JPWO2014106873A1

JPWO2014106873A1 - 携帯型心電計

Info

Publication number: JPWO2014106873A1
Application number: JP2014555393A
Authority: JP
Inventors: 剛冨田; 小澤　仁; 仁小澤
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2017-01-19
Also published as: WO2014106873A1

Abstract

心電図信号と他の生体情報の同期した測定を容易に行えるようにする。持ち運びが可能な携帯型心電計は、制御部に電気的に接続された第１心電極と、被検者の指を挟み、挟んだ指の血中酸素飽和濃度を測定するための投受光系を有するクリップ構造体と、クリップ構造体が被検者の指を挟んだときにその指に接触する位置に配置され、上記制御部と電気的に接続された第２心電極とを備える。制御部は、第１および第２心電極から取得される心電図信号を測定するとともに、投受光系から得られる透過光強度信号を測定する。

Description

本発明は、持ち運びが可能な携帯型心電計に関する。

一般に、不整脈や、狭心症や心筋梗塞等の虚血性心疾患の診断には、患者の心電図が利用される。心電図を得るために利用される心電計としては、種々の構成のものが知られている。持ち運びが可能な心電計としては、ホルター心電計やイベント心電計が知られている。ホルター心電計は、２４時間以上に亘る日常生活中の心電図を間欠的あるいは連続的に記録するもので、常時身体に電極を接触させておき、日常の活動の中で常に心電波形を測定および記憶する。一方、イベント心電計は、測定すべき自覚症状が発生した場合等に被験者自らが電極を身体に接触させることによって心電波形の測定および記憶を可能にする。

上記のようなイベント式の携帯型心電計においては、一対の電極のうちの一方の電極を被験者の右手の指に、他方の電極を被験者の胸部下の皮膚に直接接触させることにより、第II誘導が利用されて心電波形が測定される。イベント式の携帯型心電計としては、特許文献１に記載されているように、心電計本体に露出電極を設け、この露出電極を身体に接触させて測定を行なう形式のものが一般的である。また、測定すべき自覚症状が発生した場合に迅速にかつ容易に心電波形の測定が可能な携帯型心電計を提供するために、種々の構成が提案されている。特許文献２では、心電計本体からケーブルを介して外部電極を引き出し、この外部電極を身体に接触させて測定を行なう構成を有した携帯型心電計が記載されている。

特開２００５−０４０１８７号公報特開２００５−１８５７５６号公報

上述したような電極構造の工夫により、携帯型心電計による心電図信号の測定の容易性や精度は向上しているが、電極と被験者の体表との接触が十分でないことの心電図信号への影響は排除しきれていない。一般に、携帯型心電計は心電図信号を測定し記録するのみであり、その心電図波形に異常が有る場合には、被検者の異常に起因しているのか、測定時の電極と被験者の体表との接触不良等に起因しているのか、判断しにくい状況もある。このような場合、その心電図波形が得られた際の脈拍の状態をみることにより、心電図における異常の原因特定を行うことが考えられるが、携帯型心電計においてそのようなことまで考慮したものは現在のところ存在しない。

また、一般的な携帯型心電計では心電図信号の取得をいかに容易に実行できるようにするかという点に注力されており、心肺機能の状態を容易に確認できるように、心電図と他の生体情報を合わせて計測するようなことは考慮されていない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、心電図信号と、血中酸素飽和濃度を得るための透過光強度信号との同期した測定を容易に行えるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による携帯型心電計は、
持ち運びが可能な携帯型心電計であって、
制御部に電気的に接続された第１心電極と、
被検者の指を挟み、挟んだ指の血中酸素飽和濃度を測定するための投受光系を有するクリップ構造体と、
前記クリップ構造体が被検者の指を挟んだときにその指に接触する位置に配置され、前記制御部と電気的に接続された第２心電極と、を備え、
前記制御部は、
前記第１および第２心電極から取得される心電図信号を測定する第１測定手段と、
前記投受光系から得られる透過光強度信号を測定する第２測定手段と、を備える。

本発明によれば、心電図信号と、血中酸素飽和濃度を得るための透過光強度信号との同期した測定を容易に行うことができる。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
実施形態による携帯型心電計の外観を示す図である。実施形態による携帯型心電計の使用状態を示す図である。実施形態による携帯型心電計の構成例を示すブロック図である。実施形態による携帯型心電計の動作を説明するフローチャートである。他の実施形態による携帯型心電計の外観を示す図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は、実施形態による携帯型心電計１０の外観を示す図である。心電計ユニット１００は本実施形態の携帯型心電計１０の本体部であり、図３により後述するように、各種機能構成を具備している。心電計ユニット１００において表示部１０１は、たとえば液晶表示器を有し、心電図信号の測定結果など、各種表示を行なう。第１心電極１０２は、第II誘導による心電図信号を取得するための電極である。なお、第１心電極１０２は、筺体外部方向へ不図示の弾性部材により付勢されて心電計ユニット１００の筺体表面よりも突出しており、筐体内部方向へスライド可能となっている。したがって被験者の体表に第１心電極１０２が所定の押圧力を超える力で押し当てられることで、第１心電極１０２が筐体内部方向へスライドし、このスライドの検知により心電図信号の測定、記録が開始されるようになっている。操作部１０３は、携帯型心電計１０への電力供給のオンオフを行うための電源スイッチやその他の各種機能スイッチを含む。なお、操作部１０３の一部として、表示部１０１にタッチパネルを設けてもよい。

心電計ユニット１００には、ケーブル３００を介して、心電計ユニット１００とは別体のＳｐＯ２ユニット２００が接続されている。ケーブル３００と心電計ユニット１００の間、および、ケーブル３００とＳｐＯ２ユニット２００の間は、それぞれコネクタを介して、あるいは直接に接続される。図１では、ケーブル３００と心電計ユニット１００の間がコネクタ３０１を介して接続されており、ケーブル３００とＳｐＯ２ユニット２００の間は直接に接続されている例が示されている。

ＳｐＯ２ユニット２００は、被検者の指を挟むように構成されたクリップ構造体を有している。このクリップ構造体には、被検者の指を挟んだ状態で、被検者の指と接触するように設けられた、第２心電極（図３の２０１）が設けられている。第２心電極２０１は第１心電極１０２とともに、第II誘導による心電図信号を取得するための電極を構成する。また、ＳｐＯ２ユニット２００のクリップ構造体の内部には、被検者の指が第２心電極２０１に接触した状態で飽和酸素濃度を測定することができるように投受光系が設けられており、投受光系はパルスオキシメータとして機能するための信号を提供する。

図２は、本実施形態による携帯型心電計１０の使用状態を示す図である。被験者２０の右手の指をＳｐＯ２ユニット２００のクリップ構造体により挟むと、ＳｐＯ２ユニット２００内（クリップ構造体内）の第２心電極２０１が右手指と接触する。この状態で、心電計ユニット１００の第１心電極１０２を被験者２０の左腹部に押し当てると、第１心電極１０２と第２心電極２０１により、第II誘導による心電図信号が取得される。なお、心電計ユニット１００の第１心電極１０２を被験者２０に押し当てる操作は、被験者２０自身が行ってもよいし、被験者２０以外の測定者が行ってもよい。

図３は、本実施形態による携帯型心電計１０における、心電計ユニット１００およびＳｐＯ２ユニット２００の内部構成を説明するブロック図である。心電計ユニット１００において、ＣＰＵ１１１は、メモリ１１２に格納されたプログラムを実行することにより、携帯型心電計１０の各種処理を実行する。ＣＰＵ１１１は、たとえば、第１心電極１０２および第２心電極２０１から得られる心電図信号や、ＳｐＯ２ユニット２００から得られる血中酸素飽和濃度（ＳｐＯ２）の測定のための透過光強度信号を取得し、処理する。メモリ１１２は、不図示のＲＯＭやＲＡＭを有し、ＣＰＵ１１１により実行されるプログラム、心電図やＳｐＯ２などの測定結果などの格納に用いられる。

通信部１１３は、ＣＰＵ１１１が外部装置との通信を行なうのに用いられる。ＣＰＵ１１１は、たとえばメモリ１１２に格納された測定結果を、通信部１１３を用いて外部装置（パーソナルコンピュータなど）へ送信することができる。なお、通信部１１３の通信形態は、有線でも無線でも構わない。無線通信としては、たとえば、ＵＳＢ、イーサネットなどの通信方式が挙げられる。また、無線通信としては、例えば、無線ＬＡＮ、各種の近距離無線通信（ＮＦＣ）、ＢＬＥ（低消費電力ブルートゥース）、ＡＮＴなどの通信方式が挙げられる。

タイマ１１４は、時計機能を提供する。電源１１５は、バッテリを装着し、操作部１０３の電源スイッチの操作に応じて携帯型心電計１０の各部へ必要な電力を供給する。スイッチ部１１６は、第１心電極１０２が押しこまれたことを検知し、ＣＰＵ１１１はその検知信号に応じて心電図信号の測定を開始する。第１フィルタ１１７は、第１心電極１０２と電気的に接続され、第１心電極１０２から得られる信号からノイズを除去し、心電図信号を抽出する。第１アンプ１１８は、第１フィルタ１１７が抽出した心電図信号を増幅し、ＣＰＵ１１１に提供する。また、ＳｐＯ２ユニット２００において、第３フィルタ２１７は第２心電極２０１と電気的に接続され、第２心電極２０１から得られる信号からノイズを除去し、心電図信号を抽出する。第３アンプ２１８は、第３フィルタ２１７が抽出した心電図信号を増幅し、ケーブル３００を介してＣＰＵ１１１に提供する。なお、第２心電極２０１からの信号を第３アンプ２１８と第１アンプ１１８の両方を用いて増幅するようにしてもよい。

ＳｐＯ２ユニット２００において、投光器２０３および受光器２０４は、血中酸素飽和濃度を測定するための投受光系を構成する。すなわち、投光器２０３は赤色光と赤外光を発光し、受光器２０４はこれらが被検体の指を透過した透過光を検出する。受光器２０４で検出された透過光強度信号は、第２フィルタ２０５においてノイズ除去され、第２アンプ２０６へ提供される。第２アンプ２０６は、第２フィルタ２０５から提供された透過光強度信号を増幅し、ケーブル３００を介してＣＰＵ１１１に提供する。ＣＰＵ１１１は、透過光強度信号を解析して血中酸素飽和濃度や脈拍の（時間的な）位置、脈拍数を検出する。

ケーブル３００は、第２心電極２０１と第１フィルタ１１７を接続して心電図信号を伝送するための電線や、第２アンプ２０６とＣＰＵ１１１を接続して透過光強度信号を伝送するための電線を含む。また、ケーブル３００は電源線を含み、電源１１５からの電力がＳｐＯ２ユニット２００の各構成へ供給される。なお、ＳｐＯ２ユニット２００が個別に電源を有するように構成してもよく、その場合、電源線は不要である。

図４は、本実施形態の携帯型心電計１０による心電図測定および血中酸素飽和濃度測定の動作を説明するフローチャートである。

電源スイッチの操作により電源がオンされると、ステップＳ４０１において、ＣＰＵ１１１は測定開始の指示が検知されるのを待つ。上述したように、本実施形態では第１心電極１０２が押し込まれたことをスイッチ部１１６が検知することにより測定開始の指示が認識される。なお、測定の開始に先立って、被験者２０の右手指をＳｐＯ２ユニット２００のクリップ構造体により挟んでおくものとする。また、第１心電極１０２の押し込みによる測定開始に代えて、操作部１０３に測定開始スイッチを設けておき、ユーザがこの測定開始スイッチを操作することで心電図の測定が開始されるようにしてもよい。

第１心電極１０２が押し込まれて測定開始の指示が認識されると、ＣＰＵ１１１は第１アンプ１１８から心電図信号を取得し、第２アンプ２０６から透過光強度信号を取得する（ステップＳ４０２、Ｓ４０３）。ＣＰＵ１１１は、これらの信号を実質的に同時に取得し、メモリ１１２に記録する（ステップＳ４０４）。したがって、心電図信号と透過光強度信号の同期した測定が行われ、記録されることになる。なお、心電図信号と透過光強度信号のサンプリング周期は２５０Ｈｚとする。なお、ＳｐＯ２による脈波の検出には１００Ｈｚ以上で十分であるが、本実施形態では心電図信号の測定とタイミングを合わせるために、透過光強度信号のサンプリング周期も２５０Ｈｚとしている。サンプリングされた心電図信号から心拍数が、透過光強度信号から血中酸素飽和濃度や脈拍数が算出され、それぞれメモリ１１２に記録される。なお、ＳｐＯ２ユニット２００から脈拍数を得る際には、２〜４回の拍の検出から移動平均をとることが好ましい。

ステップＳ４０５においてＣＰＵ１１１は、取得した心電図信号と透過光強度信号を解析して心拍周期と脈拍の時間的なずれを測定し、このずれ量の大きさに基づいて被験者２０の異常や測定状態の異常を検出する。たとえば、心拍と脈拍のずれが所定量（５０％）を超えた場合には、身体の異常を直ちに報知して測定者又は被検者に注意を促すことができる。また、たとえば、脈拍の発生が検出されているのにこれに対応する心拍が心電図信号から得られていないような場合には、第１心電極１０２あるいは第２心電極２０１と被験者の体表との接触が不完全であるといった旨の警告を行なうことができる。また、心電波形が正常で、脈が細動を起こしている場合、心電も脈も異常な場合など、脈だけでしかわからない内容が短時間で簡単に確認できる。ステップＳ４０５において異常が検出されなければ、処理はステップＳ４０７へ、異常が検出されれば処理はステップＳ４０８へ進む。

ステップＳ４０８において、ＣＰＵ１１１は表示部１０１により異常の発生、上述したような測定状態の不完全さの警告を報知する。なお、測定状態が不完全であった場合には、警告の報知とともに測定を中止し、やり直しを促すようにしてもよい。ステップＳ４０７では、ＣＰＵ１１１はタイマ１１４により測定が開始されてから３０秒が経過したかどうかを判定する。３０秒が経過していなければ処理はステップＳ４０２へ戻り、上述の処理が繰り返される。なお、本実施形態では心電図信号の測定期間を３０秒としたが、これに限られるものではない。

３０秒の心電図信号および透過光強度信号の測定を終えると、処理はステップＳ４０７からステップＳ４０９へ進む。ステップＳ４０９においてＣＰＵ１１１は、表示部１０１により測定の終了を報知し、その後、ステップＳ４０９において測定結果を表示する。測定結果の表示では、心電図のグラフィック表示、心電図（心拍の波形）への脈拍位置の表示などを行なうことができる。なお、３０秒にわたる心電図を表示部１０１に一括して表示することは困難であるため、操作部１０３が有する左右キーなどにより、心電図のスクロール表示を可能にしている。また、操作部１０３への所定の操作に応じて、ＣＰＵ１１１はメモリ１１２に記録されている測定結果を通信部１１３を介してパーソナルコンピュータ等の外部装置へ送信する（ステップＳ４０９）。

以上のように、本実施形態の携帯型心電計１０によれば、心電図、心拍と、血中飽和濃度、脈拍との同期した測定を容易に行うことができ、測定者は心臓の状態をより的確に判定することができる。また、測定者は、心電図信号から得られる心拍と透過光強度信号から得られる脈拍との関係に基づいて、携帯型心電計１０により行われた心電図の測定の信憑性を容易に判断できる。

なお、第１心電極１０２の位置は、図１に示されたような心電計ユニット１００の端面に限られるものではなく、たとえば、心電計ユニット１００の表示部１０１と対向する背面などに設けられてもよい。

また、上記実施形態では、第１心電極１０２が心電計ユニット１００本体に配置されているがこれに限られるものではない。たとえば、第１心電極１０２をケーブルにより心電計ユニット１００の本体外部へ配置するようにしてもよい。このようにすれば、体動や筋電が心電図信号に乗らなくなり、より精度が向上する。また、第１心電極１０２を本体外部へ配置する場合、図５に示すように、第１心電極１０２を、聴診器５００の採音部５０１の体表と接触する部位に設けてもよい。たとえば、採音部５０１の体表と接する面の周囲のリング部を電極とすることで実現できる。この場合、所定のテンションを超えた場合を測定開始としてもよく、聴診器５００には第１心電極１０２とスイッチ部１１６が設けられることになる。このように心電計本体部が聴診器機能を持っていることにより、心電計本体を腹部に当てることにより同時に１点ではあるが肺音も記録できる。したがって、聴診器にマイクを設けて肺音を記録できるようにすれば、心電図信号、ＳｐＯ２、肺（あるいは他の部位）の聴診音を同時に記録することができる。

なお、上述したように各実施形態において第１心電極１０２はスイッチ機能を有し、適度な押圧力で被験者の体表に電極が押し当てられるようにしている。この押圧力が弱すぎると電極との密着が悪く波形が取れにくく、また強すぎると、筋電で現れ心電波形がわかりにくくなるためである。上記各実施形態では、第１心電極１０２を一定以上（たとえば、１００ｇ〜５００ｇ）の力で押すことにより心電図信号を計測するためのスイッチが入るようにしておいる。また、第１心電極１０２の押し込み時にクリックを発生するようすれば、スイッチが入るクリック感でちょうどよい力で電極を密着することが可能となる。

また、上記実施形態では、心電計ユニット１００にＣＰＵ１１１などの制御部や電源を収容しているが、これらの全て或いは一部をＳｐＯ２ユニット２００のクリップ構造体に収容してもよい。たとえば、心電計ユニット１００に関して示した制御部や電源を全てＳｐＯ２ユニット２００に収容した場合は、ＳｐＯ２ユニット２００の外部に第１心電極１０２とスイッチ部１１６がケーブルにより外部へ引き出された構成となる。また、たとえば、図５に示したような聴診器５００を用いた場合、携帯型心電計の構成は聴診器５００に配置された第１心電極１０２やスイッチ部１１６の信号を伝送するためのケーブルがＳｐＯ２ユニット２００に接続された構成となり、心電計ユニット１００として示した筺体は不要となる。

また、たとえば、心電計ユニット１００に制御部の一部を収容する構成の一例として、通信部１１３をＳｐＯ２ユニット２００のクリップ構造体に収容する構成が挙げられる。また、この場合、ＲＦＩＤタグを用いて通信内容を記録しておけば、ＳｐＯ２ユニット２００を心電計ユニット１００から外した状態でも、測定結果を外部装置へ送信できる。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

Claims

持ち運びが可能な携帯型心電計であって、
制御部に電気的に接続された第１心電極と、
被検者の指を挟み、挟んだ指の血中酸素飽和濃度を測定するための投受光系を有するクリップ構造体と、
前記クリップ構造体が被検者の指を挟んだときにその指に接触する位置に配置され、前記制御部と電気的に接続された第２心電極と、を備え、
前記制御部は、
前記第１および第２心電極から取得される心電図信号を測定する第１測定手段と、
前記投受光系から得られる透過光強度信号を測定する第２測定手段と、を備えることを特徴とする携帯型心電計。
前記第２測定手段は、前記投受光系から得られる前記透過光強度信号に基づいて、血中酸素飽和濃度、脈拍の時間的な位置、脈拍数のいずれかを測定することを特徴とする請求項１に記載の携帯型心電計。
前記第１測定手段により測定された心電図信号と、前記第２測定手段により測定された透過光強度信号を同期させてメモリに記録する記録手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の携帯型心電計。
前記メモリに記録された心電図信号と測定結果を、外部装置へ送信するための通信手段を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の携帯型心電計。
前記第１測定手段により測定された心電図信号から得られる心拍と、前記第２測定手段により得られた脈拍の位置との時間的なずれに基づいて異常を判定する判定手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の携帯型心電計。
前記判定手段により異常と判定された場合に、異常の発生の報知を行なう報知手段を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の携帯型心電計。
前記クリップ構造体とは別体の筺体を有し、
前記制御部は、前記筺体に収容されており、
前記第１心電極は、前記筺体の表面に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の携帯型心電計。
前記制御部が前記クリップ構造体に収容されており、
前記第１心電極が前記クリップ構造体の外部にあり、電線を介して前記制御部と接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の携帯型心電計。
前記第１の電極は、聴診器の採音部の一部を構成していることを特徴とする請求項１乃至６および８のいずれか１項に記載の携帯型心電計。
前記第１心電極への押圧力が所定の力を超えたことを検知する検知手段を更に備え、
前記第１および第２測定手段は、前記押圧力が所定の力を超えたことを前記検知手段が検知した場合に測定を開始することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の携帯型心電計。