(57)【要約】  本発明の目的は電極数を大幅に削減することができ、しかも微弱な信号でも計測できる心電図計測装置を提供することである。本発明は、動脈付近の体表に接触させる第１電極と第２電極、前記第１電極と前記第２電極から得られる信号を計測する心電図計測手段、前記計測した信号の極性が反転する領域を動脈の位置とする動脈位置計測手段、前記動脈位置の情報を使用者に通知する通知手段を含むことを特徴とする心電図計測装置である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動脈付近の体表に接触させる第１電極と第２電極、前記第１電極と前記第２電極から得られる信号を計測する心電図計測手段、前記計測した信号の極性が反転する領域を動脈の位置とする動脈位置計測手段、前記動脈位置の情報を使用者に通知する通知手段を含むことを特徴とする心電図計測装置。
【請求項２】
動脈付近の体表に接触させる第１電極と第２電極、前記第１電極と前記第２電極から得られる信号を計測する心電図計測手段、前記計測した信号の計測値が最大となる位置を動脈の位置とする動脈位置計測手段、前記動脈位置の情報を使用者に通知する通知手段を含むことを特徴とする心電図計測装置。
【請求項３】
脈波信号を検出して前記動脈位置計測手段に出力する脈波検出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の心電図計測装置。
【請求項４】
前記動脈位置計測手段の計測値に応じて、前記信号の計測値が大きくなる方向へ前記第１電極と前記第２電極と前記脈波検出手段を動かすことを特徴とする請求項３に記載の心電図計測装置。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極の表面が粘着性を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
【請求項６】
前記動脈位置計測手段の計測値に応じて、前記第１電極と前記第２電極を動かすことができる位置可動手段を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
【請求項７】
前記脈波検出手段は、振動センサ、光センサ、超音波センサ、電磁波センサ、静電容量センサ、電界センサ、または磁界センサのうちの少なくとも１つを用いることを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
【請求項８】
前記第１電極と第２電極は、円筒状で回転可能であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
【請求項９】
心電図計測装置を前記動脈の位置に重ねる目印である指示マークを筐体に備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
【請求項１０】
第１電極と第２電極を体表面に接触させて動かしながら前記第１と第２の電極から得られる信号を計測し、前記計測した信号の極性が反転する領域を動脈の位置として心電図を測定することを特徴とする心電図計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心電図計測装置及び心電図計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に心電図を測定する際は、四肢や胸部など複数の部位に多くの電極を貼り付ける必要がある。身体のある１つの部位から測定する技術として、特許文献１に上腕での心電図計測技術に関して記載されている。この特許文献１に記載の技術は、上腕に８つ以上の電極を貼り付け、それらの電極から最大の心電図信号を得るものである。【０００３】
また特許文献２には、脈波測定用電極ユニットが開示されている。これは、電流印加用電極を一対、その内側に電圧計測用電極を一対、一直線状に設けた電極ユニットを生体の表面に接触させて脈波を測定するものである。手首で測定すると、動脈以外の生体組織を電流が流れる割合が少なくなるので、脈波を高精度に測れるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第5428889号公報
【特許文献２】特開2008-136655号公報
【特許文献３】特開平08-071048号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の技術は、多くの電極を必要とするため、一般の心電図計測装置と比べて、使用者の負担が軽減されているとはいえない。さらに、電極の数が増えると最大振幅の心電図信号を見つけるための信号処理時間が長くなる課題に対して、根本的な解決に至っていない。【０００６】
また特許文献２は心電図用ではなく脈波用であり、電極が４つ必要である。
［発明の目的］
本発明の目的は、上記技術の問題点を解決し、電極数を大幅に削減することができ、しかも微弱な信号でも計測できる心電図計測装置と心電図計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、動脈付近の体表に接触させる第１電極と第２電極、前記第１電極と前記第２電極から得られる信号を計測する心電図計測手段、前記計測した信号の極性が反転する領域を動脈の位置とする動脈位置計測手段、前記動脈位置の情報を使用者に通知する通知手段を含むことを特徴とする心電図計測装置である。【０００８】
また本発明は、動脈付近の体表に接触させる第１電極と第２電極、前記第１電極と前記第２電極から得られる信号を計測する心電図計測手段、前記計測した信号の計測値が最大となる位置を動脈の位置とする動脈位置計測手段、前記動脈位置の情報を使用者に通知する通知手段を含むことを特徴とする心電図計測装置である。【０００９】
また本発明は、第１電極と第２電極を体表面に接触させて動かしながら前記第１と第２の電極から得られる信号を計測し、前記計測した信号の極性が反転する領域を動脈の位置として心電図を測定することを特徴とする心電図計測方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電極数が大幅に削減され、しかも微弱な信号でも計測できる心電図計測装置と心電図計測方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の心電図計測装置のブロック図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態の心電図計測装置の平面図と断面図である。
【図３】心電図の基本波形である。
【図４】本発明に係る第１の実施形態における操作手順のフローチャートである。
【図５】本発明に係る第１の実施形態の心電図計測装置装着時の概略図である。
【図６】本発明に係る第１の実施形態の方法と既存の方法での心電図測定結果である。
【図７】第１、第２電極が動脈上を横切ることで、心電図波形の極性が反転することを示すイメージ図である。
【図８】本発明に係る第２の実施形態の心電図計測装置のブロック図である。
【図９】本発明に係る第２の実施形態の心電図計測装置の平面図と断面図である。
【図１０】脈波の基本波形である。
【図１１】本発明に係る第２の実施形態における操作手順のフローチャートである。
【図１２】本発明に係る第３の実施形態の心電図計測装置の平面図と断面図である。
【図１３】本発明に係る第３の実施形態の心電図計測装置装着時の概略図である。
【図１４】本発明に係る第４の実施形態の心電図計測装置の平面図と断面図である。
【図１５】本発明に係る第４の実施形態の心電図計測装置装着時の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態の心電図計測装置のブロック図である。心電図計測装置１００は、第１電極１０１、第２電極１０２、心電図計測部１０３、動脈位置計測部１０４、表示部１０５を備える。図２に心電図計測装置１００の平面図と断面図を示す。第１電極１０１と第２電極１０２は、全身に流れる微弱な電気信号である心電図を取得する電極である。第１電極１０１と第２電極１０２は筐体１０６の端部に設ける。第１電極１０１と第２電極１０２の体表と接する面は粘着性を有しており、心電図計測装置１００を任意の位置に貼付することが可能である。なお本実施形態では第１電極１０１と第２電極１０２の平面形状は円形とした。
【００１３】
心電図計測部１０３は、体表に接触した第１電極１０１と第２電極１０２の電位差を算出することで、図３に示す心電図を取得する。この得られた心電図からR波のピーク間距離を算出することで心拍数を計測することも可能である。動脈位置計測部１０４は、心電図計測部１０３が取得した心電図信号の値の最大値を算出して、動脈位置を推定する。表示部１０５は心電図計測部１０３と動脈位置計測部１０４の計算結果を表示する。表示方法は、例えば心電図計測部１０３の計測結果として心電図の波形や心拍数を表示する。表示は使用者が認識できるものであればよく、動脈位置計測部１０４の計測結果として、値そのものを表示するか、または、値の大きさに応じてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｓｓｓｏｎ  Ｄｉｏｄｅ）の明るさや点滅速度を変えて表示してもよい。また計測位置に来たことや計測位置に近づいていることを文字で表示するようにしてもよい。
【００１４】
図４は心電図計測装置１００の使用手順を示したフローチャートである。使用者は、まず動脈の位置を調べるために、心電図計測装置１００の第１電極１０１と第２電極１０２を動脈付近の体表に接触させる（S２０１）。このとき、第１電極１０１と第２電極１０２を結ぶ方向が動脈の走る方向に対して垂直になるようにするとよい。心電図計測装置１００は、第１電極１０１と第２電極１０２の間に動脈がある場合に、心電図を計測できる（S２０２）。動脈位置計測部１０４は心電図計測部１０３の値に応じて動脈位置を推定し（S２０３）、その結果を表示部１０５に出力する（S２０４）。
【００１５】
使用者は、表示部１０５の出力結果を確認しながら、第１電極１０１と第２電極１０２の最適な位置を探す（S２０５）。最適な位置とは第１電極１０１と第２電極１０２の電位差が他の位置と比べて最大になる位置である。最適な電極位置が確認できるまでこれを繰り返す（Ｓ２０５→Ｓ２０１）。本実施形態では左上腕１の上腕動脈２で測定しているので、使用者は筐体１０６を腕周方向に、電位差が大きくなるように動かす。
【００１６】
適切な電極位置が確認できたら、心電図計測装置１００を体表に固定する（S２０６）。この位置が動脈位置指示マーク１０７と動脈が重なる位置である。動脈位置指示マーク１０７は、第１電極１０１と第２電極１０２との中央に位置し、筐体１０６の表面を線状に突起させたものである。動脈位置指示マーク１０７は心電図計測装置１００を固定する際の位置の目安となる。
【００１７】
体表に貼付された第１電極１０１と第２電極１０２により心電図信号を取得し（S２０７）、その結果を表示部１０５に出力する（S２０８）。図５に左上腕１の上腕動脈２上の最適位置に心電図計測装置１００を貼り付けた様子の模式図を示す。図６の上段に第１の実施形態で取得した心電図を、下段に既存の方法で同時計測した第I誘導心電図を示す。
【００１８】
なおこの心電図計測装置１００を運動中に使用すると、運動による振動や貼り付けた位置にある筋肉による筋電図などのアーチファクト（心電図に混入するノイズ）が発生し、心電図波形が乱れることが予想される。しかし、この波形の乱れを検知し、運動中は計測を行わない処理を追加すれば、誤検知を回避でき、かつ電力消費を抑え使用可能時間を増大させることができる。また、例えば使用者の運動状態を検知できる加速度センサなど搭載すれば、運動の有無をより正確に識別できる。
【００１９】
通常、心電図を計測する場合は、信号強度の大きい心臓が位置する胸部に電極を貼り付ける、もしくは、電位差の大きい両手や両足に電極を貼り付ける必要がある。しかし本発明者は、第１、第２電極が動脈上を横切るのを境に、心電図の信号極性が反転することを見出した。図７は第１、第２電極が動脈上を横切ることで、心電図波形の極性が反転することを示すイメージ図である。この現象を利用することで、動脈を挟むように貼付した電極の電位差を算出し、非常に微弱な信号でも心電図を計測することが可能になった。極性反転が観測できる領域のうち、第１、第２電極間の電位差が最も大きい位置が、Ｓ／Ｎ比（信号／ノイズ比）が最も大きいので、この場所で測定することが望ましい。
【００２０】
図６の、本実施形態の手法と既存の方法で測定した心電図の縦軸のＲ波を比較すると、本実施形態は既存の方法の約１／２０の電位差であり、非常に微弱な心電図を計測できていることが分かる。図中下向きの三角がＲ波のピークを示している。
【００２１】
また本実施形態では体表から動脈位置がわかり、その位置にあわせて最適な位置に電極を貼り付ければよい。そのため特許文献１のように多くの電極を必要とせず、２つあればよい。そのため信号処理時間を短くすることができる。また、胸部、両手、両足といった多くの部位に電極を貼る必要がなく、１つの部位（本実施形態では上腕）に電極を貼付すればいいので、使用者の装着負荷は小さい。また、貼付する電極は２つだけなので、専門知識を持たない使用者でも簡単に心電図を計測することができる。
【００２２】
なお、本実施形態では第１、第２電極間の電位差が最大になる位置で心電図を測定した。しかし、極性が反転する領域は最大になる位置の周囲にも存在するのでその領域で心電図を測定してもよい。周囲の領域では最大になる位置に比べて電位差が例えば半分程度になりＳ／Ｎ比は低下するが測定は可能である。
【００２３】
また、心電図計測装置１００で何度か計測して経験的に動脈の位置がわかっていれば、動脈位置計測部１０４を使用せずに心電図計測装置１００を動脈位置指示マーク１０７に合わせて貼り付けても構わない。
【００２４】
また表示部１０５に代えてスピーカーを設け、心電図計測装置１００が最適位置またはその近くに来たら音や声で使用者に通知する方法でもよい。
【００２５】
また動脈位置指示マーク１０７は突起ではなく溝でも良い。また突起、溝ではなく筐体の他の部分とは異なる色に着色しただけでもよい。突起または溝を形成してそれに着色しても構わない。
（第２の実施形態）
図８に本発明に係る心電図計測装置の第２の実施形態におけるブロック図を示す。心電図計測装置１００は、第１電極１０１、第２電極１０２、脈波検出部１０８、心電図計測部１０３、動脈位置計測部１０４、表示部１０５を備える。図９に心電図計測装置１００の平面図と断面図を示す。脈波検出部１０８は、第１電極１０１と第２電極１０２の間の中央の体表側に位置し、振動センサ、光センサ、超音波センサ、電磁波センサ、静電容量センサ、電界センサ、または磁界センサのいずれか１つである。これらのセンサは複数種類または複数個用いても良い。
【００２６】
第１の実施形態と異なるのは、脈波検出部１０８を追加したことと、動脈位置計測部１０４の機能である。脈波検出部１０８は、接触した体表の下にある動脈の脈動をとらえ、その脈動によって起こる振動などの脈波信号を動脈位置計測部１０４に送る。図１０に脈波の基本波形を示す。動脈位置計測部１０４は脈波と心電図から動脈の位置を推定する。脈波信号が最大になる位置は心電図波形の信号極性が反転する領域と重なるので、そこを動脈の位置として心電図を測定する。本実施形態でも第１の実施形態と同様に、第１、第２電極間の電位差が最大になる位置で測定する。
【００２７】
第１の実施形態で述べたように、心電図計測装置１００は、第１電極１０１と第２電極１０２の間に動脈がある場合に心電図を計測できる。そのため動脈から大きく外れた場所ではどの方向に電極を動かして良いのか分からなくなることがある。しかし脈波も計測すると、脈波の計測値が大きくなる方向に向かって第１、第２電極を動かして電位差の大きくなる方向を見つければよく、最適な位置を見つけるのが簡単になる。
【００２８】
図１１に第２の実施形態におけるフローチャートを示す。図４の第１の実施形態のフローチャートと異なるのは、第１電極１０１と第２電極１０２を動脈付近の体表に接触させ心電図を計測するプロセス（S２０１→Ｓ２０２）と並行して、脈波計測プロセスＳ２０９が行われる点である。使用者は動脈の位置を調べるために心電図計測装置１００を動脈付近の体表に接触させる。第２の実施形態では、心電図のみで動脈位置を推定するのではなく、動脈から取得できる脈波も用いて推定するため（S２０９）、より正確な位置に電極を貼付することができる。
（第３の実施形態）
図１２に第３の実施形態における心電図計測装置の平面図と断面図を示す。第２の実施形態と異なるのは、筐体１０６の両端部に円柱状の回転軸１１０を設け、その内側の筐体に貫通孔１０９を形成する点である。第１電極１０１と第２電極１０２は円筒状であり、円筒の中空の部分が回転軸１１０に嵌っており、第１電極１０１と第２電極１０２は回転軸１１０を中心に回転する。回転軸１１０は第１電極１０１及び第２電極１０２と接触する部分を導電体とし、第１、第２電極が回転しても電気的に接続できるようにする。回転軸１１０は心電図計測部１０７と電気的に接続している。
【００２９】
使用者は動脈の位置を調べるために心電図計測装置１００を動脈付近の体表に接触させる。使用者は第２の実施形態と同じように、表示部１０５に表示される動脈位置の情報を見ながら心電図計測装置１００の位置を変えて調整する。
【００３０】
第３の実施形態では、第１電極１０１と第２電極１０２が円筒状であるため、体表上で転がしながら移動させることができる。図１３は位置を決めて心電図計測装置を貼り付けた様子を示している。
【００３１】
本実施形態における第１電極１０１と第２電極１０２では体表と接触する面積が小さいため、粘着力が不足することが予想されるが、その場合は動脈位置を確認した後にゴム状のバンドなどで巻いて、心電図計測装置１００全体を固定すればよい。
（第４の実施形態）
図１４に第４の実施形態における心電図計測装置の平面図と断面図を示す。第３の実施形態と異なるのは、位置可動部を備える点である。位置可動部はリング１１１とレール１１２を有し、リング１１１は筐体１０６に固定され、レール１１２に嵌っており、レール１１２上を移動する。それによって第１電極１０１と第２電極１０２、脈波検出部１０８を腕周方向に平行移動させることができる。これにより、第１電極１０１と第２電極１０２と脈波検出部１０８は必ず動脈を通るよう移動させることができる。図１５に心電図計測装置１００を装着した様子を示す。
【００３２】
図１４と図１５の位置可動部は第１電極１０１、第２電極１０２、脈波検出部１０８の相対位置を変えずに移動する。最適位置を決めたら、第１電極１０１、第２電極１０２の粘着性で位置固定して心電図を測定する。筐体１０６の体表側にも粘着性を持たせてもよい。
【００３３】
なお筐体１０６をレール１１２の走る方向に第１電極、第２電極、それ以外の三つに分割し、それぞれにレール１１２と連結されるリング１１１を設けて、三分割した筐体がレール１１２の走る方向に個別に位置を移動できるようにしてもよい。
【００３４】
また、動脈位置が決定したら、位置可動部を心電図計測装置１００から取り外して心電図を測定することも可能である。
（他の実施形態）
第1〜第4の実施形態では心電図波形を上腕動脈で測定したが、上腕動脈以外に頸動脈、浅側頭動脈、顔面動脈、橈骨動脈、大腿動脈、膝窩動脈、後脛骨動脈、足背動脈の少なくとも一つで測定してもよい。
【００３５】
また第1〜第4の実施形態では、心電図を測定する本人を使用者として想定したが、それに限られず医師、看護師、介助者、家族等も含まれる。
【００３６】
また第1〜第4の実施形態では通知部の例として表示部１０５またはスピーカーを挙げたが、筐体外の受信装置に計測データを無線送信する無線送信部であってもよい。
【００３７】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
動脈付近の体表に接触させる第１電極と第２電極、前記第１電極と前記第２電極から得られる信号を計測する心電図計測手段、前記計測した信号の極性が反転する領域を動脈の位置とする動脈位置計測手段、前記動脈位置の情報を使用者に通知する通知手段を含むことを特徴とする心電図計測装置。
（付記２）
動脈付近の体表に接触させる第１電極と第２電極、前記第１電極と前記第２電極から得られる信号を計測する心電図計測手段、前記計測した信号の計測値が最大となる位置を動脈の位置とする動脈位置計測手段、前記動脈位置の情報を使用者に通知する通知手段を含むことを特徴とする心電図計測装置。
（付記３）
脈波信号を検出して前記動脈位置計測手段に出力する脈波検出手段をさらに備えたことを特徴とする付記１または２に記載の心電図計測装置。
（付記４）
前記動脈位置計測手段の計測値に応じて、前記信号の計測値が大きくなる方向へ前記第１電極と前記第２電極と前記脈波検出手段を動かすことを特徴とする付記３に記載の心電図計測装置。
（付記５）
前記第１電極と前記第２電極の表面が粘着性を有することを特徴とする付記１から４のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
（付記６）
前記動脈位置計測手段の計測値に応じて、前記第１電極と前記第２電極を動かすことができる位置可動手段を含むことを特徴とする付記１から５のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
（付記７）
前記脈波検出手段は、振動センサ、光センサ、超音波センサ、電磁波センサ、静電容量センサ、電界デンサ、または磁界センサのうちの少なくとも１つを用いることを特徴とする付記３から６のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
（付記８）
前記第１電極と第２電極は、円筒状で回転可能であることを特徴とする付記１から７のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
（付記９）
心電図計測装置を前記動脈の位置に重ねる目印である指示マークを筐体に備えたことを特徴とする付記１から８のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
（付記１０）
前記動脈は、上腕動脈、頸動脈、浅側頭動脈、顔面動脈、橈骨動脈、大腿動脈、膝窩動脈、後脛骨動脈、足背動脈のうちの少なくとも一つである付記１から９のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
（付記１１）
前記脈波検出手段は、前記第１電極と前記第２電極との中央に位置することを特徴とする付記３から１０のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
（付記１２）
心電図計測装置を収納する筐体の両端手段に回転軸を設け、前記回転軸の内側の筐体に貫通孔を備え、前記円筒状の第１電極と第２電極が前記回転軸に嵌っている付記７から１０のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
（付記１３）
前記位置可動手段は、前記筐体に固定されたリングと前記リングを通るレールである付記６から１１のいずれか一項に記載の心電図計測装置。
（付記１４）
第１電極と第２電極を体表面に接触させて動かしながら前記第１と第２の電極から得られる信号を計測し、前記計測した信号の極性が反転する領域を動脈の位置として心電図を測定することを特徴とする心電図計測方法。
（付記１５）
前記信号の極性が反転する領域のうち、前記信号の計測値が最大となる位置を動脈の位置とすることを特徴とする付記１に記載の心電図計測方法。
【００３８】
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
【００３９】
この出願は、２０１５年１０月２１日に出願された日本出願特願２０１５−２０７３２２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００４０】
１    左上腕
２    上腕動脈
１００    心電図計測装置
１０１    第１電極
１０２    第２電極
１０３    心電図計測部
１０４    動脈位置計測部
１０５    表示部
１０６    筐体
１０７    動脈位置指示マーク
１０８    脈波検出部
１０９    貫通孔
１１０    回転軸
１１１    リング
１１２    レール
【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】
2017068751.tif 000012
【図１１】
2017068751.tif 000013
【図１２】
2017068751.tif 000014
【図１３】
2017068751.tif 000015
【図１４】
2017068751.tif 000016
【図１５】
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【国際調査報告】
2017068751.tif 000018
2017068751.tif 000019