特開 2024-143439 生体情報計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024143439

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】生体情報計測装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/276 20210101AFI20241003BHJP

   A61B 5/332 20210101ALI20241003BHJP

   A61B 5/308 20210101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

A61B5/276 100

A61B5/332

A61B5/308

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023056119

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】503246015

【氏名又は名称】オムロンヘルスケア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小野 健児

【テーマコード（参考）】

4C127

【Ｆターム（参考）】

4C127AA02

4C127BB03

4C127CC01

4C127LL15

(57)【要約】

【課題】精度の良い心電波形を得るとともに各電極の接触状態を検知することができる心電計測装置を提供する。
【解決手段】第１電極と、第２電極と、第３電極とを備え、前記第３電極の電位を基準電位として、前記第１電極及び前記第２電極の電位差に基づいて計測対象の生体情報を計測する生体情報計測装置であって、第１非反転増幅回路と、１プルアップ抵抗と、第１接触信号出力手段と、第２非反転増幅回路と、２プルアップ抵抗と、第２接触信号出力手段と、前記第１非反転増幅回路により増幅されて出力される第１増幅電位、及び前記第２非反転増幅回路により増幅されて出力される第２増幅電位、の差分を増幅して前記生体情報を出力する差動増幅回路と、前記生体情報を計測する処理を実行する制御手段と、を有する生体情報計測装置。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極と、第２電極と、第３電極とを備え、前記第３電極の電位を基準電位として、前記第１電極及び前記第２電極の電位差に基づいて計測対象の生体情報を計測する生体情報計測装置であって、
前記第１電極の電位が非反転入力端子に入力される第１増幅器を備える第１非反転増幅回路と、
前記第１電極と前記第１非反転増幅回路との間に接続される第１プルアップ抵抗と、
前記第１非反転増幅回路を含み、前記第１非反転増幅回路からの出力信号を用いて前記第１電極の前記計測対象に対する接触状態に係る信号を出力する第１接触信号出力手段と、
前記第２電極の電位が非反転入力端子に入力される第２増幅器を備える第２非反転増幅回路と、
前記第２電極と前記第２非反転増幅回路との間に接続される第２プルアップ抵抗と、
前記第２非反転増幅回路を含み、前記第２非反転増幅回路からの出力信号を用いて前記第２電極の前記計測対象に対する接触状態に係る信号を出力する第２接触信号出力手段と、
前記第１非反転増幅回路により増幅されて出力される第１増幅電位、及び前記第２非反転増幅回路により増幅されて出力される第２増幅電位、の差分を増幅して前記生体情報を出力する差動増幅回路と、
前記生体情報を計測する処理を実行する制御手段と、
を有する生体情報計測装置。

【請求項2】

前記第１接触信号出力手段は前記第１増幅電位を用いて前記第１電極の前記計測対象に対する接触状態に係る信号を出力し、
前記第２接触信号出力手段は前記第２増幅電位を用いて前記第２電極の前記計測対象に対する接触状態に係る信号を出力する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の生体情報計測装置。

【請求項3】

少なくとも前記生体情報の計測処理中の、前記第１電極の前記計測対象に対する接触状態に係る信号、及び前記第２電極の前記計測対象に対する接触状態に係る信号、を記憶する記憶手段をさらに有する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の生体情報計測装置。

【請求項4】

前記第１接触信号出力手段及び前記第２接触信号出力手段はそれぞれＡ／Ｄ変換器を備えており、
前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号を用いて、前記第１電極及び前記第２電極の前記計測対象に対するそれぞれの前記接触状態を少なくとも３段階に分類する接触状態分類手段、をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報計測装置。

【請求項5】

少なくとも前記生体情報の計測処理中の、前記分類された前記接触状態の情報、を記憶する記憶手段をさらに有する、
ことを特徴とする、請求項４に記載の生体情報計測装置。

【請求項6】

前記第１プルアップ抵抗及び前記第２プルアップ抵抗は、２００ＭΩ以上の抵抗値を有する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の生体情報計測装置。

【請求項7】

前記第１プルアップ抵抗及び前記第２プルアップ抵抗は、３００ＭΩ以上の抵抗値を有
する、
ことを特徴とする、請求項６に記載の生体情報計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘルスケア関連の技術分野に属し、特に、生体情報計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、血圧値、心電波形などの、個人の身体・健康に関する情報（以下、生体情報ともいう）を計測機器によって計測し、当該計測結果を情報端末で記録、分析することで、健康管理を行うことが普及しつつある。

【0003】

上記のような計測機器の一例として、日常生活において胸部の痛みや動悸などの異常発生時にすぐに心電波形を計測する携帯型の心電計測装置が提案されており、心疾患の早期発見や適切な治療への貢献が期待されている（例えば、特許文献１など）。

【0004】

特許文献１には、被験者に装着した３つの電極によって心電図を取得する携帯型生体信号用テレメータ装置において、被験者への電極の装着状態を検出し、電極装着異常の際には電極外れ信号を出力する電極異常検出回路を有する構成が開示されている。このような構成によれば、電極の装着状態に異常がある場合にはユーザーがこれを認知し、電極の装着し直しなどを行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平６－２６９４１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１に記載の技術によれば、電極装着異常がある場合にはこれを報知するとともに、心電波形計測（及び波形データの外部への送信）のための回路への電力供給を遮断するようになっている。しかしながら、実際には、心電計測中においても体動などに起因して電極の電位が変動して、電極の装着異常と判定されてしまうおそれがある。また、特に肌が乾燥しやすい冬場などでは電極を皮膚に接触させていたとしても、電極が正常に装着されていないと判定されてしまうおそれもある。これでは、心電計測が途中で何度も中断する、或いはそもそも開始できないといった問題が生じ得る。

【0007】

本発明は、上記のような問題に鑑み、精度の良い心電波形を得るとともに各電極の接触状態を検知することができる技術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】

上記の課題を解決するため、本発明に係る生体情報計測装置は以下の構成を採用する。即ち、
第１電極と、第２電極と、第３電極とを備え、前記第３電極の電位を基準電位として、前記第１電極及び前記第２電極の電位差に基づいて計測対象の生体情報を計測する生体情報計測装置であって、
前記第１電極の電位が非反転入力端子に入力される第１増幅器を備える第１非反転増幅回路と、
前記第１電極と前記第１非反転増幅回路との間に接続される第１プルアップ抵抗と、
前記第１非反転増幅回路を含み、前記第１非反転増幅回路からの出力信号を用いて前記第１電極の前記計測対象に対する接触状態に係る信号を出力する第１接触信号出力手段と、
前記第２電極の電位が非反転入力端子に入力される第２増幅器を備える第２非反転増幅回路と、
前記第２電極と前記第２非反転増幅回路との間に接続される第２プルアップ抵抗と、
前記第２非反転増幅回路を含み、前記第２非反転増幅回路からの出力信号を用いて前記第２電極の前記計測対象に対する接触状態に係る信号を出力する第２接触信号出力手段と、
前記第１非反転増幅回路により増幅されて出力される第１増幅電位、及び前記第２非反転増幅回路により増幅されて出力される第２増幅電位、の差分を増幅して前記生体情報を出力する差動増幅回路と、
前記生体情報を計測する処理を実行する制御手段と、
を有する生体情報計測装置である。

【0009】

なお、前記プルアップ抵抗の抵抗値は、例えば２００ＭΩ以上、より望ましくは３００ＭΩ以上とすることができる。上記のような構成により、第１電極と第２電極の電位差を増幅して出力する差動増幅器の入力前段において第１電極と第２電極の電位を示す信号が増幅されるため、Ｓ（Ｓｉｇｎａｌ）／Ｎ（Ｎｏｉｓｅ）比の高い信号を用いて精度よく生体情報を計測することが可能になる。また、第１電極と第２電極と、それぞれが接続される非反転増幅回路との間にプルアップ抵抗が配置されるため、各電極の電位を示す信号のノイズを低減することができる。そして、このような信号を入力とする非反転増幅回路からの出力信号を用いて、各電極の計測対象との接触状態に係る信号を出力する構成としているため、接触検知のための回路が心電波形に影響を与える虞がなく、精度の良い心電波形の計測と電極の接触状態の検知を並行して行うことができる。

【0010】

また、前記第１接触信号出力手段は前記第１増幅電位を用いて前記第１電極の前記計測対象に対する接触状態に係る信号を出力し、前記第２接触信号出力手段は前記第２増幅電位を用いて前記第２電極の前記計測対象に対する接触状態に係る信号を出力するのであってもよい。これとは逆に、各接触信号出力手段は、増幅率が１である信号を用いて、各電極の計測対象に対する接触状態に係る信号を出力するのであってもよい。

【0011】

また、前記生体情報計測装置は少なくとも前記生体情報の計測処理中の、前記第１電極の前記計測対象に対する接触状態に係る信号、及び前記第２電極の前記計測対象に対する接触状態に係る信号、を記憶する記憶手段をさらに有していてもよい。これにより、心電計測時の電極の接触状態を後から確認することができる。

【0012】

また、前記第１接触信号出力手段及び前記第２接触信号出力手段はそれぞれＡ（Ａｎａｌｏｇ）／Ｄ（Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器を備えており、前記生体情報計測装置は、前記Ａ／Ｄ変換器から出力されるデジタル信号を用いて、前記第１電極及び前記第２電極の前記計測対象に対するそれぞれの前記接触状態を少なくとも３段階に分類する接触状態分類手段、をさらに有していてもよい。また、少なくとも前記生体情報の計測処理中の、前記分類された前記接触状態の情報を前記記憶手段に記憶するようにしてもよい。

【0013】

なお、デジタル化された信号の前記分類のための閾値は、接触抵抗と心電記録品質などに基づいてユーザーが適宜設定することができる。このような構成によれば、ユーザーはアナログ値としてではなく、接触レベルに応じて段階別に分類された接触状態を確認することができ、容易に電極の接触状態を把握することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、精度の良い心電波形を得るとともに各電極の接触状態を検知することができる生体情報計測装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１Ａは、実施形態に係る携帯型心電計測装置の構成を示す正面図である。図１Ｂは、実施形態に係る携帯型心電計測装置の構成を示す背面図である。図１Ｃは、実施形態に係る携帯型心電計測装置の構成を示す左側面図である。図１Ｄは、実施形態に係る携帯型心電計測装置の構成を示す右側面図である。図１Ｅは、実施形態に係る携帯型心電計測装置の構成を示す平面図である。図１Ｆは、実施形態に係る携帯型心電計測装置の構成を示す底面図である。

【図2】図２は、実施形態に係る携帯型心電計測装置の機能構成を説明するブロック図である。

【図3】図３は、実施形態に係る携帯型心電計測装置の電気回路構成の一部を示す回路図である。図４Ａはプルアップ抵抗値が１００ＭΩの際に計測された心電波形の一例、図４Ｂはプルアップ抵抗値が２００ＭΩの際に計測された心電波形の一例、図４Ｃはプルアップ抵抗値が３００ＭΩの際に計測された心電波形の一例、図４Ｄはプルアップ抵抗値が４００ＭΩの際に計測された心電波形の一例、をそれぞれ示している。また、図５は、１００ＭΩ、２００ＭΩ、３００ＭΩ、４００ＭΩそれぞれの抵抗値で計測した心電波形について、基線の安定度に関する合否基準を満たした個数を示したグラフである。

【図4】図４Ａは、実施形態に係る携帯型心電計測装置のプルアップ抵抗値と心電波形の関係を示す第１の図である。図４Ｂは、実施形態に係る携帯型心電計測装置のプルアップ抵抗値と心電波形の関係を示す第２の図である。図４Ｃは、実施形態に係る携帯型心電計測装置のプルアップ抵抗値と心電波形の関係を示す第３の図である。図４Ｄは、実施形態に係る携帯型心電計測装置のプルアップ抵抗値と心電波形の関係を示す第４の図である。

【図5】図５は、実施形態に係る携帯型心電計測装置についての実験例を説明するための説明図である。

【図6】図６は、実施形態に係る携帯型心電計測装置が行う心電計測に係る処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図7】図７は、変形例に係る携帯型心電計測装置の電気回路構成の一部を示す回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

＜実施形態１＞
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0017】

（心電計測装置）
図１は、本実施形態における携帯型心電計１０の構成を示す図である。図１Ａは本体の正面を示す正面図であり、同様に図１Ｂは背面図、図１Ｃは左側面図、図１Ｄは右側面図、図１Ｅは平面図、図１Ｆは底面図、となっている。

【0018】

携帯型心電計１０の底面には、心電計測時に身体の左側に接触させる左側電極１２ａが設けられており、反対側面の上面側には、同様に右手人差し指の中節を接触させる第一右側電極１２ｂと、右手人指し指の基節を接触させる第二右側電極１２ｃが設けられている。

【0019】

心電計測時には、右手で携帯型心電計１０を保持し、右手人差し指を、第一右側電極１２ｂ、第二右側電極１２ｃに正しく接触するように携帯型心電計１０の上面部に配置する。そのうえで、左側電極１２ａを所望の計測法に対応する位置の皮膚に接触させる。例えば、いわゆるＩ誘導で計測を行う場合には、左側電極１２ａを左手の掌に当てて接触させ、いわゆるＶ４誘導で計測を行う場合には、左胸部の心窩部やや左方・乳頭下方の肌に接
触させる。

【0020】

また、携帯型心電計１０の左側面には各種の操作部、及びインジケータが配置されている。具体的には、電源スイッチ１６、電源ＬＥＤ１６ａ、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標） Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）通信ボタン１７、ＢＬＥ通信ＬＥＤ１７ａ、メモリー残表示ＬＥＤ１８、電池交換ＬＥＤ１９、等を備えている。

【0021】

また、携帯型心電計１０の正面には、計測状態通知ＬＥＤ１３、解析結果通知ＬＥＤ１４、が設けられ、携帯型心電計１０の背面には、バッテリーの収容口、電池カバー１５が配置されている。

【0022】

図２は、携帯型心電計１０の機能構成を示すブロック図である。図２に示すように、携帯型心電計１０は制御部１０１、電極部１２、アンプ部１０２、Ａ／Ｄ変換部１０３、タイマ部１０４、記憶部１０５、表示部１０６、操作部１０７、電源部１０８、通信部１０９、接触検知部１１１、Ａ／Ｄ変換部１１２の各機能部を備える構成となっている。

【0023】

制御部１０１は、携帯型心電計１０の制御を司る手段であり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などを含んで構成される。制御部１０１は、操作部１０７を介してユーザーの操作を受け付けると、所定のプログラムに従って心電計測、情報通信など各種の処理を実行するように携帯型心電計１０の各構成要素を制御する。なお、所定のプログラムは後述の記憶部１０５に保存され、ここから読み出される。

【0024】

また、制御部１０１は、機能モジュールとして、心電波形の解析を行う解析部１１０、接触状態分類部１１３を備えている。解析部１１０は計測された心電波形について、波形の乱れの有無などを解析し、少なくとも計測時の心電波形が正常か否かの結果をアウトプットする。また、接触状態分類部１１３は、接触検知部１１１によって検知される、左側電極１２ａ、第一右側電極１２ｂの接触状態のレベルを４段階に分類する。接触状態の検出及びそのレベル分類については後述する。

【0025】

電極部１２は、左側電極１２ａ、第一右側電極１２ｂ、第二右側電極１２ｃからなり、心電波形を検出するセンサとして機能する。具体的には、第二右側電極１２ｃをグランド（ＧＮＤ）電極として、その基準電位に対する左側電極１２ａの電位と、第一右側電極１２ｂの電位との電位差を連続的に計測することにより、心電波形を取得する。なお、心電波形検出のための具体的な回路構成は後述する。

【0026】

アンプ部１０２は、後述するように電極部１２から出力された心電波形を示す信号を増幅する機能を有している。Ａ／Ｄ変換部１０３は、アンプ部１０２で増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、制御部１０１へ伝送する機能を有している。

【0027】

タイマ部１０４はＲＴＣ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）を参照して、時間を計測する機能を有している。例えば、後述するように、電極接触検知の処理を行う際、左側電極１２ａ、第一右側電極１２ｂ、第二右側電極１２ｃの全ての電極が身体に接触している時間をカウントする。また、心電計測時に計測終了までの時間をカウントし、これをアウトプットしてもよい。

【0028】

記憶部１０５は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの主記憶装置を含んで構成され、アプリケーションプログラム、計測心電波形、解析結果などの各種の情報を記憶する。また、記憶部１０５は、ＲＡＭやＲＯＭに加えて、例えばフラッシュメモリなどの長期記憶媒体を備えている。

【0029】

表示部１０６は、計測状態通知ＬＥＤ１３、解析結果通知ＬＥＤ１４、電源ＬＥＤ１６ａ、ＢＬＥ通信ＬＥＤ１７ａ、メモリー残表示ＬＥＤ１８、電池交換ＬＥＤ１９などを含んで構成され、ＬＥＤの点灯、点滅などによって装置の状態をユーザーに伝達する。また、操作部１０７は、電源スイッチ１６、通信ボタン１７等を含み、ユーザーからの入力操作を受け付け、制御部１０１に操作に応じた処理を実行させるための機能を有する。

【0030】

電源部１０８は、装置の稼働に必要な電力を供給するバッテリーを含んで構成される。バッテリーは、例えばリチウムイオンバッテリーなどの二次電池であっても良いし、一次電池としても良い。

【0031】

通信部１０９は、無線通信用のアンテナを含み、少なくともＢＬＥ通信により、情報処理端末などの他の機器と通信する機能を有する。また、有線による通信のための端子を備えていても良い。

【0032】

接触検知部１１１は、左側電極１２ａ及び第一右側電極１２ｂと接続される電気回路を含んで構成され、左側電極１２ａ及び第一右側電極１２ｂと、計測対象の皮膚表面との接触状態を検知しその接触状態のレベルに応じた信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部１１２は、接触検知部１１１が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換し、制御部１０１へ伝送する。

【0033】

（電気回路構成）
以下では、図３に基づいて、本実施形態に係る携帯型心電計１０における、接触状態検知及び心電波形計測について説明する。図３は、携帯型心電計１０の各電極を含む電気回路の概略を示す回路図である。

【0034】

図３に示すように、第二右側電極１２ｃは基準電位ＧＮＤに接続され、グランド電極として機能する。また、第一右側電極１２ｂは右側プルアップ抵抗９１１を介して電源電位Ｖ１と接続される。また、左側電極１２ａは左側プルアップ抵抗９２１を介して電源電位Ｖ１に接続される。電源電位Ｖ１は基準電位ＧＮＤよりも高電位の、充分なバイアスを確保できるような電位（例えば４Ｖなど）に設定されている。

【0035】

このため、電源がＯＮの状態であり、第一右側電極１２ｂと第二右側電極１２ｃとが、ともに身体の皮膚に正しく接触されていると、人体のインピーダンスを経由して第一右側電極１２ｂよりも低電位の第二右側電極１２ｃに電流が流れ、第一右側電極１２ｂの電位が変動する。このような電位の変動は、第一右側電極１２ｂ（及び、第二右側電極１２ｃ）と皮膚表面との接触状態に応じたものとなる。

【0036】

即ち、第一右側電極１２ｂがしっかりと皮膚に接触しているほど電位がより低くなるため、当該電位に基づいて、第一右側電極１２ｂと皮膚の接触状態を判定することができる。左側電極１２ａについても同様である。なお、図３中において破線部で示す回路が人体のインピーダンスを経由した電流の経路を示している。

【0037】

また、右側プルアップ抵抗９１１及び左側プルアップ抵抗９２１は、検出される心電波形の精度を担保するために、十分に高い抵抗値（例えば２００ＭΩ、望ましくは３００ＭΩ以上）に設定される。なお、心電波形とプルアップ抵抗の値との関係は後に詳述する。

【0038】

また、図３に示す回路には、右側非反転増幅器９１２、右側バッファアンプ９１３、左側非反転増幅器９２２、左側バッファアンプ９２３、差動増幅器９４、の５つのアンプが配置されている。

【0039】

図３に示すように、右側非反転増幅器９１２の＋入力端子に第一右側電極１２ｂの電位が入力される。そして、第１増幅率決定抵抗９３１及び第３増幅率決定抵抗９３３によって定義される増幅率で増幅された右側増幅信号が右側非反転増幅器９１２の出力端子から出力され、差動増幅器９４の－端子に入力される。一方、右側非反転増幅器９１２の＋入力端子に入力されたのと同電位の信号が右側非反転増幅器９１２を介して右側バッファアンプ９１３の＋入力端子に入力される。即ち、右側非反転増幅器９１２は通常のアンプ（信号の増幅器）としても機能するとともに、バッファ（ボルテージフォロワ）としても機能する。

【0040】

右側バッファアンプ９１３は、バッファとして機能し、＋入力端子に入力された電位と同電位の信号が出力端子から出力される。出力された信号は右側接触状態信号９１５として、Ａ／Ｄ変換部１１２に入力され、デジタル信号に変換されて制御部１０１に伝送される。即ち、本実施形態の右側バッファアンプ９１３は本発明に係る第１接触信号出力手段に含まれる構成である。

【0041】

また、左側非反転増幅器９２２の＋入力端子に左側電極１２ａの電位が入力される。そして、第２増幅率決定抵抗９３２及び第３増幅率決定抵抗９３３によって定義される増幅率で増幅された左側増幅信号が左側非反転増幅器９２２の出力端子から出力され、差動増幅器９４の＋端子に入力される。一方、左側非反転増幅器９２２の＋入力端子に入力されたのと同電位の信号が左側非反転増幅器９２２を介して左側バッファアンプ９２３の＋入力端子に入力される。即ち、左側非反転増幅器９２２も、右側非反転増幅器９１２と同様に、通常のアンプとしても機能するとともに、バッファとしても機能する。なお、第１増幅率決定抵抗９３１及び第２増幅率決定抵抗９３２の抵抗値は同じ値に設定される。

【0042】

左側バッファアンプ９２３はバッファとして機能し、＋入力端子に入力された電位と同電位の信号が出力端子から出力される。出力された信号は左側接触状態信号９２５として、Ａ／Ｄ変換部１１２に入力され、デジタル信号に変換されて制御部１０１に伝送される。即ち、本実施形態の左側バッファアンプ９２３は本発明に係る第２接触信号出力手段に含まれる構成である。

【0043】

差動増幅器９４は、－入力端子に入力される右側非反転増幅器９１２によって増幅して出力された第一右側電極１２ｂの電位と、＋入力端子に入力される左側非反転増幅器９２２によって増幅して出力された左側電極１２ａの電位と、の差分を増幅して出力する差動増幅器である。即ち、差動増幅器９４はアンプ部１０２に含まれる構成であり、差動増幅器９４から出力される信号が計測対象の心電信号である。該心電信号はさらにＡ／Ｄ変換部１０３に入力され、デジタル変換された信号が制御部１０１に伝送されて、制御部１０１により記憶部１０５に心電波形として記録される。

【0044】

上述のように、差動増幅器９４に入力される信号は、その入力段の前に右側非反転増幅器９１２、左側非反転増幅器９２２によって既に増幅された信号であるため、信号のＳ／Ｎ比の高い信号を心電計測に用いることができ、電磁ノイズなどに対する耐性能向上を図ることができる。

【0045】

（プルアップ抵抗値に関する実験例）
心電計測中に体動が発生した場合、人体抵抗や電極と皮膚の接触抵抗が変化するため、各電極の電位が変動することとなる（この現象は特に肌が乾燥しやすい冬場の心電計測時に顕著に現れる）。そのためプルアップ抵抗値は、体動の影響を受けないように数百メガオームと高めに設定することが望ましい。以下に、プルアップ抵抗値に関する実験例の結果を説明する。

【0046】

本実験例に係る実験では、プルアップ抵抗値を１００ＭΩ、２００ＭΩ、３００ＭΩ、４００ＭΩとして心電計測（記録）を実施した。この結果を図４Ａ乃至Ｄ、及び図５に示す。図４Ａはプルアップ抵抗値が１００ＭΩの際に計測された心電波形の一例、図４Ｂはプルアップ抵抗値が２００ＭΩの際に計測された心電波形の一例、図４Ｃはプルアップ抵抗値が３００ＭΩの際に計測された心電波形の一例、図４Ｄはプルアップ抵抗値が４００ＭΩの際に計測された心電波形の一例、をそれぞれ示している。また、図５は、１００ＭΩ、２００ＭΩ、３００ＭΩ、４００ＭΩそれぞれの抵抗値で計測した心電波形について、基線の安定度に関する合否基準を満たした個数を示したグラフである。

【0047】

図４Ａ乃至Ｄが示すように、プルアップ抵抗値が高くなるほど、心電波形が正確に計測されることがわかる。特に、抵抗値が１００ＭΩである場合には、心電図の基線が大きく変動している様子を読み取ることができる。一方、抵抗値を４００ＭΩとした場合には、このような基線の変動は見られず波形が安定している様子が読み取れる。

【0048】

図５に示すグラフには、心電基線の中心となるＡＤ値１０２４ＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）に対して±５００ＬＳＢの範囲に入るかどうかを合否基準とし、各２６個の心電波形のうちの何個の心電波形が合格するかを示している。１００ＭΩでは半数以下の９個の心電波形しか合格できないのに対し、２００ＭΩ以上のプルアップ抵抗値では２０個以上の心電波形が合格基準を満たしている。このことから、プルアップ抵抗値としては２００ＭΩ以上にすることが望ましいと考えられる。さらに２００ＭΩ、３００ＭΩ、４００ＭΩの場合の合格の個数に鑑みると、プルアップ抵抗値としては、３００ＭΩ以上が、より望ましい。

【0049】

（記憶部に記憶される情報）
制御部１０１の機能モジュールである接触状態分類部１１３は、Ａ／Ｄ変換部１１２でデジタル変換された右側接触状態信号９１５及び左側接触状態信号９２５を用いて、第一右側電極１２ｂ及び左側電極１２ａそれぞれの皮膚への接触状態のレベルを「接触良好」「接触やや悪い」「接触不良」「未接触」の４段階に分類する。当該分類が行われた接触状態のレベルは、右側接触状態信号９１５及び左側接触状態信号９２５が経時的に変動すると、当該変動を反映して接触状態を示すレベルも変動することになる。このため、分類済の接触状態のレベルを示す情報は時系列データとして記憶部１０５に記録される。

【0050】

なお、計測された心電波形、分類済の接触状態のレベルは、それぞれの情報が取得された時刻の情報と紐づけて記憶部１０５に格納される。このため、心電波形と接触状態のレベルとを同期させて利用することができ、例えば記憶された心電波形を後にディスプレイに表示するなどして確認する際には、心電波形とともにその波形が検知された際の第一右側電極１２ｂ及び左側電極１２ａそれぞれの接触状態のレベルを併せて確認することができる。

【0051】

また、解析部１１０は計測された心電波形について、波形の乱れの有無などを解析し、少なくとも計測時の心電波形が正常か否かの結果をアウトプットする。当該解析結果は解析結果通知ＬＥＤ１４の点灯、点滅によってユーザーに報知されるとともに、記憶部１０５に記録される。このように記憶された情報を用いて、心電波形及び接触レベルの情報に、解析部１１０による解析結果の情報、及び計測時刻に係る情報も関連付けて表示できるようにすることで、よりユーザーの利便性を高めることができる。

【0052】

（携帯型心電計を用いた心電計測処理）
次に、心電計測を行う際の携帯型心電計１０の動作について説明する。図６は、携帯型心電計１０を用いて心電計測を行う際の処理の手順を示すフローチャートである。

【0053】

図６を参照すると、ユーザーはまず、計測に先立ち、電源スイッチ１６を操作し携帯型心電計１０の電源をＯＮにする。そうすると、電源ＬＥＤ１６ａが点灯して電源がＯＮであることを表示する。そして、右手で携帯型心電計１０を保持し、右手人差し指を、第一右側電極１２ｂ、第二右側電極１２ｃに接触させ、計測を行う箇所の肌に、左側電極１２ａを接触させる。そうすると、制御部１０１は電極部１２、接触検知部１１１を介して、各電極の接触状態の検知及び接触レベルの分類を開始する（Ｓ１０１）。

【0054】

次に、制御部１０１は心電計測処理を実行する（Ｓ１０２）。制御部１０１は、心電計測を行っている間は、随時計測値を記憶部１０５に保存するとともに、本体正面の計測状態通知ＬＥＤ１３を所定のリズムで点滅させることにより、心電計測中であることを表示する（Ｓ１０３）。

【0055】

次に、制御部１０１は心電計測の時間が所定の計測時間（例えば３０秒）を経過したか否かを判定する処理を行う（Ｓ１０４）。ここで、まだ所定の時間を経過していないと判断した場合には、ステップＳ１０２に戻って以降の処理を繰り返す。一方、所定の計測時間が経過したと判断した場合には、計測を終了するとともに、計測状態通知ＬＥＤ１３の点滅を終了する処理を行う（Ｓ１０５）。

【0056】

次に、制御部１０１の解析部１１０により、記憶部１０５に保存された計測データ（心電波形）の解析が行われ（Ｓ１０６）、解析結果は、心電波形及び分類済の接触状態レベルと共に長期記憶媒体に保存される（Ｓ１０７）。そして、制御部１０１は、解析結果通知ＬＥＤ１４により、解析の結果を表示して（Ｓ１０８）、一連の処理を終了する。なお、解析結果の表示は、例えば、心電波形に異常がみられる場合のみＬＥＤを点灯するのであっても良いし、解析結果に応じた点灯・点滅方法によりＬＥＤを点灯させるようにしても良い。

【0057】

以上のような構成の本実施形態に係る携帯型心電計１０によれば、ユーザーは電源スイッチ１６を操作した後、計測部位に電極を接触させる以外の操作をすることなく計測を開始することができる。また、第一右側電極１２ｂ及び左側電極１２ａの各電極とバッファ及び増幅のためのアンプとの間に（バイアス電位に接続される）プルアップ抵抗が配置されるため、各電極の電位を示す信号のノイズを低減することができる。これにより、電極接触状態の検知と心電計測を同時に行ったとしても、Ｓ／Ｎ比の高い信号で精度のよい心電波形を得ることができる。

【0058】

また、第一右側電極１２ｂ及び左側電極１２ａの計測対象に対する接触状態のレベルを段階別に分類して心電波形と同期して記録することができる。このため、後に心電波形をディスプレイなどに出力して確認する際には、心電波形とともにその波形が検知された際の各電極の接触状態を示すレベルを併せて確認することができる。

【0059】

＜変形例＞
なお、上記の実施形態の説明は、本発明を例示的に説明するものに過ぎず、本発明は上記の具体的な形態には限定されない。本発明は、その技術的思想の範囲内で種々の変形及び組み合わせが可能である。

【0060】

例えば、上記の実施形態に係る電気回路では、接触状態検知のために、第一右側電極１２ｂの電位を示す信号が右側非反転増幅器９１２を介して右側バッファアンプ９１３に入力され、その後Ａ／Ｄ変換部１１２に出力される構成であったが、接触状態検知のためには必ずしも右側バッファアンプ９１３を設ける必要はない。

【0061】

図７に、このような変形例に係る電気回路図を示す。図７に示すように、第一右側電極１２ｂの電位を示す信号は、右側非反転増幅器９１２において増幅されて出力され、当該増幅された信号が差動増幅器９４の入力端子に入力されるとともに、そのまま右側接触状態信号９１５として出力される構成になっている。左側電極１２ａの接触状態の検知に係る回路についても同様である。

【0062】

なお、ここでは図示しないが、右側バッファアンプ９１３を省いたうえで、（図３に示す実施形態の回路図と同様に）右側非反転増幅器９１２の－入力端子と同電位の信号を、そのまま右側接触状態信号９１５として出力するような変形例も可能である。左側電極１２ａの接触状態の検知に係る回路についても同様である。

【0063】

＜その他＞
この他、上記実施形態においては、右側接触状態信号９１５及び左側接触状態信号９２５は、Ａ／Ｄ変換部１１２に出力される構成であったが、必ずしもこれに限られず、例えば接触状態を２段階で判定するためのコンパレータに対して出力されるような構成としてもよい。また、上記の実施形態では詳しく説明していないが、通信部１０９によるＢＬＥ通信機能によって、心電計と他の情報端末機器とを連携して活用することも可能である。逆に、通信機能やＬＥＤ表示部を備えない心電計とすることも可能である。

【0064】

なお、上記では本発明を携帯型の心電計に適用したが、本発明は携帯型でない心電計にも適用可能であるし、心電計以外の生体情報計測装置に適用することも可能である。

【符号の説明】

【0065】

１０・・・携帯型心電計
１２ａ・・・左側電極
１２ｂ・・・第一右側電極
１２ｃ・・・第二右側電極
１３・・・計測状態通知ＬＥＤ
１４・・・解析結果通知ＬＥＤ
１５・・・電池カバー
１６・・・電源スイッチ
１６ａ・・・電源ＬＥＤ
１７・・・通信ボタン
１７ａ・・・ＢＬＥ通信ＬＥＤ
１８・・・メモリー残表示ＬＥＤ
１９・・・電池交換ＬＥＤ
９１１・・・右側プルアップ抵抗
９１２・・・右側非反転増幅器
９１３・・・右側バッファアンプ
９１５・・・右側接触状態信号
９２１・・・左側プルアップ抵抗
９２２・・・左側非反転増幅器
９２３・・・左側バッファアンプ
９２５・・・左側接触状態信号
９３１・・・第１増幅率決定抵抗
９３２・・・第２増幅率決定抵抗
９３３・・・第３増幅率決定抵抗
９４・・・差動増幅器
９４１・・・心電信号
ＧＮＤ・・・基準電位
Ｖ１・・・電源電位

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】