生体情報モニタシステム
【課題】心電図とともに心電図の基線の変動を計測し、心臓の状態と心理的動揺の両方をモニタすることにより、より正確なモニタリングが可能な生体情報モニタシステムを提供する。
【解決手段】生体情報モニタシステムは被検体４の胸部に装着され、可変利得増幅器を備えたセンサユニット２と、センサユニット２の出力に基づいて被検体４の心電図の異常を判定するセンタ装置１とから構成される。センタ装置１は、被検体４の正常時における第１の心電図波形と、受信した通常計測時のセンシング信号に基づく第２の心電図波形とを比較して、第１の心電図波形と第２の心電図波形との差異を検出する心電図波形比較部１１３と、可変利得増幅器により利得が増幅された基線波形計測時の心電図データに基づいて、基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部１１４と、心電図波形比較部１１３での比較結果と、基線波形計測部１１４での計測結果とに基づいて被検体４の心電図の異常を判定する心電図異常判定部１１５と、を具備する。
【解決手段】生体情報モニタシステムは被検体４の胸部に装着され、可変利得増幅器を備えたセンサユニット２と、センサユニット２の出力に基づいて被検体４の心電図の異常を判定するセンタ装置１とから構成される。センタ装置１は、被検体４の正常時における第１の心電図波形と、受信した通常計測時のセンシング信号に基づく第２の心電図波形とを比較して、第１の心電図波形と第２の心電図波形との差異を検出する心電図波形比較部１１３と、可変利得増幅器により利得が増幅された基線波形計測時の心電図データに基づいて、基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部１１４と、心電図波形比較部１１３での比較結果と、基線波形計測部１１４での計測結果とに基づいて被検体４の心電図の異常を判定する心電図異常判定部１１５と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心電図センサを用いて被検体の心電図の異常を判定する生体情報モニタシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、心電図の異常を判定する場合には、医師が、心電図センサにより取得した被検体の心電図データを被検体の通常時における心電図データと比較して両者の違いに基づいて心電図の異常を判断していた。
【０００３】
心電図データに基づく被検体のモニタリングについては例えば、「心電図のＡＢＣ」、1992年9月20日、「日本医師会」発行、に開示されている。
【非特許文献１】「心電図のＡＢＣ」、1992年9月20日、「日本医師会」発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の方法は心電図データに基づいてその異常を判定するのみであり、これらの判定に加えて、モニタリングをより正確に行うための具体的な方法の提案はなされていなかった。
【０００５】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、心電図とともに心電図の基線の変動を計測し、心臓の状態と心理的動揺の両方をモニタすることにより、より正確なモニタリングを可能にした生体情報モニタシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様は、生体情報モニタシステムであって、被検体の胸部に装着されたセンサユニットと、このセンサユニットと通信可能に接続され、前記センサユニットからのセンシング信号に基づいて前記被検体の心電図の異常を判定するセンタ装置と、を具備し、前記センサユニットは、前記被検体の心電図を計測する心電図センサと、前記心電図センサにより計測された心電図データをセンシング信号として送信する送信部と、前記センタ装置からの制御信号を受信する受信部と、を具備し、前記センタ装置は、前記センサユニットを制御するための制御信号を送信する送信部と、前記センサユニットから送信されたセンシング信号を受信する受信部と、前記受信部を介して受信した通常計測時の前記センシング信号に基づく第１の心電図波形と、前記被検体の正常時における第２の心電図波形とを比較する心電図波形比較部と、所定の方法により増幅された基線波形計測時の前記センシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部と、前記心電図波形比較部での比較結果と、前記基線波形計測部で計測された前記基線の変動の振幅とに基づいて、前記被検体の心電図の異常を判定する心電図異常判定部と、を具備する。
【０００７】
また、本発明の第２の態様は、第1の態様において、前記心電図センサは可変利得増幅器を有し、該可変利得増幅器の利得は前記センタ装置から送信された制御信号に基づいて設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された利得で増幅された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測する。
【０００８】
また、本発明の第３の態様は、第1又は第２の態様において、前記心電図センサは可変帯域通過フィルタを有し、該可変帯域通過フィルタの帯域は前記センタ装置から送信された制御信号に基づいて設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された帯域でろ波された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測する。
【０００９】
また、本発明の第４の態様は、第1の態様において、前記心電図センサは可変利得増幅器を有し、該可変利得増幅器の利得は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された利得で増幅された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測する。
【００１０】
また、本発明の第５の態様は、第1又は第４の態様において、前記心電図センサは可変帯域通過フィルタを有し、該可変帯域通過フィルタの帯域は前記センサユニット内部で設定され、記基線波形計測部は、前記設定された帯域でろ波された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測する。
【００１１】
また、本発明の第６の態様は、第1乃至第５のいずれか１つの態様において、前記基線波形計測部はさらに、前記増幅されたセンシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の周期を計測する。
【００１２】
また、本発明の第７の態様は、第１乃至第６のいずれか１つの態様において、前記センタ装置の前記送信部から送信される制御信号は、前記通常計測時におけるセンシング信号の取得と、前記基線波形計測時におけるセンシング信号の取得とを切り替えるための切り替え信号を含み、前記センサユニットは、前記センタ装置からの切り替え信号に基づいて、前記通常計測時におけるセンシング動作と、前記基線波形計測時におけるセンシング動作とを切り替える。
【００１３】
また、本発明の第８の態様は、生体情報モニタシステムであって、被検体の胸部に装着されたセンサユニットと、このセンサユニットと通信可能に接続され、前記センサユニットからのセンシング信号に基づいて前記被検体の心電図の異常を判定するセンタ装置と、を具備し、前記センサユニットは、前記被検体の心電図を計測する心電図センサと、前記心電図センサにより計測された心電図データをセンシング信号として送信する送信部と、を具備し、前記センタ装置は、前記センサユニットから送信されたセンシング信号を受信する受信部と、前記受信部を介して受信した通常計測時の前記センシング信号に基づく第１の心電図波形と、前記被検体の正常時における第２の心電図波形とを比較する心電図波形比較部と、所定の方法により増幅された基線波形計測時の前記センシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部と、前記心電図波形比較部での比較結果と、前記基線波形計測部で計測された前記基線の変動の振幅とに基づいて、前記被検体の心電図の異常を判定する心電図異常判定部と、を具備する。
【００１４】
また、本発明の第９の態様は、第8の態様において、前記心電図センサは可変利得増幅器を有し、該可変利得増幅器の利得は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された利得で増幅された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測する。
【００１５】
また、本発明の第１０の態様は、第８又は第９の態様において、前記心電図センサは可変帯域通過フィルタを有し、該可変帯域通過フィルタの帯域は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された帯域でろ波された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測する。
【００１６】
また、本発明の第１１の態様は、第８乃至第１０の態様のいずれか１つにおいて、前記基線波形計測部はさらに、前記増幅されたセンシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の周期を計測する。
【００１７】
また、本発明の第１２の態様は、第８乃至第１１の態様のいずれか１つにおいて、前記センサユニットは、前記通常計測時におけるセンシング動作と、前記基線波形計測時におけるセンシング動作とを切り替える切り替え信号を生成する切り替え信号生成部を有する。
【００１８】
また、本発明の第１３の態様は、被検体の胸部に装着され、該被検体の心電図を検出する心電図センサと、前記心電図センサにより検出されたセンシング信号を蓄積するセンシング信号蓄積部と、を備えたセンサユニットと、前記センサユニットとは別個に設けられたセンタ装置であって、該センタ装置は、前記センシング信号蓄積部に蓄積された通常計測時のセンシング信号を取り込んで、当該センシング信号に基づく第１の心電図波形と、前記被検体の正常時における第２の心電図波形とを比較する心電図波形比較部と、所定の方法により増幅された基線波形計測時の前記センシング信号に基づいて基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部と、前記心電図波形比較部での比較結果と、前記基線波形計測部で計測された基線の変動の振幅とに基づいて、前記被検体の心電図の異常を判定する心電図異常判定部と、を具備する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被検体の心電図とともに心電図の基線の変動を計測して、心臓の状態と心理的動揺の両方をモニタするようにしたので、より正確なモニタリングが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる生体情報モニタシステムの概略構成を示す図である。
【００２２】
センサユニット２はモジュール化されており、監視対象としての被検体４の胸部に装着される。センサユニット２は後述する心電図センサを備えており、この心電図センサにより被検体４の心電図データを取得する。取得された心電図データはセンシング信号として無線ネットワーク３を介して、医療施設や介護施設などに設置されるセンタ装置１に送信される。
【００２３】
ここで、無線ネットワーク３としては、例えばBlueTooth（登録商標）等の近距離データ通信システムや、無線ＬＡＮ(Local Area Network)、ＰＨＳ(Personal Handyphone System)(登録商標)、携帯電話システム等が使用される。
【００２４】
なお、センタ装置１とセンサユニット２との間は必ずしも直接接続する必要はなく、無線中継器を介して接続するようにしてもよい。この場合、センサユニット２と無線中継器との問の無線通信方式としてはＢＴや無線ＬＡＮ等の微弱又は小電力型の方式が、一方、無線中継器とセンタ装置１との問の無線通信方式として携帯電話システム等の長距離通信が可能な方式がそれぞれ使用される。
【００２５】
センタ装置１は、アンテナ部１１と、信号分配部１２と、受信部１３と、送信部１４と、センサデータ収集処理部１５と、センサ制御部１６とから構成される。アンテナ部１１は、センサ制御部１６で生成された制御信号を送信する送信アンテナ機能と、センサユニット２からのセンシング信号を受信する受信アンテナ機能とを有し、この機能の切替はアンテナ部１１に接続されたサーキュレータ等の信号分配部１２により行われる。
【００２６】
受信部１３は、センサユニット２から無線ネットワーク３、アンテナ部１１を介して送信された無線信号を受信したのち復調し、この復調により得られるセンシング信号をセンサデータ収集処理部１５へ出力する。送信部１４は、センサ制御部１６で生成された制御信号を変調したのち無線信号に変換し、この無線信号をアンテナ部１１からセンサユニット２に向けて送信する。
【００２７】
センサ制御部１６は、例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)やＤＳＰ(Digital Signal Processor)を備えたもので、センサユニット２によるセンシング開始や終了に関する指令を含む制御信号を生成する。制御信号としては、心電図の計測の開始時刻、終了時刻などの指令の他に、可変利得増幅器の利得を決める利得信号、可変帯域通過フィルタの帯域を決める帯域信号、通常計測時におけるセンシング信号の取得と、基線波形計測時におけるセンシング信号の取得とを切り替えるための切り替え信号があるが詳細は後で説明する。
【００２８】
センサデータ収集処理部１５は、センサユニット２からのセンシング信号に基づいて被検体４の心電図の異常を判定する部分であるが、詳細な機能については後述する。
【００２９】
図２は、センサユニット２の本体部を示す外観図である。センサユニット２にはケーブル７−１，７−２を介して電極クリップ６−１，６−２が接続されている。
【００３０】
図３は、センサユニット２を電極パッド５を介して被検体４に装着したようすを示す図である。被検体４に密着された電極パッド５の凸部を電極クリップ６−１，６−２により挟むと、導通がとれてセンサによる検出が可能になる。電極パッド５の裏面、すなわち被検体４の皮膚に接する面には導電性の粘着テープが2箇所に貼り付けられ、一方の導電性の粘着テープが電極クリップ６−１に、他方の導電性の粘着テープが電極クリップ６−２に接続されており、電極パッド５を被検体４に装着することにより、２箇所の導電性の粘着テープを介して心電図データが取得できるようになる。
【００３１】
図４は、センサユニット２内部の部品配置図であり、電極クリップ６−１（６−２）へのケーブル出口には電源スイッチ２７が、その反対側にはアンテナ部２１が配置されている。また、センサユニット２の中央部には可変利得増幅器２１３、センサ駆動制御部２４、制御部用水晶発振器２４５が配置されている。さらに、上記中央部の各部品に隣接して電源スイッチ２７側には、可変帯域通過フィルタ２１２、前置増幅部２１０、バッテリ２６が配置されている。さらに、上記中央部の各部品に隣接してアンテナ部２１側には、センサ信号送受信部２３０、送受信部用水晶発振器２４６が配置されている。
【００３２】
上記した前置増幅部２１０と可変帯域通過フィルタ２１２と可変利得増幅器２１３とは心電図センサ２００を構成する。
【００３３】
図５は、センサユニット２の概略構成を示しており、アンテナ部２１と、送受信信号分配部２２６と、センサ信号送受信部２３０と、センサ駆動制御部２４と、センサ本体２５と、バッテリ２６と、送受信部用水晶発振器２４６と、制御部用水晶発振器２４５と、を備えている。図６は、図５に示すセンサユニット２のセンサ本体２５とセンサ駆動制御部２４の構成を示し、図７は、図５に示すセンサユニット２のセンサ信号送受信部２３０の構成を示している。
【００３４】
図６に示すように、センサ本体２５には、前置増幅器２１０と可変帯域通過フィルタ２１２と可変利得増幅器２１３とを有する心電図センサ２００が配置されている。前置増幅器２１０はケーブルを介して電極クリッパ６−１（６−２）に接続されている。
【００３５】
一方、センサ駆動制御部２４は、ＣＰＵ（中央制御部）２４３と、記憶部２４２と、ＡＤ変換部２４１と、サーバ・プログラミング・インターフェース（ＳＰＩ）２４４とを備えている。
【００３６】
制御部用水晶発振器２４５は、ＣＰＵ２４３のクロック制御信号に基づいて所定周期のクロック信号を発生する。記憶部２４２は、ＣＰＵ２４３により実行されるプログラムを記憶している。ＣＰＵ２４３は、センサ本体２５の心電図センサ２００を始めとして、図７のセンサ信号送受信部２３０を駆動制御するもので、上述したセンタ装置１から送られてくるセンシング開始や終了、その他の指令の内容を図示せぬメモリに記憶する。そして、以後この保存された指令と記憶部２４２に記憶された設定データに基づいてクロック制御信号を生成して制御部用水晶発振器２４５に出力する。制御部用水晶発振器２４５より発生されるクロック信号により、駆動信号として、センシング開始や終了等に関する信号を生成する。
【００３７】
ＣＰＵ２４３は、心電図センサ２００を駆動するための心電図センサ制御信号を当該心電図センサ２００に出力する。心電図センサ制御信号は、心電図センサ２００の計測の開始時刻、終了時刻などの指令の他に、可変帯域通過フィルタ２１２の帯域を決める帯域信号、可変利得増幅器２１３の利得を決める利得信号、通常計測時におけるセンシング信号の取得と、基線波形計測時におけるセンシング信号の取得とを切り替えるための切り替え信号がある。
【００３８】
ＡＤ変換部２４１は、心電図センサ２００からの検出データをデジタル信号に変換するもので、ＣＰＵ２４３よりＳＰＩ２４４を介してセンシング信号として出力する。
【００３９】
バッテリ２６は、例えばボタン型リチウム電池からなるもので、このバッテリ２６から発生するＤＣ電圧を、センサ本体２５、センサ駆動制御部２４、センサ信号送受信部２３０に駆動電源として供給するようになっている。
【００４０】
また、図７に示すように、センサ信号送受信部２３０は、送信部の構成として、ＳＰＩ２２１と、デジタル信号制御部２２２と、信号変調部２２３と、混合部２２４と、電力増幅部２２５と、送受信信号分配部２２６とを備えるとともに、受信部の構成として、低雑音増幅部２３８と、混合部２３７と、信号復調部２３５と、デジタル信号制御部２３３と、ＳＰＩ２３１とを備えている。センサ信号送受信部２３０はさらに、送受信部用水晶発振器２４６の出力を位相安定化回路２３４を介して受けて所定の周波数信号を生成する電圧制御型発振器２３６を備える。
【００４１】
上記した構成において、センサ信号送受信部２３０は、センサ駆動制御部２４からのセンシング信号をＳＰＩ２２１を介してデジタル信号制御部２２２に取り込む。さらに信号変調部２２３でデジタル変調、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調し、混合部２２４を介して電圧制御型発振器２３６の出力と混合した所定のフォーマットに変換してセンシングデータを作成し、この作成されたセンシングデータを電力増幅部２２５で電力増幅し、送受信信号分配部２２６よりアンテナ部２１を介して、センタ装置１に向け送信させる。
【００４２】
一方、センサ信号送受信部２３０は、センタ装置１から送られた無線信号をアンテナ部２１で受信すると、送受信信号分配部２２６、低雑音増幅部２３８を介して混合部２３７に取り込む。ここで無線信号を電圧制御形発振器２３６の出力と混合した所定周波数に変換した後、信号復調部２３５でデジタル復調し、このデジタル復調により得られた制御信号をデジタル信号制御部２３３よりＳＰＩ２３１を介してセンサ駆動制御部２４に供給する。
【００４３】
図８は、センタ装置１において、特にセンサデータ収集処理部１５の構成を示す図であり、心電図データ記憶部１１１と、正常時心電図波形記憶部１１２と、心電図波形比較部１１３と、基線波形計測部１１４と、心電図異常判定部１１５とを備える。
【００４４】
センタ装置１の受信部１３は、可変帯域通過フィルタ２１２により帯域が制限され、可変利得増幅器２１３により利得が増幅されたセンシング信号を受信する。心電図データ記憶部１１１は、このセンシング信号を、心電図データとして心電図データ記憶部１１１にいったん記憶する部分である。
【００４５】
心電図波形比較部１１３は通常計測時において、心電図データ記憶部１１１に記憶されている測定時の心電図データと、正常時心電図波形記憶部１１２に記憶されている正常時の心電図データとの間で相互相関等によるパターン照合を行い、両者の差異を検出する機能を備える。
【００４６】
基線波形計測部１１４は基線波形計測時において、心電図データ記憶部１１１に記憶されている心電図の基線の変動が把握できる程度に増幅された心電図データに基づいて、当該基線の変動の振幅と周期を計測する機能を備える。心電図異常判定部１１５は、心電図波形比較部１１３でのパターン照合の結果としての差異が閾値を超えたかどうかに基づいて心電図の異常を判定する。そして、当該差異が閾値を超えた場合、心電図異常判定部１１５は、増幅された心電図データを用いて基線の変動の振幅と周期を計測して心電図の異常を判定する。
【００４７】
図９の（ａ）は、通常計測時においてセンサユニット２から送られてくるセンシング信号としての心電図データの信号波形を示している。図９の（ｂ）は、基線波形計測時においてセンサユニット２の可変利得増幅器２１３により心電図の基線５０の変動が把握できる程度に利得が増幅されて送られてくる心電図データの信号波形を示している。概して人間に心理的動揺があると心電図が影響を受けて基線が変動するが、ここでは図９の（ａ）に示すような通常計測時の心電図データに対して増幅処理を施すことにより基線５０の変動がより明確になるようにしている。
【００４８】
以下に、図１０のフローチャートを参照して心電図異常判定の手順を説明する。まず通常計測時では、センタ装置１から制御信号の１つとしての利得信号を送信してセンサユニット２内部の可変利得増幅器２１３の増幅度を設定する（ステップＳ１）。ここでは、基線を決めるためにまず小さな利得に設定する。同様にしてセンタ装置１から制御信号の１つとしての帯域信号を送信して可変帯域通過フィルタ２１２の帯域を設定する（ステップＳ１）。ここでの帯域は、ノイズを除去してより明確な心電図波形が得られるような帯域に選択する。
【００４９】
次に、センサユニット２のセンシング動作を開始し、一定時間（Ｔ）内における心電図データを取得する（ステップＳ２）。
【００５０】
次に、心電図波形比較部１１３において、正常時心電図波形記憶部１１２に記憶されている正常時の心電図データに基づく信号波形と、心電図データ記憶部１１１に記憶されている計測時における心電図データに基づく信号波形の間で例えば相互相関等を算出することによりパターン照合を行い、両者のパターンのずれ量を差異として検出する（ステップＳ３）。
【００５１】
次に、当該差異が閾値を超えるか否かを判断し（ステップＳ４）、ＮＯの場合にはステップＳ２に戻り、ＹＥＳの場合には心電図異常判定部１１５において当該心電図が異常であると判断する。
【００５２】
この場合には基線波形の計測を行うために、センタ装置１からの制御信号の１つとしての切り替え信号をセンサユニット２に送信して、可変利得増幅器２１３の利得及び可変帯域通過フィルタ２１２の帯域の再設定を行うように指示する。続いて、制御信号の１つとしての利得信号をセンサユニット２に送信する。これによって、センサユニット２内の可変利得増幅器２１３の増幅度は新たなより大きな増幅度に再設定される。同様にして、制御信号の１つとしての帯域信号をセンサユニット２に送信する。これによって、センサユニット２内の可変帯域通過フィルタ２１２の帯域は新たな帯域に再設定される。ここでの再設定では図８の（ｂ）に示すように、基線の変動が把握できる程度に増幅された信号波形が得られるように可変利得増幅器２１３の利得を大きくし、可変帯域通過フィルタ２１２の帯域を調整する。
【００５３】
次に、前記Ｔに続く一定時間（２Ｔ）内における心電図データを取得する（ステップＳ６）。次に、基線波形計測部１１４において、増幅されて送信された心電図データに基づく信号波形（図８の（ｂ））から、心電図の基線の変動の振幅と周期を計測する（ステップＳ７）。
【００５４】
次に、心電図異常判定部１１５は、ステップＳ７で求めた基線の変動の振幅が閾値を超えるか否かを判断し（ステップＳ８）、ＹＥＳの場合には当該心電図が異常であると判断する（ステップＳ１０）。また、心電図異常判定部１１５は、ステップＳ７で求めた基線の変動の周期が閾値以下か否かを判断し（ステップＳ９）、ＹＥＳの場合には当該心電図が異常であると判断する（ステップＳ１０）。ステップＳ８あるいはステップ９においてＮＯと判断された場合にはステップＳ２に戻る。
【００５５】
上記した実施形態によれば、心電図とともに基線の変動を計測することによって、心臓の状態と心理的動揺の両方をモニタするようにしたので、被検体に対してより正確なモニタリングが可能となる。
【００５６】
（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態の構成を示す図である。第２実施形態では、図６で説明した心電図センサ２００の構成要素に、被検体４の身体の動きを検出するための加速度センサ２５０と、被検体４の表皮温度を検出するための温度センサ２５１とを追加するとともに、センサ駆動制御部２４の構成要素として、加速度センサ２５０からの加速度データをディジタルデータに変換するためのＡＤ変換部２４６と、温度センサ２５１からの温度データをディジタルデータに変換するためのＡＤ変換部２４７とを追加したことを特徴とする。加速度センサ２５０及び温度センサ２５１のセンシング開始、終了のタイミングはＣＰＵ２４３からのスタンバイ信号により与えられる。
【００５７】
心電図データに加えて加速度データ及び／または温度データを検出することにより、被検体の心電図が異常であると判断されたときの当該被検体の身体の動き及び体温の状態を把握することができる。
【００５８】
なお、第1及び第２実施形態では、センタ装置１のセンサ制御部１６で生成された制御信号を送信部１４を介してセンサユニット２に送信することにより、可変利得増幅器２１３の利得と、可変帯域フィルタ２１２の帯域とを設定することとしたが、センサ本体２５の心電図センサ２００に可変利得増幅器２１３と可変帯域通過フィルタ２１２とが設けられておらず、前置増幅器２１０のみが設けられている場合がある。このような構成の場合には、センタ装置１のセンサデータ収集処理部１５において、センサ制御部１６で生成された制御信号に基づき、センサユニット２からセンタ装置１へ送信されるセンシング信号を所定の振幅に増幅し、センシング信号に所定の帯域通過特性を持たせてもよい。
【００５９】
（第３実施形態）
以下に、本発明の第３実施形態を説明する。第１及び第２実施形態では、センタ装置１からの制御信号により心電図センサ２００の動作（心電図の計測の開始、終了、可変利得増幅器の利得の設定、可変帯域通過フィルタの帯域の設定、通常計測時におけるセンシング動作と、前記基線波形計測時におけるセンシング動作の切り替え）を制御するようにしたが、上記各動作の制御はセンサユニット２のセンサ駆動制御部２４で行うようにしても良い。図１２は、第３実施形態の構成の一例を示している。この場合、センサ本体２５内の心電図センサ２００は、センサ駆動制御部２４からの指令に従って、可変利得増幅器の利得の設定、可変帯域通過フィルタの帯域の設定を行った上で、センサ駆動制御部２４からの指令に従ってセンシング動作の開始、終了を行う。さらに、通常計測時におけるセンシング動作と、基線波形計測時におけるセンシング動作を切り替えるにあたっての、可変利得増幅器の利得と可変帯域通過フィルタの帯域の再設定についてもセンサ駆動制御部２４からの指令に従って行う。
【００６０】
このような構成によれば、センサユニット２のセンサ信号送受信部２３０の受信部分の構成を省略することができる。さらに、センタ装置１内部の信号分配部１２、送信部１４、センサ制御部１６を省略することができる。
【００６１】
（第４実施形態）
図１２は、本発明の第４実施形態の構成を示す図である。ここでは、センサ駆動制御部２４からの指定によって心電図センサ２００が駆動されるが、検出された心電図データはセンシング信号としてセンシング信号蓄積部２７にいったん蓄積される。その後、センシング信号は記録媒体等に格納されてセンタ装置１にオフラインで届けられる。
【００６２】
このような構成によれば、センサ信号送受信部２３０を省略することができる。さらに、センタ装置１内部のアンテナ部１１、信号分配器１２、受信部１３、送信部１４、センサ制御部１６を省略することができる。
【００６３】
その他、センタ装置１及びセンサユニット２の構成、センシング対象物の種類等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。要するに本発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００６４】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる生体情報モニタシステムの概略構成を示す図である。
【図２】センサユニット２の本体部を示す外観図である。
【図３】センサユニット２を電極パッド５を介して被検体４に装着したようすを示す図である。
【図４】センサユニット２内部の部品配置図である。
【図５】センサユニット２の概略構成を示す図である。
【図６】センサユニット２のセンサ本体２５及びセンサ駆動制御部２４の構成を示す図である。
【図７】センサユニット２のセンサ信号送受信部２３０の構成を示す図である。
【図８】センタ装置１において、特にセンサデータ収集処理部１５の構成を示す図である。
【図９】（ａ）は、心電図波形比較部１１３で得られた測定時の心電図データに基づく信号波形を示し、（ｂ）は、基線波形計測部１１４において振幅が増幅された心電図データに基づく信号波形を示す図である。
【図１０】心電図異常判定の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態の構成を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ センタ装置
２ センサユニット
３ 無線ネットワーク
４ 被検体
５ 電極パッド
６−１（６−２） 電極クリップ
１１ アンテナ部
１２ 信号分配器
１３ 受信部
１４ 送信部
１５ センサデータ収集処理部
１６ センサ制御部
２１ アンテナ部
２４ センサ駆動制御部
２５ センサ本体
２６ バッテリ
２７ 電源スイッチ
１１１ 心電図データ記憶部
１１２ 正常時心電図波形記憶部
１１３ 心電図波形比較部
１１４ 基線波形計測部
１１５ 心電図異常判定部
２００ 心電図センサ
２１０ 前置増幅器
２１２ 可変帯域通過フィルタ
２１３ 可変利得増幅器
２３０ センサ信号送受信部
２４５ 制御部用水晶発振器
２４６ 送受信部用水晶発振器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心電図センサを用いて被検体の心電図の異常を判定する生体情報モニタシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、心電図の異常を判定する場合には、医師が、心電図センサにより取得した被検体の心電図データを被検体の通常時における心電図データと比較して両者の違いに基づいて心電図の異常を判断していた。
【０００３】
心電図データに基づく被検体のモニタリングについては例えば、「心電図のＡＢＣ」、1992年9月20日、「日本医師会」発行、に開示されている。
【非特許文献１】「心電図のＡＢＣ」、1992年9月20日、「日本医師会」発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の方法は心電図データに基づいてその異常を判定するのみであり、これらの判定に加えて、モニタリングをより正確に行うための具体的な方法の提案はなされていなかった。
【０００５】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、心電図とともに心電図の基線の変動を計測し、心臓の状態と心理的動揺の両方をモニタすることにより、より正確なモニタリングを可能にした生体情報モニタシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様は、生体情報モニタシステムであって、被検体の胸部に装着されたセンサユニットと、このセンサユニットと通信可能に接続され、前記センサユニットからのセンシング信号に基づいて前記被検体の心電図の異常を判定するセンタ装置と、を具備し、前記センサユニットは、前記被検体の心電図を計測する心電図センサと、前記心電図センサにより計測された心電図データをセンシング信号として送信する送信部と、前記センタ装置からの制御信号を受信する受信部と、を具備し、前記センタ装置は、前記センサユニットを制御するための制御信号を送信する送信部と、前記センサユニットから送信されたセンシング信号を受信する受信部と、前記受信部を介して受信した通常計測時の前記センシング信号に基づく第１の心電図波形と、前記被検体の正常時における第２の心電図波形とを比較する心電図波形比較部と、所定の方法により増幅された基線波形計測時の前記センシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部と、前記心電図波形比較部での比較結果と、前記基線波形計測部で計測された前記基線の変動の振幅とに基づいて、前記被検体の心電図の異常を判定する心電図異常判定部と、を具備する。
【０００７】
また、本発明の第２の態様は、第1の態様において、前記心電図センサは可変利得増幅器を有し、該可変利得増幅器の利得は前記センタ装置から送信された制御信号に基づいて設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された利得で増幅された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測する。
【０００８】
また、本発明の第３の態様は、第1又は第２の態様において、前記心電図センサは可変帯域通過フィルタを有し、該可変帯域通過フィルタの帯域は前記センタ装置から送信された制御信号に基づいて設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された帯域でろ波された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測する。
【０００９】
また、本発明の第４の態様は、第1の態様において、前記心電図センサは可変利得増幅器を有し、該可変利得増幅器の利得は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された利得で増幅された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測する。
【００１０】
また、本発明の第５の態様は、第1又は第４の態様において、前記心電図センサは可変帯域通過フィルタを有し、該可変帯域通過フィルタの帯域は前記センサユニット内部で設定され、記基線波形計測部は、前記設定された帯域でろ波された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測する。
【００１１】
また、本発明の第６の態様は、第1乃至第５のいずれか１つの態様において、前記基線波形計測部はさらに、前記増幅されたセンシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の周期を計測する。
【００１２】
また、本発明の第７の態様は、第１乃至第６のいずれか１つの態様において、前記センタ装置の前記送信部から送信される制御信号は、前記通常計測時におけるセンシング信号の取得と、前記基線波形計測時におけるセンシング信号の取得とを切り替えるための切り替え信号を含み、前記センサユニットは、前記センタ装置からの切り替え信号に基づいて、前記通常計測時におけるセンシング動作と、前記基線波形計測時におけるセンシング動作とを切り替える。
【００１３】
また、本発明の第８の態様は、生体情報モニタシステムであって、被検体の胸部に装着されたセンサユニットと、このセンサユニットと通信可能に接続され、前記センサユニットからのセンシング信号に基づいて前記被検体の心電図の異常を判定するセンタ装置と、を具備し、前記センサユニットは、前記被検体の心電図を計測する心電図センサと、前記心電図センサにより計測された心電図データをセンシング信号として送信する送信部と、を具備し、前記センタ装置は、前記センサユニットから送信されたセンシング信号を受信する受信部と、前記受信部を介して受信した通常計測時の前記センシング信号に基づく第１の心電図波形と、前記被検体の正常時における第２の心電図波形とを比較する心電図波形比較部と、所定の方法により増幅された基線波形計測時の前記センシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部と、前記心電図波形比較部での比較結果と、前記基線波形計測部で計測された前記基線の変動の振幅とに基づいて、前記被検体の心電図の異常を判定する心電図異常判定部と、を具備する。
【００１４】
また、本発明の第９の態様は、第8の態様において、前記心電図センサは可変利得増幅器を有し、該可変利得増幅器の利得は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された利得で増幅された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測する。
【００１５】
また、本発明の第１０の態様は、第８又は第９の態様において、前記心電図センサは可変帯域通過フィルタを有し、該可変帯域通過フィルタの帯域は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された帯域でろ波された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測する。
【００１６】
また、本発明の第１１の態様は、第８乃至第１０の態様のいずれか１つにおいて、前記基線波形計測部はさらに、前記増幅されたセンシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の周期を計測する。
【００１７】
また、本発明の第１２の態様は、第８乃至第１１の態様のいずれか１つにおいて、前記センサユニットは、前記通常計測時におけるセンシング動作と、前記基線波形計測時におけるセンシング動作とを切り替える切り替え信号を生成する切り替え信号生成部を有する。
【００１８】
また、本発明の第１３の態様は、被検体の胸部に装着され、該被検体の心電図を検出する心電図センサと、前記心電図センサにより検出されたセンシング信号を蓄積するセンシング信号蓄積部と、を備えたセンサユニットと、前記センサユニットとは別個に設けられたセンタ装置であって、該センタ装置は、前記センシング信号蓄積部に蓄積された通常計測時のセンシング信号を取り込んで、当該センシング信号に基づく第１の心電図波形と、前記被検体の正常時における第２の心電図波形とを比較する心電図波形比較部と、所定の方法により増幅された基線波形計測時の前記センシング信号に基づいて基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部と、前記心電図波形比較部での比較結果と、前記基線波形計測部で計測された基線の変動の振幅とに基づいて、前記被検体の心電図の異常を判定する心電図異常判定部と、を具備する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被検体の心電図とともに心電図の基線の変動を計測して、心臓の状態と心理的動揺の両方をモニタするようにしたので、より正確なモニタリングが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる生体情報モニタシステムの概略構成を示す図である。
【００２２】
センサユニット２はモジュール化されており、監視対象としての被検体４の胸部に装着される。センサユニット２は後述する心電図センサを備えており、この心電図センサにより被検体４の心電図データを取得する。取得された心電図データはセンシング信号として無線ネットワーク３を介して、医療施設や介護施設などに設置されるセンタ装置１に送信される。
【００２３】
ここで、無線ネットワーク３としては、例えばBlueTooth（登録商標）等の近距離データ通信システムや、無線ＬＡＮ(Local Area Network)、ＰＨＳ(Personal Handyphone System)(登録商標)、携帯電話システム等が使用される。
【００２４】
なお、センタ装置１とセンサユニット２との間は必ずしも直接接続する必要はなく、無線中継器を介して接続するようにしてもよい。この場合、センサユニット２と無線中継器との問の無線通信方式としてはＢＴや無線ＬＡＮ等の微弱又は小電力型の方式が、一方、無線中継器とセンタ装置１との問の無線通信方式として携帯電話システム等の長距離通信が可能な方式がそれぞれ使用される。
【００２５】
センタ装置１は、アンテナ部１１と、信号分配部１２と、受信部１３と、送信部１４と、センサデータ収集処理部１５と、センサ制御部１６とから構成される。アンテナ部１１は、センサ制御部１６で生成された制御信号を送信する送信アンテナ機能と、センサユニット２からのセンシング信号を受信する受信アンテナ機能とを有し、この機能の切替はアンテナ部１１に接続されたサーキュレータ等の信号分配部１２により行われる。
【００２６】
受信部１３は、センサユニット２から無線ネットワーク３、アンテナ部１１を介して送信された無線信号を受信したのち復調し、この復調により得られるセンシング信号をセンサデータ収集処理部１５へ出力する。送信部１４は、センサ制御部１６で生成された制御信号を変調したのち無線信号に変換し、この無線信号をアンテナ部１１からセンサユニット２に向けて送信する。
【００２７】
センサ制御部１６は、例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)やＤＳＰ(Digital Signal Processor)を備えたもので、センサユニット２によるセンシング開始や終了に関する指令を含む制御信号を生成する。制御信号としては、心電図の計測の開始時刻、終了時刻などの指令の他に、可変利得増幅器の利得を決める利得信号、可変帯域通過フィルタの帯域を決める帯域信号、通常計測時におけるセンシング信号の取得と、基線波形計測時におけるセンシング信号の取得とを切り替えるための切り替え信号があるが詳細は後で説明する。
【００２８】
センサデータ収集処理部１５は、センサユニット２からのセンシング信号に基づいて被検体４の心電図の異常を判定する部分であるが、詳細な機能については後述する。
【００２９】
図２は、センサユニット２の本体部を示す外観図である。センサユニット２にはケーブル７−１，７−２を介して電極クリップ６−１，６−２が接続されている。
【００３０】
図３は、センサユニット２を電極パッド５を介して被検体４に装着したようすを示す図である。被検体４に密着された電極パッド５の凸部を電極クリップ６−１，６−２により挟むと、導通がとれてセンサによる検出が可能になる。電極パッド５の裏面、すなわち被検体４の皮膚に接する面には導電性の粘着テープが2箇所に貼り付けられ、一方の導電性の粘着テープが電極クリップ６−１に、他方の導電性の粘着テープが電極クリップ６−２に接続されており、電極パッド５を被検体４に装着することにより、２箇所の導電性の粘着テープを介して心電図データが取得できるようになる。
【００３１】
図４は、センサユニット２内部の部品配置図であり、電極クリップ６−１（６−２）へのケーブル出口には電源スイッチ２７が、その反対側にはアンテナ部２１が配置されている。また、センサユニット２の中央部には可変利得増幅器２１３、センサ駆動制御部２４、制御部用水晶発振器２４５が配置されている。さらに、上記中央部の各部品に隣接して電源スイッチ２７側には、可変帯域通過フィルタ２１２、前置増幅部２１０、バッテリ２６が配置されている。さらに、上記中央部の各部品に隣接してアンテナ部２１側には、センサ信号送受信部２３０、送受信部用水晶発振器２４６が配置されている。
【００３２】
上記した前置増幅部２１０と可変帯域通過フィルタ２１２と可変利得増幅器２１３とは心電図センサ２００を構成する。
【００３３】
図５は、センサユニット２の概略構成を示しており、アンテナ部２１と、送受信信号分配部２２６と、センサ信号送受信部２３０と、センサ駆動制御部２４と、センサ本体２５と、バッテリ２６と、送受信部用水晶発振器２４６と、制御部用水晶発振器２４５と、を備えている。図６は、図５に示すセンサユニット２のセンサ本体２５とセンサ駆動制御部２４の構成を示し、図７は、図５に示すセンサユニット２のセンサ信号送受信部２３０の構成を示している。
【００３４】
図６に示すように、センサ本体２５には、前置増幅器２１０と可変帯域通過フィルタ２１２と可変利得増幅器２１３とを有する心電図センサ２００が配置されている。前置増幅器２１０はケーブルを介して電極クリッパ６−１（６−２）に接続されている。
【００３５】
一方、センサ駆動制御部２４は、ＣＰＵ（中央制御部）２４３と、記憶部２４２と、ＡＤ変換部２４１と、サーバ・プログラミング・インターフェース（ＳＰＩ）２４４とを備えている。
【００３６】
制御部用水晶発振器２４５は、ＣＰＵ２４３のクロック制御信号に基づいて所定周期のクロック信号を発生する。記憶部２４２は、ＣＰＵ２４３により実行されるプログラムを記憶している。ＣＰＵ２４３は、センサ本体２５の心電図センサ２００を始めとして、図７のセンサ信号送受信部２３０を駆動制御するもので、上述したセンタ装置１から送られてくるセンシング開始や終了、その他の指令の内容を図示せぬメモリに記憶する。そして、以後この保存された指令と記憶部２４２に記憶された設定データに基づいてクロック制御信号を生成して制御部用水晶発振器２４５に出力する。制御部用水晶発振器２４５より発生されるクロック信号により、駆動信号として、センシング開始や終了等に関する信号を生成する。
【００３７】
ＣＰＵ２４３は、心電図センサ２００を駆動するための心電図センサ制御信号を当該心電図センサ２００に出力する。心電図センサ制御信号は、心電図センサ２００の計測の開始時刻、終了時刻などの指令の他に、可変帯域通過フィルタ２１２の帯域を決める帯域信号、可変利得増幅器２１３の利得を決める利得信号、通常計測時におけるセンシング信号の取得と、基線波形計測時におけるセンシング信号の取得とを切り替えるための切り替え信号がある。
【００３８】
ＡＤ変換部２４１は、心電図センサ２００からの検出データをデジタル信号に変換するもので、ＣＰＵ２４３よりＳＰＩ２４４を介してセンシング信号として出力する。
【００３９】
バッテリ２６は、例えばボタン型リチウム電池からなるもので、このバッテリ２６から発生するＤＣ電圧を、センサ本体２５、センサ駆動制御部２４、センサ信号送受信部２３０に駆動電源として供給するようになっている。
【００４０】
また、図７に示すように、センサ信号送受信部２３０は、送信部の構成として、ＳＰＩ２２１と、デジタル信号制御部２２２と、信号変調部２２３と、混合部２２４と、電力増幅部２２５と、送受信信号分配部２２６とを備えるとともに、受信部の構成として、低雑音増幅部２３８と、混合部２３７と、信号復調部２３５と、デジタル信号制御部２３３と、ＳＰＩ２３１とを備えている。センサ信号送受信部２３０はさらに、送受信部用水晶発振器２４６の出力を位相安定化回路２３４を介して受けて所定の周波数信号を生成する電圧制御型発振器２３６を備える。
【００４１】
上記した構成において、センサ信号送受信部２３０は、センサ駆動制御部２４からのセンシング信号をＳＰＩ２２１を介してデジタル信号制御部２２２に取り込む。さらに信号変調部２２３でデジタル変調、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調し、混合部２２４を介して電圧制御型発振器２３６の出力と混合した所定のフォーマットに変換してセンシングデータを作成し、この作成されたセンシングデータを電力増幅部２２５で電力増幅し、送受信信号分配部２２６よりアンテナ部２１を介して、センタ装置１に向け送信させる。
【００４２】
一方、センサ信号送受信部２３０は、センタ装置１から送られた無線信号をアンテナ部２１で受信すると、送受信信号分配部２２６、低雑音増幅部２３８を介して混合部２３７に取り込む。ここで無線信号を電圧制御形発振器２３６の出力と混合した所定周波数に変換した後、信号復調部２３５でデジタル復調し、このデジタル復調により得られた制御信号をデジタル信号制御部２３３よりＳＰＩ２３１を介してセンサ駆動制御部２４に供給する。
【００４３】
図８は、センタ装置１において、特にセンサデータ収集処理部１５の構成を示す図であり、心電図データ記憶部１１１と、正常時心電図波形記憶部１１２と、心電図波形比較部１１３と、基線波形計測部１１４と、心電図異常判定部１１５とを備える。
【００４４】
センタ装置１の受信部１３は、可変帯域通過フィルタ２１２により帯域が制限され、可変利得増幅器２１３により利得が増幅されたセンシング信号を受信する。心電図データ記憶部１１１は、このセンシング信号を、心電図データとして心電図データ記憶部１１１にいったん記憶する部分である。
【００４５】
心電図波形比較部１１３は通常計測時において、心電図データ記憶部１１１に記憶されている測定時の心電図データと、正常時心電図波形記憶部１１２に記憶されている正常時の心電図データとの間で相互相関等によるパターン照合を行い、両者の差異を検出する機能を備える。
【００４６】
基線波形計測部１１４は基線波形計測時において、心電図データ記憶部１１１に記憶されている心電図の基線の変動が把握できる程度に増幅された心電図データに基づいて、当該基線の変動の振幅と周期を計測する機能を備える。心電図異常判定部１１５は、心電図波形比較部１１３でのパターン照合の結果としての差異が閾値を超えたかどうかに基づいて心電図の異常を判定する。そして、当該差異が閾値を超えた場合、心電図異常判定部１１５は、増幅された心電図データを用いて基線の変動の振幅と周期を計測して心電図の異常を判定する。
【００４７】
図９の（ａ）は、通常計測時においてセンサユニット２から送られてくるセンシング信号としての心電図データの信号波形を示している。図９の（ｂ）は、基線波形計測時においてセンサユニット２の可変利得増幅器２１３により心電図の基線５０の変動が把握できる程度に利得が増幅されて送られてくる心電図データの信号波形を示している。概して人間に心理的動揺があると心電図が影響を受けて基線が変動するが、ここでは図９の（ａ）に示すような通常計測時の心電図データに対して増幅処理を施すことにより基線５０の変動がより明確になるようにしている。
【００４８】
以下に、図１０のフローチャートを参照して心電図異常判定の手順を説明する。まず通常計測時では、センタ装置１から制御信号の１つとしての利得信号を送信してセンサユニット２内部の可変利得増幅器２１３の増幅度を設定する（ステップＳ１）。ここでは、基線を決めるためにまず小さな利得に設定する。同様にしてセンタ装置１から制御信号の１つとしての帯域信号を送信して可変帯域通過フィルタ２１２の帯域を設定する（ステップＳ１）。ここでの帯域は、ノイズを除去してより明確な心電図波形が得られるような帯域に選択する。
【００４９】
次に、センサユニット２のセンシング動作を開始し、一定時間（Ｔ）内における心電図データを取得する（ステップＳ２）。
【００５０】
次に、心電図波形比較部１１３において、正常時心電図波形記憶部１１２に記憶されている正常時の心電図データに基づく信号波形と、心電図データ記憶部１１１に記憶されている計測時における心電図データに基づく信号波形の間で例えば相互相関等を算出することによりパターン照合を行い、両者のパターンのずれ量を差異として検出する（ステップＳ３）。
【００５１】
次に、当該差異が閾値を超えるか否かを判断し（ステップＳ４）、ＮＯの場合にはステップＳ２に戻り、ＹＥＳの場合には心電図異常判定部１１５において当該心電図が異常であると判断する。
【００５２】
この場合には基線波形の計測を行うために、センタ装置１からの制御信号の１つとしての切り替え信号をセンサユニット２に送信して、可変利得増幅器２１３の利得及び可変帯域通過フィルタ２１２の帯域の再設定を行うように指示する。続いて、制御信号の１つとしての利得信号をセンサユニット２に送信する。これによって、センサユニット２内の可変利得増幅器２１３の増幅度は新たなより大きな増幅度に再設定される。同様にして、制御信号の１つとしての帯域信号をセンサユニット２に送信する。これによって、センサユニット２内の可変帯域通過フィルタ２１２の帯域は新たな帯域に再設定される。ここでの再設定では図８の（ｂ）に示すように、基線の変動が把握できる程度に増幅された信号波形が得られるように可変利得増幅器２１３の利得を大きくし、可変帯域通過フィルタ２１２の帯域を調整する。
【００５３】
次に、前記Ｔに続く一定時間（２Ｔ）内における心電図データを取得する（ステップＳ６）。次に、基線波形計測部１１４において、増幅されて送信された心電図データに基づく信号波形（図８の（ｂ））から、心電図の基線の変動の振幅と周期を計測する（ステップＳ７）。
【００５４】
次に、心電図異常判定部１１５は、ステップＳ７で求めた基線の変動の振幅が閾値を超えるか否かを判断し（ステップＳ８）、ＹＥＳの場合には当該心電図が異常であると判断する（ステップＳ１０）。また、心電図異常判定部１１５は、ステップＳ７で求めた基線の変動の周期が閾値以下か否かを判断し（ステップＳ９）、ＹＥＳの場合には当該心電図が異常であると判断する（ステップＳ１０）。ステップＳ８あるいはステップ９においてＮＯと判断された場合にはステップＳ２に戻る。
【００５５】
上記した実施形態によれば、心電図とともに基線の変動を計測することによって、心臓の状態と心理的動揺の両方をモニタするようにしたので、被検体に対してより正確なモニタリングが可能となる。
【００５６】
（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態の構成を示す図である。第２実施形態では、図６で説明した心電図センサ２００の構成要素に、被検体４の身体の動きを検出するための加速度センサ２５０と、被検体４の表皮温度を検出するための温度センサ２５１とを追加するとともに、センサ駆動制御部２４の構成要素として、加速度センサ２５０からの加速度データをディジタルデータに変換するためのＡＤ変換部２４６と、温度センサ２５１からの温度データをディジタルデータに変換するためのＡＤ変換部２４７とを追加したことを特徴とする。加速度センサ２５０及び温度センサ２５１のセンシング開始、終了のタイミングはＣＰＵ２４３からのスタンバイ信号により与えられる。
【００５７】
心電図データに加えて加速度データ及び／または温度データを検出することにより、被検体の心電図が異常であると判断されたときの当該被検体の身体の動き及び体温の状態を把握することができる。
【００５８】
なお、第1及び第２実施形態では、センタ装置１のセンサ制御部１６で生成された制御信号を送信部１４を介してセンサユニット２に送信することにより、可変利得増幅器２１３の利得と、可変帯域フィルタ２１２の帯域とを設定することとしたが、センサ本体２５の心電図センサ２００に可変利得増幅器２１３と可変帯域通過フィルタ２１２とが設けられておらず、前置増幅器２１０のみが設けられている場合がある。このような構成の場合には、センタ装置１のセンサデータ収集処理部１５において、センサ制御部１６で生成された制御信号に基づき、センサユニット２からセンタ装置１へ送信されるセンシング信号を所定の振幅に増幅し、センシング信号に所定の帯域通過特性を持たせてもよい。
【００５９】
（第３実施形態）
以下に、本発明の第３実施形態を説明する。第１及び第２実施形態では、センタ装置１からの制御信号により心電図センサ２００の動作（心電図の計測の開始、終了、可変利得増幅器の利得の設定、可変帯域通過フィルタの帯域の設定、通常計測時におけるセンシング動作と、前記基線波形計測時におけるセンシング動作の切り替え）を制御するようにしたが、上記各動作の制御はセンサユニット２のセンサ駆動制御部２４で行うようにしても良い。図１２は、第３実施形態の構成の一例を示している。この場合、センサ本体２５内の心電図センサ２００は、センサ駆動制御部２４からの指令に従って、可変利得増幅器の利得の設定、可変帯域通過フィルタの帯域の設定を行った上で、センサ駆動制御部２４からの指令に従ってセンシング動作の開始、終了を行う。さらに、通常計測時におけるセンシング動作と、基線波形計測時におけるセンシング動作を切り替えるにあたっての、可変利得増幅器の利得と可変帯域通過フィルタの帯域の再設定についてもセンサ駆動制御部２４からの指令に従って行う。
【００６０】
このような構成によれば、センサユニット２のセンサ信号送受信部２３０の受信部分の構成を省略することができる。さらに、センタ装置１内部の信号分配部１２、送信部１４、センサ制御部１６を省略することができる。
【００６１】
（第４実施形態）
図１２は、本発明の第４実施形態の構成を示す図である。ここでは、センサ駆動制御部２４からの指定によって心電図センサ２００が駆動されるが、検出された心電図データはセンシング信号としてセンシング信号蓄積部２７にいったん蓄積される。その後、センシング信号は記録媒体等に格納されてセンタ装置１にオフラインで届けられる。
【００６２】
このような構成によれば、センサ信号送受信部２３０を省略することができる。さらに、センタ装置１内部のアンテナ部１１、信号分配器１２、受信部１３、送信部１４、センサ制御部１６を省略することができる。
【００６３】
その他、センタ装置１及びセンサユニット２の構成、センシング対象物の種類等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。要するに本発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００６４】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる生体情報モニタシステムの概略構成を示す図である。
【図２】センサユニット２の本体部を示す外観図である。
【図３】センサユニット２を電極パッド５を介して被検体４に装着したようすを示す図である。
【図４】センサユニット２内部の部品配置図である。
【図５】センサユニット２の概略構成を示す図である。
【図６】センサユニット２のセンサ本体２５及びセンサ駆動制御部２４の構成を示す図である。
【図７】センサユニット２のセンサ信号送受信部２３０の構成を示す図である。
【図８】センタ装置１において、特にセンサデータ収集処理部１５の構成を示す図である。
【図９】（ａ）は、心電図波形比較部１１３で得られた測定時の心電図データに基づく信号波形を示し、（ｂ）は、基線波形計測部１１４において振幅が増幅された心電図データに基づく信号波形を示す図である。
【図１０】心電図異常判定の手順を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態の構成を示す図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ センタ装置
２ センサユニット
３ 無線ネットワーク
４ 被検体
５ 電極パッド
６−１（６−２） 電極クリップ
１１ アンテナ部
１２ 信号分配器
１３ 受信部
１４ 送信部
１５ センサデータ収集処理部
１６ センサ制御部
２１ アンテナ部
２４ センサ駆動制御部
２５ センサ本体
２６ バッテリ
２７ 電源スイッチ
１１１ 心電図データ記憶部
１１２ 正常時心電図波形記憶部
１１３ 心電図波形比較部
１１４ 基線波形計測部
１１５ 心電図異常判定部
２００ 心電図センサ
２１０ 前置増幅器
２１２ 可変帯域通過フィルタ
２１３ 可変利得増幅器
２３０ センサ信号送受信部
２４５ 制御部用水晶発振器
２４６ 送受信部用水晶発振器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の胸部に装着されたセンサユニットと、このセンサユニットと通信可能に接続され、前記センサユニットからのセンシング信号に基づいて前記被検体の心電図の異常を判定するセンタ装置と、を具備し、
前記センサユニットは、
前記被検体の心電図を計測する心電図センサと、
前記心電図センサにより計測された心電図データをセンシング信号として送信する送信部と、
前記センタ装置からの制御信号を受信する受信部と、
を具備し、
前記センタ装置は、
前記センサユニットを制御するための制御信号を送信する送信部と、
前記センサユニットから送信されたセンシング信号を受信する受信部と、
前記受信部を介して受信した通常計測時の前記センシング信号に基づく第１の心電図波形と、前記被検体の正常時における第２の心電図波形とを比較する心電図波形比較部と、
所定の方法により増幅された基線波形計測時の前記センシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部と、
前記心電図波形比較部での比較結果と、前記基線波形計測部で計測された前記基線の変動の振幅とに基づいて、前記被検体の心電図の異常を判定する心電図異常判定部と、
を具備することを特徴とする生体情報モニタシステム。
【請求項２】
前記心電図センサは可変利得増幅器を有し、該可変利得増幅器の利得は前記センタ装置から送信された制御信号に基づいて設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された利得で増幅された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測することを特徴とする請求項１記載の生体情報モニタシステム。
【請求項３】
前記心電図センサは可変帯域通過フィルタを有し、該可変帯域通過フィルタの帯域は前記センタ装置から送信された制御信号に基づいて設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された帯域でろ波された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の生体情報モニタシステム。
【請求項４】
前記心電図センサは可変利得増幅器を有し、該可変利得増幅器の利得は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された利得で増幅された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測することを特徴とする請求項１記載の生体情報モニタシステム。
【請求項５】
前記心電図センサは可変帯域通過フィルタを有し、該可変帯域通過フィルタの帯域は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された帯域でろ波された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測することを特徴とする請求項1又は請求項４記載の生体情報モニタシステム。
【請求項６】
前記基線波形計測部はさらに、前記増幅されたセンシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の周期を計測することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の生体情報システム。
【請求項７】
前記センタ装置の前記送信部から送信される制御信号は、前記通常計測時におけるセンシング信号の取得と、前記基線波形計測時におけるセンシング信号の取得とを切り替えるための切り替え信号を含み、前記センサユニットは、前記センタ装置からの切り替え信号に基づいて、前記通常計測時におけるセンシング動作と、前記基線波形計測時におけるセンシング動作とを切り替えることを特徴とする請求項1乃至６のいずれか１つに記載の生体情報モニタシステム。
【請求項８】
被検体の胸部に装着されたセンサユニットと、このセンサユニットと通信可能に接続され、前記センサユニットからのセンシング信号に基づいて前記被検体の心電図の異常を判定するセンタ装置と、を具備し、
前記センサユニットは、
前記被検体の心電図を計測する心電図センサと、
前記心電図センサにより計測された心電図データをセンシング信号として送信する送信部と、
を具備し、
前記センタ装置は、
前記センサユニットから送信されたセンシング信号を受信する受信部と、
前記受信部を介して受信した通常計測時の前記センシング信号に基づく第１の心電図波形と、前記被検体の正常時における第２の心電図波形とを比較する心電図波形比較部と、
所定の方法により増幅された基線波形計測時の前記センシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部と、
前記心電図波形比較部での比較結果と、前記基線波形計測部で計測された前記基線の変動の振幅とに基づいて、前記被検体の心電図の異常を判定する心電図異常判定部と、
を具備することを特徴とする生体情報モニタシステム。
【請求項９】
前記心電図センサは可変利得増幅器を有し、該可変利得増幅器の利得は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された利得で増幅された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測することを特徴とする請求項８記載の生体情報モニタシステム。
【請求項１０】
前記心電図センサは可変帯域通過フィルタを有し、該可変帯域通過フィルタの帯域は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された帯域でろ波された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測することを特徴とする請求項８又は請求項９記載の生体情報モニタシステム。
【請求項１１】
前記基線波形計測部はさらに、前記増幅されたセンシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の周期を計測することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１つに記載の生体情報システム。
【請求項１２】
前記センサユニットは、前記通常計測時におけるセンシング動作と、前記基線波形計測時におけるセンシング動作とを切り替える切り替え信号を生成する切り替え信号生成部を有することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１つに記載の生体情報モニタシステム。
【請求項１３】
被検体の胸部に装着され、該被検体の心電図を検出する心電図センサと、前記心電図センサにより検出されたセンシング信号を蓄積するセンシング信号蓄積部と、を備えたセンサユニットと、
前記センサユニットとは別個に設けられたセンタ装置であって、該センタ装置は、前記センシング信号蓄積部に蓄積された通常計測時の前記センシング信号を取り込んで、当該センシング信号に基づく第１の心電図波形と、前記被検体の正常時における第２の心電図波形とを比較する心電図波形比較部と、
所定の方法により増幅された基線波形計測時の前記センシング信号に基づいて基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部と、
前記心電図波形比較部での比較結果と、前記基線波形計測部で計測された基線の変動の振幅とに基づいて、前記被検体の心電図の異常を判定する心電図異常判定部と、
を具備することを特徴とする生体情報モニタシステム。
【請求項１】
被検体の胸部に装着されたセンサユニットと、このセンサユニットと通信可能に接続され、前記センサユニットからのセンシング信号に基づいて前記被検体の心電図の異常を判定するセンタ装置と、を具備し、
前記センサユニットは、
前記被検体の心電図を計測する心電図センサと、
前記心電図センサにより計測された心電図データをセンシング信号として送信する送信部と、
前記センタ装置からの制御信号を受信する受信部と、
を具備し、
前記センタ装置は、
前記センサユニットを制御するための制御信号を送信する送信部と、
前記センサユニットから送信されたセンシング信号を受信する受信部と、
前記受信部を介して受信した通常計測時の前記センシング信号に基づく第１の心電図波形と、前記被検体の正常時における第２の心電図波形とを比較する心電図波形比較部と、
所定の方法により増幅された基線波形計測時の前記センシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部と、
前記心電図波形比較部での比較結果と、前記基線波形計測部で計測された前記基線の変動の振幅とに基づいて、前記被検体の心電図の異常を判定する心電図異常判定部と、
を具備することを特徴とする生体情報モニタシステム。
【請求項２】
前記心電図センサは可変利得増幅器を有し、該可変利得増幅器の利得は前記センタ装置から送信された制御信号に基づいて設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された利得で増幅された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測することを特徴とする請求項１記載の生体情報モニタシステム。
【請求項３】
前記心電図センサは可変帯域通過フィルタを有し、該可変帯域通過フィルタの帯域は前記センタ装置から送信された制御信号に基づいて設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された帯域でろ波された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の生体情報モニタシステム。
【請求項４】
前記心電図センサは可変利得増幅器を有し、該可変利得増幅器の利得は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された利得で増幅された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測することを特徴とする請求項１記載の生体情報モニタシステム。
【請求項５】
前記心電図センサは可変帯域通過フィルタを有し、該可変帯域通過フィルタの帯域は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された帯域でろ波された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測することを特徴とする請求項1又は請求項４記載の生体情報モニタシステム。
【請求項６】
前記基線波形計測部はさらに、前記増幅されたセンシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の周期を計測することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の生体情報システム。
【請求項７】
前記センタ装置の前記送信部から送信される制御信号は、前記通常計測時におけるセンシング信号の取得と、前記基線波形計測時におけるセンシング信号の取得とを切り替えるための切り替え信号を含み、前記センサユニットは、前記センタ装置からの切り替え信号に基づいて、前記通常計測時におけるセンシング動作と、前記基線波形計測時におけるセンシング動作とを切り替えることを特徴とする請求項1乃至６のいずれか１つに記載の生体情報モニタシステム。
【請求項８】
被検体の胸部に装着されたセンサユニットと、このセンサユニットと通信可能に接続され、前記センサユニットからのセンシング信号に基づいて前記被検体の心電図の異常を判定するセンタ装置と、を具備し、
前記センサユニットは、
前記被検体の心電図を計測する心電図センサと、
前記心電図センサにより計測された心電図データをセンシング信号として送信する送信部と、
を具備し、
前記センタ装置は、
前記センサユニットから送信されたセンシング信号を受信する受信部と、
前記受信部を介して受信した通常計測時の前記センシング信号に基づく第１の心電図波形と、前記被検体の正常時における第２の心電図波形とを比較する心電図波形比較部と、
所定の方法により増幅された基線波形計測時の前記センシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部と、
前記心電図波形比較部での比較結果と、前記基線波形計測部で計測された前記基線の変動の振幅とに基づいて、前記被検体の心電図の異常を判定する心電図異常判定部と、
を具備することを特徴とする生体情報モニタシステム。
【請求項９】
前記心電図センサは可変利得増幅器を有し、該可変利得増幅器の利得は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された利得で増幅された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測することを特徴とする請求項８記載の生体情報モニタシステム。
【請求項１０】
前記心電図センサは可変帯域通過フィルタを有し、該可変帯域通過フィルタの帯域は前記センサユニット内部で設定され、前記基線波形計測部は、前記設定された帯域でろ波された心電図データを前記センシング信号として前記センタユニットから受信して、前記心電図の基線の変動の振幅を計測することを特徴とする請求項８又は請求項９記載の生体情報モニタシステム。
【請求項１１】
前記基線波形計測部はさらに、前記増幅されたセンシング信号に基づいて前記心電図の基線の変動の周期を計測することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１つに記載の生体情報システム。
【請求項１２】
前記センサユニットは、前記通常計測時におけるセンシング動作と、前記基線波形計測時におけるセンシング動作とを切り替える切り替え信号を生成する切り替え信号生成部を有することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１つに記載の生体情報モニタシステム。
【請求項１３】
被検体の胸部に装着され、該被検体の心電図を検出する心電図センサと、前記心電図センサにより検出されたセンシング信号を蓄積するセンシング信号蓄積部と、を備えたセンサユニットと、
前記センサユニットとは別個に設けられたセンタ装置であって、該センタ装置は、前記センシング信号蓄積部に蓄積された通常計測時の前記センシング信号を取り込んで、当該センシング信号に基づく第１の心電図波形と、前記被検体の正常時における第２の心電図波形とを比較する心電図波形比較部と、
所定の方法により増幅された基線波形計測時の前記センシング信号に基づいて基線の変動の振幅を計測する基線波形計測部と、
前記心電図波形比較部での比較結果と、前記基線波形計測部で計測された基線の変動の振幅とに基づいて、前記被検体の心電図の異常を判定する心電図異常判定部と、
を具備することを特徴とする生体情報モニタシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−１１７４８１（Ｐ２００７−１１７４８１Ａ）
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１４９３４（Ｐ２００５−３１４９３４）
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【出願人】（５０５００５８６５）株式会社 医療電子科学研究所 (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月２８日（２００５．１０．２８）
【出願人】（５０５００５８６５）株式会社 医療電子科学研究所 (28)
【Ｆターム（参考）】
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