(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体を覆う寝具に、人体の胸部に対向させて、複数(ｎ個)の加速度センサーが取り付けられ、これら複数の加速度センサーの出力端は、信号処理装置に接続され、該信号処理装置は、これら複数の加速度センサーの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段から得られるデジタル信号に演算処理を施して心拍数を算出する演算処理手段とを具え、該演算処理手段は、前記複数の加速度センサーによって得られるデジタル信号Ｄ１〜Ｄｎがそれぞれ所定の閾値Ｌ３よりも大きいかどうかを判断し、更に該所定の閾値Ｌ３よりも大きいと判断されたデジタル信号の総数Ｃが所定の閾値Ｌ４よりも大きいかどうかを判断する処理を繰り返し、前記デジタル信号の総数Ｃが所定の閾値Ｌ４よりも大きいと判断されたときにＲ波が検出されたものとして、Ｒ波検出時刻の間隔から心拍数を算出することを特徴とする心拍動計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体の心拍動を計測する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高齢化に伴って、寝たきりの老人が増加しており、この様な寝たきり老人の体調を監視する方法として、心電計によって心拍動を計測し、心拍数の変化に基づいて診断を行なう方法が注目されている。
又、予防医学の意識が高まる現在において、一般の家庭においても日常的に気軽に心拍動を計測したいというニーズが高まっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の心電計を用いた心拍動の計測においては、複数の電極を直接肌に貼り付ける必要があり、各電極から計測器本体へ伸びるコードによって長時間の拘束状態を強いられるという欠点があった。
そこで本発明の目的は、仰臥位又は側臥位の人体の心拍動を無拘束で計測することが出来る心拍動計測装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る心拍動計測装置においては、人体を覆う寝具に、人体の胸部に対向させて、複数(ｎ個)の加速度センサーが取り付けられ、これら複数の加速度センサーの出力端は、信号処理装置に接続されている。該信号処理装置は、これら複数の加速度センサーの出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段から得られるデジタル信号に演算処理を施して心拍数を算出する演算処理手段とを具えている。該演算処理手段は、前記複数の加速度センサーによって得られるデジタル信号Ｄ１〜Ｄｎがそれぞれ所定の閾値Ｌ３よりも大きいかどうかを判断し、更に該所定の閾値Ｌ３よりも大きいと判断されたデジタル信号の総数Ｃが所定の閾値Ｌ４よりも大きいかどうかを判断する処理を繰り返し、前記デジタル信号の総数Ｃが所定の閾値Ｌ４よりも大きいと判断されたときにＲ波が検出されたものとして、Ｒ波検出時刻の間隔から心拍数を算出する。
尚、人体を覆う寝具には、掛け布団、毛布、タオルケット等が含まれる。
上記本発明の心拍動計測装置においては、寝具をかぶった仰臥位又は側臥位の姿勢で、心臓の動き即ち心拍動が、寝具に伝わり、寝具が振動することになる。この寝具の振動に伴って加速度センサーが振動し、心拍動が加速度の変化として検出される。
【０００５】
前記複数の加速度センサーは、人体の胸部に対向する位置に配置されているので、心臓の動きが敏感に加速度センサーに伝わって、高いＳ／Ｎ比の計測値が得られる。
【０００７】
【発明の効果】
本発明に係る心拍動計測装置によれば、人体を覆う寝具に複数の加速度センサーが配備されて、心拍動の計測器が構成されており、従来の如く電極を肌に直接貼り付ける必要はないので、無拘束の計測が実現される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る心拍動計測装置は、図１に示す如く、掛け布団(１)の内部に３つの小型の加速度センサー(２)(２)(２)が取り付けられている。これらの加速度センサー(２)(２)(２)は、胸を覆う逆三角形の頂点位置に配置されており、この中の１つの加速度センサー(２)は、左胸の心臓の位置に対向している。
尚、加速度センサー(２)は、マイクロストーン社製であって、重量：４ｇ、寸法：縦２０.５ｍｍ×横１２.５ｍｍ×高さ５ｍｍを有している。
【０００９】
３つの加速度センサー(２)(２)(２)の出力端は信号処理装置(３)に接続されている。信号処理装置(３)は、加速度センサー(２)の出力信号を増幅する増幅回路(31)と、加速度センサー(２)の出力信号をデジタルデータの出力信号に変換するＡ／Ｄ変換回路(32)と、デジタル出力信号に後述の演算処理を施して体動回数と心拍数を算出する演算処理回路(33)とから構成されている。
信号処理装置(３)の出力端はディスプレイやプリンター等の出力装置(４)に接続されており、体動回数及び心拍数の出力が可能となっている。
又、必要に応じ、各加速度センサー(２)の出力信号に含まれるノイズ成分を除去するためのバンドパスフィルターが装備される。
【００１０】
上記心拍動計測装置においては、図３に示す如く掛け布団(１)を被った仰臥位の姿勢で、心臓の動き即ち心拍動が掛け布団(１)に伝わって、掛け布団(１)が上下に振動することになり、この掛け布団(１)の振動に伴って加速度センサー(２)が振動する。
図４は、心臓の上に配置された加速度センサー(２)の出力信号を表わしている。図示の如く約１秒に１回の頻度でピークが発生しており、このピークが心拍動を表わしているので、本実施例では、所定の閾値を用いた演算処理によってピークの回数をカウントし、心拍動の計測値(心拍数)とする。
【００１１】
図２は、前記信号処理装置(３)の演算処理回路(33)が実行する演算処理手続きを表わしている。該演算処理手続きは、任意の複数(ｎ個)の加速度センサーが配備されている心拍動計測装置を前提として、ｎチャンネルのセンサー出力信号を処理するものである。
尚、Ａ／Ｄ変換回路(32)によるデジタル出力信号のサンプリング周波数は１０００Ｈｚに設定されている。
【００１２】
先ずステップＳ１〜Ｓ３にて、サンプリング時刻ｔにおける各チャンネルのデジタル出力信号Ｄ１(ｔ)〜Ｄｎ(ｔ)を取り込んで、各デジタル出力信号の増分(Ｄi(ｔ)−Ｄi(ｔ−１))が所定の閾値Ｌ１よりも大きいかどうかを判断する。各デジタル出力信号の増分が所定の閾値Ｌ１よりも大きい(イエス)と判断されたときは、フラグＦｌａｇＭ(ｉ)を１にセットして、ステップＳ４に移行する。これに対し、各デジタル出力信号の増分が所定の閾値Ｌ１以下の場合は、フラグＦｌａｇＭ(ｉ)は０とする。
尚、ステップＳ１〜Ｓ３の判断にて、各デジタル出力信号の増分(Ｄi(ｔ)−Ｄi(ｔ−１))を所定の閾値Ｌ１と比較することによって、ローパスフィルター処理と同様に基線の揺らぎを排除することが可能であるが、これに代えて、各デジタル出力信号の絶対値を所定の閾値Ｌ１′と比較することとしてもよい。
【００１３】
ステップＳ４では、フラグＦｌａｇＭ(ｉ)の合計値Ｍを算出し、ステップＳ５では、その合計値Ｍが所定の閾値Ｌ２よりも大きいかどうかを判断する。ここでイエスと判断されたときはステップＳ６にて体動回数のカウントを実行し、ノーと判断されたときは体動回数のカウントは実行しない。
一方、ステップＳ１〜Ｓ３にて、各デジタル出力信号の増分が所定の閾値Ｌ１以下(ノー)と判断された場合は、ステップＳ８〜Ｓ１０へ移行し、サンプリング時刻ｔにおける各チャンネルのデジタル出力信号Ｄ１(ｔ)〜Ｄｎ(ｔ)が所定の閾値Ｌ３よりも大きいかどうか、即ちデジタル出力信号が心拍Ｒ波を含んでいるかどうかを判断する。各デジタル出力信号が所定の閾値Ｌ３よりも大きい(イエス)と判断されたときは、フラグＦｌａｇＣ(ｉ)を１にセットして、ステップＳ１１に移行する。これに対し、各デジタル出力信号が所定の閾値Ｌ３以下の場合は、フラグＦｌａｇＣ(ｉ)は０とする。
【００１４】
ステップＳ１１では、フラグＦｌａｇＣ(ｉ)の合計値Ｃを算出し、ステップＳ１２では、その合計値Ｃが所定の閾値Ｌ４よりも大きいかどうかを判断する。ここでイエスと判断されたときは、ステップＳ１３に移行して、Ｒ波を検出した時刻Ｔを算出した後、ステップＳ１４に移行し、Ｒ波を検出した時刻Ｔとその前にＲ波を検出した時刻(Ｔ−１)との差からＲＲ間隔を算出する。続いて、ＲＲ間隔によって６０(秒)を除算して、１分間当たりの心拍数Ａを算出する。
一方、ステップＳ８〜Ｓ１０にて、サンプリング時刻ｔにおける各チャンネルのデジタル出力信号Ｄ１(ｔ)〜Ｄｎ(ｔ)が所定の閾値Ｌ３以下(ノー)と判断されたときは、ステップＳ１６に移行して、心拍・体動信号の検出なしと判断する。
【００１５】
ステップＳ１２にて合計値Ｃが所定の閾値Ｌ４以下と判断されたとき、或いは、ステップＳ１５又はステップＳ１６の処理後は、ステップＳ１７へ移行して、サンプリング時刻ｔを次のサンプリング時刻(ｔ＋１)に進めて、ステップＳ１〜Ｓ３へ戻り、同様の処理を繰り返す。
【００１６】
上記の演算処理手続きによって、体動数及び心拍数が算出され、その結果が図１の出力装置(４)によって出力され、更に必要に応じて、それらの出力データが外部の医療施設へ自動的に送信される。
【００１７】
上記本発明の心拍動計測装置によれば、寝具としての掛け布団(１)に複数の加速度センサー(２)が配備されており、単に掛け布団(１)をかぶって寝るだけで心拍動の計測が可能となるので、人体を拘束することなく、心拍動を計測することが出来る。
従って、長時間の計測においても負担が軽く、特に寝たきり老人の体調監視に好適である。
【００１８】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、加速度センサー(２)の出力信号に所定の通過帯域を有するフィルター処理を施すことによって、心拍動を表わす信号を抽出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る心拍動計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】信号処理装置が実行する演算処理手続きを表わすフローチャートである。
【図３】仰向けに寝た状態における心拍動に伴う加速度センサーの振動を説明する図である。
【図４】加速度センサーの出力信号を表わすグラフである。
【符号の説明】
(１)  掛け布団
(２)  加速度センサー
(３)  信号処理装置
(31)  増幅回路
(32)  Ａ／Ｄ変換回路
(33)  演算処理回路
(４)  出力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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