JP2000316825A

JP2000316825A - 心音常時監視装置

Info

Publication number: JP2000316825A
Application number: JP11130877A
Authority: JP
Inventors: Kanji Otsuka; 塚寛治大; Toshio Ochi; 智利夫越
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2000-11-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高齢化社会を向かえ、心音や体位などを取得し
健康状態を常時監視出来る、携帯型の装置が必要であ
る。【解決手段】マイクロホン、液体流量パイプ、サーミス
タ半導体、通信機能などをベルトなどに組込み、心音マ
イクロホンで採取した心音データを雑音マイクロホンの
データで補正して各種分析を行い、動作体位、体温など
と共に時系列的に参照データ記憶装置に保存、更新し、
現在の分析結果を、参照データ記憶装置のデータと比較
して、対象者の健康状態を判断し、異常と判断した際は
あらかじめ登録してある連絡先に緊急通報をすることを
特徴とする心音常時監視装置に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】この発明は、常時携帯型健康
監視機器に関する。

【従来の技術】従来の代表的システムは、図11に示すよ
うな、在宅者宅に電話に接続された健康測定器（血圧、
体温、心電図、脈拍などを測定）を設置し、在宅者が毎
日、この機器で健康状態を測定し、送信ボタンを押す
と、そのデータが決まった時間（例えば深夜）に監視セ
ンターに送られ、監視センターでは、関係者や担当医が
チェックするシステムである。痴呆徘徊老人に対するシ
ステムとしてジャイロとPHSを携帯させ、現在位置、体
位を検出する装置がある（図12）。心臓に異常のある人
にはポータブル心電図などを常時携帯し心電図の波形を
記録する装置がある。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
従来技術によれば、装置が大きく常時携帯に困難さがあ
り、かつ、心音の状態と体位、体温などをリアルタイム
で総合的に評価することが出来なかった。そこで、この
発明は、 a) 装着者に違和感が少ない。 b) 心音の状態と体位、体温などを総合的に評価でき
る。 c) 緊急に対応する必要のある状態を、早期に検出し通
報できる。装置を提供することを課題とする。

【問題を解決する為の手段】以上の課題を解決する為
に、請求項１の発明は、身体に常時装着する装置におい
て、心音マイクロホン、雑音検出マイクロホン、サーミ
スタ半導体、心音波形分析回路、液体流動容量装置、体
位判定回路、動作体位分析回路、参照データ記憶装置、
通信回路、連絡先記憶装置、電源、制御回路等を接続
し、心音マイクロホンで採取した心音データを雑音マイ
クロホンのデータで補正して各種分析を行い、動作体
位、体温などと共に時系列的に参照データ記憶装置に保
存、更新し、現在の分析結果を、参照データ記憶装置の
データと比較して、対象者の健康状態を判断し、異常と
判断した際はあらかじめ登録してある連絡先に緊急通報
をすることを特徴とする心音常時監視装置に関するもの
である。また、請求項２の発明は、マイクロホンを、ゲ
ル状の体液中を伝播してきた心音の採取を容易にする為
ゲルコートし、これを身体接触面とし、反対面はスポン
ジなどで被覆し、適切な指向性を持たせる事を特徴とす
る請求項１記載の心音マイクロホンに関するものであ
る。また、請求項３の発明は、流動性の高い適量の液体
をパイプに密閉した液体流動容量パイプを、クロス、L
字型などに配置し、パイプを挟む形で対向電極を適正数
付けた請求項１記載の液体流動容量装置に関するもので
ある。また、請求項４の発明は、液体流動容量装置の情
報から身体の位置方向を検出し、その情報の変化微係数
から対象者の動作状況を判断することを特徴とする請求
項１記載の動作体位分析回路に関するものである。ま
た、請求項５の発明は、心音マイクロホンで取得した波
形データを雑音検出用マイクロホンの波形データで補正
し、波形特徴（各周期の特徴点間隔、時間的強度など）
から他の体内の音（腸のせつ動音、身体を伝播する音声
などを分離除去し、心音のみを抽出し、周波数分析（離
散フーリエ変換や離散コサイン変換など）を行ない、直
交変換係数を量子化する事を特徴とする請求項１記載の
心音波形分析回路に関するものである。

【発明の実施の形態】この発明の１実施形態を図1に示
す。図1はベルト（含む腹巻きなど）に心音常時監視装
置を実装した例である。本装置の処理の流れを図2に示
す。以下で、数値は図2の記号を示す。（心音）マイクロホン 1 は心音発生場所に向かって指
向性が強く、音声に対しては無指向性で弾性率の高い固
体の伝達音に対して吸収特性の低いものを使用する。ベ
ルトを衣服の上から装着する場合、衣服のこすれる音や
音声を除去する為に、本発明ではマイクロホン 1 をス
ポンジでケース振動と絶縁し、ゲル被覆をして液体伝播
が可能な音だけを抽出する構造とする（図3）。心音は
身体というゲル状の液体中を伝播してきた音波の為、ゲ
ルコートされたマイクロホンを容易に通過する周波数特
性を持つ為である。これは、いわゆる特性インピーダン
スを整合させると言う操作（構造）である。マイクロフ
ォン 1 は肌に密着している度合いで、雑音を取込む可
能性があるため、雑音検出用のマイクロホン 2 を外面
に向かって取付ける（図3）。これら両者の差をとるこ
とにより、音声と外部雑音の大部分は除去可能となる。
さらに、衣服のこすれや他の体内音の分離は、心音が周
期性を持つ現象を利用し、波形をあるサンプリング数
累積させ、ダイナミックレンジを拡大させることで除去
する。これをステップ的に表示すると次のようになる。
心音はマイクロフォン 1 により集音しA/D変換器 5 で
ディジタル化する。雑音検出用のマイクロホン 2 によ
り検出された音もA/D変換器5でディジタル化する。マイ
クロホン 1 で取得した音のデータから、2 雑音検出用
のマイクロホンのデータで 6 差分を取り補正してノイ
ズを除去する（図4）。波形データの周期性を検出し、
その周期を決定する。7 の周波数分析回路で、単位時間
内の周期的心拍音を心拍数だけ周期整合加算して、増幅
心拍音を作りブロック単位（心拍単位）で離散フーリエ
変換や離散コサイン変換などを行ない、直交変換係数を
量子化する（図4）。8 は波形特徴分析回路である。心
音波形から周期の特徴点（例えば、パルスの頂点）を検
出し（図5）、以前の頂点との時間差を求める。結果を
16 総合評価回路に送る。9 はこのための直前の頂点な
どを保管するバッファーである。総合評価データの各部
分の周期性判定を利用し、かつ、累積強調することで、
２つのマイクロホンで除去できなかった雑音信号を検出
し排除する。雑音信号が特定できれば、１つ１つの心音
周期の中の雑音をキャンセルすることも可能となる。こ
れは、波形特徴分析回路のタスクの一例である。他の例
は、次の原理を利用する。心音は心臓の弁の開閉や心室
の収縮時の血液の流れ音と見られる。周期と各ダイナミ
ックな血液流れ音を周期内で区分する。これより、例え
ば、第２番目の区分は左心房の収縮流れ音であるとする
ならば、左心房の収縮異常が検出できる。この区分の時
間軸波形ではほとんど検出できないものであっても心房
のテンション状態や血圧の違いで流れの弾性状態が変化
する為，周波数軸に大きな変化が現れる。この区分間の
フーリエ変換で周波数異常を見つける。3 の液体流量検
出装置（図1）は身体の位置動作を求めるものである。
液体流量検出装置は液体流量のパイプと液体流動容量変
化センサーの役目をする対向電極で構成する（図6）。
各パイプには比較的誘電率が高く、かつ表面張力の大き
い液体（例えば水：比誘電率86）を、パイプ全容量の1/
2程度の容積比で充填する。パイプ径が例えば1mm以下の
時は、液体の流動性を高めるため適量のアルコールを混
ぜる。液体パイプは、図1や図6で示すように身体の垂直
方向水平方向の挙動が検出できるよう配置する。対象者
の挙動に応じて、電極下の液体量が変化する。液体が充
満されれば電極の電気容量が増大する。例えば、一つの
電極の大きさが3×20mmでスペースが2mmであるとする
と、液体が充満していないとき、電気容量は0.265pFに
対して、充満したときは22.8pFとなる。10 の体位検出
回路では、この電極の電気容量の変化を利用して、体位
を判断する（図7）。11 の体位記憶バッファは直前一定
時間間隔内の体位を保存し、動作状態か否かを判断する
のに使用する。12 の動作判定回路では、体位の変化微
係数の大きいときは動作（運動）をしている状態と感知
できる（図8）。また、急な変化後、変化が無くなった
時は心音データと比較して異常を検討できる。4 のサー
ミスタ半導体から体温データを取得し、A/D変換器 5 で
ディジタル化し、14 体温データを取得する。15 体温記
憶バッファには過去の特定時間間隔での体温データを保
管する。13 参照データ記憶装置には、分析した各種デ
ータを睡眠時、平常時、動作時に分けて、自己学習しな
がら内蔵させる（図9）。16 の総合評価回路では 7 周
波数分析結果、8 波形特徴分析結果、12 の動作判定結
果や 15 体温記憶バッファ、13 参照データをもとにし
て、人工知能習熟プログラムを使い正常状態か否かを判
定する（図10）。緊急状態の場合は 17 の通信回路を使
って消防署やかかりつけの医師に緊急通報をする 18。
１日に一度程度このシステムを運営する監視センターに
各種データを送信する 19。監視センターでは受信した
データを対象者別の個人データベースに保管し、健康管
理に使用する。17 通信回路ではPHS半導体などを使用す
る。「実施形態の効果」この実施形態に依れば、装着者に違
和感が少ない常時携帯型の心音を利用した健康監視シス
テムを実現できる。「他の実施形態」図1の実施形態ではベルトを使った
が、腕時計やネックレス、ペンダントにも実装できる。
或いは、下着に装着したり、胸に貼りつける実装方法も
ある。

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、常時携帯型健康監視機器を実現でき、装着者には、
遠隔で健康監視が出来る。従って、独居老人、高齢者な
どの健康管理に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態を示す図である。

【図２】本発明のシステムフローを示す図である。

【図３】本発明で使用するマイクロホンの実装方法のの
1例を示す図である。

【図４】本発明で使用する周波数分析の例の1例を示し
た図である。

【図５】本発明で使用する波形分析の処理の1例を示し
た図である。

【図６】本発明で使用する液体流量と電極の1例を示し
た図である。

【図７】本発明で使用する体位判定の処理の1例を示し
た図である。

【図８】本発明で使用する動作判定の処理の1例を示し
た図である。

【図９】本発明で使用する参照データ記憶装置への書込
み処理の1例を示した図である。

【図１０】示した総合判定処理の1例を示した図であ
る。

【図１１】従来技術の、健康遠隔監視システムの例であ
る。

【図１２】従来技術の、携帯型システムの例である。

【符号の説明】

1 心音マイクロホン 2 雑音検出用マイクロホン 3 液体流量検出装置 4 サーミスタ半導体 5 A/D変換機 6 ノイズ除去回路 7 周波数分析回路 8 波形特徴分析回路 9 波形特徴バッファ 10 体位検出回路 11 体位記憶バッファ 12 動作判定回路 13 参照データ記憶装置 14 体温データ 15 体温データバッファ 16 総合評価回路 17 通信回路 18 緊急通報 19 監視センター定時報告

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C017 AA04 AA16 AC16 AC30 BC16 BD01 BD06 CC01 FF17 5C086 AA22 BA30 CA04 CA05 CA09 CB02 CB26 CB32 DA14 DA16 DA18 DA27 EA08 EA11 EA15 EA41 EA45 5C087 BB12 BB20 BB74 CC51 DD03 DD49 EE18 FF01 FF04 FF17 FF23 GG03 GG18 GG19 GG21 GG23 GG37 GG43 GG83

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】身体に常時装着する装置において、心音マ
イクロホン、雑音検出マイクロホン、サーミスタ半導
体、心音波形分析回路、液体流動容量装置、体位判定回
路、動作体位分析回路、参照データ記憶装置、通信回
路、連絡先記憶装置、電源、制御回路等を接続し、心音
マイクロホンで採取した心音データを雑音マイクロホン
のデータで補正して各種分析を行い、動作体位、体温な
どと共に時系列的に参照データ記憶装置に保存、更新
し、現在の分析結果を、参照データ記憶装置のデータと
比較して、対象者の健康状態を判断し、異常と判断した
際はあらかじめ登録してある連絡先に緊急通報をするこ
とを特徴とする心音常時監視装置に関するものである。
【請求項２】マイクロホンを、ゲル状の体液中を伝播し
てきた心音の採取を容易にする為ゲルコートし、これを
身体接触面とし、半対面はスポンジなどで被覆し、適切
な指向性を持たせることを特徴とする請求項１記載の心
音マイクロホン。
【請求項３】流動性の高い適量の液体をパイプに密閉し
た液体流動容量パイプを、クロス、L字型などに配置
し、パイプを挟む形で対向電極を適正数付けることを特
徴とする請求項１記載の液体流動容量装置。
【請求項４】液体流動容量装置の情報から身体の位置方
向を検出し、その情報の変化微係数から対象者の動作状
況を判断することを特徴とする請求項１記載の動作体位
分析回路。
【請求項５】心音マイクロホンで取得した波形データを
雑音検出用マイクロホンの波形データで補正し、心音の
波形特徴（各周期の特徴点間隔、時間的強度など）か
ら、他の体内の音（腸のせつ動音、身体を伝播する音声
など）を分離除去し、心音のみを抽出し、周波数分析
（離散フーリエ変換や離散コサイン変換など）を行な
い、直交変換係数を量子化することを特徴とする請求項
１記載の心音波形分析回路。