(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浴槽内に設置された電極によって検知された入浴者の心電信号に基づいて、所定の信号処理を行う心電信号処理装置において、
前記電極によって検出された心電信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段によって増幅された心電信号に基づいて所定の心電情報を作成する心電情報作成機能を有する制御手段と、
前記浴槽に貯留された湯水の導電率を測定する導電率測定手段とを備え、
前記増幅手段は、前記浴槽に貯留された湯水の導電率に応じて、入力される心電信号の増幅率を変更可能に構成されていることを特徴とする心電信号処理装置。
【請求項２】
前記増幅手段は、増幅器と、前記増幅器の倍率を設定する倍率設定手段とを備えている請求項１に記載の心電信号処理装置。
【請求項３】
前記増幅手段は、演算増幅器と、前記演算増幅器の負帰還回路に選択的に接続される複数の負帰還抵抗とを備えており、
前記負帰還回路に対する複数の前記負帰還抵抗の接続状態を切り替えることによって、増幅率を変更するようにした請求項１に記載の心電信号処理装置。
【請求項４】
前記導電率測定手段から出力される導電率検出信号が、前記制御手段に入力されるようになっており、
前記増幅手段は、前記導電率検出信号に応じて前記制御手段から出力される切替指令に従って、前記負帰還回路に対する複数の前記負帰還抵抗の接続状態を切り替える切替手段を備えている請求項３に記載の心電信号処理装置。
【請求項５】
浴槽内に設置された電極によって検知された入浴者の心電信号に基づいて、所定の信号処理を行う心電信号処理装置において、
前記電極によって検出された心電信号を増幅する演算増幅器を有する増幅手段と、
前記増幅手段によって増幅された心電信号に基づいて所定の心電情報を作成する心電情報作成機能を有する制御手段と、
前記浴槽に貯留された湯水の導電率を測定する導電率測定手段とを備え、
前記制御手段には、前記導電率測定手段によって測定された導電率が入力されるようになっており、
前記制御手段は、入力された導電率に基づいて所定の出力処理を実行し、前記演算増幅器の入力側に出力する負帰還電圧を制御することによって、前記増幅手段の増幅率を変更するようにした心電信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、浴槽内に設置された電極によって検知された入浴者の心電信号に基づいて、入浴者の心拍数を算出する心拍数算出処理等の所定の信号処理を行う心電信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
入浴時に心拍を測定する浴槽においては、心臓に負担をかけずに入浴を行うことができるように、従来から、浴槽に浸かっている入浴者の心拍数や心電波形等の心電情報を報知する心電情報報知システムが開発されており、この種の心電情報報知システムとしては、例えば、図４に示すようなものがある。
【０００３】
この心電情報報知システム５０は、同図に示すように、浴槽に浸かっている入浴者が発する心電信号を、浴槽内の湯水を介して検出する電極５１ａ、５１ｂと、この電極５１ａ、５１ｂによって検出された心電信号に基づいて、単位時間当りの心拍数を算出する心拍数算出処理を行う心電信号処理装置５２と、この心電信号処理装置５２によって算出された単位時間当りの心拍数を表示する表示装置５８とから構成されており、心電信号処理装置５２は、電極５１ａ、５１ｂ間の電位差を心電信号として増幅する差動増幅回路５３と、この差動増幅回路５３によって増幅された心電信号からノイズ成分を除去するフィルタ回路５４と、このフィルタ回路５４によってノイズ成分が除去された心電信号を増幅する増幅回路５５と、この増幅回路５５によって増幅された心電信号の波形を整形する波形整形回路５６と、この波形整形回路５６によって波形整形された心電信号に基づいて、単位時間当りの心拍数を算出する演算回路５７とを備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような心電情報報知システム５０に使用されている心電信号処理装置５２では、増幅回路５５による心電信号の増幅率を予め定めた固定値に設定することになるが、水質の変化や入浴剤の使用等によって浴槽に貯留された湯水の導電率が大幅に変動すると、これに伴って電極５１ａ、５１ｂによって検出される心電信号の信号レベルも大幅に変動することになるので、電極５１ａ、５１ｂによって検出される心電信号の信号レベルが大きくなる、湯水の導電率が低い状態にあわせて増幅回路５５の増幅率を設定しておくと、電極５１ａ、５１ｂによって検出される心電信号の信号レベルが小さくなる、湯水の導電率が高いときには、増幅回路５５から出力される心電信号レベルが低すぎて、その後に演算回路５７で行われる心拍数の算出処理等を適切に行うことができない。
【０００５】
逆に、電極５１ａ、５１ｂによって検出される心電信号の信号レベルが小さくなる、湯水の導電率が高い状態にあわせて増幅回路５５の増幅率を設定しておくと、電極５１ａ、５１ｂによって検出される心電信号の信号レベルが大きくなる、湯水の導電率が低いときには、増幅回路５５から出力される心電信号が飽和状態になるので、入浴者の心拍数を算出することができなくなるといった問題がある。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、浴槽に貯留された湯水の導電率の影響を受けることなく、心拍数算出処理等の所定の処理を確実に行うことができる心電信号処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、浴槽内に設置された電極によって検知された入浴者の心電信号に基づいて、所定の信号処理を行う心電信号処理装置において、前記電極によって検出された心電信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段によって増幅された心電信号に基づいて所定の心電情報を作成する心電情報作成機能を有する制御手段と、前記浴槽に貯留された湯水の導電率を測定する導電率測定手段とを備え、前記増幅手段は、前記浴槽に貯留された湯水の導電率に応じて、入力される心電信号の増幅率を変更可能に構成されていることを特徴とする心電信号処理装置を提供するものである。
【０００８】
以上のように、この心電信号処理装置では、浴槽に貯留された湯水の導電率に応じて、検出された心電信号を増幅する増幅手段の増幅率を変更することができるので、電極によって検出される心電信号の信号レベルが小さくなる、浴槽に貯留された湯水の導電率が高いときには、増幅手段の増幅率を大きくし、電極によって検出される心電信号の信号レベルが大きくなる、浴槽に貯留された湯水の導電率が低いときには、増幅手段の増幅率を小さくすることによって、浴槽に貯留された湯水の導電率の影響を受けることなく、その後に制御手段で行われる心拍数の算出処理等を適切に行うことが可能となる。
【０００９】
具体的には、請求項２にかかる発明の心電信号処理装置のように、前記増幅手段を、増幅器と、前記増幅器の倍率を設定する倍率設定手段とによって構成すればよく、さらに具体的には、請求項３にかかる発明の心電信号処理装置のように、前記増幅手段を、演算増幅器と、前記演算増幅器の負帰還回路に選択的に接続される複数の負帰還抵抗とによって構成し、前記負帰還回路に対する複数の前記負帰還抵抗の接続状態を切り替えることによって、増幅率を変更するようにすればよい。
【００１０】
また、複数の前記負帰還抵抗の接続状態を切り替えるには、請求項４にかかる発明の心電信号処理装置のように、前記導電率測定手段から出力される導電率検出信号を前記制御手段に入力し、前記導電率検出信号に応じて前記制御手段から出力される切替指令に従って、前記負帰還回路に対する複数の前記負帰還抵抗の接続状態を切り替える切替手段を前記増幅手段に設ける構成を採用すればよい。
【００１１】
また、上記の課題を解決するため、請求項５にかかる発明は、浴槽内に設置された電極によって検知された入浴者の心電信号に基づいて、所定の信号処理を行う心電信号処理装置において、前記電極によって検出された心電信号を増幅する演算増幅器を有する増幅手段と、前記増幅手段によって増幅された心電信号に基づいて所定の心電情報を作成する心電情報作成機能を有する制御手段と、前記浴槽に貯留された湯水の導電率を測定する導電率測定手段とを備え、前記制御手段には、前記導電率測定手段によって測定された導電率が入力されるようになっており、前記制御手段は、入力された導電率に基づいて所定の出力処理を実行し、前記演算増幅器の入力側に出力する負帰還電圧を制御することによって、前記増幅手段の増幅率を変更するようにした心電信号処理装置を提供するものである。
【００１２】
以上のように、この心電信号処理装置では、浴槽に貯留された湯水の導電率に基づいて、制御手段が所定の出力処理を実行し、演算増幅器の入力側に出力する負帰還電圧を制御することによって、増幅手段の増幅率を変更するようになっているので、浴槽に貯留された湯水の導電率が高いときには増幅手段の増幅率を大きくし、浴槽に貯留された湯水の導電率が低いときには増幅手段の増幅率を小さくすることによって、浴槽に貯留された湯水の導電率の影響を受けることなく、心電信号に基づいて行われる心拍数の算出処理等を適切に行うことが可能となる。
【００１３】
なお、上述した「導電率測定手段」は、浴槽に貯留された「導電率」を直接測定するもの以外に、浴槽に貯留された湯水の「導電率」に相当する「電気抵抗」等の物性値を測定するものも含む広い概念である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の心電信号処理装置を使用した心電情報報知システムを示している。同図に示すように、この心電情報報知システム１は、浴室Ｒ内に設置された浴槽Ｂに対する自動注湯機能や追焚機能の他、シャワーやカラン等への給湯機能を備えた風呂給湯器１０と、この風呂給湯器１０を操作するための操作手段として、浴室Ｒ及び台所に設置される浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂと、浴槽Ｂに浸かっている入浴者の心電信号を検出するために浴槽Ｂ内に設置される心拍検出電極３１、３２、３３と、これらの心拍検出電極３１、３２、３３がそれぞれ接続され、心拍検出電極３１、３２、３３によって検出された心電信号に基づいて、１分間当りの心拍数に数値化された心拍データを作成する、本発明にかかる心電信号処理装置である心拍数演算ユニット４０とを備えており、この心拍数演算ユニット４０には、前記風呂給湯器１０から電源の供給が行われるようになっている。なお、図１では、通信系統を破線で、電源系統を実線で表示してある。
【００１５】
前記風呂給湯器１０、前記浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂには、通信手段であるシリアルインターフェースを介して相互に通信可能なコントローラ１１、２１ａ、２１ｂがそれぞれ搭載されており、これらのコントローラ１１、２１ａ、２１ｂが相互に連携をとりながら、風呂給湯器１０の運転動作を統括的に制御している。
【００１６】
また、浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂは、風呂設定温度、給湯設定温度等の風呂給湯器関連情報や入浴者の心拍数等の心拍関連情報等を表示する表示部２２ａ、２２ｂをそれぞれ備えており、これらの表示部２２ａ、２２ｂには、風呂給湯器関連情報または心拍関連情報のいずれを表示させるのかを切り替える（選択する）ための報知モード切替（選択）用のメニュースイッチ（図示せず）が表示されるようになっている。
【００１７】
一対の心拍検出電極３１、３２は、浴槽Ｂに浸かった入浴者の心臓を挟むように、浴槽Ｂにおける一端側の左右両側壁に、残りの心拍検出電極（中性点）３３は、浴槽Ｂに浸かった入浴者の足元側（他端側）における浴槽Ｂの側壁にそれぞれ設置されており、各心拍検出電極３１、３２、３３は、浴槽Ｂに貯留された湯水を介して入浴者の心電信号が検出されるように、所定の高さ位置に設置されている。
【００１８】
前記心拍数演算ユニット４０は、通信手段であるシリアルインターフェースを介して、浴室用操作リモコン２０ａや台所用操作リモコン２０ｂに通信可能に接続されており、この心拍数演算ユニット４０によって作成された心拍データ（１分間当りの心拍数）が、所定の時間間隔（例えば、２秒間隔）で浴室用操作リモコン２０ａや台所用操作リモコン２０ｂのコントローラ２１ａ、２１ｂに送信されるようになっている。
【００１９】
この心拍数演算ユニット４０は、図２に示すように、心拍検出電極３１、３２、３３がそれぞれ接続され、心拍検出電極３１、３２、３３によって検出された心電信号から周波数の高いインパルスノイズを除去する第１フィルタ回路４１と、この第１フィルタ回路４１によってノイズが除去された心電信号を増幅する差動増幅回路４２と、この差動増幅回路４２によって増幅された心電信号から電源周波数以上のノイズを除去する第２フィルタ回路４３と、この第２フィルタ回路４３によってノイズが除去された心電信号を再度増幅する増幅回路４４と、この増幅回路４４によって増幅された心電信号が入力されるマイクロコンピュータ４５と、浴槽Ｂに貯留された湯水の導電率を測定する導電率センサ４７とを備えており、マイクロコンピュータ４５が、入力された心電信号に基づいて１分間当りの心拍数に数値化された心拍データを作成し、この心拍データをシリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）４６を介して浴室用操作リモコン２０ａや台所用操作リモコン２０ｂのコントローラ２１ａ、２１ｂに送信するようになっている。
【００２０】
前記導電率センサ４７は、浴槽Ｂに設置される通水口（風呂アダプタ）に設けられた一対の導電率検出電極４７ａと、この一対の導電率検出電極４７ａによって検出される、浴槽Ｂ内の湯水の電気抵抗を、導電率検出信号である電圧信号として出力するセンサ回路４７ｂとから構成されており、このセンサ回路４７ｂから出力される電圧信号がマイクロコンピュータ４５に入力されるようになっている。
【００２１】
前記増幅回路４４は、図３に示すように、第２フィルタ回路４３からコンデンサ４８を介して出力される心電信号が非反転入力端子（＋）に入力される演算増幅器４４１を備えた非反転増幅回路であり、演算増幅器４４１の反転入力端子（−）は、抵抗４４２を介してシグナルグランド（２．５Ｖ）に接続されていると共に、演算増幅器４４１の出力が反転入力端子側に負帰還されている。
【００２２】
演算増幅器４４１の負帰還回路は、マイクロコンピュータ４５によってスイッチング操作される半導体スイッチ４４３を介して並列的に接続された、抵抗値の異なる帰還抵抗がそれぞれ接続された４つの有抵抗回路４４４を備えており、半導体スイッチ４４３によって４つの有抵抗回路４４４を適宜切り替えることで、増幅回路４４の増幅率を４段階に変更することができるようになっている。
【００２３】
前記マイクロコンピュータ４５は、導電率センサ４７から出力される電圧信号に対応する導電率を予め記憶しており、浴槽Ｂに貯留された湯水の導電率が高くなると、増幅回路４４の増幅率を大きくするように、逆に、浴槽Ｂに貯留された湯水の導電率が低くなると、増幅回路４４の増幅率を小さくするように、上述した４つの有抵抗回路４４４を切り替えるための切替信号を半導体スイッチ４４３に出力するようになっている。
【００２４】
以上のように構成された心電情報報知システム１では、浴室用操作リモコン２０ａまたは台所用操作リモコン２０ｂの運転スイッチをＯＮすると、浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂの表示部２２ａ、２２ｂに、風呂設定温度や給湯設定温度等の風呂給湯器関連情報が自動的に表示されるが、浴槽Ｂに浸かった入浴者または入浴者以外の家族の人が、浴室用操作リモコン２０ａまたは台所用操作リモコン２０ｂを操作することによって、報知モード切替（選択）用のメニュースイッチを表示させ、このメニュースイッチによって心拍関連情報の報知モードに切り替えると、浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂの表示部２２ａ、２２ｂに入浴者の心拍数が表示される。
【００２５】
以上のように、この心電情報報知システム１では、心拍数演算ユニット４０を構成している増幅回路４４が、増幅率を変更可能な構成になっており、しかも、浴槽Ｂに貯留された湯水の導電率に応じて、マイクロコンピュータ４５が増幅回路４４の増幅率を自動的に変更するようになっているので、水質の変化や入浴剤の使用等によって浴槽Ｂに貯留された湯水の導電率が大幅に変動したとしても、マイクロコンピュータ４５には、常に、適正な信号レベルの心電信号が入力されることになる。
【００２６】
従って、マイクロコンピュータ４５は、常に、適正な信号レベルの心電信号に基づいて、心拍数等の算出処理を実行することができ、浴槽Ｂに貯留された湯水の導電率の影響を受けることなく、入浴者の心拍数等の適正な心電情報を確実に報知することができる。
【００２７】
なお、上述した実施形態では、演算増幅器４４１の負帰還回路を構成している抵抗値の異なる複数の有抵抗回路４４４を、浴槽Ｂに貯留された湯水の導電率に応じてマイクロコンピュータ４５が半導体スイッチ４４３を介して切り替えることによって増幅回路４４の増幅率を変更するようになっているが、これに限定されるものではなく、例えば、演算増幅器４４１の入力側にマイクロコンピュータ４５のＤ／Ａ出力ポートから帰還電圧を直接出力する構成を採用し、この帰還電圧を、浴槽Ｂに貯留された湯水の導電率に応じてマイクロコンピュータ４５が制御することで、増幅回路４４の増幅率を変更するようにしてもよい。
【００２８】
また、上述した実施形態では、導電率検出電極４７ａを、浴槽Ｂに設置される風呂アダプタ内に設けるようにしているが、これに限定されるものではなく、風呂給湯器１０の追焚系統の配管内に導電率検出電極を設けることも可能である。
【００２９】
また、上述した実施形態では、マイクロコンピュータ４５が、検出された心電信号に基づいて入浴者の心拍数のみを算出するようにしているが、これに限定されるものではなく、マイクロコンピュータ４５が一定時間毎に算出した心拍数を記憶しておき、記憶された心拍数に基づいて、一定時間内における心拍数の平均値、最大値、最小値等を算出し、これらを浴室用操作リモコン２０ａや台所用操作リモコン２０ｂの表示部２２ａ、２２ｂに表示させるようにしてもよい。
【００３０】
また、上述した実施形態では、本発明にかかる心電信号処理装置の一例である心拍数演算ユニット４０を使用した心電情報報知システム１について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明の心電信号処理装置は、浴槽内に設置された電極によって間接的に検知された入浴者の心電信号に基づいて、種々の信号処理を行う場合に適用することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる心電信号処理装置の一実施形態である心拍数演算ユニットが使用されている心電情報報知システムを示す概略構成図である。
【図２】同上の心拍数演算ユニットを示すブロック図である。
【図３】同上の心拍数演算ユニットを構成している増幅回路の詳細を示す回路図である。
【図４】従来の心電信号処理装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  心電情報報知システム
１０  風呂給湯器
２０ａ  浴室用操作リモコン
２０ｂ  台所用操作リモコン
３１、３２、３３  心拍検出電極（電極）
４０  心拍数演算ユニット（心電信号処理装置）
４４  増幅回路（増幅手段）
４４１  演算増幅器
４４２  抵抗
４４３  半導体スイッチ（切替手段）
４４４  有抵抗回路
４５  マイクロコンピュータ（制御手段）
４７  導電率センサ（導電率測定手段）
４７ａ  導電率検出電極
４７ｂ  センサ回路
Ｂ  浴槽
Ｒ  浴室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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