特表 2024-529151 複数の心電図リード信号を獲得するウェアラブルデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-01

(54)【発明の名称】複数の心電図リード信号を獲得するウェアラブルデバイス

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/332 20210101AFI20240725BHJP

   A61B 5/256 20210101ALI20240725BHJP

   A61B 5/02 20060101ALI20240725BHJP

【ＦＩ】

A61B5/332

A61B5/256 220

A61B5/02 310F

A61B5/256

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024508634

(86)(22)【出願日】2022-08-16

(85)【翻訳文提出日】2024-04-08

(86)【国際出願番号】 KR2022012211

(87)【国際公開番号】W WO2023018318

(87)【国際公開日】2023-02-16

(31)【優先権主張番号】10-2021-0107569

(32)【優先日】2021-08-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524054277

【氏名又は名称】ヘキサチェック インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＨＥＸＡＣＨＥＣＫ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100166545

【弁理士】

【氏名又は名称】折坂 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】ファン，イン－ドゥック

【テーマコード（参考）】

4C017

4C127

【Ｆターム（参考）】

4C017AA09

4C017AA19

4C017AB02

4C017AB04

4C017AC15

4C017AC26

4C017BC11

4C017BC23

4C017DD14

4C017DD17

4C017FF17

4C127AA02

4C127BB03

4C127CC06

4C127EE03

4C127KK03

4C127KK05

4C127LL04

(57)【要約】

本発明は、複数の心電図リード信号を獲得するウェアラブルデバイスに関し、より詳しくは、携帯が便利で、時間と場所にかかわらず容易に使用することができ、同時に測定された２つの肢リード信号（Ｌｉｍｂ Ｌｅａｄ Ｓｉｇｎａｌｓ）によって６つの心電図リード信号を得ることができるように構成される個人が着用可能な複数の心電図測定装置（測定センサ）としてのウェアラブルデバイスに関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者が片方の手首に着用するウォッチ；
前記ウォッチに結合される一つのバンド；
一つの前記バンドと結合され、前記ウォッチの底面と対向する位置に配置される第１心電計；および
前記ウォッチに含まれる第２心電計；を含み、
前記第１心電計は、
使用者の前記片方の手首に接触するように前記バンドの内側面に配置される第１電極、および使用者の左膝または左足首に接触することができるように、前記バンドの外面に配置される第２電極を含み、
前記第２心電計は、
使用者の前記片方の手首に接触するように前記ウォッチの底面に配置される第３電極、および使用者の他方の手に接触することができる第４電極を含む、ウェアラブルデバイス。

【請求項2】

前記第１心電計は、
前記第１電極と第２電極との間に誘導される第１心電図リード信号を測定し、測定した前記第１心電図リード信号を無線通信手段を介して前記第２心電計に送信し、
前記第２心電計は、
第３電極と第４電極を通じて第２心電図リード信号を測定し、
前記第１心電図リード信号を無線通信手段を介して受信し、
前記第１心電図リード信号と前記第２心電図リード信号が同じ時間にサンプリングされた２つの心電図リード信号になるように、受信された前記第１心電図リード信号に無線通信過程で発生した時間遅延を補償する、ことを特徴とする請求項１に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項3】

前記ウェアラブルデバイスは、
同じ時間にサンプリングされた前記２つの心電図リード信号を利用して４つの心電図リード信号を追加的に算出して、リードＩ、リードＩＩ、リードＩＩＩ、リードａＶＲ、リードａＶＬ、リードａＶＦを含む６つの四肢誘導信号を得る、ことを特徴とする請求項２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項4】

前記第１心電計は、
前記第１心電計を制御する一つのマイクロコントローラを含み、 前記マイクロコントローラは、
前記第１心電計が心電図リード信号を測定しない時にはスリップモードで動作して、前記第１心電計が含む増幅器、ＡＤ変換器、前記無線通信手段を電源オフさせ、
活性化モードに変更されると、前記増幅器、前記ＡＤ変換器、および前記無線通信手段を電源オンさせ、前記第１心電図リード信号を増幅し、ＡＤ変換して無線通信を実行する、ことを特徴とする請求項１に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項5】

前記第１心電計は、電力が供給される一つの電流感知器を含み、 前記電流感知器は、
前記第１電極が前記使用者の前記片方の手首に接触し、前記第２電極が前記使用者の左膝または左足首に接触すると、前記使用者の人体に電流が流れるようにし、
前記電流を感知すると、出力信号を発生させ、
前記マイクロコントローラは、前記電流感知器の出力信号を受信すると、スリップモードから活性化モードに変更される、ことを特徴とする請求項４に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項6】

下記（１）から（４）までの過程を利用して決められた時間遅延値を用いる、ことを特徴とする請求項２に記載のウェアラブルデバイス：
（１）一つの信号発生器の一つの出力信号を前記第１心電計と前記第２心電計に共通的に印加し；
（２）前記第１心電計と前記第２心電計は、前記出力信号を測定し；
（３）第１心電計は測定した信号を無線通信手段で送信し、第２心電計は前記送信された信号を受信し；
（４）前記第２心電計が測定した信号と前記第２心電計が受信した前記信号との波形を比較する。

【請求項7】

前記バンドは、前記第１心電計を配置するために、前記ウォッチを基準に一方のバンドの長さが他方のバンドの長さよりも長く形成される、ことを特徴とする請求項１に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項8】

前記無線通信手段は、ブルートゥースローエネルギー方式である、ことを特徴とする請求項２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項9】

片方の手首に着用されたウォッチに内蔵された心電計と前記ウォッチのバンドに付着された心電計を利用した複数の心電図リードを獲得する方法は、
前記バンドに付着された心電計の第１電極が腕首に接触し、第２電極が左足または左足首に接触するステップ；
前記バンドに付着された心電計に内蔵されたマイクロコントローラが活性化モードに変更されるステップ；
前記マイクロコントローラが活性化モードに変更されると、前記増幅器、前記ＡＤ変換器および前記無線通信手段を電源オンさせるステップ；
前記第１電極と第２電極との間の心電図リードを増幅するステップ；
増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するステップ；
前記デジタル信号に変換された第１心電図リードデータを前記無線通信手段を介して前記ウォッチに内蔵された心電計に送信するステップ；
前記ウォッチに内蔵された心電計は、送信された第１心電図リードデータを無線通信手段を介して受信するステップ；および
受信された前記第１心電図リード信号に無線通信過程などで発生した時間遅延を補償してウォッチに付着された電極を介して測定した第２心電図リード信号と前記第１心電図リード信号が同じ時間にサンプリングされた２つの心電図リード信号になるようにするステップ；を含む、ことを特徴とする複数の心電図リード信号を獲得する方法。

【請求項10】

前記バンドに付着された心電計に内蔵されたマイクロコントローラが心電図測定を所定時間実行した後、心電図測定を終了するか否かを判断するために、前記電流感知器に電流の流れがあるか否かを確認するステップ；をさらに含む、ことを特徴とする請求項９に記載の複数の心電図リード信号を獲得する方法。

【請求項11】

同じ時間帯域でサンプリングされた前記２つの心電図リード信号を得るために、前記２つの心電図リード信号をサンプリングする時点の差がサンプリング周期よりも小さい、ことを特徴とする請求項３に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項12】

一つのウォッチ本体に設置されて、リードＩを測定する一つのウォッチ心電計；および
設置される位置によって、リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する一つの下向きリード心電計；を含むウェアラブルデバイスであって、
前記ウォッチ心電計が心電図測定を開始する命令（心電図測定開始命令）を前記一つの下向きリード心電計に無線で送信し、
前記ウォッチ心電計は、リードＩを測定し、
前記心電図測定開始命令を無線で受信した前記一つの下向きリード心電計は、リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定し、 前記一つの下向きリード心電計が測定された前記リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを前記ウォッチ心電計に無線で送信すると、前記ウォッチ心電計は、前記送信されたリードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを無線で受信して、
同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号を獲得し、
前記同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号を利用して４つの心電図リード信号を追加的に算出して、リードＩ、リードＩＩ、リードＩＩＩ、リードａＶＲ、リードａＶＬ、リードａＶＦで構成される６つの四肢誘導信号を得る、ことを特徴とするウェアラブルデバイス。

【請求項13】

前記リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する一つの下向きリード心電計は、
前記一つのウォッチ本体に結合される一つのバンドと結合され、前記ウォッチ本体の底面と対向する位置に配置され、
使用者の片方の手首に接触するように前記バンドの内側面に配置される一つの電極と、
使用者の左膝または左足首に接触することができるように、前記バンドの外面に配置される一つの電極を含む、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項14】

前記リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する一つの下向きリード心電計は、
一つの指に着用する指輪形態である、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項15】

前記リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する一つの下向きリード心電計は、
パッチまたは胸バンド形態で、胸に接触される電極を含む、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項16】

前記同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号は、周波数応答特性が同一である、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項17】

前記同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号は、利得特性が同一である、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項18】

前記同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号は、最大振幅エラーが＋／－５％以内である、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項19】

前記同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号は、同一サンプリング率でサンプリングされる、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項20】

前記ウォッチ心電計と一つの下向きリード心電計が通信する無線方式は、ブルートゥースローエネルギーである、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項21】

前記一つの下向きリード心電計は、
ブルートゥースローエネルギー連結成立後に、
一つの連結インターバルの間に心電図リード信号をサンプリングし、
前記サンプリングしたデータを前記サンプリングに従う一つの連結イベントの間に送信する、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項22】

前記連結インターバルは、
前記一つの下向きリード心電計が一つの心電図リード信号をサンプリングする時のサンプリング周期の整数倍である、ことを特徴とする請求項２１に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項23】

前記ウォッチ心電計と一つの下向きリード心電計は、連結イベントから同じ時間が経過した後にそれぞれの心電図リード信号をサンプリングすることによって、同じ時刻にそれぞれの心電図リード信号をサンプリングする、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項24】

前記４つの心電図リード信号を追加的に算出する動作と６つの四肢誘導信号をディスプレイする動作をスマートフォンで実行する、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項25】

前記心電図測定開始命令を、
一つの心電計に搭載された光電式容積脈波計が心臓活動の異常を検出してアラームを発生させた後に、前記一つの心電計が発生する、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【請求項26】

前記心電図測定開始命令を、
使用者が心電図を測定するために使用者の体を下向きリード心電計の２つの電極に接触させたことを感知した電流感知器が出力を発生させた後、前記下向きリード心電計またはウォッチ心電計が発生する、ことを特徴とする請求項１２に記載のウェアラブルデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の心電図リード信号を獲得するウェアラブルデバイスに関し、より詳しくは、携帯に便利で、時間と場所にかかわらず容易に用いることができ、同時に測定された２つの肢リード信号（Ｌｉｍｂ Ｌｅａｄ Ｓｉｇｎａｌｓ）を介して６つの心電図リード信号を得ることができるように構成された個人が着用可能な複数の心電図測定装置（測定センサ）としてのウェアラブルデバイスに関する。

【0002】

本発明は、複数の心電図を測定するための装置として、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｐａｔｅｎｔ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ（ＩＰＣ）によれば、体の生体電気信号を検出、測定、記録（Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ、ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｏｒ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｉｇｎａｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｄｙ ｏｒ ｐａｒｔｓ ｔｈｅｒｅｏｆ）が属するＡ６１Ｂ ５／０４クラスに分類されることができる。

【背景技術】

【0003】

心電計は、患者の心臓の状態を分析するために簡便に得ることができ、非常に有用な情報を含む電気信号の波形、すなわち心電図を提供する。

【0004】

すなわち、心電計は、患者の心臓状態を便利に診断することができる有用な装置である。心電計は、使用目的によって多様な種類に分類することができる。できるだけ多くの情報を得るための病院用心電計では、１０個の湿式電極（ｗｅｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ）を用いる１２チャンネル心電計が基準として用いられる。使用者が自ら移動しながら使用できるホルターレコーダ（Ｈｏｌｔｅｒ ｒｅｃｏｒｄｅｒ）とイベントレコーダ（Ｅｖｅｎｔ ｒｅｃｏｒｄｅｒ）は、次のような必須的な特徴を有する。これらの特徴は、小型で、バッテリーを使用し、測定されたデータを記憶する記憶装置、およびデータを送信することができる通信装置を備えることを含む。

【0005】

一方、イベントレコーダは、使用者が携帯しており、心臓に異常を感じると即席で自らＥＣＧを測定することができるようにする。そのため、イベントレコーダは、小型で、電極を連結するためのケーブルを備えず、イベントレコーダの表面に乾式電極（ｄｒｙ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ）を備える。従来の技術によるイベントレコーダは、主に両手を２つの電極にそれぞれ接触して、１つのＥＣＧ信号を測定する１チャンネルつまり１リード（ｌｅａｄ）心電計である。

【0006】

本発明が追い求める心電図測定装置は、個人が便利に使用でき、正確で、豊かな心電図測定装置を提供する必要があり、容易に携帯するように小型である必要がある。個人が便利に使用するために要求される装置は、無線通信を介してデータを送信することが必要である。また、要求される装置はバッテリーで動作されなければならない。

【0007】

正確で豊かな心電図測定装置を提供するために、本発明では、同時に測定された２つの肢リード（Ｌｉｍｂ Ｌｅａｄｓ）を獲得する。後述するように、本発明では、同時に測定した２つの肢リード測定装置から４つのリードを計算して提供することができる。通常、心電図に関連して、一つの「チャンネル」と一つの「リード」（ｌｅａｄ）は同じ意味で用いられ、一つの心電図信号または心電図電圧を意味する。心電図に関連して、「同時に」という単語は非常に注意深く使用すべきである。具体的に記述すれば、リードＩ（ｌｅａｄ Ｉ）電圧を所定のサンプリング周期でサンプリングしながらリードＩＩをサンプリングすると、リードＩＩをサンプリングする各時点は、リードＩをサンプリングする各時点からサンプリング周期の半分よりも小さい時間内に行われてこそ同時に測定したとすることができる。また、「測定（ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）」という単語の使用にも注意すべきである。「測定」という単語は、実際に物理的量を測定した時のみ測定と言うべきである。デジタル計測で一つの測定とは実質的に一つのＡＤ変換を意味すべきである。後述するように、心電図測定で、例えばリードＩとリードＩＩＩを測定すると、キルヒホッフ電圧法則によってリードＩＩを計算することができる。この場合、リードＩＩは、「計算した」と表現した方が正確であり、「測定した」と表現すれば混乱を惹起する。

【0008】

心電図の測定で最も難しい問題の一つは心電図信号に含まれる電力線干渉（ｐｏｗｅｒ ｌｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を除去することである。電力線障害を除去するためによく知られたのは駆動右脚（Ｄｒｉｖｅｎ Ｒｉｇｈｔ ｌｅｇ（ＤＲＬ））方法である。

【0009】

最近、スマートウォッチに搭載された心電計が非常に有用に用いられている。しかしながら、スマートウォッチに搭載された前記心電計は、両手の間の心電図信号、すなわちリードＩ信号のみを提供して、提供する医学的情報が充分でないという問題点がある。そこで、より多い個数の心電図信号を提供することができる装置が必要な実情である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、上記の問題点と必要性に基づいて案出されたもので、心電計を搭載したウォッチを利用し、同時に測定された２つの肢リード信号（Ｌｉｍｂ Ｌｅａｄ Ｓｉｇｎａｌｓ）を獲得する心電図装置を提供することを目的とする。２つの肢リードを同時に測定することは医学的に非常に重要である。それは、２つのリードを順次測定するのにより時間がかかり、不便であるからである。また他の時期に測定された２つの肢リードは、互いに相関関係がないこともあり、正確で詳細な不整脈判別に混乱を与えることがあるからである。最も重要なことは、後述するように、４つの追加的な肢リードを算出して、総６つの肢リードを獲得するためには、２つの肢リード信号が同時に測定されたものである必要がある。

【0011】

スマートウォッチに搭載された心電計は、リードＩ信号を測定するので、後述する方法で総６つの肢リードを獲得するためには、リードＩＩとリードＩＩＩの中で一つを測定して獲得する必要がある。また、リードＩＩとリードＩＩＩの中で一つを測定する方法が使用者に便利である必要がある。また、リードＩＩとリードＩＩＩの中で一つを測定する際に用いる装置の構造と電極の配置は、使用者に便利である必要がある。

【0012】

本発明は、上記の問題点を解決し、必要性を満たすために、ウォッチバンドに配置される心電計を採用する。

【0013】

しかしながら、本発明で採用する上記のバンドに配置される心電計は、測定した心電図信号をウォッチに搭載された心電計に伝達するためには、必ずウォッチに搭載された心電計と無線で通信しなければならない。ところが、無線通信では不可欠に時間遅延が発生するため、同時に測定された２つの心電図信号を獲得するためには、時間遅延を補償しなければならない。したがって、無線通信で発生した時間遅延値を分かる必要があるという問題がある。

【0014】

一方、一般的に、一つの携帯型測定装置はバッテリーを用い、バッテリーの電力消耗を制御するために、機械的電源スィッチを必要とする。しかしながら、機械的電源スィッチは、携帯型測定装置の体積や面積を増加させ、小型化の限界をもたらし、故障の可能性を高める。

【0015】

本発明は、上記の問題点と必要性によって案出されたもので、心電計を搭載したウォッチを利用して同時に測定された２つの肢リード（Ｌｉｍｂ Ｌｅａｄｓ）を獲得する心電図装置を提供し、実施形態によって追加的な機械的スィッチを使用するか、または必要によって使用しようとする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記のような目的を達するための本発明に係るウェアラブルデバイスは、非接触式心電図測定装置は、使用者が片方の手首に着用するウォッチ；前記ウォッチに結合される一つのバンド；一つの前記バンドと結合され、前記ウォッチの底面と対向する位置に配置される第１心電計；および前記ウォッチに含まれる第２心電計；を含み、前記第１心電計は、使用者の前記片方の手首に接触するように前記バンドの内側面に配置される第１電極、および使用者の左膝または左足首に接触することができるように、前記バンドの外面に配置される第２電極を含み、前記第２心電計は、使用者の前記片方の手首に接触するように前記ウォッチの底面に配置される第３電極、および使用者の他方の手に接触することができる第４電極を含んでもよい。

【0017】

また、前記第１心電計は、前記第１電極と第２電極との間に誘導される第１心電図リード信号を測定し、測定した前記第１心電図リード信号を無線通信手段を介して前記第２心電計に送信し、前記第２心電計は、第３電極と第４電極を通じて第２心電図リード信号を測定し、前記第１心電図リード信号を無線通信手段を介して受信し、前記第１心電図リード信号と前記第２心電図リード信号が同じ時間にサンプリングされた２つの心電図リード信号になるように、受信された前記第１心電図リード信号に無線通信過程で発生した時間遅延を補償することができる。

【0018】

また、前記ウェアラブルデバイスは、同じ時間にサンプリングされた前記２つの心電図リード信号を利用して４つの心電図リード信号を追加的に算出して、リードＩ、リードＩＩ、リードＩＩＩ、リードａＶＲ、リードａＶＬ、リードａＶＦを含む６つの四肢誘導信号を得ることができる。

【0019】

また、前記第１心電計は、前記第１心電計を制御する一つのマイクロコントローラを含み、前記マイクロコントローラは、前記第１心電計が心電図リード信号を測定しない時にはスリップモードで動作して、前記第１心電計が含む増幅器、ＡＤ変換器、前記無線通信手段を電源オフさせ、活性化モードに変更されると、前記増幅器、前記ＡＤ変換器、および前記無線通信手段を電源オンさせ、前記第１心電図リード信号を増幅し、ＡＤ変換して無線通信を実行することができる。

【0020】

また、前記第１心電計は、電力が供給される一つの電流感知器を含み、前記電流感知器は、前記第１電極が前記使用者の前記片方の手首に接触し、前記第２電極が前記使用者の左膝または左足首に接触すると、前記使用者の人体に電流が流れるようにし、前記電流を感知すると、出力信号を発生させ、前記マイクロコントローラは、前記電流感知器の出力信号を受信すると、スリップモードから活性化モードに変更されることができる。

【0021】

また、本発明に係るウェアラブルデバイスは、下記（１）から（４）までの過程を利用して時間遅延値を決める。

【0022】

（１）一つの信号発生器の一つの出力信号を前記第１心電計と前記第２心電計に共通的に印加する。

【0023】

（２）前記第１心電計と前記第２心電計は、前記出力信号を測定する。

【0024】

（３）第１心電計は測定した信号を無線通信手段で送信し、第２心電計は前記送信された信号を受信する。

【0025】

（４）前記第２心電計が測定した信号と前記第２心電計が受信した前記信号との波形を比較する。

【0026】

また、前記バンドは、前記第１心電計を配置するために、前記ウォッチを基準に一方のバンドの長さが他方のバンドの長さよりも長く形成されてもよい。

【0027】

また、前記無線通信手段は、ブルートゥース（登録商標）ローエネルギー方式で具現してもよい。

【0028】

また、片方の手首に着用されたウォッチに内蔵された心電計と前記ウォッチのバンドに付着された心電計を利用した本発明に係る複数の心電図リードを獲得する方法は、前記バンドに付着された心電計の第１電極が腕首に接触し、第２電極が左足または左足首に接触するステップ；バンドに付着された心電計に内蔵されたマイクロコントローラが活性化モードに変更されるステップ；前記マイクロコントローラが活性化モードに変更されると、前記増幅器、前記ＡＤ変換器および前記無線通信手段を電源オンさせるステップ；前記第１電極と第２電極との間の心電図リードを増幅するステップ；増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するステップ；前記デジタル信号に変換された第１心電図リードデータを前記無線通信手段を介して前記ウォッチに内蔵された心電計に送信するステップ；前記ウォッチに内蔵された心電計は、送信された第１心電図リードデータを無線通信手段を介して受信するステップ；および受信された前記第１心電図リードデータに無線通信過程などで発生した時間遅延を補償してウォッチに付着された電極を介して測定した第２心電図リードデータと前記第１心電図リードデータが同じ時間にサンプリングされた２つの心電図リードデータセットになるようにするステップ；を含んでもよい。

【0029】

また、複数の心電図リード信号を獲得する方法は、前記バンドに付着された心電計に内蔵されたマイクロコントローラが心電図測定を所定時間実行した後、心電図測定を終了するか否かを判断するために、前記電流感知器に電流が流れているか否かを確認するステップ；をさらに含んでもよい。

【0030】

言い換えれば、本発明の一実施形態において、リードＩを測定する一つのウォッチ心電計と；設置される位置によってリードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する一つの下向きリード心電計；を含む、ウェアラブルデバイスを提供する。

【0031】

一方、本発明は、同じ時間帯域でサンプリングされた前記２つの心電図リード信号を得るために、前記２つの心電図リード信号をサンプリングする時点の差がサンプリング周期よりも小さいことを特徴とする。

【0032】

一方、本発明は、上記の目的を達するために、一つのウォッチ本体に設置されて、リードＩを測定する一つのウォッチ心電計；および設置される位置によって、リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する一つの下向きリード心電計；を含むウェアラブルデバイスであって、前記ウォッチ心電計が心電図測定を開始する命令（心電図測定開始命令）を前記一つの下向きリード心電計に無線で送信し、前記ウォッチ心電計はリードＩを測定し、前記心電図測定開始命令を無線で受信した前記一つの下向きリード心電計は、リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定し、前記一つの下向きリード心電計が測定された前記リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを前記ウォッチ心電計に無線で送信すると、前記ウォッチ心電計は、前記送信されたリードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを無線で受信して、同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号を獲得し、前記同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号を利用して４つの心電図リード信号を追加的に算出して、リードＩ、リードＩＩ、リードＩＩＩ、リードａＶＲ、リードａＶＬ、リードａＶＦで構成される６つの四肢誘導信号を得ることを特徴とする、ウェアラブルデバイスを提示する。

【0033】

この時、前記リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する一つの下向きリード心電計は、前記一つのウォッチ本体に結合される一つのバンドと結合され、前記ウォッチ本体の底面と対向する位置に配置され；使用者の片方の手首に接触するように前記バンドの内側面に配置される一つの電極、および使用者の左膝または左足首に接触することができるように、前記バンドの外面に配置される一つの電極を含んでもよい。

【0034】

一実施形態において、前記リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する一つの下向きリード心電計は、一つの指に着用する指輪形態であってもよい。

【0035】

一実施形態において、前記リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する一つの下向きリード心電計は、パッチまたは胸バンド形態で、胸に接触される電極を含むものであってもよい。

【0036】

一方、本発明で、前記同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号は、周波数応答特性が同一であることを特徴とする。

【0037】

一方、本発明で、前記同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号は、利得特性が同一であることを特徴とする。

【0038】

一方、本発明で、前記同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号は、最大振幅エラーが＋／－５％以内であることを特徴とする。

【0039】

一方、本発明で、前記同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号は、同一サンプリング率でサンプリングされることを特徴とする。

【0040】

そして、前記ウォッチ心電計と一つの下向きリード心電計が通信する無線方式は、ブルートゥースローエネルギーであることを特徴とする。

【0041】

一方、前記一つの下向きリード心電計は、ブルートゥースローエネルギー連結成立後に、一つの連結インターバルの間に心電図リード信号をサンプリングし、前記サンプリングしたデータを前記サンプリングに従う一つの連結イベントの間に送信する。

【0042】

この時、前記連結インターバルは、前記一つの下向きリード心電計が一つの心電図リード信号をサンプリングする時のサンプリング周期の整数倍であることを特徴とする。

【0043】

一方、本発明で、前記ウォッチ心電計と一つの下向きリード心電計は、連結イベントから同じ時間が経過した後にそれぞれの心電図リード信号をサンプリングすることによって、同じ時刻にそれぞれの心電図リード信号をサンプリングすることを特徴とする。

【0044】

一方、本発明で、前記４つの心電図リード信号を追加的に算出する動作と６つの四肢誘導信号をディスプレイする動作をスマートフォンで実行することを特徴とする。

【0045】

一方、本発明で、前記心電図測定開始命令を、一つの心電計に搭載された光電式容積脈波計が心臓活動の異常を検出してアラームを発生させた後に、前記一つの心電計が発生することを特徴とする。

【0046】

一方、本発明で、前記心電図測定開始命令を、使用者が心電図を測定するために使用者の体を下向きリード心電計の２つの電極に接触させたことを感知した電流感知器が出力を発生させた後、前記下向きリード心電計またはウォッチ心電計が発生することを特徴とする。

【発明の効果】

【0047】

本発明に係るウェアラブルデバイスは、携帯に便利であり、時間と場所にかかわらず容易に用いることができ、６つの心電図リード信号を得ることができるので、保健医療的に非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1】本発明に係るウェアラブルデバイスの一方向での斜視図。

【図2】本発明に係るウェアラブルデバイスの他の方向での斜視図。

【図3】本発明に係る第２心電計のブロック図。

【図4】本発明に用いられる指輪形態の心電計の斜視図。

【図5】本発明に用いられるパッチ心電計を使用者の胸に付着した状態を示す図面。

【図6】本発明に用いられる胸バンド心電計を使用者の胸に着用した状態を示す図面。

【図7】本発明によって２つの心電計がブルートゥースローエネルギーで連結された状態で心電図リード信号をサンプリングし、サンプリングしたデータをそれぞれ送信および受信する動作を示す図面。

【発明を実施するための形態】

【0049】

本発明は、最善の形態として、一つのウォッチ本体に設置されて、リードＩを測定する一つのウォッチ心電計；および設置される位置によってリードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する一つの下向きリード心電計；を含むウェアラブルデバイスであって、前記ウォッチ心電計が心電図測定を開始する命令を前記一つの下向きリード心電計に無線で送信し、前記ウォッチ心電計はリードＩを測定し、前記心電図測定開始命令を無線で受信した前記一つの下向きリード心電計は、リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定し、前記一つの下向きリード心電計が、測定された前記リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを前記ウォッチ心電計に無線で送信すると、前記ウォッチ心電計は、前記送信されたリードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを無線で受信して、同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号を獲得し、前記同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号を利用して４つの心電図リード信号を追加的に算出して、リードＩ、リードＩＩ、リードＩＩＩ、リードａＶＲ、リードａＶＬ、リードａＶＦで構成される６つの四肢誘導信号を得ることを特徴とする、ウェアラブルデバイスを提供する。

【0050】

実施形態
以下、添付図面を参照して本発明に係る複数の心電図リード信号を獲得するウェアラブルデバイスについて詳しく説明する。次に紹介される図面は、当業者に本発明の思想が充分に伝達されることができるようにするために例として提供されるのである。したがって、本発明は以下に提示される図面に限定されず、他の形態に具体化されてもよい。また、明細書全般にわたって同じ参照番号は同じ構成要素を示す。

【0051】

この時、用いられる技術用語および科学用語において、他に定義されない限り、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が通常的に理解している意味を有し、下記の説明および添付図面で本発明の要旨を不必要に曖昧にする虞のある公知機能および構成に対する説明は省略する。

【0052】

本発明を説明する際に先たち、２つの肢リード信号を測定すると、以下に記述するように、４つのリードを計算して追加的に求めることができる。上記の測定方法は、最も便利に６つの心電図リード信号を得るために本発明で提供する方法である。本発明の原理は次の通りである。

【0053】

伝統的な１２－ｌｅａｄ ＥＣＧに対しては、例えば［ＡＮＳＩ／ＡＡＭＩ／ＩＥＣ ６０６０１－２－２５：２０１１、Ｍｅｄｉｃａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－ｐａｒｔ ２－２５： Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｓ］に記述されている。伝統的な１２－ｌｅａｄ ＥＣＧの中で３つの肢リード（Ｌｉｍｂ ｌｅａｄ）は、次のように定義される。リードＩ＝ＬＡ－ＲＡ、リードＩＩ＝ＬＬ－ＲＡ、リードＩＩＩ＝ＬＬ－ＬＡである。上記式で、ＲＡ、ＬＡ、ＬＬは、それぞれ右手（ｒｉｇｈｔ ａｒｍ）、左手（ｌｅｆｔ ａｒｍ）、左足（ｌｅｆｔ ｌｅｇ）またはこれら肢と近い胴部位の電圧である。前記関係から一つの肢リードは他の２つの肢リードから求めることができる。例えば、リードＩＩＩ＝リードＩＩ－リードＩである。増強肢リード（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ ｌｉｍｂ ｌｅａｄｓ）３つは、次のように定義される。ａＶＲ＝ＲＡ－（ＬＡ＋ＬＬ）／２、ａＶＬ＝ＬＡ－（ＲＡ＋ＬＬ）／２、ａＶＦ＝ＬＬ－（ＲＡ＋ＬＡ）／２。したがって、３つの増強肢リードは、２つの肢リード（ｌｉｍｂ ｌｅａｄ）から求めることができる。例えば、ａＶＲ＝－（Ｉ＋ＩＩ）／２で求めることができる。したがって、２つの肢リードを測定すると、残り４つのリードを計算して求めることができる。

【0054】

以下、図面を参考して本発明に係る実施形態ついて説明する。

【0055】

図１は、本発明に係るウェアラブルデバイスの一方向での斜視図であり、図２は、本発明に係るウェアラブルデバイスの他の方向での斜視図である。本発明に係るウェアラブルデバイスの構造と用いられる電極の配置に対して、図１および図２を参照して記述する。本発明に係るウェアラブルデバイスは、使用者が片方の手首に着用するウォッチ２００、前記ウォッチ２００に結合されるバンド３００、前記一つのバンド３００と結合され、前記ウォッチ２００の底面と対向する位置３７０に配置される第１心電計１００、および前記ウォッチ２００に含まれる第２心電計２００を含む。本発明で、前記第１心電計１００をウォッチ２００の底面と対向する位置３７０に配置させるために、前記バンド３００は、バンド３００’（図１）よりも長さが長い必要がある。本発明で、ウォッチは第２心電計と関係ない他の要素２５０と２６０を含んでもよい。しかしながら、図１および図２を用いた本発明に対する記述で、ウォッチと第２心電計を便宜上同じ図面符号２００で表記する。

【0056】

図１で、第１心電計１００は、前記バンド３００の内側面３５０に配置される第１電極１１０を含み、第２心電計２００は、ウォッチ２００を着用した手と他方の手に接触することができる第４電極２２０を含む。図２で、第１心電計１００は、前記バンド３００の外側面３６０に配置される第２電極１２０を含み、第２心電計２００は、ウォッチ２００を着用した手首に接触する第３電極２１０を含む。

【0057】

本実施形態で、前記第１心電計１００は、前記第１電極１１０と前記第２電極１２０との間に誘導される第１心電図リード信号を測定する。ウォッチ２００を左手首に着用した場合、前記第２電極１２０を使用者の左膝または左足首に接触した時に測定される第１心電図リード信号はリードＩＩＩである。

【0058】

本実施形態で、前記第２心電計２００は、前記第３電極２１０と前記第４電極２２０との間に誘導される第２心電図リード信号を測定する。ウォッチ２００を左手首に着用した場合、前記第４電極２２０を使用者の右手指に接触した時に測定される第２心電図リード信号はリードＩである。

【0059】

本発明で、前記第１心電計１００と前記第２心電計２００は、互いに別途の独立した装置であり、互いに有線で連結されない。したがって、本発明で、前記第１心電計１００と前記第２心電計２００は、互いに無線通信のみで連結される。

【0060】

本実施形態で、前記第１心電計１００は、測定した前記第１心電図リード信号を無線通信手段を介して前記第２心電計２００に送信する。前記第２心電計２００は、無線通信手段を介して前記第１心電図リード信号を受信する。

【0061】

本発明で、前記第１心電計１００および前記第２心電計２００は、それぞれ別途のバッテリーから電力が供給される。図１および図２で注目すべき事項の一つは、前記第１心電計１００が何ら機械的スィッチを含まないということである。前記第１心電計１００は、図３で追加的に説明するように、前記第１電極１１０と前記第２電極１２０との間で電流が流れると、前記第１心電計１００に内蔵されたマイクロコントローラが活性化モードに変更され、前記第１心電計１００の内部の装置を電源オンさせるようになる。心電図測定をしない時には、前記第１心電計１００の内部のバッテリーの電力消耗を防止するために、前記マイクロコントローラが前記第１心電計１００の内部の装置を電源オフさせて、スリップモード（ｓｌｅｅｐ ｍｏｄｅ）に入る。

【0062】

図３は、前記第１心電計１００の内部構造を示すブロック図である。心電図リード信号は、第１電極１１０と第２電極１２０に入力される。増幅器３１０は、入力される心電図リード信号を増幅する。ＡＤ変換器３２０は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。マイクロコントローラ３３０は、ＡＤ変換された心電図リード信号を受けて無線通信手段３４０とアンテナ３５０を介して送信する。

【0063】

電流感知器３６０は、常に内蔵されたバッテリーから電力が供給される。前記第１電極１１０が手首に接触した状態で前記第２電極１２０に左膝または左足が接触すると、前記電流感知器３６０は、前記第１電極１１０と前記第２電極１２０との間に電流が流れるようにし、スリップモードの前記マイクロコントローラ３３０を活性化モードに変更させる。それで、前記マイクロコントローラ３３０は、無線通信手段３４０を電源オンさせ、前記第２心電計２００と通信して、前記第２心電計２００が心電図測定を必要とするか否かを確認する。前記第２心電計２００が心電図測定を必要とする場合、前記増幅器３１０と前記ＡＤ変換器３２０を電源オンさせて、心電図測定を実行する。

【0064】

心電図測定を所定時間実行した後には、心電図測定を終了するか否かを判断するために、前記電流感知器３６０の状態を確認する。通常、心電図の特定は約３０秒行う。使用者は、ウォッチのディスプレイを通じて３０秒が経過したか否かを確認して、心電図電極との接触を中止することができる。しかしながら、使用者が３０秒よりも長く続いて測定を必要とする場合、使用者が電極を接触し続けていれば良い。前記電流感知器３６０に電流の流れが感知されない場合、前記マイクロコントローラ３３０は、前記増幅器３１０と前記ＡＤ変換器３２０を電源オフさせ、前記マイクロコントローラ３３０は、スリップモードに入る。以上で前記ＡＤ変換器３２０を前記マイクロコントローラ３３０と別途の装置で記述したが、前記ＡＤ変換器３２０は、前記マイクロコントローラ３３０内に内蔵されていてもよい。

【0065】

前記第２心電計２００は、前記第１心電計１００が送信した第１心電図リード信号を無線通信で受信する。このような場合、無線方式のプロトコルによる所定時間の時間遅延が発生する。２つの心電図リード信号を利用してキルヒホッフの法則を適用して、第３の心電図リード信号を算出しようとする場合、上記の２つの心電図リード信号は、同じ時間に測定されたものである必要がある。ここで、２つの信号が同じ時間に測定されたものであるということは、２つのサンプリングされた時点の差がアナログ信号をデジタル信号にサンプリングするサンプリング周期よりも小さい時間であるべきことを意味する。通常、心電図信号測定でサンプリング周期は３ｍｓ程度である。したがって、無線通信で時間遅延が約１ｍｓ以上発生すると、時間遅延を補償する必要がある。

【0066】

本発明に適する無線通信方式は、近距離と低電力特性を有するブルートゥースローエネルギー（ＢＬＥ）方式である。ＢＬＥ方式で発生する時間遅延を分かるためには、次の方法が利用され得る。

【0067】

（１）一つの信号発生器で出力される一つの出力信号を前記第１心電計と前記第２心電計に共通的に印加する。

【0068】

（２）前記第１心電計と前記第２心電計は、前記出力信号を測定する。

【0069】

（３）第１心電計は、測定した信号を無線通信手段で送信し、第２心電計は前記送信された信号を受信する。

【0070】

（４）前記第２心電計が測定した信号と前記第２心電計が受信した前記信号との波形を比較する。

【0071】

前記一つの信号発生器で出力される一つの出力信号の波形は、例えば、三角波であってもよい。時間遅延を正確に分かるためには、心電図の測定に用いるサンプリング周期よりも短いサンプリング周期を用いて前記第１心電計と前記第２心電計が前記出力信号を測定することができる。

【0072】

このような本発明に係るウェアラブルデバイスは、携帯に便利であり、時間と場所にかかわら容易に使用することができ、６つの心電図リード信号を得ることができるので、保健医療的に非常に有用である。

【0073】

上述したように、以上それぞれ一つの心電図リードを測定する２つの心電計を用いて６つの四肢誘導信号を得る第１実施形態について記述した。以下では、新しい実施形態について記述する。後述する新しい実施形態と上述した第１実施形態を統一した概念の発明で記述するために、第１実施形態で用いた用語および名称の代りにより適切な用語および名称を用いてもよい。

【0074】

第１実施形態において、第２心電計２００はウォッチ本体に設置される。これは前の図１を用いて記述された。また、第２心電計２００が測定する第２心電図リード信号は、両手の間の心電図リード信号、つまりリードＩであることは前述した。また、前でウォッチと第２心電計２００を便宜上同じ図面符号２００で表記した。したがって、第２心電計２００という名称の代わりに、便宜上ウォッチ心電計２００という名称を用いてもよい。ウォッチ心電計２００はリードＩを測定する。

【0075】

前の第１実施形態で、ウォッチを左手首に着用する場合に、第１心電計はリードＩＩＩを測定すると記述した。一方、ウォッチを右手首に着用すると、第１心電計はリードＩＩを測定する。心電図に対する技術分野または文献で、リードＩＩ、リードＩＩＩとａＶＦは、下向きリード（ｉｎｆｅｒｉｏｒ ｌｅａｄ）に分類される。したがって、第１実施形態で記述した第１心電計は、下向きリード心電計（ｉｎｆｅｒｉｏｒ ｌｅａｄ ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈ）と呼んでもよい。かかる名称を用いると、第１実施形態を次のように表現し得る。すなわち、本発明によって６つの四肢誘導信号を得るウェアラブルデバイスを心電図測定装置（測定センサ）として、次のように記述することができる。

【0076】

一つのウォッチ本体に設置されて、リードＩを測定する一つのウォッチ心電計２００；および設置される位置によってリードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する一つの下向きリード心電計１００；を含むウェアラブルデバイスであって、前記ウォッチ心電計２００が心電図測定を開始する命令を前記一つの下向きリード心電計１００に無線で送信し、前記ウォッチ心電計２００はリードＩを測定し、前記心電図測定開始命令を無線で受信した前記一つの下向きリード心電計１００は、リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定し、前記一つの下向きリード心電計１００が測定された前記リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを前記ウォッチ心電計２００に無線で送信すると、前記ウォッチ心電計２００は、前記送信されたリードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを無線で受信して、同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号を獲得し、前記同じ時間帯域で測定された２つの心電図リード信号を利用して、４つの心電図リード信号を追加的に算出して、リードＩ、リードＩＩ、リードＩＩＩ、リードａＶＲ、リードａＶＬ、リードａＶＦで構成される６つの四肢誘導信号を得ることを特徴とするウェアラブルデバイス。

【0077】

上記のように本発明を記述すると、第１実施形態の第１心電計１００は、次のように記述することができる。

【0078】

前記リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する一つの下向きリード心電計１００（第１心電計）は、前記一つのウォッチ本体２００に結合される一つのバンド３００と結合され、前記ウォッチ本体の底面と対向する位置に配置され、使用者の片方の手首に接触するように、前記バンドの内側面３５０に配置される一つの電極１１０（第１電極）、および使用者の左膝または左足首に接触することができるように、前記バンドの外面３６０に配置される一つの電極１２０（第２電極）を含む。

【0079】

以下、第２実施形態を記述する。第１実施形態で下向きリード心電計１００は、ウォッチに結合されるバンド３００に設置されたが、必ずこのように設置する必要はない。第２実施形態で、下向きリード心電計１００は、一つの指に着用する指輪形態４００である。第２実施形態でも下向きリード心電計１００は、リードＩＩまたはリードＩＩＩの中で一つを測定する。第２実施形態でもウォッチ心電計２００は第１実施形態でのようにリードＩを測定する。

【0080】

図４に指輪形態の下向きリード心電計４００を示した。指輪形態の下向きリード心電計４００は、指輪の内側の少なくとも一つの電極４１０、および指輪の下側外側の一つの電極４２０を含む。前記指輪形態の下向きリード心電計４００を左手に着用し、外側電極４２０を左足に接触すると、前記指輪形態の下向き心電計４００はリードＩＩＩを測定する。前記指輪形態の下向きリード心電計４００を右手に着用し、前記外側電極４２０を左足に接触すると、前記指輪形態の下向きリード心電計４００はリードＩＩを測定する。図４で指輪の内側の少なくとも一つの電極４１０を便宜上前記外側電極４２０と離れた位置に設置することに示したが、前記外側電極４２０と近い方に設置してもよい。そして、下向きリード心電計４００は、右足電極（Ｄｒｉｖｅｎ Ｒｉｇｈｔ Ｌｅｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）４３０を含んでもよい。

【0081】

以下第３実施形態について記述する。第３実施形態において、下向きリード心電計は、パッチ形態の下向きリード心電計（パッチ心電計）５００または胸バンド形態の下向きリード心電計（胸バンド心電計）６００である。第３実施形態において、パッチまたは胸バンド形態の下向きリード心電計５００、６００は、胸に接触されて、類似リードＩＩを測定する。原リードＩＩは、右手と左足との間に誘導される心電図信号である。しかしながら、適当な胸部位に心電計を付着すると、リードＩＩとほぼ同様の心電図信号を得ることができ、この信号を類似リードＩＩとする。したがって、類似リードＩＩを測定するためには、パッチまたは胸バンド形態の下向きリード心電計５００、６００の接触部位をよく選定する必要がある。第３実施形態でもウォッチ心電計２００は、第１実施形態と同様にリードＩを測定する。

【0082】

図５に胸に付着されたパッチ心電計５００を示した。パッチ心電計５００は、胸に約２週間付着して心電図を測定し続けることもできる。図６には胸に着用した胸バンド心電計６００を示した。胸バンド心電計６００は、弾力性のあるバンド６１０に設置される。胸バンド心電計６００は、乾式電極を用いるので、着用が簡便で、長期間用いることができる。通常の胸バンド心電計６００は、類似リードＩＩではない心電図信号を得ることもできる。しかしながら、本発明で用いる胸バンド心電計６００は、類似リードＩＩを得て、これを利用して他のリードを算出することができる。前記パッチ心電計５００または胸バンド心電計６００は、必要によって、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６などの１つ、２つの胸リードを測定することもできる。

【0083】

以上、第２実施形態および第３実施形態について記述した。前述した第１実施形態に対する内容は、第２実施形態および第３実施形態に対しても適用され得る。また、これから記述される内容は、すべての実施形態に対して適用されてもよい。本発明で同一時間帯域で測定するという意味は、測定の開始時点と終了時点が同一であるという意味である。一つの測定は、文脈によって心電図リード信号に対する一度のＡＤ変換、つまり一度のサンプリングを意味することができる。

【0084】

本発明の目的の一つは、無線だけで通信する２つの心電計（ウォッチ心電計と下向きリード心電計）がそれぞれ測定する２つの心電図リード信号を利用して、４つの心電図リード信号を追加的に算出することである。以下、上記目的を達するために必要な条件、およびその条件を満たす装置および方法について記述する。

【0085】

まず、通常知られている６つの四肢誘導心電図リードに関する式を整理すれば、次の通りである。次の式１から式６は、国際医療機器基準であるＡＮＳＩ／ＡＡＭＩ／ＩＥＣ ６０６０１－２－２５：２０１１、Ｍｅｄｉｃａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－ｐａｒｔ ２－２５： Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｓに記述された基準１２リードに関する式のうち四肢誘導６つに関する式である。ＲＡ、ＬＡ、ＬＬは、それぞれ右手（ｒｉｇｈｔ ａｒｍ）、左手（ｌｅｆｔ ａｒｍ）、左足（ｌｅｆｔ ｌｅｇ）またはこれら肢（ｌｉｍｂ）と近い胴部位で心電計が測定した電圧である。

【0086】

【数1】

【0087】

【数2】

【0088】

【数3】

【0089】

【数4】

【0090】

【数5】

【0091】

【数6】

【0092】

本発明で２つの心電計がそれぞれ測定した２つの心電図リード信号を利用して、４つの心電図リード信号を追加的に算出することは、以下で記述するように、非常に独創的である。後述する本発明の原理は既に図１に対して記述した部分で簡略に記述された。

【0093】

本発明で２つの心電計がそれぞれリードＩとリードＩＩを測定した場合には、次の式を利用して４つのリードを求める。

【0094】

【数7】

【0095】

【数8】

【0096】

【数9】

【0097】

【数10】

【0098】

本発明で、前記式７から式１０まで利用することは非常に独創的である。トムソンなどは式８から式１０までを公開した。（Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ、Ｐｕｂ．Ｎｏ．：ＵＳ２０１５／００１８６６０ Ａ１、Ｐｕｂ．Ｄａｔｅ：Ｊａｎ．１５、２０１５、Ａｐｐｌ．Ｎｏ．：１４／３２８，９６２、Ｃｌａｉｍ ２８）しかしながら、トムソンなどは、前記３つの式を利用するために、ＲＡ、ＬＡ、ＬＬの３つの電圧を測定する。一方、本発明では、２つの心電図リード信号つまり心電図電圧を測定する。したがって、本発明は、トムソンなどよりも効果的である。また、トムソンなどは、式３、つまりＩＩＩ＝ＬＬ－ＬＡを用いる。つまり、式７を使用しない。（以上で、トムソンなどは式８から式１０までのみ用いることを記述した。）また、本発明は、式７から式１０までに追加して、下式１１から式１４を公開する。よって、本発明は、トムソンなどとは異なる。また、トムソンなどは、一つの心電計を用いる。一方、本発明では、無線だけで連結される２つの心電計を用いる。本発明は無線だけで連結される２つの心電計を用いて２つのリードを測定して、６つの四肢誘導リードを求めるので、より効果的で、より独創的である。

【0099】

本発明で、２つの心電計がそれぞれリードＩとリードＩＩＩを測定した場合には、次の式を利用して、４つのリードを求める。

【0100】

【数11】

【0101】

【数12】

【0102】

【数13】

【0103】

【数14】

【0104】

独創的な本発明を具現するためには、様々な注意すべき点がある。前記式１１の各項を時間の関数で表現すれば、次の通りである。

【0105】

【数15】

【0106】

前記式１５は、測定された２つのリードから他のリードを求めるためには、測定された２つのリードが同じ時点にサンプリングされるべきであることを意味する。前記式１５で、Ｔはサンプリング周期（ｓａｍｐｌｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ）、ｎはサンプリング番号を示す。心電図測定開始命令がｔ＝０で発生したと仮定する。すると、ｔｏは、最初（ｎ＝０）サンプリングが行われる際に（ｔ＝ｔｏ）まで経過した時間を示す。サンプリング総数がＮ＋１である場合、ＮＴは測定した総時間を示す。一つの実施形態でサンプリング率（ｓａｍｐｌｉｎｇ ｒａｔｅ）が３００ｓｐｓ（ｓａｍｐｌｅｓ／ｓｅｃｏｎｄ）である場合、Ｔ＝３．３３３ｍｓである。３０秒間測定すれば、Ｎ＝３０ｓ／３．３３３ｍｓ＝９，０００である。

【0107】

式１５は、２つの心電図リード信号、つまりリードＩとリードＩＩが同じサンプリング率でサンプリングされたことを示す。したがって、本発明で前記式を利用する場合には、２つの心電計は、同じサンプリング率でそれぞれの心電図リード信号をサンプリングしなければならない。もちろんサンプリング率が異なる場合には、補間法（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）を用いてサンプリング率が同一になるように変換して用いることが可能である。しかしながら、同一サンプリング率を用いることがずっと効果的である。

【0108】

式１５は、好適な場合の表現で、実際状況では次のように表現され得る。

【0109】

【数16】

【0110】

ここで、ｄｅｌは時間遅延である。時間遅延ｄｅｌは、２つ心電計が実行する無線通信過程で送信と受信の時間を正確に分かりにくいことから発生する。また、ｄｅｌは、２つの心電計の無線通信手段３４０、マイクロコントローラ３３０、ＡＤ変換器３２０の動作差などから発生し得る。時間遅延ｄｅｌは、結局２つの心電図リード信号をサンプリングする時点の差、つまり時間遅延を示す。無線通信過程で発生する時間遅延は、サンプリング時点の差を発生させることがある。

【0111】

本発明で式７から式１０、または式１１から式１４を用いるためには、２つの心電図リード信号をサンプリングする時点の差ｄｅｌがサンプリング周期Ｔよりも小さい必要がある。好ましくは、２つの心電図リード信号をサンプリングする時点の差ｄｅｌがＴ／２より非常に小さい必要がある。本発明では、式１５の形態で表現される式を用いることができる２つの心電図リード信号を得ることを目標とする。

【0112】

以下、本発明で式７から式１０、または式１１から式１４を用いるために、本発明で用いられる２つの心電計または前記２つの心電計が測定した２つの心電図リード信号が満たすべき追加的な条件について記述する。

【0113】

本発明に係るウェアラブルデバイスは医療機器である。本発明を具現するために用いらっる２つの心電計は、それぞれ医療機器認証基準に適合しなければならない。この時に適用される国際基準は、ＡＮＳＩ／ＡＡＭＩ／ＩＥＣ ６０６０１－２－４７：２０１２， Ｍｅｄｉｃａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－ｐａｒｔ ２－４７： Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｍｂｕｌａｔｏｒｙ ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ ｓｙｓｔｅｍｓである。

【0114】

本発明を具現するためには、次の条件が必要である：本発明で用いられる２つの心電計の利得は同一である必要がある。利得が同一でない２つの心電計で測定された２つの心電図リード信号を前記式の何れか一つに適用すれば、好ましくない結果が得られる。ここで利得とは、心電計に用いられた増幅器の利得を含むが、ＡＤ変換された後にデジタル信号処理を行って得られる最終的な利得を意味する。前記デジタル信号処理は、前記ＡＤ変換を行った心電計で実行しなくてもよく、他の心電計またはスマートフォンで実行してもよい。また、同一であるという意味は、差の大きさが許容される範囲より小さいという意味である。前記国際基準によれば、利得の正確度は、最大振幅エラーが１０％以内であるべきである。

【0115】

本発明を具現するためには、次の条件が必要である：本発明で用いられる２つの心電計の利得の正確度は、前記国際基準で要求する利得の正確度より優れる必要がある。例えば、最大振幅エラーが＋／－５％以内である必要がある。そうではなければ、前記式７から式１４までを適用した時に算出されるリードの正確度は最大振幅エラーが１０％以上になれるからである。これに対して説明するために、表１を用いて事例を説明する。

【0116】

表１は、式１０によってａＶＦを求める時のエラー分析事例を示す。

【0117】

【表1】

【0118】

表１の事例は、テスト信号でリードＩに０．６０ｍＶを、リードＩＩに１．００ｍＶを印加する時、リードＩ＝０．５４ｍＶ、リードＩＩ＝１．１０ｍＶに測定される場合である。この場合、測定の正確度は、前記国際基準で許容する範囲である。しかしながら、この測定値で式１０を利用してａＶＦを計算すれば、０．８３ｍＶになり、これはエラーがない時の値０．７０ｍＶの１１９％である。この場合にエラーが１９％発生した。これは、前記基準の許容範囲１０％を超える。リードＩとリードＩＩの測定エラー許容範囲を５％にすると、式１０によるａＶＦ＝０．７６５ｍＶになる。すなわち、エラーが９％発生して、前記国際基準を満たすことができる。したがって、本発明を具現する場合、２つの心電計の測定正確度は、国際基準よりも優れることが要求される。

【0119】

本発明を具現するためには、次の条件が必要である：本発明で用いられる２つの心電計の周波数応答特性は同一である必要がある。前記国際規格によれば、正弦波（ｓｉｎｅｗａｖｅ）で試験する時の周波数応答要求事項は、次の通りである：周波数範囲０．６７Ｈｚから４０Ｈｚまでの振幅応答（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）は、５Ｈｚでの振幅応答の１４０％と７０％以内である必要がある。

【0120】

本発明を具現するためには、次の条件が必要である：本発明で用いられる２つの心電計の周波数応答特性は、前記国際基準の要求事項よりも優れる必要がある。その理由は前述した、より優れた利得の正確度が必要な理由と同様である。例えば、周波数範囲０．６７Ｈｚから４０Ｈｚまでの振幅応答は、５Ｈｚでの振幅応答の１２０％と８５％以内である必要がある。

【0121】

本発明で用いる２つの心電計は、互いに無線通信だけで連結される。本発明で用いる２つの心電計は有線で連結することが不便であるか、それぞれの心電計の製造社が一つの心電図リードのみ測定することができるように心電計を製造することができるからである。本発明の使用に適切な無線通信方式は、ブルートゥースローエネルギー（ＢＬＥ）であることは前述した。ブルートゥースローエネルギーは、本発明のように相対的に送受信するデータが多くなくて、高速送受信が必要ない状況で、ウェアラブルデバイスに内蔵されたバッテリーの電力消耗を減少するのに適する。

【0122】

図７は、本発明でウォッチ心電計２００と下向きリード心電計１００、４００、５００、６００がブルートゥースローエネルギー方式で通信する実施形態を示す。図７で、時間の経過に伴って、下にはウォッチ心電計２００の動作を、上には下向きリード心電計１００、４００、５００、６００の動作を示した。この実施形態で、２つの心電計は、例えば、サンプリング率が同一で、３００ｓｐｓであり、３．３３ｍｓの周期Ｔでサンプリングする。ブルートゥースローエネルギーでマスター（ｍａｓｔｅｒ）とスレーブ（ｓｌａｖｅ）の連結が成立された後、所定の連結インターバル（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）ごとに連結イベント（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｅｖｅｎｔ）が発生する。一度の連結イベントで送信および受信が行われる。図７の実施形態で、下向きリード心電計１００、４００、５００、６００は、６つのサンプリングを２０ｍｓ間の連結インターバルの間に実行して、サンプリングに従う一度の連結イベントで６つのサンプリングしたデータを送信する。ウォッチ心電計２００は、下向きリード心電計１００、４００、５００、６００と同じ時点にサンプリングする。例えば、３０秒の測定時間の間に連結イベントは２０ｍｓごとに発生する。

【0123】

本発明を具現するためには、次の条件が必要である：下向きリード心電計１００、４００、５００、６００は、一度の連結イベントで所定の個数のサンプリングデータを送信する必要がある。そのため、サンプリングと連結イベントは、時間的に重なってはならない。注目すべき点は、サンプリングと連結イベントが時間的に重ならないためには、連結インターバルはサンプリング周期の正確に整数倍である必要がある。図７の実施形態で、一度の連結インターバル間に一つの心電計で６回のサンプリングが実行される。また注目すべき点は、連続する２つのサンプリングの間に連結イベントの有無に関係なくサンプリング周期がＴで、同じ値であるということである。

【0124】

上記のサンプリングとブルートゥースローエネルギー連結イベントが時間的に重ならないということは、本発明で非常に重要なことである。サンプリングと連結イベントが時間的に重ならないということは、連結イベントが発生した以後の最初のサンプリングが連結イベントが始まった後にサンプリング周期よりも短い時間内に実行されることを意味する。本発明で、２つの心電計は同じ時点にサンプリングすることが要求される。ブルートゥースローエネルギーでマスター（ｍａｓｔｅｒ）とスレーブ（ｓｌａｖｅ）は、同じ時点に連結イベントが実行される。したがって、ウォッチ心電計２００と下向きリード心電計１００、４００、５００、６００が連結イベントが始まった時点で同じ時間が経過した時にそれぞれサンプリングする。それで、前記２つの心電計は、同じ時間にサンプリングした２つのサンプリング値を得るようになる。

【0125】

図７での例えば一つの連結イベントが終わった後にサンプリングされた６つのデータは、一時メモリーに保存されてから後続連結イベントで送信される。前記送信された６つのサンプリングされたデータを受信した心電計は、前記６つのサンプリングされたデータを自分が同じ時間帯域でサンプリングした６つのサンプリングデータと一緒に式７から式１０、または式１１から式１４に順次代入することができる。そこで、例えば４ｌｅａｄｓ＊６ｓａｍｐｌｅｓ／ｌｅａｄ＝２４ｓａｍｐｌｅｓを生成することができる。

【0126】

以上、本発明で下向きリード心電計１００、４００、５００、６００が測定したデータをウォッチ心電計２００に送信する例を記述した。しかしながら、ウォッチのディスプレイは大きさが小さくて、６つの心電図リードをディスプレイすることが困難である。したがって、ウォッチ心電計２００が収集した２つの心電図リードデータをスマートフォンに送信し、スマートフォンで４つの心電図リード信号を算出して、６つの心電図リード信号をディスプレイしてもよい。或いは、最初から２つの心電計は測定したデータをスマートフォンに送信し、スマートフォンで４つの心電図リード信号を算出して、６つのリード信号をディスプレイしてもよい。この時にも図７と同等な方法を採用し得る。

【0127】

以下、本発明で心電図測定開始命令（心電図測定を開始する命令）をいつなぜ発生するのか記述する。不整脈は、間歇的で、無症状であり得る。したがって、ウォッチに光電式容積脈波計（Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈ：ＰＰＧ）を搭載し、前記光電式容積脈波計を用いて連続的に脈搏または心臓活動を監視することができる。光電式容積脈波計は、片手に着用すれば測定可能であるという長所を有する。心臓活動を監視していたＰＰＧが心臓活動の異常を検出すると、つまり不整脈の発現を検出すると、ＰＰＧがアラームを発生させることができる。アラームは、音、振動または光の形態であってもよい。使用者は、アラームを感知した後、心電図を測定することができる。特に、本発明で２つの心電計を用いて２つの心電図リード信号を測定することができる。したがって、ウォッチはＰＰＧがアラームを発生した後、適切な時間が経過した後に心電図測定命令を下向きリード心電計１００、４００、５００、６００に送信することができる。

【0128】

アラームを感知した使用者は、ウォッチを着用した手の反対側の手をウォッチの当該電極に接触させる。したがって、ウォッチの電流感知器は、反対側手の接触を感知し、リードＩの測定用意を終え、ブルートゥースローエネルギー連結を試みる。また、使用者が左足に下向きリード心電計（ウォッチ心電計１００、指輪形態の心電計４００）の当該電極を接触させる。すると、下向きリード心電計１００、４００の電流感知器の電流が左足と下向きリード心電計１００、４００を着用した手の間に流れる。そうすると、下向きリード心電計１００、４００の電流感知器が左足の接触を感知して出力を発生させると、下向きリード心電計１００、４００のマイクロコントローラは、心電図測定準備を終えてブルートゥースローエネルギー連結を試みる。一方、本発明の実施形態でパッチ形態の下向きリード心電計５００と胸バンド形態の下向きリード心電計６００のマイクロコントローラは、本発明に係る心電図測定を行うために機械的スィッチなどの方法で活性化されることができる。そして、前記マイクロコントローラは、本発明に適切な心電図測定準備を終え、ブルートゥースローエネルギー連結を試みることができる。

【0129】

ウォッチ心電計２００と下向きリード心電計１００、４００、５００、６００との間にブルートゥースローエネルギー連結が実現されると、ウォッチ心電計２００は、下向きリード心電計１００、４００、５００、６００に心電図測定命令を送信することができる。実施形態によって心電図測定命令は下向きリード心電計１００、４００、５００、６００がウォッチ心電計２００に送信してもよい。

【0130】

ウォッチのＰＰＧがアラームを発生しなくても使用者が心電図測定を希望する場合、本発明の原理によって、ｉ）使用者がウォッチ心電計２００と下向きリード心電計１００、４００、５００、６００の２つの電極に対応する体部位を接触させるか、機械的スィッチなどを作動させると、ｉｉ）２つの心電計はブルートゥースローエネルギー連結を確立し、ｉｉｉ）いずれか一つの心電計が心電図測定命令を発生させ、ｉｖ）前述した２つの心電図リード測定を行うことができる。

【0131】

以上、本発明の概念および原理を公開した。本発明の実施形態で記述した内容は、本発明の概念および原理に基づいて多様に実施され得る。

【0132】

上記のように、本発明では具体的な構成要素などのような特定事項と限定された実施形態図面によって説明されたが、これは本発明のより全般的な理解を助けるために提供されたものであるだけで、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、本発明が属する分野において通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正および変形が可能である。

【0133】

したがって、本発明の思想は、説明された実施形態に限定されて定められてはならなく、特許請求範囲だけでなく、特許請求範囲と均等または等価な変形を施したすべてのものなどは本発明の思想の範疇に属するとすべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】