JP2009226182A - 多点検出心拍変動計 - Google Patents

Abstract

【課題】心拍変動を血流変動観測によって長時間測定する場合、単一の情報源のみであると短時間でも情報源に不安定が生ずると全データの信頼性が低下する。 心拍センサーと測定部位との接触圧の保持、測定部位の保温も必要である。
【解決手段】情報源を複数とし、良好な状態の情報源のみを選択使用する。
心拍センサーを定接触圧化するとともに、測定部位の電気的保温手段を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は医療分野に係わり、特に長時間にわたり安定に心拍の変動を測定する手段を提供する。

ＨＲＶ （Ｈｅａｒｔ Ｒａｔｅ Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ：以下ＨＲＶと呼称する）は心拍間隔の時間的変化すなわち心拍変動を分析して人体の状態を判断する方式である。
心電図で１拍ずつ収縮する時間間隔を測定してみると，毎回少しずつかかる時間が違うことがわかる。 この心拍間隔のゆらぎは心拍変動と呼ばれ、医学的な意味・詳細は例えば［非特許資料 論文 Ｈｅａｒｔ Ｒａｔｅ Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ，ａｎｄ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｕｓｅ Ｍａｒｅｋ Ｍａｌｉｋ著 Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ．１９９６；９３：１０４３−１０６５．Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｈｅａｒｔ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ 日本語訳 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ２．ｋｏｂｅ−ｕ．ａｃ．ｊｐ／^〜ｔａｋｅｉ／ｌｅｃｔｕｒｅ／２００７／ｍａｓｔｅｒｌ／ｊａ．ｈｔｍｌ］に詳述されている。 さらにこの心拍間隔のゆらぎは自律神経の状態把握に有効な手段とされており、［非特許資料 書籍 心拍変動の臨床応用−生理的意義，病態評価，予後予測 林 博史著 出版社：医学書院（１９９９／０１）］に記述されている。

医学上有効なＨＲＶではあるが、心拍間隔測定には通常心電図計測装置が用いられているため機器のコストが大であり、電極装着には専門要員を必要とし且つ活動中の人体の計測は不得手である。 携帯型の心電図計も存在するが、これとてもその電極装着には専門要員を必要とするなどコスト高の傾向は変わらない。
一方物理的には心臓の収縮運動に伴なう電気信号を記録したものが心電図であるのに対し、同一の心臓の収縮運動に伴なう血流の変化すなわち心拍（以下心拍と呼称する）の記録中にも心電図と同様のＨＲＶ情報が包含されている。
したがって心拍からＨＲＶ情報を得る装置が実用化されており例えば［非特許資料 Ａｔｌａｎｔｉｃ Ｉｎｃ Ｉｎｎｅｒ Ｂａｌａｎｃｅ Ｓｃａｎカタログ Ａｔｌａｎｔｉｃ Ｉｎｃ社 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｔｌａｎｔｉｃ．ｊｐ］に記述されている。

心拍計の検出原理は当然ＨＲＶ測定に応用可能である。
心拍の測定は人体各部の血管で可能である。 しかしながら被験者の日常の生活中のデータを取得するための利便性の観点からは測定の度に衣服の着脱を要しない身体部位が便利でたとえば指での測定装置が実用化されている。 耳等でも計測は可能であるが、この場合周囲温度、被験者の運動などの条件変化に対しても安定に測定できることが容易ではない。 いずれにしろ現在実用化されている心拍計の方式は短時間にすばやく概略の心拍数を測定すること、すなわちいわゆる脈拍計を目的としており、以下の問題のため、指先での長時間にわたる安定した心拍間隔の測定は難しい。
単一情報源問題
通常一個のみの検出装置を有するため、長時間の測定中に短時間でも上記の問題が生じた場合、連続性を必要とする測定データの信頼性は致命的障害を蒙る。
検出装置と被測定部との間隔問題
検出装置と被測定部との間隔の長時間に渉る安定保持が難しい。 すなわち指先の力を抜くと接触状態が悪くなり、逆に力を入れれば検出部が指にめり込みその圧力により血流が変化してしまう。
血管収縮問題
血管がいわゆる末梢血管のため、低温の場合収縮し測定に必要な充分な血流が得られない。

単一情報源問題の解決のため計測グリップを左右双方の手用の２個としその信号出力中より安定と推察される方の信号を選択使用するいわゆるダイバーシティ方式を使用する。
検出装置と被測定部との間隔問題の解決のため検出装置をその下部に設けたスプリングによりほぼ測定に好適な圧力で指に接触させる。
血管収縮問題の解決のため計測グリップ内に電気式ヒーターを設けこれと直列に概ね体温付近のスイッチング温度を有する調温素子を配置して外部よりし給電し測定対象である指の低温化を防ぐ。

上記の課題解決手段を適用することにより、低廉で普及度の高い脈拍計用測定手法を基本としつつも、より高度な心拍変動計を低廉に提供することが出来る。

以下本発明を図に基づき説明する。
図１は本発明の基本的方式を示す図であり、１及び２は計測グリップ、３および４は被測定体である手、５は信号振幅比較回路、６はスイッチング回路、７は公知の心拍変動計測回路、８は表示スクリーン、９はプリンター、１０は外部通信用インターフェイス、１１は外部通信用コネクターである。
この状態での計測グリップ１及び２からの心拍信号は常時振幅比較回路５で比較され、比較回路５はスイッチング回路６が計測グリップ１及び２からの心拍信号中より大なる信号すなわち安定な出力のみを選択するよう制御し、スイッチング回路６の出力は心拍変動計測回路７に送られる。 心拍変動計測回路７での計測・演算処理の結果は表示スクリーン８、あるいはプリンター９で認識され、さらに外部通信用インターフェイス１０および外部通信用コネクター１１を介して外部通信ネットワークに接続可能であり、必要に応じ遠隔治療等に利用できる。
以上の結果長時間安定した心拍変動が可能となる。

図２はダイバーシティ測定の説明図である。
計測グリップ１の出力は区間ｂに於いて、計測グリップ２の出力は区間ａに於いて不安定となり出力が低下する場合を示す。 このような場合でも心拍変動計測回路７への入力は安定に保たれる。

図３は計測グリップの詳細図である。
１２は計測グリップの外装、１３は心拍センサーであり内部に１４の赤外線光源および１５の赤外線受光器を有する。１６はその一端をグリップ外装１１に他の一端を心拍センサーに接触するスプリング、１７は電気ヒーター、１８は温度設定を大略人体体温とした調温素子たとえばサーモスタットである。 １９は指、２０は指を心拍センサー１３上に挿入するための挿入孔である。
以上の構成において指１９を計測グリップの挿入孔２０に挿入すると、下方からは心拍センサー１３がスプリング１６によって押し上げられ所定の接触圧で圧着される。 なお挿入孔方式はノイズとなりうる外部の光の遮断にも有用である。
赤外線光源１４からの赤外線は指１９で反射されるがこの時内部の血管の血流に応じて反射量が変わって赤外線受光器１５に入力し、光電変換されて計測グリップの出力となる。
この際指はグリップ内電気ヒーター１７および調温素子１８により所定の温度に加温される。
なお上記の説明では心拍センサー１３を赤外線方式としたが、他の物理的方法例えば音響的方法等を利用できることは当然である。 またスプリング１６もゴム、発泡性プラスチック等の弾性体で、サーモスタット１８は感温半導体素子で置換できることも当然である。

図４は本発明の実施例であり、２０は心拍変動計の筐体であり図１に示される測定系が収容されている。 被験者の左右の手の指は計測グリップ１および２により計測され、測定結果は表示スクリーン８上に表示され、またプリンター９から出力される。 さらに外部通信用コネクター１１を介して外部ネットワークに接続される。

本発明の基本的方式を示す図 本発明の信号処理を示す図 本発明の計測グリップを示す図 本発明の実施例の図

符号の説明

１ 計測グリップ
２ 計測グリップ
３ 手
４ 手
５ 信号振幅比較回路
６ スイッチング回路
７ 心拍変動計測回路
８ 表示スクリーン
９ プリンター
１０ 外部通信用インターフェイス
１１ 外部通信用コネクター
１２ 計測グリップの外装
１３ 心拍センサー
１４ 赤外線光源
１５ 赤外線受光器
１６ スプリング
１７ 電気ヒーター
１８ 調温素子
１９ 指
２０ 挿入孔

Claims (3)

1. ２個の心拍測定用グリップと、該心拍測定用グリップの信号出力の振幅比較回路と、該振幅比較回路により大と判定された心拍測定用グリップ信号出力のみを選択出力するスイッチ回路と、該スイッチ回路の出力を計測する心拍変動計測回路からなり、測定中常に振幅大なる方の信号を選択使用することを特徴とする心拍変動計測装置
2. 請求項１に於ける心拍測定用グリップは心拍検出センサーと、該検出センサーを所定の圧力で被測定部たる指に対する接触せしめるスプリングを有する事を特徴とする心拍変動計測装置
3. 請求項１に於ける心拍測定用グリップは被測定部を定温に保温するための電気ヒーターと調温素子とを有する事を特徴とする心拍変動計測装置

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