまで、このような処理を繰り返し行い、ピークアドレス情報が終了した場合には、ピークアドレス一括取り込みプログラムは終了する（Ｓ６０７）。このピークアドレス一括取り込みプログラムが終了すると、ピークアドレス６個を１群としてピークアドレス群情報Ｐｋが作成される。
【００４１】
同図に示すフローチャートにおいては、次のような考えに基づいて処理が行われている。周期に乱れがあったとしても、準周期的に類似形状の信号を受容する場合を対象にし、こうした信号は準周期的に受容されるはずであるため、それらをすべて収録している。ここで対象とする信号は、必ずしも単一のピークの信号ではなく、いくつかのピークが重畳したピーク群であるものとする。単一のピークの信号はこの群が単一の特別な場合であると考えてよい。
【００４２】
続いて、図７に示すフローチャートを用いて、強度規格化プログラムの処理について説明する。強度規格化プログラムは、波形信号とピークアドレス群情報Ｐｋを参照して、各ピークアドレス群情報Ｐｋの中で最高の強度を検出し、波形信号情報記憶部２１０に格納された最高強度Ｉｋ０に格納していく（Ｓ７０１〜Ｓ７０３）。波形信号とピークアドレス群情報Ｐｋを参照して、ピークアドレス群情報Ｐｋに属するすべてのピークアドレスの強度をで除算し、その結果をピークアドレス群情報Ｐｋに属するすべてのピークアドレスの強度に上書きしていく（Ｓ７０４）。ピークアドレス群情報Ｐｋが終了した場合には、強度規格化プログラムは終了する（Ｓ７０５）。この強度規格化プログラムの処理が終了すると、ピークアドレスの強度はピークアドレス群情報Ｐｋの中での最高強度Ｉｋ０で規格化される。
【００４３】
同図に示すフローチャートにおいては、次のような考えに基づいて処理が行われている。各ピークアドレス群情報のそれぞれについて、所属ピークのうちの最高強度Ｉｋ０すなわち最高峯の高さを１とし、各所属ピークの強度を最高強度Ｉｋ０で除算することにより、各ピークアドレスの強度を最高強度１として規格化する。すなわち、ここで、ピークアドレス群情報Ｐｋの中で強度が最高の峯（ピーク）の強度をＩｋ０とする。各ピークの強度ＩｋｌをＩｋ０で除算し、規格化する。そうすると、全信号は、ピークアドレス群情報内で最高強度の峯の強度（＝１）で規格化されたことになる。ピークアドレス群情報内の峯の番号をｌとし、その規格化後の強度をＩｋｌとすると、峯の集合であるピークアドレス群情報Ｐｋは、Ｐｋ＝ΣＩｋｌで表される。ここにｋは取り込まれた信号群の番号である。かくて準不規則な周期で出現する信号群はｋ＝１、２、３…と番号づけされ、ピークアドレス群情報Ｐｋがｋの順に並ぶことになる。
【００４４】
続いて、図８に示すフローチャートを用いて、強度指数化プログラムの処理について説明する。強度指数化プログラムは、波形信号とピークアドレス群情報Ｐｋを参照して、ピークアドレス群情報Ｐｋに属するすべてのピークアドレスの強度に対数をとり、その結果を波形信号の強度に上書きしていく（Ｓ８０１〜Ｓ８０３）。ここで、波形信号情報記憶部２１０に格納された対数関数Ｌを使用して対数がとられる。ピークアドレス群情報Ｐｋが終了するまで、このような処理を繰り返し行い、、ピークアドレス群情報Ｐｋが終了した場合には、強度規格化プログラムは終了する（Ｓ８０４）。この強度規格化プログラムの処理が終了すると、ピークアドレスの強度は指数化されたことになる。
【００４５】
同図に示すフローチャートにおいては、次のような考えに基づいて処理が行われている。規格化された各信号の強度Ｉｋｌの指数を求めて表示すれば、規格化され、かつ、集積された各ピークの強度Ｉｋｌの指数表示が得られる。その指数表示のグラフは、これまで作ることができなかった不規則性周期信号の強度の指数表現になる。
【００４６】
続いて、図９に示すフローチャートを用いて、波形信号積算・平均化プログラムの処理について説明する。波形信号積算・平均化プログラムは、波形信号とピークアドレス群情報Ｐｋを参照して、すべてのピークアドレス群情報Ｐｋに属するピークアドレスの強度６個をそれぞれ加算し、ピークアドレス強度モデルＶに格納する（Ｓ９０１〜Ｓ９０４）。ピークアドレス強度Ｖの強度をｋで除算し波形信号情報記憶部２１０に格納されたピークアドレス強度モデルＶに格納する（Ｓ９０５）。この波形信号積算・平均化プログラムの処理が終了すると、すべてのピークアドレス群情報Ｐｋが形成する波形信号が平均化されたことになる。これは、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔ及びＵのピークアドレスが形成する波形信号のモデルとなる。
【００４７】
同図に示すフローチャートにおいては、次のような考えに基づいて処理が行われている。ｋ個のピークアドレス群情報を重ね、積算することができる。これは全集積信号の積算であり、各信号は積算に基づいて強度が増進されるはずである。各信号峯のそれぞれは有意の微細構造をもっている。従来は単発の記録を見る限りでは、信号強度が微弱であるために記録上に顕現されないという問題があった。本発明により、規格化された信号が加算・積算され得ることとなり、従来見逃されがちであった信号の微細構造は、顕現化されることになったといえる。これは、信号源の微細構造が捕捉され得るに至ったことになり、本発明の貢献である。
【００４８】
続いて、図１０に示すフローチャートを用いて、面積比算出プログラムの処理について説明する。ピークＰ、Ｒ及びＴの面積をそれぞれ算出する。ここで、各ピークの面積は、波形信号情報記憶部２１０に格納された半値幅を算出する関数Ｎを使用して算出された半値幅に波形信号の強度を乗算することにより、算出される（Ｓ１００３）。ピークＰの面積をＡＰ、ピークＲの面積をＡＲ及びピークＴの面積をＡＴとして、波形信号情報記憶部２１０に格納される（Ｓ１００４）。面積比Ｘ（房室血液量と心室血液量の比）及びＹ（心室から送り出される血液のタテ緩和とヨコ緩和の比）はそれぞれ、（ＡＲ＋ＡＴ）／ＡＰ、ＡＲ／ＡＴを計算することにより算出される（Ｓ１００５）。
【００４９】
同図に示すフローチャートにおいては、次のような考えに基づいて処理が行われている。典型的な正常者の記録からだけで「Ｐ波」と「Ｒ波＋Ｔ波」の面積比較から心房と心室の活力の比較ができ、また、Ｒ波とＴ波の面積比から、心室の活力の分布に関して、「血流自体内の断熱緩和」と「血流と心臓壁との間」の非弾熱緩和の比率が推定される。
【００５０】
このような一連の処理により、信号の主体にうずもれている微細・微少な副次的信号の顕在化に有効である。この副次的信号は、信号源の微細構造に対応するものである。信号源が物理的に相当量の容積をもち、それに対応する信号発生源の表面積が相当量の広さをもつ場合は、信号源の属性が信号の微細構造に投影され、それは信号の微細構造で察知することができ、上述した半値幅が計測できれば、信号源の考察が可能になるであろう。本発明により、不規則周期性の信号が集積され、積算されると、単発でなく、多数の信号が合算、平均化される。その結果は強度の高い信号に付随した微弱強度の信号まで、増進された確度、精度をもって検討対象となることが期待される。計測記録結果を指数表示で示せばそれは一層有効であると考えられる。
【００５１】
発明の実施の形態２．
次に、図１１及び図１２を用いて、本発明の実施の形態２にかかる心拍測定システムの処理について説明する。なお、本発明の実施の形態２にかかる心拍測定システムの構成、信号処理装置の構成及び心拍信号は、図１、図２及び図３に示す図と同様のため、説明を省略する。図１１は、波形信号を示している。同図における縦軸、横軸、Ｐ、Ｑ、Ｒ，Ｓ，Ｔ、Ｕ、Ｍ、Ｄ１、Ｄ２及びＤ３は、図４と同様のため、説明を省略する。同図において、Ｉｍａｘは最高強度を、Ｉｍｉｎは最低強度を、Ｉｓｌｉｃｅはスライス幅をそれぞれ示している。
【００５２】
信号検出装置により測定対象の動作が受容され、応力が直流電流に変換される（Ｓ１２０１）。信号検出装置が直流電流を波形信号として受信する（Ｓ１２０２）。信号処理装置により波形信号が時間分割され、波形信号が終了するまで、時間分割された各分割点にアドレスが1から順番に1を加算しながら付与される（Ｓ１２０３）。波形信号から最高強度Ｉｍａｘ及び最低強度Ｉｍｉｎを検出する（Ｓ１２０４）。スライス幅ＩｓｌｉｃｅをＩｓｌｉｃｅ＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）×αより算出する（Ｓ１２０５）。ここで、αは、０＜α＜１の条件を満たす任意に設定可能な定数である。全体の処理時間の効率化を図る場合には、αの値を小さくする必要があり、精度の高い波形信号のモデルを生成する場合には、αの値を大きくする必要がある。
【００５３】
波形信号からＩｓｌｉｃｅ以上のピークアドレス群情報Ｐｋを検出する（Ｓ１２０６）。ピークアドレス群情報Ｐｋの中で最高強度Ｉｋ０を検出する（Ｓ１２０７）。波形信号から、各ピークアドレス群情報Ｐｋの最高強度Ｉｋ０のピークアドレスを基準として、一定の時間幅の波形信号群を抽出する（Ｓ１２０８）。抽出した各波形信号群の規格化・指数化を行う（Ｓ１２０９）。ここでいう規格化・指数化とは、本発明の実施の形態１における規格化・指数化と基本的に同様である。各ピークアドレス群情報Ｐｋの最高強度Ｉｋ０のピークアドレスに、全ピークアドレス群情報Ｐｋの最高強度Ｉｋ０のピークアドレスを集め、積算・平均化を行う（Ｓ１２１０）。ここでいう積算・平均化とは、本発明の実施の形態１における積算・平均化と基本的に同様である。
【００５４】
このような一連の処理により、発明の実施の形態１に比較して、波形信号の全てのピークアドレスを検出する必要がなく、ピークＲを有する限定的な波形信号のみのピークアドレスを検出するだけでよいため、全体の処理時間の効率化を図ることができる。
【００５５】
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明にかかる心拍測定システムの構成図である。
【図２】本発明にかかる信号処理装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明にかかる心拍信号を示す波形図である。
【図４】本発明にかかる波形信号を示す波形図である。
【図５】本発明にかかるピークアドレス検出プログラムのフローチャートである。
【図６】本発明にかかるピークアドレス一括取り込みプログラムのフローチャートである。
【図７】本発明にかかる強度規格化プログラムのフローチャートである。
【図８】本発明にかかる強度指数化プログラムのフローチャートである。
【図９】本発明にかかる波形信号積算・平均化プログラムのフローチャートである。
【図１０】本発明にかかる面積比算出プログラムのフローチャートである。
【図１１】本発明にかかる波形信号を示す波形図である。
【図１２】本発明にかかる心拍信号システムの処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１０１  測定対象
１０２  信号検出装置
１０３  信号処理装置
１０４  表示装置
【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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【図１２】
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