(57)【要約】【課題】生体信号を長時間にわたって容易に検出することができる生体信号検出装置を提供する。【解決手段】この生体信号検出装置１００は、それぞれ独立して衣服２０に取り付けられた３つの電極Ｅ１〜Ｅ３と、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうち、人と接触する２つの電極をそれぞれ接触電極として特定する電極特定部１１と、特定された２つの接触電極の間に現れるその人の生体信号を検出する検出部１２とを備える。【選択図】図３
2017121442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ独立して衣服に取り付けられた少なくとも３つの電極と、
前記少なくとも３つの電極のうち、人と接触する２つの電極をそれぞれ接触電極として特定する電極特定部と、
特定された２つの前記接触電極の間に現れる前記人の生体信号を検出する検出部と
を備える生体信号検出装置。
【請求項２】
前記少なくとも３つの電極に含まれる第１の電極、第２の電極および第３の電極のそれぞれは、前記衣服のうちの第１の領域、第２の領域および第３の領域に取り付けられ、
前記第１の領域は、
前記衣服のうち、前記人が前記衣服を着たときに、前記人の右半身における上腕部、肩甲骨、肩および胸部を含む範囲に対向する位置にあり、
前記第２の領域は、
前記衣服のうち、前記人が前記衣服を着たときに、前記人の左半身における上腕部、肩甲骨、肩および胸部を含む範囲に対向する位置にあり、
前記第３の領域は、
前記衣服のうち、前記人が前記衣服を着たときに、前記人の両脇腹および腰部を含む範囲に対向する位置にある
請求項１に記載の生体信号検出装置。
【請求項３】
前記電極特定部は、
前記少なくとも３つの電極のうち、前記衣服を着た人の姿勢に応じて前記人と接触する２つの電極をそれぞれ前記接触電極として特定する
請求項１または２に記載の生体信号検出装置。
【請求項４】
前記電極特定部は、
前記人の姿勢が立位、座位、仰臥位または伏臥位であるときには、
前記第１の電極および前記第２の電極をそれぞれ前記接触電極として特定し、
前記人の姿勢が右側臥位であるときには、
前記第１の電極および前記第３の電極をそれぞれ前記接触電極として特定し、
前記人の姿勢が左側臥位であるときには、
前記第２の電極および前記第３の電極をそれぞれ前記接触電極として特定する
請求項３に記載の生体信号検出装置。
【請求項５】
前記少なくとも３つの電極は、導電性の繊維素材からなり、前記衣服に編み込まれている
請求項１〜４の何れか１項に記載の生体信号検出装置。
【請求項６】
前記電極特定部は、
前記人の姿勢を検出する姿勢検出センサを備え、
前記姿勢検出センサによって検出された姿勢に基づいて、２つの前記接触電極を特定する
請求項１〜５の何れか１項に記載の生体信号検出装置。
【請求項７】
前記姿勢検出センサは、加速度センサまたはジャイロセンサである
請求項６に記載の生体信号検出装置。
【請求項８】
前記姿勢検出センサは、圧力センサである
請求項６に記載の生体信号検出装置。
【請求項９】
前記電極特定部は、
前記少なくとも３つの電極のうちの２つの電極の組み合わせごとに、前記２つの電極間に現れる信号を取得し、前記組み合わせごとに取得された信号のうち、最も強度の強い信号が取得された組み合わせに含まれる２つの電極のそれぞれを、前記接触電極として特定する
請求項１または２に記載の生体信号検出装置。
【請求項１０】
前記生体信号検出装置は、さらに、
前記検出部によって検出された生体信号を用いて心電図を生成し、前記心電図を解析する解析部を備える
請求項１〜９の何れか１項に記載の生体信号検出装置。
【請求項１１】
前記解析部は、
前記電極特定部によって特定される２つの前記接触電極に応じて異なる判定基準を用いて、前記心電図に基づくＲ波ピークの検出を行う
請求項１０に記載の生体信号検出装置。
【請求項１２】
前記衣服の裾には重りが取り付けられている
請求項１〜１１の何れか１項に記載の生体信号検出装置。
【請求項１３】
前記少なくとも３つの電極のうちの何れか１つの電極は、前記衣服のうちの第４の領域に取り付けられ、
前記第４の領域は、
前記衣服のうち、前記人が前記衣服を着たときに、前記人の手首、前腕部、上腕部または首に対向する位置にある
請求項１〜１２の何れか１項に記載の生体信号検出装置。
【請求項１４】
前記衣服は、前記人が前記衣服を着たときに、前記人の一部を締め付ける締め付け部を有し、
前記少なくとも３つの電極のうちの何れか１つの電極は、前記締め付け部における、前記人に対向する面に取り付けられる
請求項１〜１３の何れか１項に記載の生体信号検出装置。
【請求項１５】
前記締め付け部は、前記人の手首、前腕部、上腕部、首、腰、または下半身の一部を締め付ける
請求項１４に記載の生体信号検出装置。
【請求項１６】
前記生体信号検出装置は、さらに、
前記生体信号検出装置の外部にある端末装置に、前記検出部によって検出された生体信号を、無線または有線を介して出力する出力部を備える
請求項１〜１５の何れか１項に記載の生体信号検出装置。
【請求項１７】
前記生体信号検出装置は、さらに、
前記電極特定部および前記検出部の少なくとも一方に電力を供給する蓄電池と、
振動に応じて発電し、発電によって得られた電力を前記蓄電池に供給する発電機とを備える
請求項１〜１６の何れか１項に記載の生体信号検出装置。
【請求項１８】
それぞれ独立して衣服に取り付けられた少なくとも３つの電極のうち、人と接触する２つの電極をそれぞれ接触電極として特定し、
特定された前記２つの接触電極の間に現れる前記人の生体信号を検出する
生体信号検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体信号を検出する装置および方法などに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体信号を検出する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の装置（生体情報収集装置）では、衣服の所定の位置に配置された複数の生体電極またはセンサなどの検出手段を用いて、その衣服を身につけた生体の生体信号を検出する。そして、その生体情報収集装置は、その生体に接触するアース電極を基準として用いてその生体信号を処理する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−７０９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の装置では、生体信号を長時間にわたって検出することが難しいという問題がある。具体的には、特許文献１の装置では、体のひねり、上下運動、左右運動や寝返り等の運動時に、生体である人に接触しない電極が発生し得るが、基本的に全ての電極が常に接触している構成が前提とされている。そのためには、衣服全体で体を締め付ける必要があり、その締め付けによって人は圧迫される。
【０００５】
一方、医療機関では、長時間の生体信号のモニタリングが求められているが、快適性の観点から入院患者の衣服は、できるだけ人を締め付けないように構成されている。
【０００６】
従って、上記特許文献１の装置を入院患者の衣服に適用することは、その衣服に締め付ける部分が多くなるため、長時間にわたる生体信号の検出は難しく、適していなかった。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであって、生体信号を長時間にわたって容易に検出することができる生体信号検出装置および生体信号検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る生体信号検出装置は、それぞれ独立して衣服に取り付けられた少なくとも３つの電極と、前記少なくとも３つの電極のうち、人と接触する２つの電極をそれぞれ接触電極として特定する電極特定部と、特定された２つの前記接触電極の間に現れる前記人の生体信号を検出する検出部とを備える。
【０００９】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の生体信号検出装置は、生体信号を長時間にわたって容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】図１Ａは、実施の形態における生体信号検出装置が取り付けられた衣服の正面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施の形態における生体信号検出装置が取り付けられた衣服の背面図である。
【図２】図２は、実施の形態における生体信号検出装置が取り付けられた衣服の形状の他の例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態における生体信号検出装置に備えられている処理部の機能構成の一例を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態における衣服を着た人の右側臥位の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態における衣服を着た人の左側臥位の一例を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施の形態における衣服を着た人の仰臥位の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施の形態における衣服を着た人の伏臥位の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態における衣服を着た人の座位の一例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態における端末装置による電極の組合せにおけるピーク検出および不整脈の判定基準を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態における生体信号検出装置の処理動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、図８のステップＳ１０における接触電極の特定処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、実施の形態における衣服の他の例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態における衣服のさらに他の例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態における、重りが付けられた衣服の例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態における衣服のさらに他の例を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態の変形例に係る生体信号検出装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１３】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１４】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【００１５】
（実施の形態）
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の実施の形態における生体信号検出装置が取り付けられた衣服の一例を示す図である。
【００１６】
ここで、生体信号とは主に２電極間の電位差を指す。また、その電位差の変化を解析することにより心電図の描画や、心拍数の算出、不整脈の発生有無が判定できる。さらに、この心電図と他の部位で測定された脈波波形とを組合せることにより血圧値の推定に応用可能である。また、電位差の変化を解析することにより、筋電（筋肉の動き）の検出にも応用可能である。
【００１７】
本実施の形態における生体信号検出装置１００は、衣服２０に取り付けられている。なお、図１Ａは、本実施の形態における生体信号検出装置が取り付けられた衣服２０の正面を示し、図１Ｂは、その衣服２０の背面を示す。
【００１８】
生体信号検出装置１００は、それぞれ独立して衣服２０に取り付けられた３つの電極Ｅ１〜Ｅ３（第１〜第３の電極）と、配線Ｗ１〜Ｗ３を介してそれらの電極Ｅ１〜Ｅ３に接続される処理部１０とを備える。
【００１９】
電極Ｅ１は、衣服２０のうちの第１の領域に取り付けられている。ここで、第１の領域は、衣服２０のうち、人がその衣服２０を着たときに、その人の右半身における上腕部、肩甲骨、肩および胸部を含む範囲に対向する位置にある。
【００２０】
電極Ｅ２は、衣服２０のうちの第２の領域に取り付けられている。ここで、第２の領域は、衣服２０のうち、人がその衣服２０を着たときに、その人の左半身における上腕部、肩甲骨、肩および胸部を含む範囲に対向する位置にある。
【００２１】
電極Ｅ３は、衣服２０のうちの第３の領域に取り付けられている。ここで、第３の領域は、衣服２０のうち、人がその衣服２０を着たときに、その人の両脇腹および腰部を含む範囲に対向する位置にある。
【００２２】
このような電極Ｅ１〜Ｅ３のそれぞれは、例えば、導電性の繊維素材からなり、衣服２０に編みこまれている。この導電性の繊維素材は、例えば、ナノファイバの繊維素材を導電性高分子でコーティングすることによって生成された素材である。これにより、衣服２０に電極Ｅ１〜Ｅ３が取り付けられていても、衣服２０を着た人が受ける不快感を抑えることができる。その結果、人は衣服２０を快適に長時間にわたって着ることができる。
【００２３】
なお、本発明では、電極Ｅ１〜Ｅ３は、上述のような繊維素材に限定されることはなく、導電体から構成されていればよく、金属製の端子であってもよい。また、本実施の形態における各図において、衣服２０に取り付けられた電極が分かりやすいように、その電極を網掛けによって示すが、この電極は衣服２０の内側に取り付けられている。
【００２４】
処理部１０は、上述のように、配線Ｗ１〜Ｗ３を介して電極Ｅ１〜Ｅ３に接続されている。配線Ｗ１〜Ｗ３は、通常の電線であってもよく、上記導電性の繊維素材をバネ状に形成することによって生成される伸縮性配線であってもよく、導電性インクをプリントすることによって生成される配線であってもよい。処理部１０は、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうちの何れか２つの電極間の電位差を、その衣服２０を着た人の生体信号として検出する。さらに、処理部１０は、生体信号検出装置１００の外部に、無線または有線を介してその生体信号を出力する。
【００２５】
なお、図１Ａおよび図１Ｂに示す生体信号検出装置１００は、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３を備えるが、少なくとも３つの電極を備えていればよく、４つ以上の電極を備えていてもよい。また、電極Ｅ１〜Ｅ３はそれぞれ上述の第１〜第３の領域に取り付けられているが、これらの領域以外の領域に取り付けられていてもよい。
【００２６】
また、図１Ａおよび図１Ｂに示す生体信号検出装置１００は、長袖シャツの形状の衣服２０に取り付けられているが、その衣服２０の形状は、長袖シャツに限らず、どのような形状であってもよい。
【００２７】
図２は、本実施の形態における生体信号検出装置１００が取り付けられた衣服２０の形状の他の例を示す図である。
【００２８】
衣服２０は、例えば図２に示すように、ガウンの形状であってもよい。このような形状の衣服２０は、例えば医療機関の入院患者などに着用され、その患者への締め付けを抑えて患者に圧迫感を与えないように構成されている。
【００２９】
図３は、本実施の形態における生体信号検出装置１００に備えられている処理部１０の機能構成の一例を示す図である。なお、電池等の電源部は図示していない。
【００３０】
処理部１０は、電極特定部１１と、検出部１２と、スイッチＳｗと、出力部１３とを備える。
【００３１】
スイッチＳｗは、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうちの２つの電極だけが検出部１２に接続されるように、その電極を切り替える。
【００３２】
電極特定部１１は、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうち、人と接触する２つの電極をそれぞれ接触電極として特定する。具体的には、電極特定部１１は、衣服２０を着た人の姿勢に応じてその人と接触する２つの電極をそれぞれ接触電極として特定する。例えば、電極特定部１１は、人の姿勢を検出する姿勢検出センサを備え、その姿勢検出センサによって検出された姿勢に基づいて、２つの接触電極を特定する。姿勢検出センサは、具体的には、加速度センサまたはジャイロセンサである。あるいは、姿勢検出センサは、圧力センサなどである。例えば、電極特定部１１は、人の姿勢ごとに、その姿勢に予め対応付けられた２つの電極の組み合わせを示すテーブルを保持し、姿勢検出センサによって検出された姿勢に対応付けられている組み合わせをそのテーブルから検索する。そして、電極特定部１１は、その検索された組み合わせに含まれる２つの電極をそれぞれ接触電極として特定する。
【００３３】
具体的には、本実施の形態における電極特定部１１は、人の姿勢が立位、座位、仰臥位または伏臥位であるときには、電極Ｅ１および電極Ｅ２をそれぞれ接触電極として特定する。また、電極特定部１１は、人の姿勢が右側臥位であるときには、電極Ｅ１および電極Ｅ３をそれぞれ接触電極として特定する。また、電極特定部１１は、人の姿勢が左側臥位であるときには、電極Ｅ２および電極Ｅ３をそれぞれ接触電極として特定する。そして、電極特定部１１は、特定されたそれらの２つの接触電極が検出部１２に接続されるようにスイッチＳｗを制御する。
【００３４】
また、姿勢検出センサが圧力センサである場合には、それぞれの電極にかかる圧力を計測し、電極特定部１１は、その圧力の大きい順に２つの電極を接触電極と特定しても良い。
【００３５】
また、姿勢検出センサが加速度センサである場合には、重力加速度の方向から、人の姿勢が立位か、左右の臥位かを判定することが可能である。この場合には、生体信号検出装置１００の装着方向は固定されている必要がある。
【００３６】
検出部１２は、電極特定部１１によって特定された２つの接触電極の間に現れるその人の生体信号を検出する。生体信号は例えば２つの接触電極の間に電位差（電圧）として現れる。
【００３７】
出力部１３は、生体信号検出装置１００の外部にある端末装置３０に、検出部１２によって検出された生体信号を、無線または有線を介して出力する。無線の通信方式としては例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉＦｉなどがある。端末装置３０は、例えばスマートフォン、携帯端末、パーソナルコンピュータまたはタブレット端末などである。
【００３８】
端末装置３０は、その生体信号を出力部１３から受信して、その生体信号をモニタリング用に蓄積する。本構成で取得される生体信号は心電図として解釈可能である。長時間の生体信号のモニタリング以外にも、データの取得状況や心電図の目視での確認のために、その生体信号を端末装置３０に表示してもよい。また、端末装置３０は、その生体信号を用いて心拍数を計測し、その心拍数をディスプレイに表示してもよい。また、端末装置３０は、心電図の分析によって不整脈の判定を行い、その判定の結果をディスプレイに表示してもよい。また、センサモジュールにデータを蓄積、一定時間を経過した後にデータを回収し、医師がその波形や解析結果に基づき診断を下すことができる。
【００３９】
図４Ａは、衣服２０を着た人の右側臥位の一例を示す図である。
【００４０】
例えば、衣服２０を着た人の姿勢が右側臥位である場合、その人の右側の上腕部と脇腹とが床またはベッドなどに押し付けられる状態となる。したがって、衣服２０に取り付けられた電極Ｅ１はその人の右側の上腕部に接触し、電極Ｅ３はその人の右側の脇腹に接触する。このとき、電極特定部１１の姿勢検出センサは、人の姿勢を右側臥位として検出する。そこで、電極特定部１１は、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうち、その検出された姿勢である右側臥位に予め対応付けられている２つの電極Ｅ１および電極Ｅ３を、それぞれ接触電極として特定する。その結果、検出部１２は、接触電極Ｅ１およびＥ３の間に現れる生体信号を検出する。
【００４１】
図４Ｂは、衣服２０を着た人の左側臥位の一例を示す図である。
【００４２】
例えば、衣服２０を着た人の姿勢が左側臥位である場合、その人の左側の上腕部と脇腹とが床またはベッドなどに押し付けられる状態となる。したがって、衣服２０に取り付けられた電極Ｅ２はその人の左側の上腕部に接触し、電極Ｅ３はその人の左側の脇腹に接触する。このとき、電極特定部１１の姿勢検出センサは、人の姿勢を左側臥位として検出する。そこで、電極特定部１１は、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうち、その検出された姿勢である左側臥位に予め対応付けられている２つの電極Ｅ２および電極Ｅ３を、それぞれ接触電極として特定する。その結果、検出部１２は、接触電極Ｅ２およびＥ３の間に現れる生体信号を検出する。
【００４３】
図５Ａは、衣服２０を着た人の仰臥位の一例を示す図である。
【００４４】
例えば、衣服２０を着た人の姿勢が仰臥位である場合、その人の左右の肩甲骨が床またはベッドなどに押し付けられる状態となる。したがって、衣服２０に取り付けられた電極Ｅ１は、その人の右側の肩甲骨を覆う表皮に接触し、電極Ｅ２はその人の左側の肩甲骨を覆う表皮に接触する。このとき、電極特定部１１の姿勢検出センサは、人の姿勢を側臥位以外の姿勢として検出する。そこで、電極特定部１１は、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうち、その検出された姿勢（側臥位以外の姿勢）に予め対応付けられている２つの電極Ｅ１および電極Ｅ２を、それぞれ接触電極として特定する。その結果、検出部１２は、接触電極Ｅ１およびＥ２の間に現れる生体信号を検出する。
【００４５】
図５Ｂは、衣服２０を着た人の伏臥位の一例を示す図である。
【００４６】
例えば、衣服２０を着た人の姿勢が伏臥位である場合、その人の左右の胸部が床またはベッドなどに押し付けられる状態となる。したがって、衣服２０に取り付けられた電極Ｅ１は、その人の右側の胸部に接触し、電極Ｅ２はその人の左側の胸部に接触する。このとき、電極特定部１１の姿勢検出センサは、人の姿勢を側臥位以外の姿勢として検出する。そこで、電極特定部１１は、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうち、その検出された姿勢（側臥位以外の姿勢）に予め対応付けられている２つの電極Ｅ１および電極Ｅ２を、それぞれ接触電極として特定する。その結果、検出部１２は、接触電極Ｅ１およびＥ２の間に現れる生体信号を検出する。
【００４７】
図６は、衣服２０を着た人の座位の一例を示す図である。
【００４８】
例えば、衣服２０を着た人の姿勢が座位である場合、その人の左右の肩に衣服２０が掛けられた状態となる。したがって、衣服２０に取り付けられた電極Ｅ１は、その人の右側の肩に接触し、電極Ｅ２はその人の左側の肩に接触する。このとき、電極特定部１１の姿勢検出センサは、人の姿勢を側臥位以外の姿勢として検出する。そこで、電極特定部１１は、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうち、その検出された姿勢（側臥位以外の姿勢）に予め対応付けられている２つの電極Ｅ１および電極Ｅ２を、それぞれ接触電極として特定する。その結果、検出部１２は、接触電極Ｅ１およびＥ２の間に現れる生体信号を検出する。
【００４９】
また、図２に示すように、衣服２０を着た人の姿勢が立位である場合も、人の姿勢が座位である場合と同様に、電極特定部１１は、２つの電極Ｅ１および電極Ｅ２を、それぞれ接触電極として特定する。つまり、人の姿勢が立位である場合でも、その人の左右の肩に衣服２０が掛けられた状態となる。したがって、衣服２０に取り付けられた電極Ｅ１は、その人の右側の肩に接触し、電極Ｅ２はその人の左側の肩に接触する。このとき、電極特定部１１の姿勢検出センサは、人の姿勢を側臥位以外の姿勢として検出する。そこで、電極特定部１１は、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうち、その検出された姿勢（側臥位以外の姿勢）に予め対応付けられている２つの電極Ｅ１および電極Ｅ２を、それぞれ接触電極として特定する。その結果、検出部１２は、接触電極Ｅ１およびＥ２の間に現れる生体信号を検出する。
【００５０】
このように、本実施の形態における生体信号検出装置１００では、電極Ｅ１〜Ｅ３がそれぞれ衣服２０における上述の第１〜第３の領域に取り付けられているため、その衣服２０を着た人がどのような姿勢であっても、２つの電極を人に接触させることができる。さらに、本実施の形態における生体信号検出装置１００では、衣服を着た人の姿勢に応じてその人と接触する２つの電極がそれぞれ接触電極として特定される。したがって、衣服を着た人がどのような姿勢になっても、その姿勢に応じて人と接触する２つの接触電極が特定されるため、この２つの接触電極を用いて生体信号を検出することができる。つまり、衣服の電極が取り付けられた部分で人の一部を締め付けることによって、その電極を常にその人の一部に接触させる必要がない。これにより、例えば医療機関での入院患者の衣服のように、人を締め付ける部分がない衣服であっても、その衣服を着た人の生体信号を適切に検出することができる。その結果、人への締め付けによる圧迫を抑えて、その人に快適性を与えながら、生体信号を長時間にわたって検出することができる。
【００５１】
ここで、特定される２つの接触電極が人の姿勢に応じて異なる場合には、その２つの接触電極間で検出される生体信号も異なる。例えば、電極配置によってＲ波のピークの高さが異なることが想定され、適切なＲ波ピークの検出閾値も異なる。
【００５２】
図７は、その判定基準について閾値を例に取り示す。なお、図７に示す心電図の縦軸は電位（ｍＶ）を示し、横軸は時間（秒）を示す。
【００５３】
例えば、電極(Ｅ１，Ｅ２)を用いた場合の信号強度＞電極(Ｅ１，Ｅ３)を用いた場合の信号強度の時、電極(Ｅ１，Ｅ２)を用いた時の判定基準をＶ１とすると、Ｒ波以外のＰ波やＴ波のピークでも判定基準を超えてＲ波のピークであると誤判定してしまう可能性がある。そのため、信号強度に応じてピーク検出の閾値となる判定基準を変えることで、ピーク検出の誤判定を防止できる。この方法で検出したＲ波のピークにより心拍数を算出する。このように、端末装置３０は、電極特定部１１によって特定される２つの接触電極に応じて異なる判定基準を用いて、心拍数の算出を行う。
【００５４】
また、端末装置３０は、電極特定部１１によって特定される２つの接触電極に応じて異なる判定基準を用いて、心電図に基づく不整脈の判定を行ってもよい。この不整脈は、例えば期外収縮である。期外収縮は、規則正しくうっていた脈が一拍飛ぶまたは、通常よりも短い間隔で拍動することを言う。例えば、端末装置３０は、Ｒ波のピーク検出を行って平均的なＲ波間隔（ＲＲ間隔）を測定していて、その平均値から外れた間隔で拍動が起こった場合に期外収縮（不整脈）と判定する。端末装置３０は、このときのＲ波のピーク検出に、電極特定部１１によって特定される２つの接触電極に応じて異なる判定基準を用いる。
【００５５】
このように、特定される２つの接触電極に応じて異なる判定基準を用いて、心拍数の算出または不整脈の判定を行うことによって、どのような２つの電極が接触電極として特定されても、心拍数の算出または不整脈の判定を適切に行うことができる。
【００５６】
図８は、本実施の形態における生体信号検出装置１００の処理動作を示すフローチャートである。
【００５７】
まず、生体信号検出装置１００は、それぞれ独立して衣服に取り付けられた３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうち、衣服２０を着た人の姿勢に応じてその人と接触する２つの電極をそれぞれ接触電極として特定する（ステップＳ１０）。
【００５８】
次に、生体信号検出装置１００は、特定された２つの接触電極で生体信号の検出が行われるようにスイッチＳｗを切り替える（ステップＳ２０）。
【００５９】
次に、生体信号検出装置１００は、特定された２つの接触電極の間に現れる人の生体信号を検出する（ステップＳ３０）。
【００６０】
生体信号検出装置１００は、図８に示すフローチャートのステップＳ１０〜Ｓ３０の処理を、常に（毎サンプルごとに）繰り返し行ってもよく、特定の変化が検出されたときに、行ってもよい。
【００６１】
図９は、図８のステップＳ１０における接触電極の特定処理の詳細を示すフローチャートである。
【００６２】
生体信号検出装置１００の電極特定部１１は、まず、加速度センサなどの姿勢検出センサによって、人の姿勢を検出する（ステップＳ１１）。次に、電極特定部１１は、その姿勢が右側臥位であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ここで、右側臥位であると判定すると（ステップＳ１２のＹｅｓ）、電極特定部１１は、電極Ｅ１および電極Ｅ３を接触電極として特定する（ステップＳ１３）。一方、右側臥位でないと判定すると（ステップＳ１２のＮｏ）、電極特定部１１は、さらに、その姿勢が左側臥位であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。ここで、左側臥位であると判定すると（ステップＳ１４のＹｅｓ）、電極特定部１１は、電極Ｅ２および電極Ｅ３を接触電極として特定する（ステップＳ１５）。一方、左側臥位でないと判定すると（ステップＳ１４のＮｏ）、電極特定部１１は、その姿勢が、立位、座位、仰臥位または伏臥位であると判定し、電極Ｅ１および電極Ｅ２を接触電極として特定する（ステップＳ１６）。
【００６３】
なお、図９に示すフローチャートでは、姿勢検出センサによる検出結果が得られる度に、ステップＳ１２またはＳ１４における判定と、ステップＳ１３、Ｓ１５、またはＳ１６における接触電極の特定とを行っている。ここで、図９に示すフローチャートでは、ステップＳ１２において右側臥位であるか否かを判定した後に、ステップＳ１４において左側臥位であるか否かを判定しているが、ステップＳ１２とステップＳ１４のそれぞれの処理の順序は逆であってもよい。
【００６４】
また、人の姿勢が立位、座位、仰臥位または伏臥位であるか否かの判定を、ステップＳ１２またはステップＳ１４よりも先に行う方法も考えられる。しかし、人の姿勢が立位であるか、座位であるかの区別は難しい。また、立位、座位、仰臥位または伏臥位であるか否かを判定するよりも、右側臥位であるか否かの判定と、左側臥位であるか否かの判定を行って、いずれでもない場合に、立位、座位、仰臥位または伏臥位の何れかであると判定する方が姿勢の判定が容易である。したがって、図９に示すフローチャートのように、右側臥位であるか否かの判定と、左側臥位であるか否かの判定のみで接触電極を特定する方が、処理が簡単であるため、優位性がある。
【００６５】
図１０は、本実施の形態における衣服２０の他の例を示す図である。
【００６６】
衣服２０は、人がその衣服２０を着たときに、その人の一部を締め付ける締め付け部２０ａを有していてもよい。例えば、締め付け部２０ａは、人の上腕部および胸部を含む部分を締め付ける。この場合、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうちの電極Ｅ１および電極Ｅ２は、締め付け部２０ａにおける、その人に対向する面に取り付けられる。
【００６７】
したがって、この衣服２０では、締め付け部２０ａによる締め付けによって、電極Ｅ１および電極Ｅ２をより確実に人に接触させることができるため、より適切に生体信号を検出することができる。
【００６８】
図１１は、本実施の形態における衣服２０のさらに他の例を示す図である。
【００６９】
衣服２０は、人の左右それぞれの手首および前腕部を締め付ける締め付け部２０ｂと、人の左右の上腕部を締め付ける締め付け部２０ｃと、人の首を締め付ける締め付け部２０ｄとを有していてもよい。なお、締め付け部２０ｂおよび２０ｃは、繊維素材の伸縮によって前腕部および上腕部を締め付け、前腕部および上腕部のサポータとして構成されていてもよい。
【００７０】
この場合、生体信号検出装置１００は、電極Ｅ１〜Ｅ３を備えるとともに、さらに、電極Ｅ４およびＥ５を備えてもよい。電極Ｅ４は、衣服２０の締め付け部２０ｄにおける内側の面、つまり、人がその衣服２０を着たときに、人の首に対向する面に取り付けられる。電極Ｅ５は、衣服２０の左右それぞれの締め付け部２０ｂにおける内側の面、つまり、人がその衣服２０を着たときに、人の手首および前腕部に対向する面に取り付けられる。このように取り付けられた電極Ｅ４および電極Ｅ５は、それぞれ締め付け部による締め付けによって、人がどのような姿勢になってもその人に接触することができる。さらに、左右それぞれの締め付け部２０ｃによる締め付けによって、電極Ｅ１および電極Ｅ２をより安定して人に接触させることができる。
【００７１】
また、衣服２０による人の手首、前腕部、上腕部または首への締め付けによってその人に与える圧迫感は、他の部位の締め付けによって与える圧迫感よりも比較的小さく抑えられる。
【００７２】
図１２は、本実施の形態における、重りが付けられた衣服２０の例を示す図である。
【００７３】
衣服２０の裾には重り２１が取り付けられていてもよい。さらに、衣服２０の右袖および左袖のそれぞれの端にも重り２１が取り付けられていてもよい。
【００７４】
人が例えば立位または座位の姿勢でその衣服２０を着ているときには、この重り２１が衣服２０を鉛直下向きに引っ張ることになり、電極Ｅ１および電極Ｅ２をそれぞれ人の肩に押し当てることができる。その結果、電極Ｅ１および電極Ｅ２をより確実に人に接触させることができるため、より適切に生体信号を検出することができる。
【００７５】
図１３は、本実施の形態における衣服２０のさらに他の例を示す図である。
【００７６】
衣服２０は、所謂つなぎの形状をしていてもよい。この場合、その衣服２０は、人がその衣服２０を着たときに、その人の胴回りを締め付ける締め付け部２０ｅと、その人の右脚および左脚のそれぞれの一部を締め付ける締め付け部２０ｆとを有する。右脚の締め付け部２０ｆは、例えば、右脚のひざ下から足首までの部分（ふくらはぎの部分）を締め付け、左脚の締め付け部２０ｆは、例えば、左脚のひざ下から足首までの部分（ふくらはぎの部分）を締め付ける。なお、締め付け部２０ｅは、例えば衣服２０に埋め込まれたゴムの伸縮によって人の胴周りを締め付ける。締め付け部２０ｆは、繊維素材の伸縮によって左右の足のそれぞれのふくらはぎの部分を締め付け、ふくらはぎのサポータとして構成されていてもよい。
【００７７】
ここで、電極Ｅ３は、締め付け部２０ｅにおける、人の両脇腹および腰部に対向する面に取り付けられる。したがって、電極Ｅ３は、締め付け部２０ｅによる締め付けによって、人がどのような姿勢になってもその人に接触することができる。
【００７８】
また、このような衣服２０の場合には、生体信号検出装置１００は、さらに、両脚の締め付け部２０ｆのそれぞれにおける、ひざ下から足首までの部分に対向する面に取り付けられる電極Ｅ７を備えてもよい。これらの２つの電極Ｅ７はそれぞれ、締め付け部２０ｆによる締め付けによって、人がどのような姿勢になってもその人に接触することができる。
【００７９】
また、衣服２０が、図１３に示すように、つなぎの形状をしている場合には、胴回りまたはふくらはぎの部分への締め付けによって人に与える圧迫感も、比較的小さく抑えられる。したがって、人に与える圧迫感を抑えながら生体信号を検出することができる。
【００８０】
（実施の形態のまとめ）
本実施の形態における生体信号検出装置１００は、それぞれ独立して衣服に取り付けられた電極Ｅ１〜Ｅ３などの少なくとも３つの電極と、少なくとも３つの電極のうち、人と接触する２つの電極をそれぞれ接触電極として特定する電極特定部１１と、特定された２つの接触電極の間に現れるその人の生体信号を検出する検出部１２とを備える。ここで、本実施の形態では、電極特定部１１は、少なくとも３つの電極のうち、衣服２０を着た人の姿勢に応じてその人と接触する２つの電極をそれぞれ接触電極として特定する。
【００８１】
これにより、本実施の形態における生体信号検出装置１００では、人と接触する２つの電極がそれぞれ接触電極として特定される。したがって、衣服２０を着た人がどのような姿勢になっても、その姿勢に応じて人と接触する２つの接触電極が特定されるため、この２つの接触電極を用いて生体信号を検出することができる。つまり、衣服の電極が取り付けられた部分で人の一部を締め付けることによって、その電極を常にその人の一部に接触させる必要がない。これにより、例えば医療機関での入院患者の衣服のように、人を締め付ける部分がない衣服であっても、その衣服を着た人の生体信号を適切に検出することができる。その結果、人への締め付けによる圧迫を抑えて、その人に快適性を与えながら、生体信号を長時間にわたって検出することができる。
【００８２】
また、本実施の形態では、少なくとも３つの電極に含まれる電極Ｅ１（第１の電極）、電極Ｅ２（第２の電極）および電極Ｅ３（第３の電極）のそれぞれは、衣服２０のうちの第１の領域、第２の領域および第３の領域に取り付けられている。その第１の領域は、衣服２０のうち、人がその衣服２０を着たときに、その人の右半身における上腕部、肩甲骨、肩および胸部を含む範囲に対向する位置にある。第２の領域は、衣服２０のうち、人がその衣服２０を着たときに、その人の左半身における上腕部、肩甲骨、肩および胸部を含む範囲に対向する位置にある。第３の領域は、衣服２０のうち、人がその衣服２０を着たときに、その人の両脇腹および腰部を含む範囲に対向する位置にある。
【００８３】
これにより、衣服２０を着た人がどのような姿勢になっても、３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のうちの何れか２つの電極を人に接触させることができ、生体信号が検出不能となることを抑えることができる。  例えば、電極特定部１１は、人の姿勢が立位、座位、仰臥位または伏臥位であるときには、電極Ｅ１および電極Ｅ２をそれぞれ接触電極として特定する。電極特定部１１は、人の姿勢が右側臥位であるときには、電極Ｅ１および電極Ｅ３をそれぞれ接触電極として特定する。電極特定部１１は、人の姿勢が左側臥位であるときには、電極Ｅ２および電極Ｅ３をそれぞれ接触電極として特定する。
【００８４】
これにより、適切に接触電極を特定することができる。
【００８５】
また、本実施の形態では、少なくとも３つの電極は、導電性の繊維素材からなり、衣服２０に編み込まれていてもよい。
【００８６】
これにより、衣服２０の通常の繊維素材と電極との触感の違いを抑えることができる。その結果、電極が人に触れることによってその人が受ける不快感を抑えることができ、衣服２０の快適性を向上することができる。したがって、長時間における生体信号の検出をより容易にすることができる。
【００８７】
また、電極特定部１１は、人の姿勢を検出する姿勢検出センサを備え、その姿勢検出センサによって検出された姿勢に基づいて、２つの接触電極を特定してもよい。例えば、姿勢検出センサは、加速度センサまたはジャイロセンサである。あるいは、姿勢検出センサは、圧力センサである。
【００８８】
これにより、人の姿勢を適切に検出することができる。
【００８９】
また、衣服２０の裾には重り２１が取り付けられていてもよい。
【００９０】
これにより、人が例えば立位または座位の姿勢でその衣服２０を着ているときには、この重り２１が衣服２０を鉛直下向きに引っ張ることになる。したがって、少なくとも３つの電極のうちの何れかの電極が、衣服２０における、人の肩に対向する位置に取り付けられている場合には、その電極を人の肩に押し当てることができる。その結果、その電極をより確実に人に接触させることができるため、より適切に生体信号を検出することができる。
【００９１】
また、少なくとも３つの電極のうちの何れか１つの電極は、衣服のうちの第４の領域に取り付けられ、その第４の領域は、衣服２０のうち、人が衣服２０を着たときに、人の手首、前腕部、上腕部または首に対向する位置にあってもよい。例えば、図１１に示すように、第４の領域は、締め付け部２０ｂ〜２０ｄの内側にある。
【００９２】
衣服による人の手首、前腕部、上腕部または首への締め付けによってその人に与える圧迫感は、他の部位の締め付けによって与える圧迫感よりも比較的小さく抑えられる。したがって、これらの部位に対向する位置である第４の領域に電極が取り付けられる場合には、それらの部位を締め付けるように衣服を構成することによって、人に与える圧迫感を抑えながらその電極を人に安定して接触させることができる。
【００９３】
なお、生体信号検出装置１００が備えている少なくとも３つの電極のうちの何れか１つの電極が第４の領域に取り付けられていればよく、その少なくとも３つの電極のうちの電極Ｅ１〜電極Ｅ３のそれぞれが第１〜第３の領域に取り付けられていなくてもよい。逆に、少なくとも３つの電極のうちの電極Ｅ１〜電極Ｅ３のそれぞれが第１〜第３の領域に取り付けられ、かつ、少なくとも３つの電極のうちの他の電極がさらに第４の領域に取り付けられていてもよい。
【００９４】
また、衣服２０は、人が衣服２０を着たときに、その人の一部を締め付ける締め付け部を有し、少なくとも３つの電極のうちの何れか１つの電極は、その締め付け部における、人に対向する面に取り付けられてもよい。例えば、その締め付け部は、人の手首、前腕部、上腕部、首、腰、または下半身の一部を締め付ける。例えば、その締め付け部は、図１１に示す締め付け部２０ｂ〜２０ｄの何れか、あるいは、図１３に示す締め付け部２０ｅまたは締め付け部２０ｆである。
【００９５】
上述のように、衣服による人の手首、前腕部、上腕部または首への締め付けによってその人に与える圧迫感は、他の部位の締め付けによって与える圧迫感よりも小さく抑えられる。その衣服が、図１３に示すように、つなぎの形状をしている場合には、腰（つまり胴回り）または下半身の一部（つまり、ふくらはぎの部分）への締め付けによって人に与える圧迫感も、比較的小さく抑えられる。
【００９６】
したがって、締め付け部による締め付けによって、その締め付け部に取り付けられた電極を安定して人に接触させることができるとともに、人に与える圧迫感を抑えることができる。
【００９７】
なお、生体信号検出装置１００が備えている少なくとも３つの電極のうちの何れか１つの電極が、締め付け部に取り付けられていればよく、その少なくとも３つの電極のうちの電極Ｅ１〜電極Ｅ３のそれぞれが第１〜第３の領域に取り付けられていなくてもよい。逆に、少なくとも３つの電極のうちの電極Ｅ１〜電極Ｅ３のそれぞれが第１〜第３の領域に取り付けられ、かつ、少なくとも３つの電極のうちの他の電極がさらに締め付け部に取り付けられていてもよい。
【００９８】
（変形例１）
上記実施の形態における生体信号検出装置１００は、端末装置３０に生体信号を出力し、その生体信号の解析を端末装置３０にさせたが、生体信号検出装置１００がその解析を行ってもよい。
【００９９】
図１４は、上記実施の形態の変形例に係る生体信号検出装置の構成例を示す図である。
【０１００】
本変形例に係る生体信号検出装置１００ａは、それぞれ独立して衣服２０に取り付けられた３つの電極Ｅ１〜Ｅ３と、配線Ｗ１〜Ｗ３を介してそれらの電極Ｅ１〜Ｅ３に接続される処理部１０ａとを備える。
【０１０１】
処理部１０ａは、上記実施の形態の処理部１０と同様に、電極特定部１１、スイッチＳｗおよび検出部１２を備えるとともに、記録部１７および解析部１６を備える。
【０１０２】
解析部１６は、上述の端末装置３０と同様に、検出部１２によって検出された生体信号を用いて心電図を生成し、その心電図を解析する。これにより、端末装置３０などの外部装置を用いることなく心電図を容易に解析することができる。
【０１０３】
また、この解析部１６は、図７に示すように、電極特定部１１によって特定される２つの接触電極に応じて異なる判定基準を用いて、その心電図に基づくＲ波ピークの検出を行う。
【０１０４】
これにより、特定される２つの接触電極に応じて異なる判定基準を用いて、Ｒ波ピークの検出を行うことによって、どのような２つの電極が接触電極として特定されても、心拍数の算出および不整脈の判定を適切に行うことができる。
【０１０５】
記録部１７は、解析部１６によって生成された心電図、またはその心電図の解析結果を記録する。この記録された心電図または解析結果は、一定時間を経過した後に例えば医師などによって確認される。また、記録部１７には、心電図の解析結果だけではなく、心電図そのものを記録することも可能である。これにより、医師は波形形状の確認が可能になる。
【０１０６】
また、処理部１０ａは、さらに、電極特定部１１、検出部１２、記録部１７および解析部１６のうちの少なくとも１つに電力を供給する蓄電池１４と、振動に応じて発電し、発電によって得られた電力をその蓄電池１４に供給する振動発電機１５を備えてもよい。
【０１０７】
これにより、生体信号の検出などの処理に必要な電力を処理部１０ａ自体で賄うことができるため、電力不足によって生体信号が検出されなくなることを防ぐことができる。
【０１０８】
（変形例２）
上記実施の形態における生体信号検出装置１００の電極特定部１１は、加速度センサなどの姿勢検出センサによって検出された人の姿勢に基づいて、２つの接触電極を特定したが、人の姿勢に関わらずに２つの接触電極を特定してもよい。
【０１０９】
本変形例に係る電極特定部１１は、生体信号検出装置１００または１００ａに備えられている３つの電極Ｅ１〜Ｅ３のそれぞれの間に現れる信号に基づいて、その３つの電極Ｅ１〜Ｅ３の中から、２つの接触電極を特定する。なお、生体信号検出装置１００または１００ａが３つの電極Ｅ１〜Ｅ３以外の少なくとも１つの電極を備えている場合には、その電極も含む４つ以上の電極のそれぞれの間に現れる信号に基づいて、その４つ以上の電極の中から、２つの接触電極を特定する。
【０１１０】
つまり、電極特定部１１は、少なくとも３つの電極のうちの２つの電極の組み合わせごとに、２つの電極間に現れる信号を取得する。そして、電極特定部１１は、その組み合わせごとに取得された信号のうち、最も強度の強い信号が取得された組み合わせに含まれる２つの電極のそれぞれを、接触電極として特定する。
【０１１１】
これにより、加速度センサなどの姿勢検出センサを用いることなく、簡単な構成で接触電極を特定することができる。
【０１１２】
以上、本発明に係る生体信号検出装置について、上記実施の形態およびその変形例を用いて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１１３】
例えば、上記実施の形態および変形例では、生体信号検出装置は出力部１３およびスイッチＳｗを備えていたが、これらの構成要素は必須ではなく、これらの構成要素を備えていなくてもよい。また、図１０、図１１および図１３に示す締め付け部の位置は、一例であって、どのような位置に締め付け部があってもよい。また、その締め付け部の内側に、電極が取り付けられていても、取り付けられていなくてもよい。例えば、靴下、パンツ、ストッキングなどに電極が取り付けられていてもよい。
【０１１４】
なお、上記実施の形態および変形例において、処理部に含まれる各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記実施の形態および変形例の生体信号検出装置を実現するソフトウェアは、図８および図９に示すフローチャートに含まれる各ステップをコンピュータに実行させるプログラムである。
【０１１５】
以上、一つまたは複数の態様に係る生体信号検出装置について、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態および変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態および変形例に施したものや、実施の形態および変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明にかかる生体信号検出は、生体信号を長時間にわたって容易に検出することができるという効果を奏し、例えば、入院患者の衣服に取り付けて生体信号を常時検出する装置などに有用である。
【符号の説明】
【０１１７】
１０、１０ａ    処理部
１１    電極特定部
１２    検出部
１３    出力部
１４    蓄電池
１５    振動発電機
１６    解析部
１７    記録部
２０    衣服
３０    端末装置
１００，１００ａ      生体信号検出装置
Ｅ１〜Ｅ７    電極
Ｓｗ        スイッチ
Ｗ１〜Ｗ３    配線
【図１Ａ】
2017121442.tif 000003
【図１Ｂ】
2017121442.tif 000004
【図２】
2017121442.tif 000005
【図３】
2017121442.tif 000006
【図４Ａ】
2017121442.tif 000007
【図４Ｂ】
2017121442.tif 000008
【図５Ａ】
2017121442.tif 000009
【図５Ｂ】
2017121442.tif 000010
【図６】
2017121442.tif 000011
【図７】
2017121442.tif 000012
【図８】
2017121442.tif 000013
【図９】
2017121442.tif 000014
【図１０】
2017121442.tif 000015
【図１１】
2017121442.tif 000016
【図１２】
2017121442.tif 000017
【図１３】
2017121442.tif 000018
【図１４】
2017121442.tif 000019