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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet des Gesundheitswesens und bezieht sich insbesondere auf eine Messvorrichtung für biologische Informationen.
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STAND DER TECHNIK
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In letzter Zeit hat es sich weit verbreitet, eine Gesundheitsverwaltung durchzuführen durch: Messen von Informationen (nachstehend auch als biologische Informationen bezeichnet) bezüglich des Körpers und der Gesundheit einer Person, wie etwa eines Blutdruckwerts und einer elektrokardiografischen Wellenform, mit einer Messvorrichtung; und Aufzeichnen und Analysieren des Messergebnisses mit einem Informationsendgerät.
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Als ein Beispiel für die Messvorrichtung, wie vorstehend beschrieben, wurde eine tragbare elektrokardiografische Messvorrichtung vorgeschlagen, die konfiguriert ist, um eine elektrokardiografische Wellenform in dem Augenblick zu messen, wenn im Alltag eine Anomalie auftritt, etwa Schmerzen und Palpitationen im Brustkorb, und eine frühe Erkennung von Herzerkrankungen oder ein Beitrag zu einer geeigneten Behandlung wird erwartet (zum Beispiel Patentdokument 1).
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Patentdokument 1 offenbart einen tragbaren Elektrokardiographen, der drei Elektroden zur Messung in einem Hauptkörper einschließt, und das Dokument schlägt eine Technik zum Erhalten eines genauen elektrokardiografischen Signals vor, indem eine Grundlinienschwankung des elektrokardiografischen Signals aufgrund einer Änderung des Drucks einer Hand, die den Hauptkörper hält, verhindert wird. Insbesondere wird beschrieben, dass eine dritte Messelektrode, die einen Teil einer Hand, die den Elektrokardiographen hält, als Referenzpotenzial verwendet, bereitgestellt wird, und eine Differenz zwischen einer Potenzialdifferenz zwischen der dritten Messelektrode und einer ersten Messelektrode, die mit der Brust in Kontakt gebracht wird, und einer Potenzialdifferenz zwischen der dritten Messelektrode und einer zweiten Messelektrode, die mit der haltenden Hand in Kontakt gebracht wird, als ein elektrokardiografisches Signal verstärkt wird.
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LITERATURLISTE
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Patentliteratur
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Patentdokument 1:
JP H9-56686 A -
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Technische Aufgabe
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Selbst bei der in Patentdokument 1 beschriebenen Technik wird jedoch bei einer Messung in einem Zustand, in dem die drei Elektroden nicht korrekt mit dem Messziel in Kontakt stehen, der Kontaktwiderstand zwischen den Elektroden und (der Haut von) dem Messziel nicht ausreichend niedrig, und folglich besteht ein Problem darin, dass eine genaue Messung von biologischen Informationen nicht durchgeführt werden kann.
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Angesichts der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Technologie besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Technik bereitzustellen, die nur dann in der Lage ist, Messungen auszuführen, wenn alle drei Elektroden richtigen Kontakt mit einem Messziel haben, und biologische Informationen mit hoher Genauigkeit in einer Messvorrichtung für biologische Informationen unter Verwendung von drei oder mehr Elektroden zu messen.
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Lösung der Aufgabe
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Um die vorstehenden Aufgabe zu lösen, schließt die Messvorrichtung für biologische Informationen gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes ein: eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine dritte Elektrode, wobei die Messvorrichtung für biologische Informationen biologische Informationen eines Messziels basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode misst, wobei die Messvorrichtung für biologische Informationen Folgendes einschließt: ein Elektrodenkontakterfassungsmittel, das konfiguriert ist, um einen Zustand, in dem die erste Elektrode, die zweite Elektrode und die dritte Elektrode alle in Kontakt mit einer Oberfläche des Messziels stehen, zu erfassen und auszugeben; und ein Steuermittel, das konfiguriert ist, um einen Messprozess zum Messen der biologischen Informationen auszuführen, wobei das Elektrodenkontakterfassungsmittel Folgendes einschließt: eine Vorspannungsstromquelle, die konfiguriert ist, um eine Spannung an jede der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode anzulegen, sodass die erste Elektrode und die zweite Elektrode ein Kontakterfassungspotenzial aufweisen, das höher als ein Potenzial der dritten Elektrode ist; einen ersten Komparator und einen zweiten Komparator, die mit der ersten Elektrode bzw. der zweiten Elektrode verbunden sind und konfiguriert sind, um das Kontakterfassungspotenzial mit jeweiligen Potenzialen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zu vergleichen; und eine Kontaktzustandsbestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um basierend auf Ausgaben des ersten Komparators und des zweiten Komparators zu bestimmen, ob die erste Elektrode, die zweite Elektrode und die dritte Elektrode alle mit der Oberfläche des Messziels in Kontakt stehen oder nicht, und wobei das Steuermittel konfiguriert ist, um einen Prozess zum Öffnen der ersten Elektrode, der zweiten Elektrode und der Vorspannungsstromquelle auszuführen und den Messprozess auszuführen, wenn das Elektrodenkontakterfassungsmittel ausgibt, dass die erste Elektrode, die zweite Elektrode und die dritte Elektrode alle mit der Oberfläche des Messziels in Kontakt stehen.
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Hier kann die Vorspannungsstromquelle eine gemeinsame Stromquelle für die erste Elektrode und die zweite Elektrode sein oder kann eine separate Stromquelle für jede Elektrode sein.
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Bei der oben beschriebenen Konfiguration wird die Messung erst gestartet, wenn alle drei Elektroden richtig mit der Oberfläche des Messziels Kontakt haben, und somit können biologische Informationen angemessen mit einem Signal, das ein hohes S-N-Verhältnis (Signal-Rausch-Verhältnis) aufweist, gemessen werden. Da das Steuermittel vor dem Durchführen des Messprozesses einen Prozess zum Herausschalten der Vorspannungsstromquelle aus der Schaltung ausführt, kann außerdem ein Rauschen, das aufgrund der Verbindung der Stromquelle erzeugt wird, beseitigt werden.
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Ferner kann die dritte Elektrode eine Masseelektrode sein, die Messvorrichtung für biologische Informationen kann einen ersten Differenzverstärker einschließen, der mit der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode verbunden ist, wobei der erste Differenzverstärker konfiguriert ist, um eine Potenzialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zu verstärken und auszugeben, und das Steuermittel kann konfiguriert sein, um die biologischen Informationen des Messziels basierend auf einer Ausgabe des ersten Differenzverstärkers zu messen.
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Bei einer solchen Konfiguration kann eine Masse (GND) üblicherweise mit einer A/D-Wandlungseinheit (Analog/Digital-Wandlungseinheit) für ein Signal verwendet werden und es wird somit einfach, ein phasengleiches Rauschen des Signals zum Zeitpunkt der A/D-Wandlung zu entfernen.
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Ferner kann Folgendes bereitgestellt werden: ein zweiter Differenzverstärker, dermit der ersten Elektrode und der dritten Elektrode verbunden ist und konfiguriert ist, um eine Potenzialdifferenz zwischen der ersten Elektrode und der dritten Elektrode zu verstärken und auszugeben; ein dritter Differenzverstärker, der mit der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode verbunden ist und konfiguriert ist, um eine Potenzialdifferenz zwischen der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode zu verstärken und auszugeben; und ein vierter Differenzverstärker, der mit der Ausgangsseite des zweiten Differenzverstärkers und des dritten Differenzverstärkers verbunden ist und konfiguriert ist, um eine Potenzialdifferenz zwischen einer Ausgangsspannung des zweiten Differenzverstärkers und einer Ausgangsspannung des dritten Differenzverstärkers zu verstärken und auszugeben, wobei das Steuermittel konfiguriert sein kann, um die biologischen Informationen des Messziels basierend auf einer Ausgabe des vierten Differenzverstärkers zu messen.
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Bei einer solchen Konfiguration kann, wenn das vom vierten Differenzverstärker ausgegebene analoge Signal verstärkt wird, das phasengleiche Rauschen des Signals leicht entfernt werden.
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Ferner können die biologischen Informationen eine elektrokardiografische Wellenform sein, d. h. die Messvorrichtung für biologische Informationen kann ein Elektrokardiograph sein. Bei der Messung einer elektrokardiografischen Wellenform ist es erforderlich, eine subtilere Änderung eines Signals zu messen, und daher ist die vorliegende Erfindung, die in der Lage ist, ein Signal mit weniger Rauschen und hoher Genauigkeit zu erhalten, hier zur Anwendung geeignet.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei einer Messvorrichtung für biologische Informationen eine Technik, die in der Lage ist, eine Messung nur dann auszuführen, wenn alle drei Elektroden richtig mit einem Messziel Kontakt haben, und biologische Informationen mit hoher Genauigkeit unter Verwendung von drei oder mehr Elektroden zu messen, bereitgestellt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schema mit sechs Ansichten, das eine tragbare elektrokardiografische Messvorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. 1A ist eine Vorderansicht, welche die Konfiguration der tragbaren elektrokardiografischen Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform veranschaulicht. 1(B) ist eine Rückansicht, die die Konfiguration der tragbaren elektrokardiografischen Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform veranschaulicht. 1(C) ist eine Seitenansicht von links, die die Konfiguration der tragbaren elektrokardiografischen Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform veranschaulicht. 1(D) ist eine Seitenansicht vonrechts, die die Konfiguration dertragbaren elektrokardiografischen Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform veranschaulicht. 1(E) ist eine Draufsicht, die die Konfiguration der tragbaren elektrokardiografischen Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform veranschaulicht. 1(F) ist eine Unteransicht, die die Konfiguration der tragbaren elektrokardiografischen Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
- 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der tragbaren elektrokardiografischen Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform gemäß Funktionen veranschaulicht.
- 3 ist ein Schaltplan, der einen Teil eines Aufbaus der elektrischen Schaltung der tragbaren elektrokardiografischen Messvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
- 4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Verarbeitung der Messung einer elektrokardiografischen Wellenform in der tragbaren elektrokardiografischen Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
- 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Subroutine zum Durchführen einer Elektrodenkontakterfassungsverarbeitung in der elektrokardiografischen Messvorrichtung gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
- 6 ist ein Schaltplan, der einen Teil eines Aufbaus der elektrischen Schaltung einer tragbaren elektrokardiografischen Messvorrichtung gemäß einem Modifikationsbeispiel veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGS FORMEN
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Erste Ausführungsform
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen spezifisch beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die Abmessung, das Material, die Form, die relative Anordnung und dergleichen der in der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen Komponenten, sofern nicht anders angegeben, nicht dazu gedacht sind, den Umfang dieser Erfindung allein auf sie zu beschränken.
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Elektrokardiografische Messvorrichtung
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1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines tragbaren Elektrokardiographen 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 1(A) ist eine Vorderansicht, die die Vorderseite des Körpers veranschaulicht. In ähnlicher Weise ist 1(B) eine Rückansicht, 1(C) eine linke Seitenansicht, 1(D) eine rechte Seitenansicht, 1(E) eine Draufsicht und 1(F) eine Unteransicht.
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Eine Unterseite des tragbaren Elektrokardiographen 10 ist mit einer linken Elektrode 12a versehen, die während der elektrokardiografischen Messung mit der linken Körperseite in Kontakt gebracht wird. Eine Oberseite des tragbaren Elektrokardiographen 10, die der Unterseite gegenüberliegt, ist mit einer ersten rechten Elektrode 12b versehen, die auf ähnliche Weise mit der Mitte des rechten Zeigefingers in Kontakt gebracht wird, sowie mit einer zweiten rechten Elektrode 12c, die mit der Basis des rechten Zeigefingers in Kontakt gebracht wird.
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Während der elektrokardiografischen Messung wird der tragbare Elektrokardiograph 10 von der rechten Hand gehalten und der Zeigefinger der rechten Hand wird am Oberseitenabschnitt des tragbaren Elektrokardiographen 10 platziert, sodass ein richtiger Kontakt mit der ersten rechten Elektrode 12b und der zweiten rechten Elektrode 12c besteht. Die linke Elektrode wird dann an einer Stelle mit der Haut in Berührung gebracht, die der gewünschten Messung entspricht. Zum Beispiel wird, wenn die Messung durch die sogenannte Ableitung I durchgeführt wird, die linke Elektrode mit der Handfläche der linken Hand in Kontakt gebracht, und wenn die Messung durch die sogenannte V4 - Ableitung durchgeführt wird, wird die linke Elektrode mit der Haut leicht links von der epigastrischen Region der linken Brust und unter der Brustwarze in Kontakt gebracht.
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Darüber hinaus sind verschiedene Bedieneinheiten und Anzeigeelemente an einer linken Seitenfläche des tragbaren Elektrokardiographen 10 angeordnet. Insbesondere sind ein Ein-Aus-Schalter 16, eine Stromversorgungs-LED 16a, eine Taste 17 zur Kommunikation über Bluetooth (eingetragenes Markenzeichen) Low-Energy (BLE), eine BLE-Kommunikations-LED 17a, eine Speicherrestanzeige-LED 18, eine Batterieaustausch-LED 19 und dergleichen bereitgestellt.
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Zusätzlich sind eine Messzustandsbenachrichtigungs-LED 13, eine Analyseergebnisbenachrichtigungs-LED 14 und dergleichen an der Vorderseite des tragbaren Elektrokardiographen 10 bereitgestellt und eine Batteriegehäuseöffnung und eine Batterieabdeckung 15 sind an der Rückseite des tragbaren Elektrokardiographen 10 angeordnet.
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Außerdem wird in 2 ein Blockdiagramm beschrieben, das eine Konfiguration des tragbaren Elektrokardiographen 10 gemäß Funktionen veranschaulicht. Wie in 2 veranschaulicht wird, schließt der tragbare Elektrokardiograph 10 Funktionseinheiten ein, einschließlich einer Steuereinheit 101, einer Elektrodeneinheit 12, einer Verstärkereinheit 102, einer A/D-Wandlungseinheit 103, einer Zeitgebereinheit 104, einer Speichereinheit 105, einer Anzeigeeinheit 106, einer Bedieneinheit 107, einer Stromquelleneinheit 108, einer Kommunikationseinheit 109, einer Analyseeinheit 110 und einer Kontakterfassungseinheit 111.
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Die Steuereinheit 101 verwaltet die Steuerung des tragbaren Elektrokardiographen 10 und schließt zum Beispiel eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und dergleichen ein. Als Reaktion auf das Empfangen der Bedienung des Benutzers über die Bedieneinheit 107 steuert die Steuereinheit 101 jede Komponente des tragbaren Elektrokardiographen 10, um verschiedene Verarbeitungsvorgänge, wie eine elektrokardiografische Messung und eine Informationsübermittlung, gemäß einem vorbestimmten Programm auszuführen. Es ist zu beachten, dass das vorbestimmte Programm in der nachstehend beschriebenen Speichereinheit 105 gespeichert ist.
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Außerdem schließt die Steuereinheit 101 als Funktionsmodul die Analyseeinheit 110 ein, die elektrokardiografische Wellenformen analysiert. Die Analyseeinheit 110 analysiert die gemessene elektrokardiografische Wellenform auf das Vorhandensein von Störungen oder dergleichen und gibt ein Ergebnis aus, das anzeigt, ob die zumindest während der Messung erhaltene elektrokardiografische Wellenform normal ist.
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Die Elektrodeneinheit 12 schließt die linke Elektrode 12a, die erste rechte Elektrode 12b und die zweite rechte Elektrode 12c ein und fungiert als ein Sensor zum Erfassen einer elektrokardiografischen Wellenform. Die Verstärkereinheit 102 weist eine Funktion zum Verstärken eines Signals auf, das eine elektrokardiografische Wellenform anzeigt, die von der Elektrodeneinheit 12, wie später beschrieben wird, ausgegeben wird. Die A/D-Wandlungseinheit 103 dient dem Umwandeln eines von der Verstärkereinheit 102 verstärkten analogen Signals in ein digitales Signal und dem Senden des umgewandelten Signals an die Steuereinheit 101.
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Die Zeitgebereinheit 104 dient zum Messen der Zeit mit der Echtzeituhr (RTC - Real Time Clock) als Referenz. Zum Beispiel wird, wie später beschrieben wird, wenn der Elektrodenkontakterfassungsprozess durchgeführt wird, die Zeit gezählt, während der die gesamte linke Elektrode 12a, die erste rechte Elektrode 12b und die zweite rechte Elektrode 12c in Kontakt mit dem Körper stehen. Ferner kann während der elektrokardiografischen Messung die Zeitspanne bis zum Ende der Messung gezählt und ausgegeben werden.
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Die Speichereinheit 105 schließt eine Hauptspeichervorrichtung wie einen Direktzugriffsspeicher (RAM) ein und speichert verschiedene Arten von Informationen wie ein Anwendungsprogramm, eine gemessene elektrokardiografische Wellenform und ein Analyseergebnis. Zusätzlich zum RAM kann beispielsweise ein Langzeitspeichermedium wie ein Flash-Speicher bereitgestellt sein.
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Die Anzeigeeinheit 106 ist so konfiguriert, dass sie die Stromversorgungs-LED 16a, die BLE-Kommunikations-LED 17a, die Speicherrestanzeige-LED 18, die Batterieaustausch-LED 19 und dergleichen, die vorstehend beschrieben sind, einschließt, und dem Benutzer den Zustand der Vorrichtung durch Einschalten oder Blinken der LED übermittelt. Darüber hinaus schließt die Bedieneinheit 107 den Ein-Aus-Schalter 16, die Kommunikationstaste 17 und dergleichen ein und empfängt eine Eingabebedienung von einem Benutzer und weist eine Funktion auf, die bewirkt, dass die Steuereinheit 101 einen Prozess als Reaktion auf die Bedienung ausführt.
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Die Stromversorgungseinheit 108 ist so konfiguriert, dass sie eine Batterie einschließt, welche die für den Betrieb der Vorrichtung erforderliche Leistung liefert. Die Batterie kann beispielsweise eine Sekundärbatterie, wie ein Lithium-Ionen-Akkumulator, oder eine Primärbatterie sein.
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Die Kommunikationseinheit 109 schließt eine Antenne zur drahtlosen Kommunikation ein und weist eine Funktion zum Kommunizieren mit einer anderen Vorrichtung wie einem Informationsverarbeitungsendgerät durch zumindest eine BLE-Kommunikation auf. Zusätzlich kann ein Endgerät für drahtgebundene Kommunikation bereitgestellt werden.
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Die Kontakterfassungseinheit 111 ist so konfiguriert, dass sie eine elektrische Schaltung einschließt, die mit der linken Elektrode 12a und der ersten rechten Elektrode 12b verbunden ist, und weist eine Funktion zum Erfassen und Ausgeben eines Zustands auf, in die linke Elektrode 12a, die erste rechte Elektrode 12b und die zweite rechte Elektrode 12c alle mit den jeweiligen Teilen des Körpers richtig in Kontakt stehen. Die Kontakterfassungseinheit 111 wird nachstehend anhand von 3 ausführlich beschrieben. 3 ist ein Schaltplan, der eine elektrische Schaltung veranschaulicht, welche die Kontakterfassungseinheit 111 bildet.
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Die Kontakterfassungseinheit 111 schließt im Allgemeinen Folgendes ein: eine linke Erfassungseinheit 91, die mit der linken Elektrode 12a verbunden ist, eine rechte Erfassungseinheit 92, die mit der ersten rechten Elektrode 12b verbunden ist, und eine Kontaktzustandsbestimmungseinheit 93, die basierend auf Ausgaben der linken Erfassungseinheit 91 und der rechten Erfassungseinheit 92 bestimmt, ob sich alle Elektroden in einem Kontaktzustand befinden.
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Die linke Erfassungseinheit 91 schließt einen linken Komparator 910, eine linke Vorspannungsstromquelle 911, ein linkes Schaltelement 912, einen linken Pull-up-Widerstand 913, einen linken RC-Filter 914, eine linke Referenzspannungsstromquelle 915, linke Referenzspannungswiderstände 916a, 916b und linke Hysteresewiderstände 917a, 917b ein.
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Die linke Vorspannungsstromquelle 911 legt eine Vorspannung (zum Beispiel etwa 3 V) an die linke Elektrode 12a an, sodass die linke Elektrode 12a ein höheres Vorspannungspotenzial als die zweite rechte Elektrode 12c aufweist. Das linke Schaltelement 912 ist zum Beispiel durch einen Feldeffekttransistor (FET) usw. konfiguriert und schaltet unter der Steuerung der Steuereinheit 101 die linke Vorspannungsstromquelle 911 und die Schaltung ein/aus. Der linke Pull-up-Widerstand913 hält das Potenzial der verbundenen Schaltung auf einem hohen Potenzial und der linke RC-Filter 914 entfernt eine Hochfrequenzkomponente und legt die Spannung von der linken Vorspannungsstromquelle 911 an die negative Eingangsklemme des linken Komparators 910 an. Nachstehend wird das an die negative Eingangsklemme des linken Komparators 910 angelegte Potenzial als das linke Vorspannungspotenzial bezeichnet.
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Eine vorbestimmte Kontakterfassungsreferenzspannung (zum Beispiel etwa 1,5 V), die von der linken Referenzspannungsstromquelle 915 geliefert und durch die linken Referenzspannungswiderstände 916a, 916b angepasst wird, wird an die positive Eingangsklemme des linken Komparators 910 angelegt. Nachstehend wird das an die positive Eingangsklemme des linken Komparators 910 angelegte Potenzial als das linke Erfassungsreferenzpotenzial bezeichnet.
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Der linke Komparator 910 ist beispielsweise durch einen Operationsverstärker konfiguriert und gibt „Hoch“ aus, wenn das linke Vorspannungspotenzial in Bezug auf das linke Erfassungsreferenzpotenzial um einen vorbestimmten Hysteresebetrag abnimmt. Andererseits wird, wenn das linke Vorspannungspotenzial gleich oder höher als das linke Erfassungsreferenzpotenzial ist, „Niedrig“ ausgegeben.
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Wenn sowohl die linke Elektrode 12a als auch die zweite rechte Elektrode 12c mit der Haut des Körpers richtigen Kontakt haben, fließt ein Strom durch die Impedanz des menschlichen Körpers zur zweiten rechten Elektrode 12c, welche ein niedrigeres Potenzial aufweist als die linke Elektrode 12a, tritt ein Spannungsabfall im linken Pull-up-Widerstand 913 auf und nimmt das linke Vorspannungspotenzial ab. Somit ändert sich die Ausgabe des linken Komparators 910 von „Niedrig“ auf „Hoch“. Es ist zu beachten, dass die Schaltung des Abschnitts mit der gestrichelten Linie in der Zeichnung den Weg des Stroms über die Impedanz des menschlichen Körpers angibt.
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Ähnlich wie bei der linken Erfassungseinheit 91 schließt die rechte Erfassungseinheit 92 einen rechten Komparator 920, eine rechte Vorspannungsstromquelle 921, ein rechtes Schaltelement 922, einen rechten Pull-up-Widerstand 923, einen rechten RC-Filter 924, eine rechte Referenzspannungsstromquelle 925, rechte Referenzspannungswiderstände 926a, 926b und rechte Hysteresewiderstände 927a, 927b ein.
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Die rechte Vorspannungsstromquelle 921 legt eine Vorspannung an die erste rechte Elektrode 12b an, sodass die erste rechte Elektrode 12b ein höheres Vorspannungspotenzial als die zweite rechte Elektrode 12c aufweist. Sonstige Konfigurationen und Funktionen der jeweiligen Elemente der rechten Erfassungseinheit 92 sind dieselben wie die der linken Erfassungseinheit 91 in Bezug auf die linke Elektrode 12a und somit wird auf deren detaillierte Beschreibung verzichtet.
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Die Kontaktzustandsbestimmungseinheit 93 ist zum Beispiel durch eine UND-Schaltung konfiguriert und wenn sowohl der linke Komparator 910 als auch der rechte Komparator 920 „Hoch“ ausgeben, bestimmt die Kontaktzustandsbestimmungseinheit 93, dass die linke Elektrode 12a, die erste rechte Elektrode 12b und die zweite rechte Elektrode 12c alle miteinander in richtigen Kontakt stehen, und gibt das Bestimmungsergebnis an die Steuereinheit 101 aus.
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Es ist zu beachten, dass, wie in 3 veranschaulicht wird, die linke Elektrode 12a mit der positiven Eingangsklemme des Differenzverstärkers 94 verbunden ist und die erste rechte Elektrode 12b mit der negativen Eingangsklemme des Differenzverstärkers 94 verbunden ist und die zweite rechte Elektrode 12c mit GND verbunden ist. Der Differenzverstärker 94 verstärkt die Potenzialdifferenz zwischen der linken Elektrode 12a und der ersten rechten Elektrode 12b und gibt sie aus und die Ausgabe wird über eine Filterschaltung (nicht veranschaulicht) an die Verstärkereinheit 102, die A/D-Wandlungseinheit 103, übermittelt, um die elektrokardiografische Messung durchzuführen.
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Elektrokardiografischer Messprozess unter Verwendung eines tragbaren Elektrokardiographen
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Basierend auf 1 bis 5 wird nun eine Beschreibung für die Bedienung des tragbaren Elektrokardiographen 10, wenn die elektrokardiografische Messung durchgeführt wird, bereitgestellt. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verarbeitungsverfahren beim Durchführen einer elektrokardiografischen Messung unter Verwendung des tragbaren Elektrokardiographen 10 veranschaulicht, und 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Subroutine zum Durchführen einer Elektrodenkontakterfassungsverarbeitung im tragbaren Elektrokardiographen 10 veranschaulicht.
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Bei 4 bedient der Benutzer vor der Messung den Ein-Aus-Schalter 16, um die Stromversorgung des tragbaren Elektrokardiographen 10 einzuschalten. Infolgedessen wird die Stromversorgungs-LED 16a eingeschaltet, um anzuzeigen, dass die Stromversorgung eingeschaltet ist. Der Benutzer hält dann den tragbaren Elektrokardiographen 10 mit der rechten Hand, wobei der rechte Zeigefinger mit der ersten rechten Elektrode 12b und der zweiten rechten Elektrode 12c in Kontakt steht und die linke Elektrode 12a mit der Haut an der zu messenden Stelle in Kontakt steht. Dann erfasst die Steuereinheit 101 den Kontaktzustand jeder der Elektroden über die Elektrodeneinheit 12 und die Kontaktzustandserfassungseinheit 111 (S101).
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Nun wird die Verarbeitung der Subroutine von Schritt S101 unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Wenn der Ein-Aus-Schalter 16 eingeschaltet ist, schaltet die Steuereinheit 101 zunächst das linke Schaltelement 912 und das rechte Schaltelement 922 ein und legt eine Vorspannung an die linke Elektrode 12a und die erste rechte Elektrode 12b (S201) an.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, geben sowohl der linke Komparator 910 als auch der rechte Komparator 920 „Hoch“ aus, wenn die linke Elektrode 12a, die erste rechte Elektrode 12b und die zweite rechte Elektrode 12c in Kontakt mit dem Körper stehen, und die Kontaktzustandsbestimmungseinheit 93 gibt das Ergebnis der Steuereinheit 101 aus. Wenn dann das „Hoch“-Signal für eine vorbestimmte Zeit (zum Beispiel 3 Sekunden) kontinuierlich ausgegeben wird, wird angenommen, dass jede Elektrode mit dem Messziel in richtigem Kontakt steht. Hier kann unter Bezugnahme auf die Zeitgebereinheit 104 bestimmt werden, ob die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist oder nicht. In Schritt S202 setzt die Steuereinheit 101 einen Zeitgeber-Zählwert (nachstehend als Kontaktzeit-Zählwert bezeichnet) zum Messen einer Zeit, während der sich alle Elektroden im Kontaktzustand befinden, zurück (stellt auf 0).
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In Schritt S203 geht die Steuereinheit 101 als Nächstes zu Schritt S204 weiter, wenn bestimmt wird, dass jede der linken Elektrode 12a, der ersten rechten Elektrode 12b und der zweiten rechten Elektrode 12c mit dem Körper in Kontakt steht, und sie bestimmt, ob in diesem Zustand eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist oder nicht. Wenn in Schritt S203 andererseits bestimmt wird, dass alle Elektroden keinen richtigen Kontakt haben, kehrt der Prozess zu Schritt S202 zurück, der Kontaktzeit-Zählwert wird zurückgesetzt und die nachfolgende Verarbeitung wird wiederholt.
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Wenn in Schritt S204 bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeit nicht abgelaufen ist, kehrt der Prozess zu Schritt S203 zurück und die nachfolgenden Prozesse werden wiederholt.
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Wenn in Schritt S204 andererseits bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, werden das linke Schaltelement 912 und das rechte Schaltelement 922 ausgeschaltet, um den Pull-up-Widerstand zu deaktivieren (Schritt S205), und die Subroutine wird beendet.
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Es wird nun mit der Erläuterung von 4 fortgefahren, aus der ersichtlich ist, dass die Steuereinheit 101 nach Beenden der Subroutine des Schritts S101 den tatsächlichen elektrokardiografischen Messprozess ausführt (Schritt S102). Während die elektrokardiografische Messung durchgeführt wird, speichert die Steuereinheit 101 den Messwert zu jedem Zeitpunkt in der Speichereinheit 105 und zeigt an, dass die elektrokardiografische Messung durchgeführt wird, indem die Messzustandsbenachrichtigungs-LED 13 auf der Vorderseite des Hauptkörpers in einem vorbestimmten Rhythmus blinkt (S103).
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Dann führt die Steuereinheit 101 eine Verarbeitung zum Bestimmen durch, ob die abgelaufene Zeit der elektrokardiografischen Messung eine vorbestimmte Messzeit (beispielsweise 30 Sekunden) erreicht hat (Schritt S104). Wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeitdauer nicht abgelaufen ist, kehrt der Prozess zu Schritt S102 zurück und die nachfolgende Verarbeitung wird wiederholt. Wenn andererseits bestimmt wird, dass die vorbestimmte Messzeit abgelaufen ist, wird die Messung beendet, und ein Prozess zum Beenden des Blinkens der Messzustandsbenachrichtigungs-LED 13 wird durchgeführt (Schritt S105).
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Als Nächstes führt die Analyseeinheit 110 der Steuereinheit 101 eine Analyse der gemessenen Daten (elektrokardiografische Wellenform) durch, die in der Speichereinheit 105 gespeichert sind (S106), und das Analyseergebnis wird in einer Langzeitspeichervorrichtung zusammen mit der elektrokardiografischen Wellenform gespeichert (5107). Dann zeigt die Steuereinheit 101 das Ergebnis der Analyse über die Analyseergebnisbenachrichtigungs-LED 14 (S108) an und beendet die Reihe von Prozessen. Es ist zu beachten, dass für die Anzeige des Analyseergebnisses beispielsweise die LED nur in einem Fall aufleuchtet, in dem die elektrokardiografische Wellenform als abnormal befunden wird, oder gemäß einer Aufleucht- und Blinkmethode, die dem Analyseergebnis entspricht.
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Gemäß dem tragbaren Elektrokardiographen 10 der vorliegenden Ausführungsform, der die vorstehend beschriebene Konfiguration aufweist, kann der Benutzer die Messung starten, ohne einen anderen Vorgang durchzuführen, als die Elektroden nach dem Bedienen des Ein-Aus-Schalters 16 mit der Messstelle in Kontakt zu bringen, und da die Messung erst gestartet wird, wenn alle Elektroden richtig in Kontakt gebracht wurden, kann ein hochgenaues Messergebnis erhalten werden.
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Da die erste rechte Elektrode 12b mit GND verbunden ist und als die GND-Elektrode fungiert, kann die GND gemeinsam mit einer A/D-Wandlungseinheit von Signalen verwendet werden, und es ist somit einfach, ein phasengleiches Rauschen von Signalen zum Zeitpunkt der A/D-Wandlung zu entfernen.
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Modifikationsbeispiel
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In der vorstehenden Ausführungsform fungiert die erste rechte Elektrode 12b als eine GND-Elektrode, aber eine solche Konfiguration ist nicht notwendigerweise erforderlich. 6 veranschaulicht ein weiteres Konfigurationsbeispiel des tragbaren Elektrokardiographen. Komponenten, die mit jenen in der ersten Ausführungsform gleichzusetzen sind, sind mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf ihre ausführliche Beschreibung wird verzichtet.
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Wie in 6 veranschaulicht wird, schließt der tragbare Elektrokardiograph gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel drei Differenzverstärker, d. h. einen linken Differenzverstärker 95a, einen rechten Differenzverstärker 95b und einen linksrechten Differenzverstärker 95c, ein und ist konfiguriert, um eine elektrokardiografische Wellenform basierend auf Ausgaben der Differenzverstärker zu messen.
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Genauer gesagt wird das Potenzial der linken Elektrode 12a an den Eingang des linken Differenzverstärkers 95a auf der positiven Seite angelegt, das Potenzial der zweiten rechten Elektrode 12c wird an dessen Eingang auf der negativen Seite angelegt und die Potenzialdifferenz zwischen diesen wird ausgegeben. Zusätzlich wird das Potenzial der ersten rechten Elektrode 12b an den Eingang des rechten Differenzverstärkers 95b auf der positiven Seite angelegt, das Potenzial der zweiten rechten Elektrode 12c wird an dessen Eingang auf der negativen Seite angelegt und die Potenzialdifferenz zwischen diesen wird ausgegeben.
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Außerdem wird das Ausgabepotenzial des linken Differenzverstärkers 95a an den Eingang des linksrechten Differenzverstärkers 95c auf derpositiven Seite angelegt und das Ausgabepotenzial des rechten Differenzverstärkers 95b wird an den Eingang auf der negativen Seite angelegt und die Potenzialdifferenz zwischen diesen wird ausgegeben. Dann wird die Signalausgabe vom linksrechten Differenzverstärker 95c über eine Filterschaltung (nicht veranschaulicht) an die Verstärkereinheit 102 und die A/D-Wandlungseinheit 103 übermittelt, wodurch die elektrokardiografische Messung durchgeführt wird.
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Da bei einer solchen Konfiguration ein Signal durch Verstärken einer Potenzialdifferenz zwischen der linken Elektrode 12a und der ersten rechten Elektrode 12b unter Verwendung der zweiten rechten Elektrode 12c als Referenzelektrode erhalten wird, kann das phasengleiche Rauschen leicht entfernt werden, wenn das Signal verstärkt wird.
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Andere Punkte
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Die Beschreibung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dient lediglich der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt. Innerhalb des Schutzumfangs des technischen Gedankens der vorliegenden Erfindung können verschiedene Modifikationen und Kombinationen vorgenommen werden.
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Zum Beispiel ist das Schaltelement in der vorstehenden Ausführungsform nicht auf den FET beschränkt und der Komparator und der Differenzverstärker müssen nicht notwendigerweise ein Operationsverstärker sein. Obwohl dies in der vorstehenden Ausführungsform nicht ausführlich beschrieben wird, können der Elektrokardiograph und eine andere Informationsendgerätvorrichtung durch die BLE-Kommunikationsfunktion der Kommunikationseinheit 109 in Kooperation miteinander verwendet werden. Umgekehrt kann ein Elektrokardiograph verwendet werden, der keine Kommunikationsfunktion und keine LED-Anzeigeeinheit einschließt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung auf einen tragbaren Elektrokardiographen in der vorstehenden Beschreibung angewendet wird, kann die vorliegende Erfindung auch auf einen nicht tragbaren Elektrokardiographen angewendet werden und kann auch auf andere biologische Messvorrichtungen wie ein Gerät zur Messung der Körperzusammensetzung angewendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Tragbarer Elektrokardiograph
- 13
- Messzustandsbenachrichtigungs-LED
- 12a
- Linke Elektrode
- 12b
- Erste rechte Elektrode
- 12c
- Zweite rechte Elektrode
- 14
- Analyseergebnisbenachrichtigungs-LED
- 15
- Batterieabdeckung
- 16
- Ein-Aus-Schalter
- 16a
- Stromversorgungs-LED
- 17
- Kommunikationstaste
- 17a
- BLE-Kommunikations-LED
- 18
- Anzeige-LED des verfügbaren Speichers
- 19
- Batteriewechsel-LED
- 91
- Linke Erfassungseinheit
- 910
- Linker Komparator
- 911
- Linke Vorspannungsstromquelle
- 912
- Linkes Schaltelement
- 913
- Linker Pull-up-Widerstand
- 914
- Linker RC-Filter
- 915
- Linke Referenzspannungsstromquelle
- 916a, 916b
- Linker Referenzspannungswiderstand
- 917a, 917b
- Linker Hysteresewiderstand
- 92
- Rechte Erfassungseinheit
- 93
- Kontaktzustandsbestimmungseinheit
- 94
- Differenzverstärker
- 95a
- Linker Differenzverstärker
- 95b
- Rechter Differenzverstärker
- 95c
- Linksrechter Differenzverstärker
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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