(57)【要約】【課題】被験者の片腕に装着して、日常生活中、常時心弾図をモニターするための携帯型の心弾図モニター装置を提供する。【解決手段】生体表面に接する一つの電極と、該電極と空間的且つ電気的に絶縁されている導体と、前置増幅器と、入力信号から商用交流周波数を選択的に除くノッチフィルタとを備え、前置増幅器の初段オペアンプの非反転入力端子に導体を接続し、前置増幅器のグラウンドに一つの電極を接続し、心筋活動に伴って前置増幅器のグラウンドに誘導される静電電位を導体との絶対電位との差として取得することを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体表面に接する一つの電極と、該電極と空間的且つ電気的に絶縁されている導体と、前置増幅器と、入力信号から商用交流周波数を選択的に除くノッチフィルタとを備え、前記前置増幅器の初段オペアンプの非反転入力端子に前記導体を接続し、前記前置増幅器のグラウンドに前記一つの電極を接続し、心筋活動に伴って前記前置増幅器のグラウンドに誘導される静電電位を前記導体との絶対電位との差として取得することを特徴とする心弾図モニター装置。
【請求項２】
前記一つの電極が携帯機器の裏蓋であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の心弾図モニター装置。
【請求項３】
前記導体が携帯機器の表示部保護ガラスの内側の表面にコーティングされた透明導電体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の心弾図モニター装置。
【請求項４】
前記携帯機器は腕時計であって、前記生体表面は腕表面であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の心弾図モニター装置。
【請求項５】
前記入力信号から商用交流周波数を選択的に除くノッチフィルタの選択周波数を５０Ｈｚ及び６０Ｈｚとすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の心弾図モニター装置。
【請求項６】
前記入力信号から商用交流周波数を選択的に除くノッチフィルタの選択周波数を５０Ｈｚ、１００Ｈｚ，１５０Ｈｚ，６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ，１８０Ｈｚとすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の心弾図モニター装置。
【請求項７】
前記心筋活動の情報を送信する送信手段を具備することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の心弾図モニター装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯用心弾図モニターに関するもので、特に腕時計型とし、被験者の腕に装着して、心弾図を常時検出・記録かつモニターする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
睡眠時無呼吸症候群、幼児突然死などの疾患に対して、異常があれば報知し、危険を回避することが望まれている。この目的に対しては非侵襲的な方法として、静電気感受型ベッドを用いて心筋の活動をモニターする手段が用いられている（例えば非特許文献１参照）。  心筋の機械的活動に伴う弾性的な動きを記録したものを一般に心弾図（ＢＣＧ：Ｂａｌｌｉｓｔｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ）と呼んでいる。静電気感受型ベッドはベッドの上面に置かれた静電気発生層と電気的に絶縁された孤立した電極とからなり、心弾図を電気的に記録しモニターするものである。心筋の活動に伴って発生する機械的な弾性波が生体中を伝播し、静電気発生層に静電気を誘起し、その静電気による電極電位の変化を孤立した電極で検出するという原理に基づいている。
【０００３】
【非特許文献１】
Ａｍ  Ｊ  Ｐｈｙｓｉｏｌ．  Ｍａｙ；２４０（５）：Ｒ３８４−９２．  Ａｌｉｈａｎｋａ  Ｊ，  Ｖａａｈｔｏｒａｎｔａ  Ｋ，  Ｓａａｒｉｋｉｖｉ  Ｉ．  Ａ  ｎｅｗ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅｂａｌｌｉｓｔｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ，  ｈｅａｒｔ  ｒａｔｅ，  ａｎｄ  ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ．  １９８１  （Ｒ３８５頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、心弾図の取得はベッドでの横臥状態での測定あるいは実験研究用の特殊な椅子等に限られていた。心弾図から得られる情報はいろいろあり、特定のベッドや椅子に固定したものではなく、日常生活中、簡便で常時身に付けどこでもモニターできる心弾図モニター装置であることが望ましい。また、常時身に付けるためには特別に電極を意識することなく心弾図を測定できる方法が望まれていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の心弾図モニター装置では下記記載の手段を採用する。
本発明の心弾図モニター装置は、生体表面に接する一つの電極と、該電極と空間的且つ電気的に絶縁されている導体と、前置増幅器と、入力信号から商用交流周波数を選択的に除くノッチフィルタとを備え、前置増幅器の初段オペアンプの非反転入力端子に導体を接続し、前置増幅器のグラウンドに一つの電極を接続し、心筋活動に伴って前置増幅器のグラウンドに誘導される静電電位を導体との絶対電位との差として取得することを特徴とする。
本発明の心弾図モニター装置は、一つの電極が携帯機器の裏蓋であることを特徴とする。
本発明の心弾図モニター装置は、導体が携帯機器の表示部保護ガラスの内側の表面にコーティングされた透明導電体であることを特徴とする。
本発明の心弾図モニター装置は、携帯機器は腕時計であって、生体表面は腕表面であることを特徴とする。
本発明の心弾図モニター装置は、入力信号から商用交流周波数を選択的に除くノッチフィルタの選択周波数を５０Ｈｚ  及び６０Ｈｚとすることを特徴とする。
本発明の心弾図モニター装置は、入力信号から商用交流周波数を選択的に除くノッチフィルタの選択周波数を５０Ｈｚ、１００Ｈｚ、１５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ、１８０Ｈｚ  とすることを特徴とする。
本発明の心弾図モニター装置は、心筋活動の情報を送信する送信手段を具備することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明の最適な実施形態を説明する。図１は本発明の心弾図誘導装置の全体ブロック図を示すものである。生体２の表面に接触する金属からなる電極１が静電電位を取得するための電極となっている。電極１はステンレス、チタンなど導電性のものであればどのようなものでも良い。電極１は回路基板のグラウンドに接続する。自己静電容量を持つ導体３を前置増幅器４の初段に置かれているＪＦＥＴタイプのオペアンプの非反転入力端子に結合する。導体３は生体表面から１ｃｍ以上離れていることが好ましい。ノッチフィルタ５は商用交流周波数５０Ｈｚ及び６０Ｈｚを選択的に除くために設けられている。また、バンドパスフィルタ６で高周波数雑音及び電極と生体間の接触電位のドリフトや呼吸などアーチファクトによる低周波数の雑音を除き、安静時においては心弾図信号成分のみが透過するようにしている。バンドパスフィルタ６の出力は増幅器７で適正な振幅に増幅された後、ＣＰＵ８で制御されるＡＤ変換器９に入力され、デジタル信号に変換されてメモリー１０に記憶される。また、表示部１１が心弾図波形を表示するために設けられている。
【０００７】
以下本発明の動作を説明する。生体の心筋活動に伴い、生体組織を通して機械的な弾性波が生体表面に伝達される。そのとき、座位であれば生体と椅子との間で摩擦が生じ、静電気が生体と椅子との界面に誘起され、生体表面に心筋活動を反映した静電的電位が現れる。生体を本発明の心弾図モニター装置の電子回路基板のグラウンドに金属電極を通して接続すると、電子回路基板のグラウンドの電位は生体表面の心筋活動を反映した電位にしたがって上下する。前置増幅器の初段に置かれたＪＦＥＴタイプのオペアンプの非反転入力端子には自己静電容量を持つ導体３を結合する。このようにすると、オペアンプの入力インピーダンスは極めて高いため、電子回路基板のグラウンドと導体３の間に心筋活動を反映した電位差が発生し、生体の電位を空間的に孤立した導体３の電位を基準にして知ることができる。
【０００８】
実際には、このようにオペアンプの非反転入力端子に孤立した自己静電容量を持つ導体を接続した場合、回路的には実質的にオープンとなるため、商用交流ノイズが導体３をアンテナとして混入する。通常はこの商用交流ノイズは数１００ｍＶ程度誘起され、求めようとしている静電電位信号より２桁以上大きい。このため、商用交流ノイズの周波数５０Ｈｚ乃至６０Ｈｚを選択的に除くノッチフィルタが必要となり、本発明ではアクティブノッチフィルタを入れることで解決している。５０Ｈｚ圏６０Ｈｚ圏の移動に対応できるよう両周波数のノッチフィルタをカスケード的に接続する。実際の生活環境ではさらに商用交流周波数の高調波も存在するため、その高調波に対応する周波数のノッチフィルタを用いるとさらにＳ／Ｎを向上させることができ、より安定したデータを得ることができる。アナログ回路で除去し切れない５０Ｈｚ及び６０Ｈｚのノイズはサンプリングしたあとデジタル的に１周期で平均することによってほとんど消去することができる。
【０００９】
高周波雑音は様々な原因に由来している。内部的には運動や作業等日常活動に伴って、上肢の筋肉で筋電位が発生する。また、外界の電磁環境が存在する。筋電位は一般に３００Ｈｚ以上といった高い周波数の成分が多いのでの高域カット周波数２００Ｈｚ程度のバンドパスフィルタを用いることで低減させている。
【００１０】
低周波雑音もまた様々な原因に由来している。電極の体表面への接触状態の変化による接触電位の変動による信号のドリフトや呼吸などア−チファクトによる低周波数の雑音は、通常は比較的ゆっくりした変動であるため、低域カット周波数０．５Ｈｚのバンドパスフィルタを用いて低減させている。
【００１１】
デジタル化された心弾図波形はメモリー１０に記憶される。メモリー１０に記録されたデジタル化された心弾図データは、コネクターを介し、ＲＳ２３２Ｃなどの公知の手段でパソコンなどのホストコンピュータへ転送する。
【００１２】
図２（ａ）は本発明を腕時計に適用した場合の腕時計の表側を示し、図２（ｂ）は裏側を示している。体表面に接触する裏蓋部分が左手首乃至右手首に現れる静電電位を取得するための電極１となっている。電極１はステンレス、チタンなど導電性のものであればどのようなものでも良い。また、回路のグラウンドに対して高インピーダンスを維持するため、本発明では導体３としては風防ガラス或いは風防プラスチックの内側表面に蒸着されたＩＴＯなどの透明導電体を用いている。筐体３０はエポキシ、ＰＭＭＡなどのプラスチックの絶縁体でできている。心弾図取得用ボタン２１、２２は心弾図データの取得操作を行うためのスイッチである。心弾図の取得結果は液晶ディスプレイ４０に表示される。
【００１３】
本発明で用いる導体３は時計用の風防ガラスにコーティングされた透明導電体であるため、直径３ｃｍ程度の円板となる。オペアンプの入力インピーダンスは極めて高いため、この程度の静電容量でも波形に対して十分ゲートの電位を一定に保つ働きがある。
【００１４】
図３は座位で安静状態にして実際に測定された心弾図である。参照として同時に取得した心電図（ＥＣＧ）も表示してある。心電図の基本波型は図５に示されるようにＰＱＲＳＴ波からなっている。測定結果から明らかに心弾図（ＢＣＧ）の基本周期は心電図のＲ−Ｒ間隔と完全に一致している。心弾図の最初の大きなピークは心室の収縮期ＱＲＳ群からＴ波の終わりまでの間に存在し、心室の収縮の終了とともに心弾図の極性が急激に反転している。
【００１５】
心弾図の基本周期は心電図のＲ−Ｒ間隔と完全に一致しているので、脈拍数や不整脈を心弾図から知ることができる。脈拍の揺らぎはストレスや自律神経の状態を反映することが知られており、本発明の心弾図モニター装置で脈拍測定を行い自律神経モニターに利用することもできる。
【００１６】
心電図では心筋の電気活動のみが得られるが、心弾図は心筋活動を反映している。したがって、心弾図からは心電図では得られない心筋の異常などの有用な情報が得られ、心筋の虚血疾患などの診断に用いることができる。複数回の心弾図を平均化したものを図４に示してある。体動や呼吸などのアーティファクトが除かれているため、医師用の診断情報として心筋疾患の診断に有効に用いることができる。
【００１７】
本発明の本来の目的は安静時あるいは就寝時に心臓の活動に伴う信号を心弾図としてモニターするものである。しかしながら、日常の活動時には活動に伴い静電電位が発生し、通常はこれが雑音となって好ましくないのであるが、この雑音成分は生活反応を表していることになるので、本発明の心弾図モニター装置は何らかの形で常時、生体活動をモニターしていることになる。すなわち、本発明は取得された信号をそのまま用いることによって例えば独居高齢者に対して普段の行動パターンと異なった生活反応の信号が得られたとき、家族などに自動的に報せることのできる生活反応モニターとしても用いることができる。
【００１８】
また、本発明は通常の腕時計に標準的な機能として装備し、常時モニターしている心弾図を定期的にＦＭ電波などの送信手段によって送信することによって、例えば震災時に、万が一、倒壊した家屋の下敷きになってしまった場合などに、救援者がＦＭ電波を受信手段によって受信し、生存者すなわち心筋活動の存在している人を優先して一刻も早く救出するためのモニターとして用いることができる。
【００１９】
【発明の効果】
心弾図を誘導する電極を携帯機器の裏蓋のみとすることによって、煩わしい電極間の配線が不要な腕時計型とすることができる。したがって常時身に付けても装着の負担が少なく、常時心弾図データを取得することが出来る。静電気感受型ベッドに限定することなく、日常生活中、座位でも心弾図データを取得できる。得られた心弾図からはストレス、自律神経失調症などの指標となる脈拍を容易に抽出できるため、ストレス、自律神経失調症などのモニターとして自己健康管理に用いることができる。また、不整脈を検出できるので。心機能の常時モニターとして役立てることができる。また、心電図からだけでは見逃しやすい心筋の異常を見出すこともできるため、心筋の虚血疾患などの診断に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明を腕時計に適用した場合の実施の形態を説明する外観図である。
【図３】本発明により得られた心弾図の測定例である。
【図４】本発明により得られた心弾図に平均化処理を行った例である。
【図５】代表的な心電図波形を示したものである。
【符号の説明】
１    電極
２    生体
３    導体
４        前置増幅器
５        ノッチフィルタ
６        バンドパスフィルタ
７        増幅器
８    ＣＰＵ
９    ＡＤ変換器
１０  メモリー
１１      表示部
２１、２２      心弾図取得用ボタン
３０    筐体
４０      液晶ディスプレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004275563.tif 000006
【図５】
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