JP2005118193A

JP2005118193A - 複合計測装置

Info

Publication number: JP2005118193A
Application number: JP2003354723A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Yanaga; 秋彦彌永
Original assignee: Advanced Medical Inc
Current assignee: Advanced Medical Inc
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】体脂肪計測用の脚用電極を切り替えるだけで心電図及び脈拍数を計測し、余分な電力消費を抑制することのできる複合計測装置を提供する。
【解決手段】下カバー部に対して移動可能に保持される上カバー部からなる本体部と、下カバー部に保持されると共に前記上カバー部が載置される重量センサと、上カバー部に配置された電極部からの信号に基づいて被験者の体脂肪を検出する体脂肪検出手段と、重量センサからの信号に基づいて被験者の体重を計測する複合計測装置測手段とを具備する複合計測装置で、電極部は上カバー部上に前後に配設された一対の電極端子からなる左脚用と右足用の２組の電極部と、左脚電極部及び右脚電極部の４つの電極端子の電極機能を切り替える電極切替手段と、電極端子上に脚を設置した被験者の心電図を計測する心電図計測手段と、心電図計測手段によって計測された心電図波形から脈拍数を計測する脈拍数計測手段とを具備する。
【選択図】図３

Description

この発明は、体重及び体脂肪率を計測可能であると共に、さらに心拍数、心電図を計測可能な複合計測装置に関する。

特許文献１に開示される複合健康計測装置は、体脂肪計測部と、脈波計測部と、心電計測部とを備え、体脂肪計測部と、脈波計測部と、心電計測部の各々は、生体に流れる電気信号の連絡口となる電極を有することを特徴とするものである。また、電極の少なくとも一部は、少なくとも一部の計測部において互いに共用されることを開示しており、さらに、電極に全てが脚を測定部位とする脚用検出部に配設されており、この脚用検出部が複合計測装置の載せ台に設けられることを開示する。また、前記脈波計測部が、血管における脈波による血液の容積変化をインピーダンス変化として検出することが開示される。

特許文献２は、特許文献１の従来技術の欄にも開示されているもので、血圧と体脂肪率とを同時に計測することを目的として、身体の一方の手で握られる第１の把手と、身体の他方の手で握られる第２の把手と、第１、第２の把手にそれぞれ設けられ、握られた手から心電を計測する心電電極と、前記第１、第２の把手の一方に設けられ、握られた手から脈拍を計測する脈拍センサと、前記第１、第２の把手にそれぞれ設けられ、握られた手から身体の比抵抗を計測する体脂肪電極と、前記心電電極によって計測された心電と、前記脈拍センサによって計測された脈拍との時間差から血圧を算出する血圧計測部と、前記体脂肪電極によって計測された比抵抗から体脂肪率を算出する体脂肪計測部とを備える健康管理機器を開示する。
特開２００２−１１９４８８号公報特開２０００−１０７１３８号公報

上記特許文献１は、上記特許文献２の不具合、具体的には、特許文献２に係る装置が、光学式脈拍センサを用いるために電力消費が大きく、電池仕様の製品化に際しては大きな電池を必須的に備える必要があるという不具合、及び脈拍の測定に対し検出位置と心臓位置との高さ関係が測定結果に影響し、また体脂肪率の測定に対しては計測距離が測定結果に影響するという不具合を解消するために、電極を使用して体脂肪や脈波や心電を計測することによって光学式の計測手法によるものに比べて電力の消費を少なくするようにし、また計測部として手や脚を活用し、例えば立った姿勢等の自然体の計測姿勢で計測することを可能としたものである。

しかしながら、特許文献１で開示される装置において、脈波計測部は、血管における脈波による血液の容積変化をインピーダンス変化として検出することが開示されている。具体的には、前記脈波計測部は、脚部位のみの電極を用いる場合には、生体の両脚間に電流路を形成する一対の通電用電極と、生体の脚部位に生じる電位差を検出する一対の計測用電極とを用いてインピーダンス変化を検出する。

また、心電計測部としては、心臓が鼓動するときに生じる電位差（心電波）を検出する一対の計測用電極として脚用電極の一つと手用電極の一つを使用することが開示されるように、脚用電極だけで心電波を計測することは非常に難しい。

このため、この発明は、体脂肪計測用の脚用電極を切り替えるだけで心電波及び脈拍数の計測し、余分な電力消費を抑制することのできる複合計測装置を提供することにある。

したがって、この発明に係る複合計測装置は、下カバー部及び該下カバー部に対して移動可能に保持される上カバー部からなる本体部と、前記下カバー部に保持されると共に前記上カバー部が載置される重量センサと、上カバー部に配置されて生体データを検出する電極部と、該電極部からの信号に基づいて被験者の体脂肪を検出する体脂肪検出手段と、前記重量センサからの信号に基づいて被験者の体重を計測する複合計測装置測手段とを具備する複合計測装置において、前記電極部は、前記上カバー部上に前後に配設された一対の電極端子からなる左脚電極部と、該左脚電極の右側に配され、前記上カバー部上に前後に配設された一対の電極端子からなる右脚電極部とによって構成されると共に、前記左脚電極部及び右脚電極部の４つの電極端子の電極機能を切り替える電極切替手段と、前記電極端子上に脚を設置した被験者の心電図を計測する心電図計測手段と、該心電図計測手段によって計測された心電図波形から脈拍数を計測する脈拍数計測手段とを少なくとも具備することにある。

また、本発明に係る複合計測装置は、体脂肪計測時には、左脚電極部及び右脚電極部のそれぞれの爪先側に位置する電極端子を電流源電極端子とし、左脚電極部及び右脚電極部のそれぞれの踵側に位置する電極端子を検出電極端子として被験者の体脂肪を計測し、心電図計測時には、右脚電極部の爪先側に位置する電極端子をコモン電極端子とし、右脚電極部の踵側に位置する電極端子を右脚用検出電極端子とし、左脚電極部の踵側に位置する電極端子を左脚用検出電極端子として被験者の心電図を計測することものである。

さらに、前記心電図計測手段は、体動などの低周波ノイズをカットするハイパスフィルターと、５０Ｈｚ及び６０Ｈｚの商業用電源ノイズをカットするノッチフィルターと、高域ノイズをカットするローパスフィルターとによって心電図波形を検出する心電図波形信号検出手段と、該心電図波形検出手段によって検出された心電図波形信号から、Ｒ波通過フィルターを介して心電図Ｒ波を検出する心電図Ｒ波信号検出手段とによって少なくとも構成されるものである。

また、前記脈拍数計測手段は、前記心電図Ｒ波信号検出手段によって検出されたＲ波信号に基づいて脈拍数を検出するものである。

さらに、前記表示部は、体重、体脂肪、心電図波形及び脈拍数を表示するものであっても、体重、体脂肪、心電図波形及び脈拍数を切替により表示するものであっても良いものである。また、前記複合計測装置は、心電図波形の解析手段を具備し、前記表示部は、心電図波形の解析結果を表示するものである。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

本願発明の実施例に係る複合計測装置１は、図１及び図２に示すように、電源９及び電子基板１０が収納された下カバー部３と、この下カバー部３に設置されたロードセル８によって前記下カバー部３に対して移動可能に支持された上カバー部２と、上カバー部２の上面において所定の間隔（脚幅）に配された右脚プレート電極４，５及び左脚プレート電極６，７と、脈拍数、体重、心電波形、体脂肪率を表示する表示部１１とによって構成される。尚、図１において、表示部１１には体脂肪率の表示がなされていないが、これは切り替えによって体重又は脈波数の表示と切り替えて表示されるようになっているものである。また、全ての表示を一括に表示するようにしても良いものである。また、右脚プレート電極は、右脚爪先側電極端子４と、右脚踵側電極端子５とによって構成され、左脚プレート電極は、左脚爪先側電極端子６と、左脚踵側電極端子７とによって構成される。

図３は、複合計測装置１の内部構成を示したものである。１２は、左足プレート電極６，７及び右脚プレート電極４，５を、体脂肪率検出時、心電検出時において切り替える回路スイッチ切替回路である。体脂肪率を検出する場合には、前記回路スイッチ切替回路１２によって脂肪率測定回路１３と前記左足プレート電極６，７及び右脚プレート電極４，５とが適切に接続され、体脂肪率に対応する信号が検出され、ＡＤ変換器１５によってデジタル信号に変換され、ＭＰＵ１６に入力される。また、心電図を検出する場合には、前記回路スイッチ切替回路１２によって、体脂肪率測定回路１３と前記左足プレート電極６，７及び右脚プレート電極４，５とが適切に接続され、心電波に対応する信号が検出され、ＡＤ変換器１５によってデジタル信号に変換され、ＭＰＵ１６に入力される。さらに、ロードセル８からの信号は、体重計アナログ回路１７によって体重信号に変換され、ＡＤ変換器１５を介してＭＰＵ１６に入力される。また、ＭＰＵ１６には、スイッチ１８からのＯＮ，ＯＦＦ信号や、表示切り替え信号等が入力される。

また、ＭＰＵ１６において、メモリ１９のＲＯＭに記憶されているプログラムに沿って演算処理されて求められたそれぞれのデジタル信号は、メモリ１９のＲＡＭに蓄積される。また、ＭＰＵ１６において演算処理されて求められたそれぞれのデジタル信号は、スイッチ１８の選択により、表示器１１に表示され、また外部通信装置２０を介して所定の場所、例えば医局、ナースセンター、介護施設等のコンピュータに送信され、また無線テレメータ２１を介して所定のコンピュータに送信されるものである。

以下、前記ＭＰＵ１６で処理される制御の一例を、図４で示すフローチャットに沿って説明する。

ステップ１００から開始される測定プログラムは、被験者が複合計測装置１上に載ることによって、またはスイッチ１８を押すことによって開始される。先ず最初にステップ１１０において、体重測定が終了したか否かが判定され、体重測定が終了していないと判定された場合には、ステップ１２０に進んで、体重測定を行う。この体重測定は、ロードセル８からの信号を体重計アナログ回路１７によって、被験者の体重に比例するアナログ信号を検出し、ＡＤ変換器１５を介して変換されたデジタル信号をＭＰＵにおいて演算処理して被験者の体重を算出するものである。

そして、前記ステップ１２０において体重測定が行われた後、又はステップ１１０の判定において体重測定が終了したと判定された場合には、ステップ１３０に進んで体脂肪率の測定が終了したか否かが判定され、体脂肪率の測定が終了していないと判定された場合には、ステップ１９０に進んで、体脂肪率の測定がなされる。この体脂肪率の測定では、前記右脚爪先側電極端子４を右脚用電流源電極とし、前記右脚踵側電極端子５を右足用検出電極とし、前記左脚爪先側電極端子６を左脚用電流源電極とし、前記左脚踵側電極端子７を左足用検出電極とするように、前記回路スイッチ切替回路１２によって電極を切り替え、４電極法を適用して、前記体脂肪率測定回路１３によって体脂肪率の測定を行う。そして、体脂肪測定後は、ステップ２００に進む。

ステップ１３０の判定において、体脂肪率の測定が完了している場合には、ステップ１４０に進んで、心電図測定が行われる。この心電図測定では、前記右脚爪先側電極端子４をコモン電極とし、前記右脚踵側電極端子５を右足用検出電極とし、前記左脚爪先側電極端子６を未使用とし、前記左脚踵側電極端子７を左足用検出電極とするように、前記回路スイッチ切替回路１２によって電極を切り替え、前記心電図測定回路１４によって心電図信号を検出し、ＡＤ変換器１５において心電図デジタル信号に変換され、ＭＰＵ１６に入力される。そして、ステップ１５０において前記心電図Ｒ波を検出する。

ステップ１５０における前記心電図デジタル信号から心電図波形信号Ｈｗ及び心電図Ｒ波信号ＨＲｗを検出する作業の一例として、図５で示すように、ステップ１５１において前記心電図デジタル信号に、１．２Ｈｚのハイパスフィルターをかけて体動などのノイズをカットし、次にステップ１５２及び１５３において、５０Ｈｚノッチフィルター及び６０Ｈｚノッチフィルターによって商用電源ノイズ（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）をカットする。そして、ステップ１５４において２０Ｈｚのローパスフィルターによって高域のノイズをカットする。これによって、ステップ１５７において、図６に示すように、心電図波形信号Ｈｗを検出することができる。さらに、この心電図波形信号Ｈｗを、ステップ１５５において８Ｈｚ〜２０Ｈｚの帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）に通過させ、ステップ１５６において心電図Ｒ波信号ＨＲｗを検出するものである。そして、これら心電図波形信号Ｈｗ及び心電図Ｒ波信号ＨＲｗによって図６で示すような心電図を求める。

また、前記ステップ１６０において、心電図Ｒ波信号ＨＲｗのピーク間の間隔Ｐｄから脈拍数を算出する。この場合、複数のＰｄを検出し、その平均値から脈拍数を演算することが望ましい。また、所定時間内のピーク数をカウントし、それを一分間当たりの数に換算して脈拍数を算出することもできる。

そして、ステップ１７０において心電図を表示部１１に表示し、ステップ１８０において、心電図波形をメモリ１９に記憶するものである。

そして、ステップ２００において所定時間が経過したか否かが判定され、所定時間が経過していないと判定された場合（ｎ）にはステップ１１０に戻って計測を継続すると共に、所定時間が経過したと判定された場合（ｙ）には、ステップ２１０に進んで、前記心電図波形を解析して、その心電図波形に異常があるか否か、以前の心電図波形と異なるか否か等を判定し、ステップ２２０において前記表示部１１に解析結果を表示し、ステップ２３０において所定の場所にその結果を電送するものである。

本願発明の複合計測装置の一例を示した概略平面図である。本願発明の複合計測装置の概略断面図である。本願発明の複合計測装置の概略構成図である。本願発明の複合計測装置の制御の一例を示したフローチャート図である。心電図波形信号及び心電図Ｒ波波形信号を検出の一例を示したフローチャート図である。心電図の一例を示した説明図である。

符号の説明

１複合計測装置
２上カバー部
３下カバー部
４右脚爪先側電極端子
５右脚踵側電極端子
６左脚爪先側電極端子
７左脚踵側電極端子
８ロードセル
９電池
１０電子基板
１１表示部

Claims

下カバー部及び該下カバー部に対して移動可能に保持される上カバー部からなる本体部と、前記下カバー部に保持されると共に前記上カバー部が載置される重量センサと、上カバー部に配置されて生体データを検出する電極部と、該電極部からの信号に基づいて被験者の体脂肪を検出する体脂肪検出手段と、前記重量センサからの信号に基づいて被験者の体重を計測する複合計測装置測手段とを具備する複合計測装置において、
前記電極部は、前記上カバー部上に前後に配設された一対の電極端子からなる左脚電極部と、該左脚電極の右側に配され、前記上カバー部上に前後に配設された一対の電極端子からなる右脚電極部とによって構成されると共に、
前記左脚電極部及び右脚電極部の４つの電極端子の電極機能を切り替える電極切替手段と、
前記電極端子上に脚を設置した被験者の心電図を計測する心電図計測手段と、
該心電図計測手段によって計測された心電図波形から脈拍数を計測する脈拍数計測手段とを少なくとも具備することを特徴とする複合計測装置。
体脂肪計測時には、左脚電極部及び右脚電極部のそれぞれの爪先側に位置する電極端子を電流源電極端子とし、左脚電極部及び右脚電極部のそれぞれの踵側に位置する電極端子を検出電極端子として被験者の体脂肪を計測し、
心電図計測時には、右脚電極部の爪先側に位置する電極端子をコモン電極端子とし、右脚電極部の踵側に位置する電極端子を右脚用検出電極端子とし、左脚電極部の踵側に位置する電極端子を左脚用検出電極端子として被験者の心電図を計測することを特徴とする請求項１記載の複合計測装置。
前記心電図計測手段は、体動などの低周波ノイズをカットするハイパスフィルターと、５０Ｈｚ及び６０Ｈｚの商業用電源ノイズをカットするノッチフィルターと、高域ノイズをカットするローパスフィルターとによって心電図波形を検出する心電図波形信号検出手段と、
該心電図波形検出手段によって検出された心電図波形信号から、Ｒ波通過フィルターを介して心電図Ｒ波を検出する心電図Ｒ波信号検出手段とによって少なくとも構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の複合計測装置。
前記脈拍数計測手段は、前記心電図Ｒ波信号検出手段によって検出されたＲ波信号に基づいて脈拍数を検出することを特徴とする請求項３記載の複合計測装置。
前記表示部は、体重、体脂肪、心電図波形及び脈拍数を表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の複合計測装置。
前記表示部は、体重、体脂肪、心電図波形及び脈拍数を切替により表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の複合計測装置。
前記複合計測装置は、心電図波形の解析手段を具備し、前記表示部は、心電図波形の解析結果を表示することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の複合計測装置。