(57)【要約】【課題】トイレ利用者がトイレ利用時に簡単に高精度の心電波形を測定することを可能とすること。【解決手段】利用者が便座に着座したときに、両方の脚の少なくともいずれかに接触するように前記便座に設けられている第１電極と、前記利用者が前記便座に着座したときに、当該利用者の両方の上肢がそれぞれ接触するように、前記利用者の両側に設けられている一対の第２電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極によって得られる第Ｉ誘導、第II誘導、第III誘導、ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、及びａＶＦ誘導による前記利用者の心電信号をそれぞれ測定する心電測定部とを備えている心電測定装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用者が便座に着座したときに、両方の脚の少なくともいずれかに接触するように前記便座に設けられている第１電極と、
前記利用者が前記便座に着座したときに、当該利用者の両方の上肢がそれぞれ接触するように、前記利用者の両側に設けられている一対の第２電極と、
前記第１の電極及び前記第２の電極によって得られる第Ｉ誘導、第II誘導、第III誘導、ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、及びａＶＦ誘導による前記利用者の心電信号をそれぞれ測定する心電測定部と、
を備えている心電測定装置。
【請求項２】
前記心電測定装置には、前記心電測定部によって測定された、第Ｉ誘導、第II誘導、第III誘導、ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、及びａＶＦ誘導による心電波形を表示する心電波形表示部が設けられている、請求項１に記載の心電測定装置。
【請求項３】
測定された前記第Ｉ誘導、第II誘導、第III誘導、ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、及びａＶＦ誘導による心電波形の中から、振幅値が最大である心電波形を代表心電波形として選択する、請求項１または２に記載の心電測定装置。
【請求項４】
測定された前記第Ｉ誘導、第II誘導、第III誘導、ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、及びａＶＦ誘導による心電波形から、前記利用者が着座している期間においてＲ−Ｒ間隔があらかじめ定めた所定割合を超えて伸びている期間を排便期間と判定する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の心電測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心電測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、心疾患の診断、治療に役立てるために、心電図を記録することが行われてきた。一般に、心電図を記録するには、四肢誘導と胸部誘導とを組み合わせた標準１２誘導心電図が用いられる。この標準１２誘導心電図は、専門家が四肢と胸部に所定の電極を取り付け、心電計によってチャートに１２心電図を記録することによって得られる。従って、定期健康診断や、実際に体調に異変を感じたときに病院を受診した場合など、限られた機会のみに計測する機会があるのが通常である。言い換えれば、一般人が日常的に利用できるものではない。
【０００３】
一方、心電図を心疾患の診断だけでなく、より広く体調管理、ストレス診断等の用途に利用しようとする試みも始まっている。例えば特許文献１では、トイレ内で生体情報を収集する方法として、洋式便器の便座に大腿部用電極を、便器の両脇に利用者が上肢を載せる上肢用心電電極を設けて心電計測を行えるように構成された便座装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４５１６１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、該当便座装置が設置されたトイレを利用するときに、簡易に心電波形を計測することができると考えられるが、得られる心電図の精密さでは標準１２誘導心電図に及ばないと考えられる。また、どのような誘導により心電図を記録するかについてはなにも開示するところがない。
【０００６】
本発明は、上記の及び他の課題を解決するためになされたもので、トイレ利用者がトイレ利用時に簡単に高精度の心電波形を測定することができるようにした、心電測定装置の提供を一つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の及び他の目的を達成するための、本発明の一態様に係る心電測定装置は、
トイレ利用者が便座に着座したときに、両方の脚の少なくともいずれかに接触するように前記便座に設けられている第１電極と、
前記利用者が前記便座に着座したときに、当該利用者の両方の上肢がそれぞれ接触するように、前記利用者の両側に設けられている一対の第２電極と、
前記第１の電極及び前記第２の電極によって得られる第Ｉ誘導、第II誘導、第III誘導、ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、及びａＶＦ誘導による前記利用者の心電信号をそれぞれ測定する心電測定部と、
を備えている。
【０００８】
前記心電測定装置には、前記心電測定部によって測定された、第Ｉ誘導、第II誘導、第III誘導、ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、及びａＶＦ誘導による心電波形を表示する心電波形表示部を設けることができる。また、第Ｉ誘導、第II誘導、第III誘導、ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、及びａＶＦ誘導による心電波形の中から、振幅値が最大である心電波形を代表心電波形として選択することもできる。
【０００９】
また、第Ｉ誘導、第II誘導、第III誘導、ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、及びａＶＦ誘導による前記心電波形の少なくともいずれかから、前記利用者が着座している期間においてＲ−Ｒ間隔があらかじめ定めた所定割合を超えて伸びている期間を排便期間と判定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、トイレ利用者がトイレ利用時に簡単に高精度の心電波形を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る心電測定装置１の構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、心電測定ユニット１００の構成例を示す模式図である。
【図３】図３は、増幅変換部１２０１の構成例を示す回路ブロック図である。
【図４】図４は、心電測定ユニット１００によって実行される心電測定フローの一例を示す図である。
【図５】図５は、心電波形測定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明につき、その一実施形態に即して図面を用いて説明する。
【００１３】
心電測定装置の構成
図１に、本発明の一実施形態による心電測定装置の構成を模式的に示している。図１の心電測定装置１は、トイレに設置された大便器１０と、その大便器１０の両側に設置された手すり４０との組合せで構成されている。
【００１４】
大便器１０は、本体１２と、便蓋１４と、便座１６とを有する。本体１２は陶器又は硬質合成樹脂材料で形成されている。便蓋１４も硬質樹脂材料等で構成され、便座１６及び本体１２を覆う閉位置と本体１２に対して跳ね上げ状態となる開位置との間で回動自在とされている。便座１６は利用者が排便時に着座できるような略円環状をなし、便蓋１４と同様に、本体１２に対して回動させて跳ね上げることができるように構成されている。図１は、便蓋１４が開位置に、便座１６が着座位置にある状態を示している。なお、大便器１０の構成は図１の例示にとどまることなく、他の形態であってもよい。例えば便蓋１４がなくてもかまわない。
【００１５】
便座１６の開口部を挟んだ幅方向の両側には、それぞれ大腿部電極（第１の電極）２０Ｒ，２０Ｌが設けられている。以下、大腿部電極２０Ｒ，２０Ｌをまとめて、単に大腿部電極２０と呼ぶことがある。大腿部電極２０は、例えば耐環境性能に優れた金属プレートとすることができる。トイレ利用者が用便のために下半身を露出して便座１６に座ると、各大腿部電極２０は、利用者の左右の大腿部裏側に密接する。これにより、大腿部電極２０は、利用者の身体と導電状態となり、生体電位測定用電極として機能する。なお、大腿部電極２０は、便座１６の表面の一部を導電性樹脂で形成することによって設けることもできる。あるいは、便座１６にかぶせる便座カバーに金属プレートや導電性繊維によって大腿部電極２０に相当する部分を設けるようにしてもよい。各大腿部電極２０は、導線２２によって、後述する心電測定ユニットに電気的に接続されている。
【００１６】
後述するように、本実施形態の心電測定を実施するに当たっては、大腿部電極２０はいずれかの脚に接触すればよく、その意味では一つ設ければ足りる。ただし、図１の例では、心電以外の他の生体情報を測定する便宜を考慮して２つ設けている。
【００１７】
手すり４０は、トイレ利用者が着座するときにつかまることができる補助器具としての機能を有する。図１に例示する手すり４０は、大便器１０の両側に、便座１６の回転軸と直交する方向（大便器１０の奥行き方向）に沿って床面に略並行に横棒部材４２が設けられる。各横棒部材４２は、それぞれ２本の支柱４４で支持されている。簡単のために図示を省略しているが、手すり４０には、横棒部材４２を安定して支持するために、適宜の補助部材が設けられる。手すり４０の各部材は、硬質樹脂材料、耐環境性を有する木質材料などを用いて構成することができる。
【００１８】
各横棒部材４２の上面側の表面には、便座１６に着座した利用者から見て右側と左側それぞれに、右側上肢用電極３０Ｒ、左側上肢用電極３０Ｌ（第２の電極）が設けられている。以下、右側上肢用電極３０Ｒ、左側上肢用電極３０Ｌをまとめて、上肢用電極３０と呼ぶ場合がある。上肢用電極３０は、大腿部電極２０と同様に、金属プレート、導電性樹脂等の導電性材料で形成することができる。
【００１９】
上肢用電極３０の設置位置は、利用者が横棒部材４２に前腕を置いたり、横棒部材４２を握ったりした場合に自然に上肢用電極３０に接触するような位置であれば特に限定されない。利用者が横棒部材４２に前腕を置いて横棒部材４２を握った状態で自然に手のひらに包み込まれるような位置であれば好適であるが、それに制約されることはない。
【００２０】
各上肢用電極３０は、導線３２によって、後述する心電測定ユニットに電気的に接続される。
【００２１】
本実施形態では、心電測定装置１が備えられているトイレ個室の壁面に、端末機２００を設け、測定された心電波形等を表示するようにしている。端末機２００は、温水洗浄便座のコントローラと兼用されるようにしてもよい。また端末機２００には、後述の心電測定ユニット１００からの制御の下、所定の音声出力を行うように構成してもよい。
【００２２】
心電測定ユニット１００は、本実施形態では、本体１２に対して便蓋１４及び便座１６が回動可能に取り付けられている回動軸の付近に設けられている。心電測定ユニット１００は、この例に限らず、大便器１０の周りの適宜の場所に設置してよい。
【００２３】
図２に、心電測定ユニット１００の全体構成を模式的に示している。心電測定ユニット１００は、大別して、中継回路１１０、増幅変換部１２０、心電信号処理部１３０、表示部１４０、及び通信インタフェース１５０を備える。心電測定ユニット１００には、大腿部電極２０Ｒ，２０Ｌ、及び上肢用電極３０Ｒ，３０Ｌが、それぞれ導線２２、３２によって接続されている。
【００２４】
心電測定ユニット１００では、右側上肢用電極３０Ｒ、左側上肢用電極３０Ｌ、及び左側大腿部電極２０Ｌを用いて、次の表１に示す６種類の誘導による心電図を同時に測定するように構成している。
【００２５】
【表１】
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心電図は、人の心臓の上部（心房側）から下部（心室側）へ伝搬する電位変化を記録するものであり、一般には第II誘導によって大きく見やすい波形が得られると言われる。しかし、心臓の位置や体内での配置、傾きには個人差があるため、常に第II誘導によって明瞭な心電図が記録できるとは限らない。そこで、本願では、上記の第Ｉ誘導、第II誘導、第III誘導、ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、及びａＶＦ誘導による心電波形を同時に記録し、それらを同時に出力したり、それらの心電波形のうちから振幅が大きく見やすい心電波形を選択して出力したりするなどして、トイレを利用するときに、あわせて容易に明瞭な心電波形の取得ができるようにしている。これにより、病院などに出向かなくても、日常生活の中で定期的に心電図を記録して健康管理などに役立てることができる。
【００２６】
図２に戻ると、上記の６種類の誘導を利用するために、右側上肢用電極３０Ｒ、左側上肢用電極３０Ｌ、及び左側大腿部電極２０Ｌからの入力を、表１の関電極、不関電極の組合せとなるように中継回路１１０を介して整理し、それぞれ増幅変換回路１２０１に接続する。増幅変換回路１２０１は、例えば図３に例示するように、差動増幅器１２０１１と信号処理回路１２０１２とを備えている。差動増幅器１２０１１は、各誘導について関電極と不関電極との間で生じる電位差を増幅し、信号処理回路１２０１２に出力する。信号処理回路１２０１２は、差動増幅器１２０１１から入力されるアナログ電圧をサンプリングしてデジタル信号に変換する機能を備える。信号処理回路１２０１２のデジタル出力は、心電信号処理部１３０へ入力される。図２に示すように、増幅変換部１２０には６チャンネル分の増幅変換回路１２０１が設けられている。
【００２７】
心電信号処理部１３０では、具体的には、増幅変換部１２０からの６チャンネルのデジタル信号（以下「心電信号」）がマルチプレクサ１３１に入力され、一つのデータストリームに変換される。この心電信号のデータストリームは、データＩＯ部１３２を介してＣＰＵ等のプロセッサ１３３に入力されてプログラムに従って処理される。
【００２８】
プロセッサ１３３によって実行されるプログラム、及びそのプログラムが使用するデータは、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の適宜の記憶デバイスで構成されるメモリ１３４に格納されている。メモリ１３４には、データ記憶領域として、心電信号処理部１３４１と、心電信号記憶部１３４２とが設けられている。心電信号処理部１３４１は、プロセッサ１３３によって実行される心電信号処理の機能を実現するためのプログラムである。心電信号記憶部１３４２は、測定された心電信号、心電信号による判定処理に使用する閾値データなどを記憶するための記憶領域である。
【００２９】
表示部１４０は、心電信号処理部１３０による心電信号処理結果を表示するための、液晶モニタ等の表示デバイスで構成される。表示だけでなく、音声出力をするための機構を備えることもできる。通信インタフェース回路１５０は、心電信号処理部１３０による心電信号処理結果を示すデータを、離れた端末機２００等に伝送する機能を有する。通信方式は、ＲＦ無線通信、赤外線通信、近接通信（ＮＦＣ）等の方式から適宜採用すればよい。本実施形態の場合、図１に例示したように、トイレ個室の壁面に設けた端末機２００との間で通信することを想定している。
【００３０】
心電測定処理
次に、心電測定処理部１３０で実行される心電測定処理について、処理フロー例によって説明する。図４に、本実施形態の心電測定処理フロー例を示している。前記のように、この処理フローは、心電測定処理部１３４１のプログラムによって実現される。
【００３１】
心電測定ユニット１００の電源投入等によって図４の処理フローが開始されると（Ｓ１）、心電測定処理部１３４１は、増幅変換部１２０からの心電信号入力を待機するモードとなる（Ｓ２，Ｎｏ）。増幅変換部１２０からの心電信号が入力されたことを検出すると（Ｓ２，Ｙｅｓ）、心電測定処理部１３４１は、入力された心電信号から第Ｉ誘導、第II誘導、第III誘導、ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、及びａＶＦ誘導に該当する心電信号を順次取り出し（Ｓ３）、心電信号記憶部１３４２に記録していく。
【００３２】
心電測定処理部１３４１は、記録されている第Ｉ誘導、第II誘導、第III誘導、ａＶＲ誘導、ａＶＬ誘導、及びａＶＦ誘導の心電信号について振幅値を比較し、もっとも振幅値が大きいと判定された心電信号を代表心電信号として選択する（Ｓ５）。代表心電信号は、例えばデータに代表であることを示すフラグを付す等の手段によって他の心電信号から識別される。
【００３３】
次に、心電測定処理部１３４１は、代表心電信号の心電波形を継続してモニタすることにより、心電測定対象者であるトイレ利用者の排便期間を特定する処理を実行する（Ｓ６）。図５に、心電波形の測定例を示している。図５は、測定対象者の第Ｉ誘導による心電波形例を示している。横軸である時間ｔは、一目盛りが０．４秒に相当している。いま、図５の例で、利用者が手動で入力するなどして別途記録した排便開始、排便終了の時点に関して、心電波形のＲ−Ｒ間隔（もっとも上方に突出しているピーク間の間隔）は、例えば排便時以外では０．７２秒であるのに対して、排便期間中は、０．９２秒と、３０％程度、有意に長くなっていることが観察された。そして、この排便期間中におけるＲ−Ｒ間隔の伸びは５０％に及ぶこともあり、なんらかの身体の状態変化を表しているものと考えられた。
【００３４】
排便期間は、トイレ利用者が排便を促すために腹部に力を入れて腹圧を高める行為、いわゆるいきむ行為を継続して行っている期間と捉えることができる。排便時にいきむ行為は、血圧の上昇を招き、脳出血等を発症する要因となることが知られている。また、いきむ行為は痔疾を患っている人にとっては症状を悪化させることがあることも知られている。このような観点からは、排便時にいきむ行為が長時間継続していること、あるいは一回の用便時になんどもいきむ行為を繰り返したりしていることが検出された場合には、そのことについて注意喚起することが利用者の健康管理上有用である。
【００３５】
一方、入浴時など、心身がリラックスした状態では、心電波形のＲ−Ｒ間隔が伸びることが知られており、これは、自律神経のうち、副交感神経優位の状態になるためであると考えられている。その点では、排便期間にＲ−Ｒ間隔の大幅な伸びが観察されることは、同様に副交感神経優位の状態となっていることを示しているとも推察される。いずれにしても、排便期間、すなわち排便を促すためにいきむ期間は、心電波形のＲ−Ｒ間隔を継続的に測定することによって特定することができる。
【００３６】
排便期間を特定するための処理としては、心電測定処理部１３４１によって代表心電波形のＲ−Ｒ間隔を継続して測定しながらその変化を随時観察し、Ｒ−Ｒ間隔が一定割合を超えて増加した場合、例えばＲ−Ｒ間隔の伸びが３０％を超えている期間について排便期間と特定することが考えられる。もちろん、判定閾値は適宜変更することができ、Ｒ−Ｒ間隔の伸びの割合に限らず、時間の伸び自体を判定閾値としてもよい。また、例えば教師なし機械学習によりＲ−Ｒ間隔の伸びのパターンを学習させて排便期間を特定するように構成してもよい。
【００３７】
次に、心電測定処理部１３４１は、Ｓ４〜Ｓ６の処理で得られた代表心電波形と排便期間を、適宜のフォーマットで表示させる。本実施形態ではトイレ個室に端末機２００を設けており、この端末機２００に備えた表示画面に、例えば図５に例示したような心電波形、排便期間を表示させることができる。表示用データは、適宜の無線通信で心電測定ユニット１００から端末機２００へ送信される。また、あらかじめ心電測定処理部１３４１に望ましい排便期間の上限値、一回のトイレ利用時の排便回数の目安値等の指標を設定しておき、利用者のトイレ利用時にそれらの指標を外れた場合には端末機２００の表示画面に注意喚起の表示をなしたり、音声で「いきみ時間が長すぎます」といった注意喚起をしたりする構成としてもよい。
【００３８】
以上説明したように、本発明の心電測定装置によれば、トイレ利用者がトイレ利用時に簡単に高精度の心電波形を測定することが可能となる。また、トイレ利用者の排便期間を特定することにより、その結果を利用者の健康管理等に応用することができる。
【００３９】
本発明の技術的範囲は上記の実施形態に限定されることはなく、他の変形例、応用例等も、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１  心電測定装置
１０  大便器
１６  便座
２０，２０Ｒ，２０Ｌ  大腿部電極
３０，３０Ｒ，３０Ｌ  上肢用電極
４０  手すり    ４２  横棒部材
１００  心電測定ユニット
１２０  増幅変換部
１３０  心電測定部
２００  端末機
１２０１  増幅変換回路
１３４１  心電信号処理部
【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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