(57)【要約】      （修正有）【課題】被検者の心電図信号と呼吸状態を同時に計測可能な呼吸関連信号の計測システム及びその計測方法の提供。【解決手段】呼吸関連信号の計測システム１は、複数の電極１１，１２，１３、心電信号処理装置１４及び分析装置１５を含む。心電信号処理装置は、複数の電極により第１アナログ差動信号及び第２アナログ差動信号を取得して処理した後、リード方向が互いに垂直になる第１リード心電図信号及び第２リード心電図信号を生成し、分析装置は、第１リード心電図信号及び第２リード心電図信号を取得して関数変換を行うことで、心軸の角度変化値を得、連続的な角度変化値に基づいて、主な周波数と人体の呼吸周波数との間には正の相関関係があるため心軸の角度変化波形を生成する。【選択図】図１
2016093472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸関連信号の計測システムであって、
被検者の第１アナログ差動信号及び第２アナログ差動信号を計測する複数の電極と、
複数の前記電極に接続されており、前記第１アナログ差動信号及び前記第２アナログ差動信号に基づき、第１リードデジタル信号及び第２リードデジタル信号を生成し、前記第１リードデジタル信号のリード方向と前記第２リードデジタル信号のリード方向とのなす挟角が７５〜１０５°の心電信号処理装置と、
前記心電信号処理装置に接続されており、前記第１リードデジタル信号及び前記第２リードデジタル信号に基づき、関数変換を行うことにより、時間の経過に伴う前記被検者の心軸の複数の連続的な角度変化値を算出する分析装置と、
前記分析装置に接続されており、複数の前記連続的な角度変化値に基づいて生成された、呼吸関連信号に関連する角度変化波形を表示する表示部と、を含むことを特徴とする呼吸関連信号の計測システム。
【請求項２】
前記第１リードデジタル信号のリード方向と前記第２リードデジタル信号のリード方向とのなす挟角は９０°であることを特徴とする請求項１に記載の呼吸関連信号の計測システム。
【請求項３】
前記分析装置は、前記第１リードデジタル信号と前記第２リードデジタル信号との比に基づき、前記関数変換を行い、
前記関数変換は、三角関数変換のうちの逆正接関数変換であることを特徴とする請求項１に記載の呼吸関連信号の計測システム。
【請求項４】
前記分析装置は、心軸の電気信号の振幅を第１ベクトルに投影して得られた前記第１リードデジタル信号を演算して第１投影量を得るとともに、心軸の電気信号の振幅を第２ベクトルに投影して得られた前記第２リードデジタル信号を演算して第２投影量を得、
前記第１ベクトルは、前記第２ベクトルと垂直になり、
前記角度変化値は、
【数１】
2016093472.tif 000004
であることを特徴とする請求項３に記載の呼吸関連信号の計測システム。
【請求項５】
前記分析装置は、前記第１リードデジタル信号及び前記第２リードデジタル信号の振幅面積または振幅最大値に基づいて、前記第１投影量及び前記第２投影量をそれぞれ算出することを特徴とする請求項４に記載の呼吸関連信号の計測システム。
【請求項６】
複数の前記電極は、第１電極と、第２電極と、第３電極とを含み、生体計測用ウェアの内側表面にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項４に記載の呼吸関連信号の計測システム。
【請求項７】
前記第１電極は、前記被検者の身体における、心臓水平線の上方且つ心臓垂直線の右側方の胸部位置に配置され、
前記第２電極は、前記被検者の身体における、前記心臓水平線の上方且つ前記心臓垂直線の左側方の胸部位置に配置され、
前記第３電極は、前記被検者の身体における、前記心臓水平線の下方且つ前記心臓垂直線の左側方の胸部位置に配置され、
前記第１電極及び前記第２電極により、前記第１ベクトルが構成されて前記第１アナログ差動信号が取得され、
前記第２電極及び前記第３電極により、前記第２ベクトルが構成されて前記第２アナログ差動信号が取得され、
前記第１電極と前記第２電極との距離は、前記被検者の心臓の水平幅よりも広く、
前記第２電極と前記第３電極との距離は、前記被検者の心臓の垂直幅よりも広いことを特徴とする請求項６に記載の呼吸関連信号の計測システム。
【請求項８】
前記第１電極は、前記被検者の身体における、心臓水平線の上方且つ心臓垂直線の右側方の胸部位置に配置され、
前記第２電極は、前記被検者の身体における、前記心臓水平線の上方且つ前記心臓垂直線の左側方の胸部位置に配置され、
前記第３電極は、前記被検者の身体における、前記心臓水平線の下方且つ前記心臓垂直線の右側方の胸部位置に配置され、
前記第１電極及び前記第２電極により、前記第１ベクトルが構成されて前記第１アナログ差動信号が取得され、
前記第１電極及び前記第３電極により、前記第２ベクトルが構成されて前記第２アナログ差動信号が取得され、
前記第１電極と前記第２電極との距離は、前記被検者の心臓の水平幅よりも広く、
前記第１電極と前記第３電極との距離は、前記被検者の心臓の垂直幅よりも広いことを特徴とする請求項６に記載の呼吸関連信号の計測システム。
【請求項９】
前記第１電極は、前記被検者の身体における、心臓水平線の下方且つ心臓垂直線の右側方の胸部位置に配置され、
前記第２電極は、前記被検者の身体における、前記心臓水平線の下方且つ前記心臓垂直線の左側方の胸部位置に配置され、
前記第３電極は、前記被検者の身体における、前記心臓水平線の上方且つ前記心臓垂直線の左側方の胸部位置に配置され、
前記第１電極及び前記第２電極により、前記第１ベクトルが構成されて前記第１アナログ差動信号が取得され、
前記第２電極及び前記第３電極により、前記第２ベクトルが構成されて前記第２アナログ差動信号が取得され、
前記第１電極と前記第２電極との距離は、前記被検者の心臓の水平幅よりも広く、
前記第２電極と前記第３電極との距離は、前記被検者の心臓の垂直幅よりも広いことを特徴とする請求項６に記載の呼吸関連信号の計測システム。
【請求項１０】
前記第１電極は、前記被検者の身体における、心臓水平線の下方且つ心臓垂直線の右側方の胸部位置に配置され、
前記第２電極は、前記被検者の身体における、前記心臓水平線の下方且つ前記心臓垂直線の左側方の胸部位置に配置され、
前記第３電極は、前記被検者の身体における、前記心臓水平線の上方且つ前記心臓垂直線の右側方の胸部位置に配置され、
前記第１電極及び前記第２電極により、前記第１ベクトルが構成されて前記第１アナログ差動信号が取得され、
前記第１電極及び前記第３電極により、前記第２ベクトルが構成されて前記第２アナログ差動信号が取得され、
前記第１電極と前記第２電極との距離は、前記被検者の心臓の水平幅よりも広く、
前記第１電極と前記第３電極との距離は、前記被検者の心臓の垂直幅よりも広いことを特徴とする請求項６に記載の呼吸関連信号の計測システム。
【請求項１１】
呼吸関連信号の計測システムに用いる呼吸関連信号の計測方法であって、
前記計測システムは、被検者の体表面にそれぞれ接触する複数の電極を有し、
前記計測方法は、
第１アナログ差動信号及び第２アナログ差動信号を取得するステップａと、
前記第１アナログ差動信号及び前記第２アナログ差動信号に基づき、第１リードデジタル信号及び第２リードデジタル信号を生成し、前記第１リードデジタル信号のリード方向と前記第２リードデジタル信号のリード方向とのなす挟角が７５〜１０５°であるステップｂと、
前記第１リードデジタル信号及び前記第２リードデジタル信号に基づき、関数変換を行うことにより、時間の経過に伴う前記被検者の心軸の複数の連続的な角度変化値を算出するステップｃと、を含むことを特徴とする呼吸関連信号の計測方法。
【請求項１２】
前記ステップｂは、
前記第１アナログ差動信号及び前記第２アナログ差動信号に対して信号処理を行って、第１リードアナログ信号及び第２リードアナログ信号を生成するステップｂ１と、
前記第１リードアナログ信号及び前記第２リードアナログ信号に対して信号変換を行って、前記第１リードデジタル信号及び前記第２リードデジタル信号を生成するステップｂ２と、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の呼吸関連信号の計測方法。
【請求項１３】
前記第１リードデジタル信号のリード方向と前記第２リードデジタル信号のリード方向とのなす挟角は９０°であることを特徴とする請求項１１に記載の呼吸関連信号の計測方法。
【請求項１４】
前記ステップｃでは、前記第１リードデジタル信号と前記第２リードデジタル信号との比に基づき、前記関数変換を行い、
前記関数変換は、三角関数変換のうちの逆正接関数変換であることを特徴とする請求項１１に記載の呼吸関連信号の計測方法。
【請求項１５】
前記ステップｃでは、心軸の電気信号の振幅を第１ベクトルに投影して得られた前記第１リードデジタル信号を演算して第１投影量を得るとともに、心軸の電気信号の振幅を第２ベクトルに投影して得られた前記第２リードデジタル信号を演算して第２投影量を得、
前記第１ベクトルは、前記第２ベクトルと垂直になり、
前記角度変化値は、
【数２】
2016093472.tif 000005
であることを特徴とする請求項１４に記載の呼吸関連信号の計測方法。
【請求項１６】
前記ステップｃでは、前記第１リードデジタル信号及び前記第２リードデジタル信号の振幅面積または振幅最大値に基づいて、前記第１投影量及び前記第２投影量をそれぞれ算出することを特徴とする請求項１５に記載の呼吸関連信号の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼吸関連信号の計測に関し、特に、呼吸関連信号の計測システム及びその計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、被検者の心電図（Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ；ＥＣＧ）信号を計測するためには、心電図信号の計測器が必要となる。
【０００３】
近年、心電図信号を容易に計測し、且つ被検者が随時に計測できるように、生体計測用ウェアが開発されてきた。このような生体計測用ウェアには、計測に必要な複数の電極、信号処理に必要な処理装置、及び信号伝送に必要な伝送装置が設置されている。これにより、被検者が生体計測用ウェアを着用するとともに、生体計測用ウェアにおける複数の電極を体表面の特定の位置に接触させるだけで、所望の心電図信号を直接に計測することができて、非常に便利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】台湾特許第２５６２９７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ.ｐｈｙｓｉｏｎｅｔ.ｏｒｇ／ｐｈｙｓｉｏｔｏｏｌｓ／ｅｄｒ／ｃｉｃ８５／＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の生体計測用ウェアでは、複数の電極によってＥＣＧ信号を計測することしかできず、これらのＥＣＧ信号に特定の演算を行って被検者または他の関係者（例えば、介護者や医者）に必要な他の信号、例えば、呼吸信号を生成することができないため、非常に不便である。
【０００７】
ＥＣＧ信号以外の信号も効果的に計測できるためには、従来の生体計測用ウェアに他の装置やセンサを増設する必要がある。しかし、このようにすれば、生体計測用ウェアのコストが上昇して、生体計測用ウェアの着用に対する被検者の意欲を減退させてしまう。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、呼吸関連信号の計測システム及びその計測方法を提供し、電極によって計測して得られた心電図信号を演算することで、被検者の心軸の角度変化波形を取得して呼吸関連信号として使用し、これにより、被検者の呼吸状態を表して記録することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る呼吸関連信号の計測システムは、複数の電極、心電信号処理装置及び分析装置を含む。前記心電信号処理装置は、複数の前記電極によって第１アナログ差動信号及び第２アナログ差動信号を取得し、且つアナログ―デジタル変換、フィルタ処理及び増幅処理を行った後、第１リード心電図信号及び第２リード心電図信号を生成する。前記第１リード心電図信号及び前記第２リード心電図信号のリード方向は、互いに垂直になる。
【００１０】
前記分析装置は、前記第１リード心電図信号及び前記第２リード心電図信号を取得して関数変換を行うことにより、被検者の心軸の角度変化値を得る。前記分析装置は、前記角度変化値を連続的に計算し、且つ連続的な角度変化値に基づいて心軸の角度変化波形を生成する。前記心軸の角度変化波形の主な周波数と被検者の呼吸周波数との間には高い正の相関関連があるため、前記心軸の角度変化波形は、呼吸関連信号に関連し、当該呼吸関連信号として使用されて、被検者の呼吸状態を表す。
【００１１】
本発明では、特定の配列で配置された複数の電極により、被検者の身体から、リード方向が互いに垂直になる第１リード心電図信号及び第２リード心電図信号を計測し、さらに、特定の演算法を利用して２つのリード心電図信号を計算することにより、被検者の心軸の角度変化波形を得る。
【発明の効果】
【００１２】
従来技術に比べて、本発明は、心軸の角度変化波形の主な周波数と被検者の呼吸周波数との間には高い正の相関関係があるため、心軸の角度変化波形が呼吸関連信号として被検者の呼吸状態を直接に表すことができる。
【００１３】
本発明によれば、生体計測用ウェアに複数の電極を上記の特定の配列で配置することで、被検者が生体計測用ウェアを着用したとき、これらの電極によって通常の心電図信号を計測することができるほか、被検者の呼吸状態を同時に計測及び記録することもできるため、非常に便利である。
【００１４】
また、上記のように、本発明は、複数の電極及び特定の演算法のみで呼吸関連信号を算出することができるため、余計な装置やセンサを増設する必要がなく、すなわち、余計なコストをかけることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る呼吸関連信号の計測システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態における電極の配置位置を示す概略図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る呼吸関連信号の計測システムの呼吸関連信号計測のフロー図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態の、第１、第２ベクトルにおける心軸の電気信号の振幅の投影を示す概略図である。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態の心軸の角度を示す概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態の波形を示す比較図である。
【図６】本発明の第２実施形態における電極の配置位置を示す概略図である。
【図７】本発明の第３実施形態における電極の配置位置を示す概略図である。
【図８】本発明の第４実施形態における電極の配置位置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の技術内容及び詳細な説明について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
本発明に係る呼吸関連信号の計測システム（以下、システムと称す）は、被検者の呼吸関連信号を計測するために用いられ、且つこの呼吸関連信号によって被検者の呼吸状態を表して記録する。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施形態に係る呼吸関連信号の計測システム１を示すブロック図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る呼吸関連信号の計測システム１の呼吸関連信号計測のフロー図である。図１に示すように、本実施形態に係るシステムは、主に複数の電極、心電信号処理装置１４及び分析装置１５を含んでいる。本実施形態において、心電信号処理装置１４は、複数の電極に直接に電気的に接続されており、分析装置１５は、有線または無線で心電信号処理装置１４に接続されている。複数の電極は、主に第１電極１１、第２電極１２及び第３電極１３の３つの電極を含み、且つ心電信号処理装置１４にそれぞれ電気的に接続されることが好ましいが、これに限定されない。
【００１９】
複数の電極１１、１２、１３のそれぞれは、被検者（図示せず）の身体に直接に接触して、被検者の心軸（ｃａｒｄｉａｃ  ａｘｉｓ，心臓電気軸とも呼ばれる）の電気信号を計測するとともに、心電図（Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ,ＥＣＧ）信号を生成する。本実施形態において、システムは、複数の電極１１、１２、１３のうちの２つの電極（例えば、第１電極１１及び第２電極１２）を同時に用いて第１アナログ差動信号を取得し（ステップＳ１０）、且つ、複数の電極１１、１２、１３のうちの２つの電極（例えば、第２電極１２及び第３電極１３）を同時に用いて第２アナログ差動信号を取得する（ステップＳ１２）。後述するように、本発明の技術的思想としては、主に、複数の電極１１、１２、１３によって第１アナログ差動信号及び第２アナログ差動信号を計測し、第１アナログ差動信号及び第２アナログ差動信号に基づいて、演算を行って上述した呼吸関連信号を生成するというものである。
【００２０】
図２は、本発明の第１実施形態における電極の配置位置を示す概略図である。本発明に係るシステムは、生体計測用ウェア３に設置されることが好ましい。被検者が生体計測用ウェア３を着用することで、本発明に係るシステムは、関連のＥＣＧ信号を直接に計測すると同時に、被検者の呼吸関連信号を算出ことができる。これにより、被検者の関係者（例えば、家族や医者、介護者等）は、このシステムを通じて被検者の呼吸状態を確認、記録することができる。
【００２１】
図２に示すように、複数の電極１１、１２、１３は、生体計測用ウェア３の内側表面に、且つ、被検者が生体計測用ウェア３を着用すると被検者の体表面に密着するように配置されている。複数の電極１１、１２、１３の配置位置についての詳細な説明は以下の通りである。
【００２２】
図２には、それぞれが被検者の心臓の位置を通過する心臓水平線４１及び心臓垂直線４２が示されている。本実施形態において、第１電極１１は、被検者が生体計測用ウェア３を着用した場合、被検者の身体における、心臓水平線４１の上方且つ心臓垂直線４２の右側方の胸部位置に密着するように配置されている。第２電極１２は、被検者が生体計測用ウェア３を着用した場合、被検者の身体における、心臓水平線４１の上方且つ心臓垂直線４２の左側方の胸部位置に密着するように配置されている。第３電極１３は、被検者が生体計測用ウェア３を着用した場合、被検者の身体における、心臓水平線４１の下方且つ心臓垂直線４２の左側方の胸部位置に密着するように配置されている。ただし、上述したのは本発明の具体的な実施形態であるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２３】
本実施形態において、第１電極１１と第２電極１２との距離は、被検者の心臓の水平幅よりも広いことが好ましい。さらに、第２電極１２と第３電極１３との距離は、被検者の心臓の垂直幅よりも広いことが好ましい。２つの電極が心臓に跨って配置された場合、心電図の振幅が最大になるので、本発明に係るシステムは完全な心電波形を計測することができる。
【００２４】
特に、本実施形態において、第１電極１１及び第２電極１２は第１ベクトルを構成し、第２電極１２及び第３電極１３は、第１ベクトルとほぼ垂直になる第２ベクトルを構成する。本実施形態において、第１ベクトルと第２ベクトルとのなす挟角の角度は、７５〜１０５°である。この挟角の角度は９０°であることが好ましいが、これに限定されない。本発明において、第１ベクトルと第２ベクトルとのなす挟角の角度は９０°に近ければ近いほど、システムによって計算された、呼吸関連信号の主な周波数は、実際の被検者の呼吸周波数に近い。
【００２５】
図１及び図３に示すように、心電信号処理装置１４は、複数の電極１１、１２、１３により第１アナログ差動信号及び第２アナログ差動信号を取得して、第１アナログ差動信号及び第２アナログ差動信号に対して増幅処理やフィルタ処理等の信号処理を行う（ステップＳ１４）。これにより、心電信号処理装置１４は、上述した信号処理で第１リード（Ｌｅａｄ−Ｉ）アナログ信号及び第２リード（Ｌｅａｄ−ＩＩ）アナログ信号を生成する（ステップＳ１６）。
【００２６】
心電信号処理装置１４は、第１リードアナログ信号及び第２リードアナログ信号に対して信号変換（例えば、アナログ―デジタル変換処理）を行う（ステップＳ１８）。これにより、心電信号処理装置１４は、上述した信号変換で第１リードデジタル信号５１及び第２リードデジタル信号５２（例えば、図４Ａに示す第１リードデジタル信号５１及び第２リードデジタル信号５２）を生成する（ステップＳ２０）。本発明では、第１リード心電図信号は、第１リードアナログ信号及び第１リードデジタル信号５１をまとめて指し、第２リード心電図信号は、第２リードアナログ信号及び第２リードデジタル信号５２をまとめて指す。
【００２７】
本実施形態において、第１リードデジタル信号５１は、信号処理及び信号変換で第１アナログ差動信号から変換されたものであり、第２リードデジタル信号５２は、信号処理及び信号変換で第２アナログ差動信号から変換されたものである。つまり、第１リードデジタル信号５１は、第１電極１１及び第２電極１２による計測に基づいて得られたものであり、第２リードデジタル信号５２は、第２電極１２及び第３電極１３による計測に基づいて得られたものである。第１リードデジタル信号５１は、第１ベクトルにおけるものであり、第２リードデジタル信号５２は、第２ベクトルにおけるものである。さらに、第１リードデジタル信号５１と第２リードデジタル信号５２とのなす挟角は、７５〜１０５°であってもよいが、９０°であることが好ましい。
【００２８】
ステップＳ２０の後、心電信号処理装置１４は、有線伝送または無線伝送で第１リードデジタル信号５１及び第２リードデジタル信号５２を分析装置１５に伝送する。分析装置１５は、第１リードデジタル信号５１及び第２リードデジタル信号５２を受信して、第１リードデジタル信号５１及び第２リードデジタル信号５２に基づいて特定の演算を行うことで、被検者の心軸と、第１ベクトル及び第２ベクトルから構成される直角座標との角度の変化値（以下、「角度変化値」と称する）を算出する。より具体的に、本実施形態において、分析装置１５は、主に、第１リードデジタル信号及び第２リードデジタル信号に基づいて、関数変換を行うことにより、被検者の心軸の角度変化値を算出する（ステップＳ２２）。本発明において、後述するように、関数変換とは、三角関数変換をいい、また、この三角関数変換は、主に逆正接関数（ｔａｎｇｅｎｔ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換である。
【００２９】
図４Ａは、本発明の第１実施形態の、第１、第２ベクトルにおける心軸の電気信号の振幅の投影を示す概略図である。図４Ｂは、本発明の第１実施形態の心軸の角度を示す図である。本発明の技術的思想としては、主に、第１リードデジタル信号５１と第２リードデジタル信号５２との比に基づいて三角関数変換を行って、角度変化値を得るというものである。
【００３０】
より具体的に説明すると、図４Ａに示すように、本発明の分析装置１５は、主に、心軸の電気信号の振幅を第１ベクトルに投影して得られた第１リードデジタル信号５１を演算することで、第１投影量７１が得られる。また、心軸の電気信号の振幅を第２ベクトルに投影して得られた第２リードデジタル信号５２を演算することで、第２投影量７２が得られる。さらに、分析装置１５は、第１投影量７１と第２投影量７２との比に基づいて、逆正接関数変換を行って角度変化値を算出する。本実施形態において、分析装置１５は、主に、第１リードデジタル信号５１及び第２リードデジタル信号５２の振幅面積（Ａｒｅａ）または振幅最大値（Ｐｅａｋ）に基づいて、第１投影量７１及び第２投影量７２をそれぞれ算出するが、これに限定されない。
【００３１】
図４Ａに示すように、第１ベクトルは、第２ベクトルと垂直になる場合に第２ベクトルと共に座標軸６を構成し、第１投影量７１と第２投影量７２との比は、座標軸６と被検者の心軸７とのなす角度の正接関数となる。具体的には、その角度は以下の数式で計算することができる。
【数１】
2016093472.tif 000003
図４Ｂに示すように、分析装置１５は、上記の数式に従って心軸７と座標軸６とのなす角度を算出することができる。複数の電極１１、１２、１３によって計測された第１アナログ差動信号及び第２アナログ差動信号が変わった場合、心軸７と座標軸６とのなす角度も変わる。さらに、心軸７と座標軸６とのなす角度が変わると、心軸７の角度変化値を生成することができる。
【００３２】
図３に示すように、分析装置１５は、連続的に心軸７の角度変化値を複数取得した場合、複数の連続的な角度変化値に基づいて心軸の角度変化波形を生成することができる（ステップＳ２４）。
【００３３】
図１に示すように、分析装置１５は、無線で外部の使用者端末２に接続されてもよい。この使用者端末２には、表示部が備えられてもよい。本実施形態において、使用者端末２は、例えば、スマートモバイルデバイスやタブレットＰＣ、ノートＰＣ等であってもよいが、これに限定されない。分析装置１５は、心軸の角度変化波形を生成した後、この心軸の角度変化波形を外部の使用者端末２に伝送して表示させる（ステップＳ２６）。また、分析装置１５または生体計測用ウェア３の他の場所に表示部を設置すると、分析装置１５または生体計測用ウェア３に心軸の角度変化波形を直接に表示させることも可能である。
【００３４】
具体的に、本実施形態の分析装置１５は、取得した複数の連続的な角度変化値に基づいて心軸の角度変化波形を直接に生成し、且つ表示部に出力して表示させる。他の実施形態において、分析装置１５は、取得した複数の連続的な角度変化値を表示部に直接に出力してもよい。こうすることで、表示部には、複数の連続的な角度変化値が直接に表示され、且つ表示された複数の連続的な角度変化値によって心軸の角度変化波形が構成される。上述したのは本発明の具体的な実施形態であるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３５】
ステップＳ２６の後、システムは、計測を終了するか否かを判断し（ステップＳ２８）、すなわち、シャットダウンするか否か、または、複数の電極１１、１２、１３が被検者との接触状態から離れているか否かなどのことを判断する。システムは、計測を終了していない場合には、ステップＳ１０に戻り、複数の電極１１、１２、１３が第１アナログ差動信号及び第２アナログ差動信号を継続的に測定し、心電信号処理装置１４が信号処理及び信号変換を継続的に実行し、さらに、分析装置１５が心軸７の角度変化値を継続的に算出して心軸の角度変化波形を生成する。
【００３６】
人間が呼吸している間には、胸腔が変化するため、心軸７と胸腔との間に相対的な移動が発生する。本発明に開示されている計測方法によれば、リード方向がほぼ垂直になる２つのリード心電図信号（例えば、第１リードデジタル信号５１及び第２リードデジタル信号５２）に基づいて、呼吸中に人間の心軸７の角度変化値を算出することができる。さらに、研究によれば、複数の連続的な心軸７の角度変化値によって算出して生成された心軸の角度変化波形については、その主な周波数と人間の呼吸の周波数との間には高い正の相関関係があることがわかった。
【００３７】
図５は、本発明の第１実施形態の波形を示す比較図である。図５には、実際に計測し得られた単一のリード心電図の計測波形８１の上側包絡線（ｕｐｐｅｒ  ｅｎｖｅｌｏｐｅ）、心軸の角度変化波形８２、及び実際の呼吸信号の計測波形８３が示されている。単一のリード心電図の計測波形８１の上側包絡線は、すなわち、上述した第１リードデジタル信号５１または第２リードデジタル信号５２の上側包絡線である。図５から、単一のリード心電図の計測波形８１の上側包絡線は実際の呼吸信号の計測波形８３と大きく異なっていることがわかった。そのため、単一のリード心電図の計測波形８１の上側包絡線は、直接に被検者の呼吸状態を予測する基準とされると、被検者の実際の呼吸状態と大きく異なる可能性がある。
【００３８】
また、図５から、心軸の角度変化波形８２は、実際の呼吸信号の計測波形８３と非常に類似していることがわかった。そのため、本発明では、この特性を利用して、分析装置１５によって生成された心軸の角度変化波形８２を直接に呼吸関連信号として使用し、これにより被検者の呼吸状態を（使用者端末２に）表示させることができる。
【００３９】
特に、本発明に係るシステムは、呼吸関連信号を生成すると同時に、呼吸関連信号による影響を受けることなく、複数の電極１１、１２、１３によって正常なＥＣＧ信号を計測することができる。しかも、システムでは、３つの電極１１、１２、１３のうちの１つをアースに接続することで、基礎電極として参照信号を供給することができる。
【００４０】
図２に示す実施形態において、複数の電極１１、１２、１３は、主に生体計測用ウェア３に配置され、さらに、第１電極１１をアースに接続することで、基礎電極として参照信号を供給することが好ましい。図２に示す実施形態が本発明の好適な実施形態に過ぎず、使用者は、実際の必要に応じて、生体計測用ウェア３における複数の電極１１、１２、１３の配置位置を調整してもよく、複数の電極１１、１２、１３の配置位置が図２に示す配置位置に限定されない。
【００４１】
図６は、本発明の第２実施形態における電極の配置位置を示す概略図である。本実施形態において、第１電極１１は、被検者が生体計測用ウェア３１を着用した場合、被検者の身体における、心臓水平線４１の上方且つ心臓垂直線４２の右側方の胸部位置に密着するように配置されている。第２電極１２は、被検者が生体計測用ウェア３１を着用した場合、被検者の身体における、心臓水平線４１の上方且つ心臓垂直線４２の左側方の胸部位置に密着するように配置されている。第３電極１３は、被検者が生体計測用ウェア３１を着用した場合、被検者の身体における、心臓水平線４１の下方且つ心臓垂直線４２の右側方の胸部位置に密着するように配置されている。
【００４２】
本実施形態において、第１電極１１と第２電極１２との距離は、被検者の心臓の水平幅よりも広いことが好ましい。さらに、第１電極１１と第３電極１３との距離は、被検者の心臓の垂直幅よりも広いことが好ましい。
【００４３】
図６に示す実施形態において、心電信号処理装置１４は、第１電極１１及び第２電極１２によって第１アナログ差動信号を計測し得るとともに、第１電極１１及び第３電極１３によって第２アナログ差動信号を計測し得る。さらに、システムでは、第１電極１１または第３電極１３をアースに接続することで、基礎電極として参照信号を供給することが好ましい。
【００４４】
図７は、本発明の第３実施形態における電極の配置位置を示す概略図である。本実施形態において、第１電極１１は、被検者が生体計測用ウェア３２を着用した場合、被検者の身体における、心臓水平線４１の下方且つ心臓垂直線４２の右側方の胸部位置に密着するように配置されている。第２電極１２は、被検者が生体計測用ウェア３２を着用した場合、被検者の身体における、心臓水平線４１の下方且つ心臓垂直線４２の左側方の胸部位置に密着するように配置されている。第３電極１３は、被検者が生体計測用ウェア３２を着用した場合、被検者の身体における、心臓水平線４１の上方且つ心臓垂直線４２の左側方の胸部位置に密着するように配置されている。
【００４５】
本実施形態において、第１電極１１と第２電極１２との距離は、被検者の心臓の水平幅よりも広いことが好ましい。さらに、第２電極１２と第３電極１３との距離は、被検者の心臓の垂直幅よりも広いことが好ましい。
【００４６】
図７に示す実施形態において、心電信号処理装置１４は、第１電極１１及び第２電極１２によって第１アナログ差動信号を計測し得るとともに、第２電極１２及び第３電極１３によって第２アナログ差動信号を計測し得る。さらに、システムでは、第１電極１１をアースに接続することで、基礎電極として参照信号を供給することが好ましい。
【００４７】
図８は、本発明の第４実施形態における電極の配置位置を示す概略図である。本実施形態において、第１電極１１は、被検者が生体計測用ウェア３３を着用した場合、被検者の身体における、心臓水平線４１の下方且つ心臓垂直線４２の右側方の胸部位置に密着するように配置されている。第２電極１２は、被検者が生体計測用ウェア３３を着用した場合、被検者の身体における、心臓水平線４１の下方且つ心臓垂直線４２の左側方の胸部位置に密着するように配置されている。第３電極１３は、被検者が生体計測用ウェア３３を着用した場合、被検者の身体における、心臓水平線４１の上方及び心臓垂直線４２の右側方の胸部位置に密着するように配置されている。
【００４８】
本実施形態において、第１電極１１と第２電極１２との距離は、被検者の心臓の水平幅よりも広いことが好ましい。さらに、第１電極１１と第３電極１３との距離は、被検者の心臓の垂直幅よりも広いことが好ましい。
【００４９】
図８に示す実施形態において、心電信号処理装置１４は、第１電極１１及び第２電極１２によって第１アナログ差動信号を計測し得るとともに、第１電極１１及び第３電極１３によって第２アナログ差動信号を計測し得る。さらに、システムでは、第１電極１１または第３電極１３をアースに接続することで、基礎電極として参照信号を供給することが好ましい。
【００５０】
本発明に係る計測システム及び計測方法によれば、生体計測用ウェア３、３１、３２、３３に３つの電極１１、１２、１３を設置することだけで、被検者の呼吸状態を得ることができる。このように、使用者は他の余計な装置またはセンサを購入する必要がなく、便利、且つ計測コストを効果的に低減させることができる。
【００５１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる形態例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
１    計測システム
１１  第１電極
１２  第２電極
１３  第３電極
１４  心電信号処理装置
１５  分析装置
２    使用者端末
３、３１、３２、３３ 生体計測用ウェア
４１  心臓水平線
４２  心臓垂直線
５１  第１リードデジタル信号
５２  第２リードデジタル信号
６    座標軸
７    心軸
７１  第１投影量
７２  第２投影量
８１  単一のリード心電図の計測波形
８２  心軸の角度変化波形
８３  実際の呼吸信号の計測波形
【図１】
2016093472.tif 000006
【図２】
2016093472.tif 000007
【図３】
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【図４Ａ】
2016093472.tif 000009
【図４Ｂ】
2016093472.tif 000010
【図５】
2016093472.tif 000011
【図６】
2016093472.tif 000012
【図７】
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【図８】
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