特開 2025-12674 心電データ検出装置、及び、心電データ検出方法

(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】P2025012674

(43)【公開日】2025-01-24

(54)【発明の名称】心電データ検出装置、及び、心電データ検出方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/302 20210101AFI20250117BHJP

   A61B 5/282 20210101ALI20250117BHJP

   A61B 5/308 20210101ALI20250117BHJP

   A61B 5/346 20210101ALI20250117BHJP

【ＦＩ】

A61B5/302

A61B5/282

A61B5/308

A61B5/346

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023115690

(22)【出願日】2023-07-14

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】田端 正史

【テーマコード（参考）】

4C127

【Ｆターム（参考）】

4C127AA02

4C127CC01

4C127EE01

4C127FF03

(57)【要約】

【課題】複数の差分信号の中から心電図の検出に適した差分信号を選択可能な心電データ検出装置及び検出方法を提供する。
【解決手段】心電データ検出装置(100)は、人体に対向して配置される複数の電極110と、前記複数の電極のうちの２つの電極の信号の差分信号を生成する差分信号生成部であって、複数組の前記２つの電極の信号から複数の前記差分信号を生成する差分信号生成部(131A)と、前記差分信号生成部によって生成された前記複数の差分信号の中から、心拍の計測に適した差分信号を複数選択する差分信号選択部(133A)とを含み、前記差分信号選択部は、前記差分信号生成部によって生成された前記複数の差分信号の中から心拍の計測に最適な第１差分信号と、前記複数の電極から前記第１差分信号の元の信号を出力する一対の第１電極を除いた残りの複数の電極の信号から生成される複数の前記差分信号のうち、心拍の計測に最適な第２差分信号とを選択する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

人体に対向して配置される複数の電極と、
前記複数の電極のうちの２つの電極の信号の差分信号を生成する差分信号生成部であって、複数組の前記２つの電極の信号から複数の前記差分信号を生成する差分信号生成部と、
前記差分信号生成部によって生成された前記複数の差分信号の中から、心拍の計測に適した差分信号を複数選択する差分信号選択部と
を含み、
前記差分信号選択部は、
前記差分信号生成部によって生成された前記複数の差分信号の中から心拍の計測に最適な第１差分信号と、
前記複数の電極から前記第１差分信号の元の信号を出力する一対の第１電極を除いた残りの複数の電極の信号から生成される複数の前記差分信号のうち、心拍の計測に最適な第２差分信号と
を選択する、心電データ検出装置。

【請求項2】

前記差分信号選択部は、前記複数の電極から、前記第１差分信号の元の信号を出力する一対の第１電極と、前記第２差分信号の元の信号を出力する一対の第２電極とを除いた残りの複数の電極の信号から生成される複数の前記差分信号のうち、心拍の計測に最適な第３差分信号を選択する、請求項１に記載の心電データ検出装置。

【請求項3】

前記差分信号選択部は、前記差分信号生成部によって生成された前記複数の差分信号から、前記第１差分信号の元の信号を出力する一対の第１電極と、前記第２差分信号の元の信号を出力する一対の第２電極との４つの電極のうちの２つの電極から得られる差分信号を除いた残りの複数の前記差分信号のうち、心拍の計測に最適な第３差分信号を選択する、請求項１に記載の心電データ検出装置。

【請求項4】

前記心拍の計測に適した差分信号は、ＳＮ比で評価される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の心電データ検出装置。

【請求項5】

前記心拍の計測に最適な第１差分信号は、前記差分信号生成部によって生成された前記複数の差分信号の中でＳＮ比が最大の差分信号である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の心電データ検出装置。

【請求項6】

前記心拍の計測に最適な第２差分信号は、前記複数の電極から前記第１差分信号の元の信号を出力する一対の第１電極を除いた残りの複数の電極の信号から生成される複数の前記差分信号の中でＳＮ比が最大の差分信号である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の心電データ検出装置。

【請求項7】

前記心拍の計測に最適な第３差分信号は、前記残りの複数の電極の信号から生成される複数の前記差分信号の中でＳＮ比が最大の差分信号である、請求項２に記載の心電データ検出装置。

【請求項8】

前記心拍の計測に最適な第３差分信号は、前記残りの複数の前記差分信号の中でＳＮ比が最大の差分信号である、請求項３に記載の心電データ検出装置。

【請求項9】

前記複数の電極の数は、少なくとも５つ以上である、請求項１に記載の心電データ検出装置。

【請求項10】

前記複数の電極の数は、少なくとも７つ以上である、請求項２又は３に記載の心電データ検出装置。

【請求項11】

人体に対向して配置される複数の電極と、
前記複数の電極のうちの２つの電極の信号の差分信号を生成する差分信号生成部であって、複数組の前記２つの電極の信号から複数の前記差分信号を生成する差分信号生成部と、
前記差分信号生成部によって生成された前記複数の差分信号の中から、心拍の計測に適した差分信号を複数選択する差分信号選択部と
を含む心電データ検出装置において、
前記差分信号選択部が、
前記差分信号生成部によって生成された前記複数の差分信号の中から心拍の計測に最適な第１差分信号を選択し、
前記複数の電極から前記第１差分信号の元の信号を出力する一対の第１電極を除いた残りの複数の電極の信号から生成される複数の前記差分信号のうち、心拍の計測に最適な第２差分信号を選択する、心電データ検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、心電データ検出装置、及び、心電データ検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、人体に電気的絶縁状態で対向配備されるべき一対の計測用絶縁電極と、各計測用絶縁電極と人体の間の静電容量結合に伴って生じる電圧の変化を検出して、両計測用絶縁電極により検出される２つの電圧の差を増幅し、心電図波形信号として出力する計測回路とを具えた心電図計測装置がある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－０８２９３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来の心電図計測装置は２つの計測用絶縁電極を含み、２つの計測用絶縁電極の電圧の差（差分信号）に基づいて心電図を計測するものであるが、より多くの電極を用いて複数の差分信号を取得し、複数の差分信号の中から心電図の計測に適した差分信号を選択することは行っていない。

【0005】

そこで、複数の差分信号の中から心電データの検出に適した差分信号を選択可能な心電データ検出装置、及び、心電データ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】

【0006】

本開示の実施形態の心電データ検出装置は、人体に対向して配置される複数の電極と、前記複数の電極のうちの２つの電極の信号の差分信号を生成する差分信号生成部であって、複数組の前記２つの電極の信号から複数の前記差分信号を生成する差分信号生成部と、前記差分信号生成部によって生成された前記複数の差分信号の中から、心拍の計測に適した差分信号を複数選択する差分信号選択部とを含み、前記差分信号選択部は、前記差分信号生成部によって生成された前記複数の差分信号の中から心拍の計測に最適な第１差分信号と、前記複数の電極から前記第１差分信号の元の信号を出力する一対の第１電極を除いた残りの複数の電極の信号から生成される複数の前記差分信号のうち、心拍の計測に最適な第２差分信号とを選択する。

【発明の効果】

【0007】

複数の差分信号の中から心電データの検出に適した差分信号を選択可能な心電データ検出装置、及び、心電データ検出方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の心電データ検出装置の構成の一例を示す図である。

【図2】８つの電極から得られる２８個の差分信号のＳＮ比の一例を示す図である。

【図3】８つの電極から得られる２８個の差分信号のＳＮ比の一例を示す図である。

【図4】実施形態の心電データ検出装置のＭＣＵが実行する処理の一例を表すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の心電データ検出装置、及び、心電データ検出方法を適用した実施形態について説明する。

【0010】

＜実施形態＞
図１は、実施形態の心電データ検出装置１００の構成の一例を示す図である。心電データ検出装置１００は、電極１１０、バッファ回路１１５、ＡＤＣ(Analog to Digital Convertor)１２０、ＭＣＵ(Micro Controller Unit)１３０、及び、Ｉ／Ｆ(Interface)ドライバ１４０を含む。ＡＤＣ１２０、ＭＣＵ１３０、及び、Ｉ／Ｆドライバ１４０は、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)１５０を構成する。ＥＣＵ１５０は、一例として車両に搭載されており、一例として車載ネットワークを介して上位装置に接続されている。

【0011】

心電データ検出装置１００が検出する心電データは心臓の電気的な活動を示すデータであり、心電波形等を含むデータ、或いは、心電データを元にして得られる心拍（心拍間隔、或いは心拍間隔によって得られる心拍数）を表す心拍データも心電データに含まれる。本実施形態においては、心拍間隔を求めた例について説明する。

【0012】

心電データ検出装置１００は、一例として、車両の運転席のシート１０に着座する運転者の心電データを検出する装置である。図１には、車両の運転席のシート１０を示す。ただし、心電データ検出装置１００は、車両の運転席のシート１０に着座する運転者以外の同乗者の心電データを検出する装置であってもよく、車両以外、例えば会議室に設置される椅子、映画館に設置される椅子等に適用されてもよい。

【0013】

電極１１０は、車両の運転席のシート１０の内部に複数設けられている。より具体的には、複数の電極１１０は、シート１０の座面や背もたれの表皮の裏側に設けられており、シート１０に着座する運転者の臀部や背中に対向する。一例として、８つの電極１１０がシート１０に設けられている形態について説明する。ただし、電極１１０の数は８つに限られるものではない。電極１１０の数は、４つ以上あることが好ましく、６つ以上であることがさらに好ましい。

【0014】

電極１１０は、シート１０の表皮や衣類を介して対向する運転者の体と容量結合し、心臓の活動時に人体に生ずる電気信号を電極１１０に生ずる誘導信号として測定するためのものである。このため、８つの電極１１０のうちの２つの電極１１０の電圧差を検出すれば、体の２箇所の電位差を検出することができる。電極１１０は、ボルテージフォロワ回路等のバッファ回路１１５を介してＥＣＵ１５０に接続されている。バッファ回路１１５からＥＣＵ１５０に入力される電圧信号は、各電極１１０の電圧を表す。

【0015】

ＡＤＣ１２０は、バッファ回路１１５とＭＣＵ１３０との間に設けられている。ＡＤＣ１２０は、バッファ回路１１５から入力される電圧信号を数msec等、十分に短い時間間隔でサンプリングすることによりデジタル変換してＭＣＵ１３０に出力する。

【0016】

本実施態様においては、ＡＤＣ１２０は、常時、動作して、心電データ検出装置１００に出力しているが、５秒間以上の変換を行う動作を、間歇的に行うようにしても良い。

【0017】

ＭＣＵ１３０は、演算部１３０Ａ、制御部１３０Ｂ、及び通信Ｉ／Ｆ１３０Ｃを有する。ＭＣＵ１３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、入出力インターフェース、及び内部バス等を含むコンピュータによって実現される。

【0018】

演算部１３０Ａは、差分信号生成部１３１Ａ、信号判定部１３２Ａ、差分信号選択部１３３Ａ、心拍検出部１３４Ａ、心拍判定部１３５Ａ、及び出力選択部１３６Ａを有する。信号判定部１３２Ａ、差分信号選択部１３３Ａ、心拍検出部１３４Ａ、及び出力選択部１３６Ａは、メモリ１３２Ａ１、１３３Ａ１、１３４Ａ１、及び１３６Ａ１をそれぞれ有する。

【0019】

演算部１３０Ａ、制御部１３０Ｂ、及び通信Ｉ／Ｆ１３０Ｃと、演算部１３０Ａの内部の差分信号生成部１３１Ａ、信号判定部１３２Ａ、差分信号選択部１３３Ａ、心拍検出部１３４Ａ、心拍判定部１３５Ａ、及び出力選択部１３６Ａとは、ＭＣＵ１３０が実行するプログラムの機能を機能ブロックとして示したものである。また、メモリ１３２Ａ１、１３３Ａ１、１３４Ａ１、及び１３６Ａ１は、ＭＣＵ１３０のメモリを機能的に表したものである。なお、ＭＣＵ１３０は、ここに示す以外にもメモリを有していてよいが、図１では省略する。

【0020】

＜演算部１３０Ａ＞
演算部１３０Ａは、ＡＤＣ１２０から出力される電圧値に基づいて、心拍間隔等の心拍データを生成し、通信Ｉ／Ｆ１３０Ｃに出力する。

【0021】

ここでは、差分信号選択部１３３Ａが心拍の計測に適した複数の差分信号を選択する際に、３つの差分信号を選択する形態について説明する。しかしながら、心拍の計測に適した複数の差分信号の数は、３つに限られず、電極の個数の半数以下が好ましく、例えば、２個、或いは４個であってもよい。

【0022】

また、ここでは、差分信号選択部１３３Ａが複数の差分信号の中から心拍の計測に最適な差分信号を選択する際には、一例として、複数の差分信号の中でＳＮ比が最大の差分信号を選択する形態について説明する。しかしながら、差分信号選択部１３３Ａは、ＳＮ比以外の指標を用いて、複数の差分信号の中から心拍の計測に最適な差分信号を選択してもよい。

【0023】

差分信号生成部１３１Ａは、ＡＤＣ１２０から出力される所定の時間内、例えば５秒の間の８つの電圧値から、異なる２つの電圧値を選択して差分信号を演算する。なお、引く側が８つの電圧値、引かれる側も８つの電圧値があるため単純に、すべての差分信号を演算すると、８×８＝６４個の差分信号を得ることができる。しかし、同じ電極の差分値はゼロであり差分信号を演算する意味は無い。また、引く側と引かれる側を入れ替えた場合、演算して求められる差分値は入れ替える前と符号が逆になるだけであり心電データとしては同等として見なせるので、入れ替え前後の両方で差分信号を演算する意味は無い。この為、本実施形態においては８つの電圧値から、異なる２つの電圧を選択して差分信号を生成して_８Ｃ_２＝（８＊７）／２＝２８の差分信号を生成する。各差分信号は、８つの電極１１０の組合せで識別される。差分信号は、ノイズレベルに対する信号レベルの比（ＳＮ比）で評価される。差分信号生成部１３１Ａは、差分信号を差分信号選択部１３３Ａ及び信号判定部１３２Ａに出力する。

【0024】

なお、差分信号として演算するＡＤＣ１２０から出力される５秒間のデータと、次に差分信号として演算する５秒間のデータは、連続的或いは所定の時間間隔をあけたデータでも良い。また、１回目の差分信号のデータはＡＤＣ１２０から時刻０秒～５秒の間に出力される信号を演算して求め、２回目の差分信号のデータはＡＤＣ１２０から時刻２．５秒～７．５秒の間に出力される信号を演算して求める等、一部時間が重なる（時刻２．５秒～５．０秒の２．５秒）データでも良い。

【0025】

信号判定部１３２Ａは、差分信号生成部１３１Ａから入力される２８個の差分信号のＳＮ比を求めることで心電データを検出するのに好適かを判定し、判定結果を差分信号選択部１３３Ａ及び出力選択部１３６Ａに出力する。信号判定部１３２Ａの判定結果は、一例として、２８個の差分信号をＳＮ比が高い方から順番に並べたデータとＳＮ比に対応する電極の番号を表す。なお、信号判定部１３２ＡでＳＮ比を求める為の計算ロジックはメモリ１３２Ａ１に保管されていて、また、該メモリ１３２Ａ１には信号判定部１３２Ａの判定結果が保管される。

【0026】

差分信号選択部１３３Ａは、信号判定部１３２Ａから入力される判定結果と、差分信号生成部１３１Ａから入力される２８個の差分信号とをメモリ１３３Ａ１に格納する。差分信号選択部１３３Ａは、信号判定部１３２Ａから入力される判定結果に基づいて、差分信号生成部１３１Ａから入力される２８個の差分信号から、心拍の計測に適した３つの差分信号を選択し、心拍検出部１３４Ａに出力する。なお、３つの差分信号の選択方法はメモリ１３３Ａ１に保管されているが、選択方法については、後述で詳細に説明する。

【0027】

心拍検出部１３４Ａは、差分信号選択部１３３Ａから入力される３つの差分信号をメモリ１３４Ａ１に格納する。心拍検出部１３４Ａは、差分信号選択部１３３Ａから入力される各差分信号に基づいて、心拍（心臓の拍動）の発生する時刻を記録し、１回前の心拍の発生する時刻が記録されている場合は、それとの時間間隔を記録する。

【0028】

ところで、心電データは、心臓の心房の収縮、心室の収縮等に伴って生ずる電気信号によって生ずるものであり、Ｐ波、ＱＲＳ波、Ｔ波などで構成され、それぞれの差分信号において心拍の発生する時刻として特定されるのは、主に最も大きな信号であるＱＲＳ波のピーク位置となる。しかし実際には、電極の心臓に対する取付位置によって測定される心電データの波形は異なる為、メモリ１３４Ａ１に保管した所定の演算ロジックに基づいて心拍の発生する時刻は特定される。

【0029】

心拍検出部１３４Ａは、心拍の発生する時刻、或いは時間間隔を表す３つの差分信号に対応する心拍データを心拍判定部１３５Ａ及び出力選択部１３６Ａに出力する。なお、１つの差分信号に対応する心拍データは５秒間での心拍回数に応じた複数個のデータで構成される。

【0030】

心拍判定部１３５Ａは、心拍検出部１３４Ａから入力される心拍データが心拍の発生する時刻の場合には心拍の発生する時間間隔を求め、心拍検出部１３４Ａから入力される心拍データが心拍の発生する時間間隔の場合は、この時間間隔が、心拍データとして見なすべき範囲かを判定し、判定結果を出力選択部１３６Ａに出力する。心拍データとして見なすべき範囲かの具体的な判定方法の例としては、時間間隔に、閾値以上の不連続な変化がある場合には心拍データとしては見なさない等である。

【0031】

出力選択部１３６Ａは、心拍検出部１３４Ａから入力される３つの心拍データと、心拍判定部１３５Ａから入力される判定結果と、信号判定部１３２Ａで求めたＳＮ比に基づいて、心拍と見なせるデータのうち最も心拍の計測に適した心拍データを通信Ｉ／Ｆ１３０Ｃに出力する。

【0032】

制御部１３０Ｂは、上述のような演算部１３０Ａの差分信号生成部１３１Ａ、差分信号選択部１３３Ａ、心拍検出部１３４Ａ、及び出力選択部１３６Ａの動作と、通信Ｉ／Ｆ１３０Ｃの動作とを統括し、次の差分信号を生成するタイミングでは、差分信号生成部１３１Ａは２８個の差分信号は生成しない。信号判定部１３２Ａのメモリ１３２Ａ１に保管されている電極の番号に対応する、心拍の計測に適した３つの差分信号のみを生成する。これは、心拍判定部１３５Ａで、心拍数と見なせるデータが取得できる限りは行われ、心拍数と見なせるデータ取得できなくなった場合は、再度、２８個の差分信号を生成し、心電データ検出装置１００が起動している間は、以下この動作を繰り返す。

【0033】

この為、毎回２８個の差分信号を生成するのに比べて、演算速度を速めることが可能であり又演算器やメモリへの負担も抑えることが可能となる。

【0034】

通信Ｉ／Ｆ１３０Ｃは、出力選択部１３６Ａから入力される心拍データをＥＣＵ１５０の上位装置にＩ／Ｆドライバ１４０によって駆動される車載ネットワークを介して伝送する。

【0035】

そして、心拍データは、例えば、運転者の緊張やストレス度合い、或いは眠気の評価等に用いられる。

【0036】

＜比較用の心電データ検出方法と実施形態の心電データ検出方法＞
次に、差分信号選択部１３３Ａで行う差分信号の選択方法について説明する。なお、ここでは３つの差分信号を選択する事を前提として、比較用の心電データ検出装置における心電データ検出方法と、本実施形態における心電データ検出方法について説明する。

【0037】

図２及び図３は、８つの電極１１０から得られる２８個の差分信号のＳＮ比の一例を示す図である。

【0038】

ここでは、まず図２及び図３を用いて、心電データ検出装置における心電データ検出方法について説明する。

【0039】

図２には、８つの電極１１０の任意の２つの電極１１０の電圧値の差分値の大きさを示す信号、すなわち心電波形に相当する信号をＳＮ比によって心電波形として妥当であるかを評価した値を示す。差分信号は前述したように_８Ｃ_２＝（８＊７）／２＝全部で２８個の差分信号を生成する。図２では、その求めた値を右上の領域に記載した。

【0040】

図２において、横方向及び縦方向に示す１～８の数字は、８つの電極１１０の番号を示す。以下では、差分信号を差分信号（１－７）のように示す。差分信号（１－７）は、１番の電極１１０の信号と、７番の電極１１０の信号との差分信号の大きさである。他の番号の電極についても同様である。また、最初の数字は図２，３の横方向の電極番号に対応し、後の数字は縦方向の電極番号に対応して表記する。なお、ＳＮ比は、一例として、所定時間にわたって測定した電圧値の平均値を分母（ノイズレベル）として、ピークの値を分子（信号レベル）にして求めた比である。

【0041】

８個の電極１１０の信号を５秒間取得し、２８個の５秒間の差分信号を求め、差分信号から心電信号を検出することで、心拍データを得る。そして、比較用の心電データ検出方法においては一例としてＳＮ比が高い上位３つの差分信号（７－１、７－２、７－４）を選択し、選択した３つの差分信号を用いて心電信号を検出する。そして、３つの差分信号を用いて心電信号を検出できない場合には、再度選択を行う。

【0042】

ところで、衣服やシートの表皮を介して電極１１０と人体が加圧された状態で接近している方が良好な検出結果が得られる。このため、比較用の心電データ検出装置においては、信号の品質が良い上位３つの差分信号の元の信号を出力する電極対（２つの電極１１０）のうちのいずれか１つは、上位３つの差分信号において共通する電極１１０である場合が多い。図２では、７番の電極１１０が共通する電極１１０である。

【0043】

このため、人体が動いた場合に、共通の電極１１０と人体との接近状態が変化して、良好な測定状態が損なわれると、上位３つの差分信号で心拍を測定できなくなってしまう。この結果、心拍を測定できなくなかった間の心拍データが取得できない、及び、再度、２８個の差分信号を取得し直し、さらに上位３つの差分信号を選択する必要が生じ、測定全体の時間が長くなるという問題がある。

【0044】

図３には、図２に示す２８個の差分信号が得られた場合に比べて、電極７と人体との間隔が広くなった状態における２８個の差分信号の一例を示す。電極７を含む電極対の差分信号（７－１、７－２、７－３、７－４、７－５、７－６、８－７）のＳＮ比は低く、特に、図２における上位３つの差分信号（７－１、７－２、７－４）のＳＮ比は、図２に比べて大きく低下している。

【0045】

このように、比較用の心電データ検出方法では、人体が動いて共通の電極１１０を含む電極対での良好な測定状態が損なわれると、３つの差分信号で心拍を測定できなくなる。

【0046】

実施形態の心電データ検出装置１００は、このような問題を解決し、複数の差分信号の中から心電図の検出に適した差分信号を選択可能な心電データ検出装置、及び、心電データ検出方法を提供する。

【0047】

＜実施形態の心電データ検出方法＞
差分信号選択部１３３Ａは、以下で説明する方法に従って、差分信号生成部１３１Ａによって生成された２８個の差分信号の中から、心拍の計測に適した３つの差分信号を選択する。２８個の差分信号は、複数の差分信号の一例であり、例えば図２に示すＳＮ比を有する。

【0048】

＜１番目の差分信号の選択方法＞
差分信号選択部１３３Ａは、差分信号生成部１３１Ａによって生成された２８個の差分信号の中からＳＮ比が最大の差分信号（７－１）を選択する。差分信号選択部１３３Ａは、このようにして、１番目の差分信号として、２８個の差分信号の中からＳＮ比が最大の差分信号（７－１）を選択する。ＳＮ比が最大の差分信号（７－１）は、心拍の計測に最適な第１差分信号の一例である。差分信号（７－１）の元の２つの信号を出力する１番及び７番の電極１１０は、一対の第１電極の一例である。

【0049】

＜２番目の差分信号の選択方法＞
差分信号選択部１３３Ａは、２８個の電極１１０から差分信号（７－１）の元の２つの信号を出力する一対の電極１１０（１番及び７番）を除いた残りの複数の電極１１０（２番～６番及び８番の６個の電極）の信号から生成される１５個の差分信号の中からＳＮ比が最大の差分信号（５－２）を選択する。差分信号選択部１３３Ａは、このようにして、２番目の差分信号として、差分信号（５－２）を選択する。差分信号（５－２）は、心拍の計測に最適な第２差分信号の一例である。差分信号（５－２）の元の２つの信号を出力する２番及び５番の電極１１０は、一対の第２電極の一例である。

【0050】

実施形態の心電データ検出方法で２番目に選択される差分信号（５－２）は、１番目に選択された差分信号（７－１）に関する１番及び７番の電極１１０を除いた２番～６番及び８番の電極１１０から得られるため、１番又は７番の電極１１０と人体との接近状態が変化しても、影響を受けない差分信号である。

【0051】

なお、１番目の差分信号の選択方法と、２番目の差分信号の選択方法とを実現するためには、複数の電極１１０の数は、少なくとも４つ以上であればよいことになる。

【0052】

＜３番目の差分信号の選択方法＞
差分信号選択部１３３Ａは、２８個の電極１１０から、差分信号（７－１）の元の２つの信号を出力する１番及び７番の電極１１０と、差分信号（５－２）の元の信号を出力する２番及び５番の電極１１０とを除いた残りの複数の電極１１０（３番、４番、６番、８番の４つの電極）の信号から生成される複数、具体的には６つの差分信号（_４Ｃ_２＝（４＊３）／２＝６）の中からＳＮ比が最大の差分信号（４－３）を選択する。差分信号選択部１３３Ａは、このようにして、３番目の差分信号として、差分信号（４－３）を選択する。差分信号（４－３）は、心拍の計測に最適な第３差分信号の一例である。

【0053】

実施形態の心電データ検出方法で３番目に選択される差分信号（４－３）は、１番目に選択した差分信号（１－７）に関する１番及び７番の電極１１０と、２番目に選択した差分信号（２－５）の元の信号を出力する２番及び５番の電極１１０とを除いた３番、４番、６番及び８番の４つの電極１１０から得られるため、１番、２番、５番、又は７番の電極１１０と人体との接近状態が変化しても、影響を受けない差分信号である。

【0054】

以上のようにして、実施形態の心電データ検出方法では、２８個の差分信号の中から、心拍の計測に適した３つの差分信号を選択する。比較用の心電データ検出方法のように、ＳＮ比が高い上位３つの差分信号を選択する方法に比べて、８つの電極１１０と人体との接近状態が変化しても、影響を受けにくい差分信号を選択することができる。

【0055】

なお、１番目の差分信号の選択方法と、２番目の差分信号の選択方法と、３番目の差分信号の選択方法とを実現するためには、複数の電極１１０の数は、少なくとも６つ以上であればよいことになる。

【0056】

この本実施形態の方法で、図３に示すような状態となった場合に選択される差分信号のＳＮ比は、１番目に選択される差分信号（７－１）は２．４と大きく低下するが、２番目に選択される差分信号（５－２）は４．７、３番目に選択される差分信号（４－３）は４．０と大きく低下していないので、心拍の検出が可能であり、比較用の心電データ検出方法のように再度、すべての電極の差分信号を求める必要が無い。

【0057】

＜３番目の差分信号の選択方法の変形例＞
また、第３差分信号としての差分信号を選択する際には、上述の方法の代わりに、次のような方法を用いてもよい。

【0058】

差分信号選択部１３３Ａは、１番目に選択した差分信号（７－１）の元の信号を出力する１番及び７番の電極１１０と、２番目に選択された差分信号（５－２）の元の信号を出力する２番及び５番の電極１１０との４つ（１番、２番、５番、７番）の電極１１０を特定する。そして、差分信号選択部１３３Ａは、特定した４つ（１番、２番、５番、７番）の電極１１０のうちの２つの電極１１０の組合せから得られる差分信号（１－２、１－５、１－７、２－５、２－７、５－７）を特定する。さらに、差分信号選択部１３３Ａは、差分信号生成部１３１Ａによって生成された２８個の差分信号から、特定した４つ（１番、２番、５番、７番）の電極１１０のうちの２つの電極１１０の組合せから得られる差分信号（２－１、５－１、５－２、７－１、７－２、７－５）を除いた残りの複数の差分信号の中からＳＮ比が最大の差分信号（７－４）を選択する。差分信号（７－４）は、心拍の計測に最適な第３差分信号の一例である。

【0059】

この方法では、３番目の差分信号を選択する際に、１番目に選択した差分信号（７－１）の元の信号を出力する１番及び７番の電極１１０と、２番目に選択された差分信号（５－２）の元の信号を出力する２番及び５番の電極１１０との４つ（１番、２番、５番、７番）の電極１１０のうちのいずれか１つのみを含む電極対の差分を選択において除外したが復活させることができる。ここでは、４つ（１番、２番、５番、７番）の電極１１０のうちのいずれか１つのみを含む電極対の一例は、差分信号（７－４）であり、１番目に選択した差分信号（７－１）の元の信号を出力する１番及び７番の電極１１０のうちの一方を含んでいる。

【0060】

該変形例において、図３に示すような状態となった場合に３番目に選択される差分信号（７－４）のＳＮ比は、２．４であり、心拍の検出には適していないが４つ（１番、２番、５番、７番）の電極１１０と人体との接近状態の変化が少ない場合には有効である。

【0061】

すなわち、３番目の差分信号の選択方法の変形例では、３番目の差分信号を選択する際に、１番目及び２番目に選択した差分信号（７－１）及び差分信号（５－２）の元の信号を出力する４つ（１番、２番、５番、７番）の電極１１０のうちのいずれか１つのみを含む電極対を復活させるので、４つ（１番、２番、５番、７番）の電極１１０と人体との接近状態の変化が少ない場合には、よりＳＮ比が高い差分信号を選択できる。

【0062】

なお、１番目の差分信号の選択方法と、２番目の差分信号の選択方法と、３番目の差分信号の選択方法の変形例とを実現するためには、複数の電極１１０の数は、少なくとも５つ以上であればよいことになる。

【0063】

＜フローチャート＞
図４は、心電データ検出装置１００のＭＣＵ１３０が実行する処理の一例を表すフローチャートである。

【0064】

処理がスタートすると、差分信号生成部１３１Ａは、ＡＤＣ１２０から出力される８つの電圧値の差分を表す差分信号を生成する（ステップＳ１）。差分信号は、差分信号選択部１３３Ａ及び信号判定部１３２Ａに伝送される。なお、一例として、８つの電極１１０で所定時間（例えば５秒間）にわたって測定を行えばよく、良好な測定結果が得られない場合には、測定を繰り返し行えばよい。

【0065】

信号判定部１３２Ａは、差分信号生成部１３１Ａから入力される２８個の差分信号のＳＮ比が高い方から順番に並べたデータを表す判定結果を生成する（ステップＳ２）。判定結果は、２８個の差分信号の良否を表し、ＳＮ比が高い方が心拍の計測に良好な差分信号となる。

【0066】

差分信号選択部１３３Ａは、信号判定部１３２Ａの判定結果に基づいて、２８個の差分信号から、心拍の計測に適した３つの差分信号を選択する（ステップＳ３）。心拍の計測に適した３つの差分信号は、図２を用いて説明した通りに選択される。選択された差分信号は、心拍検出部１３４Ａに出力される。

【0067】

心拍検出部１３４Ａは、差分信号選択部１３３Ａから入力される各差分信号に基づいて心拍を検出する（ステップＳ４）。検出された心拍を表す心拍データは、心拍判定部１３５Ａ及び出力選択部１３６Ａに出力される。

【0068】

心拍判定部１３５Ａは、心拍検出部１３４Ａから入力される心拍データに基づいて、心拍データとして見なすべきかどうかの良否を判定し、判定結果を出力選択部１３６Ａに出力する（ステップＳ５）。

【0069】

出力選択部１３６Ａは、心拍検出部１３４Ａから入力される３つの心拍データと、心拍判定部１３５Ａから入力される判定結果とに基づいて、心拍データと見なされるデータのうち最も心拍の計測に適した心拍データを通信Ｉ／Ｆ１３０Ｃに出力する（ステップＳ６）。心拍判定部１３５の判定において、心拍データと認められるデータが取得できた場合には、次の心拍の測定タイミングにおいては、差分信号選択部１３３Ａで選択した電極についてのみステップＳ１の差分信号の生成を行い、ステップＳ２とステップＳ３のステップを省略してステップＳ４に飛ぶ。なお、ステップＳ１の差分信号の生成を行う電極は差分信号選択部１３３ＡおよびステップＳ５で心拍のデータと判断した電極についてのみ行うようにしても良い。

【0070】

また更には、本実施態様では、差分信号選択部１３３Ａで選択した電極についてのみステップＳ１の差分信号の生成を行ったが、差分信号選択部１３３Ａで選択した電極のみ、次の心拍の測定タイミングにおいてＡＤＣ１２０でＡＤ変換を行うようにしても良い。

【0071】

心拍判定部１３５の判定において、心拍データと認められるデータが取得できなかった場合には、次の心拍の測定タイミングにおいては、ステップＳ１からの動作を行う。

【0072】

通信Ｉ／Ｆ１３０Ｃへの心拍データの出力は、例えば所定の時間間隔で行えばよい。なお、所定の時間間隔は、複数の時間間隔の中から選択可能に構成されていてもよい。

【0073】

＜効果＞
心電データ検出装置１００は、人体に対向して配置される複数の電極１１０と、複数の電極１１０のうちの２つの電極１１０の信号の差分信号を生成する差分信号生成部１３１Ａであって、複数組の２つの電極１１０の信号から複数の差分信号を生成する差分信号生成部１３１Ａと、差分信号生成部１３１Ａによって生成された複数の差分信号の中から、心拍の計測に適した差分信号を複数選択する差分信号選択部１３３Ａとを含み、差分信号選択部１３３Ａは、差分信号生成部１３１Ａによって生成された複数の差分信号の中から心拍の計測に最適な第１差分信号と、複数の電極１１０から第１差分信号の元の信号を出力する一対の電極１１０を除いた残りの複数の電極１１０の信号から生成される複数の差分信号のうち、心拍の計測に最適な第２差分信号とを選択する。第２差分信号は、第１差分信号に関する電極１１０を除いた残りの電極１１０から得られるため、第１差分信号に関する電極１１０と人体との接近状態が変化しても、影響を受けにくい。

【0074】

したがって、複数の差分信号の中から心電データの検出に適した差分信号を選択可能な心電データ検出装置１００を提供することができる。

【0075】

また、差分信号選択部１３３Ａは、複数の電極１１０から、第１差分信号の元の信号を出力する一対の電極１１０と、第２差分信号の元の信号を出力する一対の電極１１０とを除いた残りの複数の電極１１０の信号から生成される複数の差分信号のうち、心拍の計測に最適な第３差分信号を選択してもよい。第３差分信号は、第１差分信号及び第２差分信号の元の信号を出力する４つの電極１１０を除いた残りの電極１１０から得られるため、第１差分信号及び第２差分信号の元の信号を出力する４つの電極１１０と人体との接近状態が変化しても、影響を受けない差分信号である。したがって、複数の差分信号の中から心電データの検出に適した３つの差分信号を選択可能な心電データ検出装置１００を提供することができる。

【0076】

また、差分信号選択部１３３Ａは、差分信号生成部１３１Ａによって生成された複数の差分信号から、第１差分信号の元の信号を出力する一対の電極１１０と、第２差分信号の元の信号を出力する一対の電極１１０との４つの電極１１０のうちの２つの電極１１０から得られる差分信号を除いた残りの複数の差分信号のうち、心拍の計測に最適な第３差分信号を選択してもよい。第１差分信号及び第２差分信号の元の信号を出力する４つの電極１１０のうちのいずれか１つのみを含む電極対を復活させるので、４つの電極１１０と人体との接近状態の変化が少ない場合には、よりＳＮ比が高い差分信号を選択できる。したがって、複数の差分信号の中から心電データの検出に適した３つの差分信号を選択可能な心電データ検出装置１００を提供することができる。

【0077】

また、心拍の計測に適した差分信号は、ＳＮ比で評価されてもよい。差分信号の良否をＳＮ比に基づいて容易に評価可能である。

【0078】

また、心拍の計測に最適な第１差分信号は、差分信号生成部１３１Ａによって生成された複数の差分信号の中でＳＮ比が最大の差分信号であってもよい。すべての複数の差分信号の中でＳＮ比が最大の差分信号を第１差分信号として選択することで、複数の差分信号の中から心電データの検出に適した第１差分信号を容易に選択可能な心電データ検出装置１００を提供することができる。

【0079】

また、心拍の計測に最適な第２差分信号は、複数の電極１１０から第１差分信号の元の信号を出力する一対の電極１１０を除いた残りの複数の電極１１０の信号から生成される複数の差分信号の中でＳＮ比が最大の差分信号であってもよい。すべての複数の電極１１０から第１差分信号の元の信号を出力する一対の電極１１０を除いた残りの複数の電極１１０の信号から生成される複数の差分信号の中でＳＮ比が最大の差分信号を第２差分信号として選択することで、複数の差分信号の中から心電データの検出に適した第１差分信号及び第２差分信号を容易に選択可能な心電データ検出装置１００を提供することができる。

【0080】

また、心拍の計測に最適な第３差分信号は、残りの複数の電極１１０の信号から生成される複数の差分信号の中でＳＮ比が最大の差分信号であってもよい。残りの複数の電極１１０の信号から生成される複数の差分信号のＳＮ比に基づいて、心電データの検出に適した第３差分信号を容易に選択可能な心電データ検出装置１００を提供することができる。

【0081】

また、心拍の計測に最適な第３差分信号は、残りの複数の差分信号の中でＳＮ比が最大の差分信号であってもよい。残りの複数の電極１１０の信号から生成される複数の差分信号のＳＮ比に基づいて、心電データの検出に適した第３差分信号を容易に選択可能な心電データ検出装置１００を提供することができる。

【0082】

また、複数の電極１１０の数は、少なくとも５つ以上であってもよい。少なくとも５つ以上の電極１１０の信号から得られる複数の差分信号の中から心電データの検出に適した第１差分信号及び第２差分信号を選択可能な心電データ検出装置１００を提供することができる。

【0083】

また、複数の電極１１０の数は、少なくとも７つ以上であってもよい。少なくとも５つ以上の電極１１０の信号から得られる複数の差分信号の中から心電データの検出に適した第１差分信号、第２差分信号、及び第３差分信号を選択可能な心電データ検出装置１００を提供することができる。

【0084】

心電データ検出方法は、人体に対向して配置される複数の電極１１０と、複数の電極１１０のうちの２つの電極１１０の信号の差分信号を生成する差分信号生成部１３１Ａであって、複数組の２つの電極１１０の信号から複数の差分信号を生成する差分信号生成部１３１Ａと、差分信号生成部１３１Ａによって生成された複数の差分信号の中から、心拍の計測に適した差分信号を複数選択する差分信号選択部１３３Ａとを含む心電データ検出装置１００において、差分信号選択部１３３Ａが、差分信号生成部１３１Ａによって生成された複数の差分信号の中から心拍の計測に最適な第１差分信号を選択し、複数の電極１１０から第１差分信号の元の信号を出力する一対の電極１１０を除いた残りの複数の電極１１０の信号から生成される複数の差分信号のうち、心拍の計測に最適な第２差分信号を選択する。第２差分信号は、第１差分信号に関する電極１１０を除いた残りの電極１１０から得られるため、第１差分信号に関する電極１１０と人体との接近状態が変化しても、影響を受けない。

【0085】

したがって、複数の差分信号の中から心電データの検出に適した差分信号を選択可能な心電データ検出方法を提供することができる。

【0086】

以上、本開示の例示的な実施形態の心電データ検出装置、及び、心電データ検出方法について説明したが、本開示は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【符号の説明】

【0087】

１００ 心電データ検出装置
１１０ 電極
１１５ バッファ回路
１２０ ＡＤＣ
１３０ ＭＣＵ
１３０Ａ 演算部
１３１Ａ 差分信号生成部
１３２Ａ 信号判定部
１３３Ａ 差分信号選択部
１３４Ａ 心拍検出部
１３５Ａ 心拍判定部
１３６Ａ 出力選択部
１３２Ａ１、１３３Ａ１、１３４Ａ１、１３６Ａ１ メモリ
１３０Ｂ 制御部
１３０Ｃ 通信Ｉ／Ｆ
１４０ Ｉ／Ｆドライバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】