JP2011200268A - Biological information acquiring apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biological information acquiring apparatus capable of stably detecting electrocardiographic signals especially when myoelectric noise is carried in measuring electrocardiographic signals.SOLUTION: The biological information acquiring apparatus includes: an electrode array 18 including a plurality of electrodes 10-16 brought into contact with a subject; electrocardiogram specifying means for measuring electrocardiographic R-waves of the electrocardiographic signals of the subject and specifying a plurality of combinations of electrodes to acquire electrocardiographic R-waves from the plurality of electrodes 10-16; electrocardiogram measuring means for measuring electrocardiographic R-waves of the electrocardiographic signals of the subject; a polarity detecting means for finding the polarity of the electrocardiographic R-waves when myoelectric noise is not present in the electrocardiographic signals; correlation value detecting means for finding correlation values of the elctrocradiographic signals according to the combinations of the electrodes 10-16 within the electrode array 18 when myoelectric noise is present in the electrocardiographic signals; and addition/subtraction processing determining means for determining a combination of electrocardiographic signals and the addition/subtraction process from the polarity of the electrocrdiographic R-waves and the correlation values.

Description

本発明は、生体情報取得装置に関するものである。   The present invention relates to a biological information acquisition apparatus.

従来の生体情報取得装置としては、上腕部での心電信号の計測に関して開示されている。この発明では心電を取る際の電極と、別途筋肉から発生するノイズを除去するための電極を設け、ECG(心電図)信号の検知が困難な人体の場所から筋電ノイズを検出して、ECG信号に存在する筋電ノイズを除去することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、被検体に接触する面積が異なる複数の電極を用いて比較的周波数の低い体動ノイズと、比較的周波数の高い筋電ノイズを検出し、HPF(ハイパスフィルター)を通すことで筋電ノイズだけを求め、測定したECG信号から減算することで筋電ノイズを除去することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。   As a conventional biometric information acquisition apparatus, it is disclosed regarding the measurement of an electrocardiogram signal in the upper arm. In the present invention, an electrode for taking an electrocardiogram and an electrode for removing noise generated from muscles are separately provided, and the ECG (electrocardiogram) signal is detected from a human body where it is difficult to detect an ECG (electrocardiogram) signal. It has been proposed to remove myoelectric noise present in a signal (see, for example, Patent Document 1). Also, body motion noise having a relatively low frequency and myoelectric noise having a relatively high frequency are detected using a plurality of electrodes having different areas in contact with the subject, and the myoelectric noise is passed through an HPF (high pass filter). It is proposed to remove myoelectric noise by calculating only the ECG signal and subtracting it from the measured ECG signal (see, for example, Patent Document 2).

特表2007−504917号公報Special table 2007-504917 gazette 特開2006−231020号公報JP 2006-231020 A

しかしながら、特許文献1では、上記のように検出した筋電ノイズと、ECG信号に重畳している筋電ノイズとが同一のものとは限らず、効果が得られない虞がある。また、特許文献2では、この方法で検出される筋電ノイズの筋電位は、実際に問題となる筋電位とは同一ではない。よって、差動アンプで筋電ノイズを除去したとしても、効果は小さい虞がある。   However, in Patent Document 1, the myoelectric noise detected as described above and the myoelectric noise superimposed on the ECG signal are not always the same, and there is a possibility that the effect cannot be obtained. Further, in Patent Document 2, the myoelectric potential of myoelectric noise detected by this method is not the same as the myoelectric potential that is actually a problem. Therefore, even if the myoelectric noise is removed by the differential amplifier, the effect may be small.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]被検体に接触する複数の電極を備える電極アレイと、前記電極アレイの各電極間の電位を差動検出することによって前記被検体の心電信号の心電R波を計測し、複数の電極から心電R波が取れる複数の電極組合せを特定する心電特定手段と、前記心電特定手段で特定された前記電極アレイ内の電極の組合せによる電位を差動検出することによって前記被検体の心電信号の心電R波を計測する心電計測手段と、前記心電計測手段による心電R波の計測結果に基づいて、前記心電信号の筋電ノイズのないときの心電R波の極性を求める極性検出手段と、前記心電計測手段による心電R波の計測結果に基づいて、前記心電信号の筋電ノイズがあるときの前記電極アレイ内の電極の組合せによる前記心電信号の相関値を求める相関値検出手段と、前記極性検出手段で求める心電R波の極性と前記相関値検出手段で求める前記相関値とから前記心電信号の組合せ及びその加減算処理を決定する加減算処理決定手段と、を含むことを特徴とする生体情報取得装置。   Application Example 1 An electrocardiographic R wave of an electrocardiographic signal of the subject is measured by differentially detecting an electrode array including a plurality of electrodes that are in contact with the subject and a potential between the electrodes of the electrode array. By differentially detecting the potential of the electrocardiogram specifying means for specifying a plurality of electrode combinations capable of taking an electrocardiogram R wave from the plurality of electrodes, and the combination of the electrodes in the electrode array specified by the electrocardiogram specifying means An electrocardiogram measuring means for measuring an electrocardiogram R wave of the electrocardiogram signal of the subject, and when there is no myoelectric noise of the electrocardiogram signal based on a measurement result of the electrocardiogram R wave by the electrocardiograph measurement means A combination of electrodes in the electrode array when there is myoelectric noise of the electrocardiogram signal based on the polarity detection means for determining the polarity of the electrocardiogram R wave and the measurement result of the electrocardiogram R wave by the electrocardiogram measurement means Correlation value detection for obtaining the correlation value of the ECG signal And an addition / subtraction process determination means for determining a combination of the electrocardiogram signals and an addition / subtraction process thereof from the polarity of the electrocardiogram R wave obtained by the polarity detection means and the correlation value obtained by the correlation value detection means. A biological information acquisition apparatus characterized by the above.

これによれば、複数の電極から計測した心電信号を心電R波の極性と、筋電ノイズがある信号との相関値から演算方法を決定することで、筋電ノイズが除去できる電極の組合せを選択することができ、筋電ノイズの少ない心電信号を得ることができる。言い換えれば、心電信号の検出に関して、複数の電極から計測した心電信号を心電R波の振幅が最も大きくなるように加算することで安定した信号の検出を行うことができる。したがって、心電信号の計測に関し、特に筋電ノイズがある場合にも安定して心電信号が検出できる生体情報取得装置を提供する。   According to this, an electrocardiogram signal measured from a plurality of electrodes is determined by calculating a calculation method based on a correlation value between the polarity of the electrocardiogram R wave and a signal having myoelectric noise, so that the myoelectric noise can be removed. A combination can be selected, and an electrocardiographic signal with less myoelectric noise can be obtained. In other words, regarding the detection of an electrocardiogram signal, stable signal detection can be performed by adding the electrocardiogram signals measured from a plurality of electrodes so that the amplitude of the electrocardiogram R wave is maximized. Therefore, regarding the measurement of an electrocardiogram signal, a biological information acquisition apparatus capable of stably detecting an electrocardiogram signal even when there is myoelectric noise is provided.

具体的には筋電ノイズがないときの心電R波の極性が正の信号と負の信号との電極の組合せA,Bに対して、動作時のA,Bにおける検出信号の相関が正であればA−Bを演算することで、心電R波は加算され、筋電ノイズは除去される(心電R波は符号が同じで、A,Bの検出信号の相関が負でもよい)。   Specifically, the correlation between the detection signals in A and B during operation is positive with respect to electrode combinations A and B of the positive and negative signals of the electrocardiographic R wave when there is no myoelectric noise. Then, by calculating AB, the electrocardiogram R wave is added and the electromyogram noise is removed (the ECG R wave has the same sign and the correlation between the detection signals of A and B may be negative. ).

[適用例2]上記生体情報取得装置であって、前記加減算処理決定手段は、リアルタイムに実行されることを特徴とする生体情報取得装置。   Application Example 2 The biometric information acquisition apparatus, wherein the addition / subtraction process determination unit is executed in real time.

これによれば、筋電ノイズは、筋肉の活動により発生状態が変化するため、上記演算をリアルタイムに実行し、電極の組合せの選択と筋電ノイズ除去の演算を行うことで、さまざまな動作による筋電ノイズを除去できる。   According to this, since the generation state of myoelectric noise changes due to muscle activity, the above calculation is executed in real time, and the combination of electrodes and the calculation of myoelectric noise removal are performed, thereby causing various operations. EMG noise can be removed.

[適用例3]上記生体情報取得装置であって、前記被検体の身体の少なくとも一部に装着され、駆動信号に基づいて振動する振動子によって力学量を検出することで、該被検体が運動中か否かの判断に用いられる力学量検出部と、前記力学量検出部からの信号を解析する動作解析手段と、を含み、前記動作解析手段は、前記被検体の動きごとに、その時に使用された前記電極の組合せ、演算方法をデータベース化したファイルを生成するとともに、前記生成されたファイルを用いて前記力学量検出部からの信号に基づき前記電極の組合せを選択することを特徴とする生体情報取得装置。   Application Example 3 In the biological information acquisition apparatus, the subject moves by detecting a mechanical quantity with a vibrator that is attached to at least a part of the body of the subject and vibrates based on a drive signal. A dynamic quantity detection unit used for determining whether or not the medium is present, and a motion analysis unit that analyzes a signal from the mechanical quantity detection unit, the motion analysis unit at each time of the movement of the subject A file is generated in which a database of the used electrode combinations and calculation methods is generated, and the electrode combination is selected based on a signal from the mechanical quantity detection unit using the generated file. Biological information acquisition device.

これによれば、力学量検出部としての加速度センサー、ジャイロセンサーなどのセンサーを取付け、被検体の動きを推測し、予測された動きと、その時に使用された電極の組合せ、演算方法を記録、データベース化する。データベースが蓄積された際には、各種センサーからの信号に基づき電極の組合せを選択する。例えば、歩行、ランニングなどは、上腕部の動きは単調であり、動きに合わせて筋電ノイズが発生する。データベースとセンサーの信号とから、電極の組合せを選択できる。   According to this, a sensor such as an acceleration sensor or a gyro sensor as a mechanical quantity detection unit is attached, the movement of the subject is estimated, the predicted movement, the combination of electrodes used at that time, and the calculation method are recorded. Create a database. When the database is accumulated, an electrode combination is selected based on signals from various sensors. For example, in walking and running, the movement of the upper arm is monotonous, and myoelectric noise is generated in accordance with the movement. From the database and sensor signals, electrode combinations can be selected.

[適用例4]上記生体情報取得装置であって、前記電極アレイの複数の電極は、前記被検体の上腕部の筋肉の中央部と端部とに配置されていることを特徴とする生体情報取得装置。   Application Example 4 In the biological information acquisition apparatus, the plurality of electrodes of the electrode array are arranged at a central portion and an end portion of a muscle of the upper arm portion of the subject. Acquisition device.

これによれば、心電信号の心電R波の検出精度を容易に高めることができる。   According to this, the detection accuracy of the electrocardiographic R wave of the electrocardiographic signal can be easily increased.

[適用例5]上記生体情報取得装置であって、2つの入力の電位を差動増幅する差動増幅部をさらに含むことを特徴とする生体情報取得装置。   Application Example 5 The biological information acquisition apparatus according to the above-described biological information acquisition apparatus, further including a differential amplification unit that differentially amplifies two input potentials.

これによれば、差動増幅することで、安定して増幅することができる。   According to this, it can amplify stably by carrying out differential amplification.

第1の実施形態に係る心電計測装置のハードウェア構成を示した図。The figure which showed the hardware constitutions of the electrocardiograph which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る上腕部において4つの電極を二頭筋、三頭筋に配置する構成を示す図。The figure which shows the structure which arrange | positions four electrodes to a biceps and a triceps in the upper arm part which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る心電計測装置の計測方法を示したフローチャート。The flowchart which showed the measuring method of the electrocardiograph which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る心電計測装置の各波形を示した図。The figure which showed each waveform of the electrocardiogram measuring device which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る心電計測装置のハードウェア構成を示した図。The figure which showed the hardware constitutions of the electrocardiograph which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る心電計測装置の歩行時の腕振りにより進行方向に対する加速度の波形を示した図。The figure which showed the waveform of the acceleration with respect to the advancing direction by the arm swing at the time of the walk of the electrocardiograph which concerns on 2nd Embodiment.

(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る生体情報取得装置としての心電計測装置のハードウェア構成を示した図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a hardware configuration of an electrocardiogram measurement apparatus as a biological information acquisition apparatus according to the present embodiment.

本実施形態に係る心電計測装置2は、被検体としての人体100(図2参照)に接触する第1電極10〜第4電極16を備える電極アレイ18と、電極アレイ18のうち2つの入力の電位を差動増幅して心電信号を求める差動増幅部としての計装アンプ20と、信号から不要な高域成分を除去するLPF22と、信号を必要な振幅レベルまで増幅する増幅部24と、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部26と、計測した信号を元に心拍数の算出、種々の信号処理、演算制御などのアルゴリズムを実行する制御部28とで構成される。   The electrocardiograph 2 according to the present embodiment includes an electrode array 18 including first to fourth electrodes 16 that are in contact with a human body 100 (see FIG. 2) as a subject, and two inputs of the electrode array 18. An instrumentation amplifier 20 as a differential amplifier for obtaining an electrocardiogram signal by differentially amplifying the potential of the signal, an LPF 22 for removing unnecessary high-frequency components from the signal, and an amplifier 24 for amplifying the signal to a required amplitude level And an A / D converter 26 that converts an analog signal into a digital signal, and a controller 28 that executes algorithms such as heart rate calculation, various signal processing, and arithmetic control based on the measured signal. .

第1電極10〜第4電極16は、心臓の活動に伴う人体100の電位の変化を検知する電極であり、心電波形を得る際に人体100に貼り付けられる電極である。第1電極10〜第4電極16は、人体100の上腕部102に貼り付けられている。電極アレイ18の複数の第1電極10〜第4電極16は、人体100の上腕部102の筋肉の中央部(真ん中)と端部(端)とに配置されている。これにより、心電信号の心電R波の検出精度を容易に高めることができる。第1電極10〜第4電極16はそれぞれ2つの計装アンプ20に接続されている。   The first electrode 10 to the fourth electrode 16 are electrodes that detect a change in the potential of the human body 100 due to the activity of the heart, and are electrodes that are attached to the human body 100 when an electrocardiographic waveform is obtained. The first electrode 10 to the fourth electrode 16 are attached to the upper arm portion 102 of the human body 100. The plurality of first electrodes 10 to fourth electrode 16 of the electrode array 18 are arranged at the center (middle) and end (end) of the muscle of the upper arm 102 of the human body 100. Thereby, the detection accuracy of the electrocardiogram R wave of the electrocardiogram signal can be easily increased. The first electrode 10 to the fourth electrode 16 are each connected to two instrumentation amplifiers 20.

計装アンプ20は、高い入力インピーダンスを持った差動増幅専用のオペアンプである。計装アンプ20は、第1電極10〜第4電極16のうち2つの入力信号の差分を一定係数(差動利得)で増幅する差動増幅回路である。これにより、差動増幅することで、安定して増幅することができる。計装アンプ20のゲインは例えば21である。計装アンプ20はLPF22に接続されている。   The instrumentation amplifier 20 is an operational amplifier dedicated to differential amplification having a high input impedance. The instrumentation amplifier 20 is a differential amplifier circuit that amplifies the difference between two input signals of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 by a constant coefficient (differential gain). Thereby, it can amplify stably by performing differential amplification. The gain of the instrumentation amplifier 20 is 21, for example. The instrumentation amplifier 20 is connected to the LPF 22.

LPF22は、フィルター回路の一種で、低周波を良く通し、ナイキスト周波数より高い周波数の帯域を通さないフィルターである。LPF22は、カットオフ周波数fc=40Hzのローパスフィルターであり、計装アンプ20から供給された心電信号の40Hz以上の高周波成分を除去することでサンプリング時の折り返し雑音(エイリアス)を排除して増幅部24に供給する。LPF22は増幅部24に接続されている。   The LPF 22 is a type of filter circuit, and is a filter that passes low frequencies well and does not pass a band of frequencies higher than the Nyquist frequency. The LPF 22 is a low-pass filter having a cut-off frequency fc = 40 Hz, and eliminates aliasing at the time of sampling by removing high-frequency components of 40 Hz or more of the electrocardiogram signal supplied from the instrumentation amplifier 20 to amplify. To the unit 24. The LPF 22 is connected to the amplification unit 24.

増幅部24は、入力された心電信号を増幅する電子回路である。増幅部24はA/D変換部26に接続されている。   The amplifying unit 24 is an electronic circuit that amplifies an input electrocardiogram signal. The amplification unit 24 is connected to the A / D conversion unit 26.

A/D変換部26は、増幅部24で増幅されて出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する回路である。A/D変換部26は、高周波成分が除去された心電信号を所定のサンプリング周波数でデジタル信号に変換して制御部28に供給する。A/D変換部26は制御部28に接続されている。   The A / D conversion unit 26 is a circuit that converts the analog signal amplified and output by the amplification unit 24 into a digital signal. The A / D converter 26 converts the electrocardiogram signal from which the high frequency component has been removed into a digital signal at a predetermined sampling frequency and supplies the digital signal to the controller 28. The A / D conversion unit 26 is connected to the control unit 28.

制御部28は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを備えたマイクロコンピューターである。制御部28が、ROMに記憶されているプログラムを実行すると、A/D変換部26から入力されるデジタル信号を解析して心電図を表示部30に表示する機能や、求めた心電図を示すデータを生成し、生成したデータを記憶部32に記憶させる機能が実現する。制御部28では、取得した心電信号の保存、解析した心電波形の心電R波から心拍数の算出などが行われる。   The control unit 28 is a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like (not shown). When the control unit 28 executes the program stored in the ROM, the digital signal input from the A / D conversion unit 26 is analyzed and an electrocardiogram is displayed on the display unit 30 and data indicating the obtained electrocardiogram is displayed. A function of generating and storing the generated data in the storage unit 32 is realized. The controller 28 stores the acquired electrocardiogram signal, calculates the heart rate from the electrocardiogram R wave of the analyzed electrocardiogram waveform, and the like.

本実施形態において、制御部28では心電特定手段、心電計測手段、極性検出手段、相関値検出手段、及び加減算処理決定手段が実現される。上記各部は、制御部28がA/D変換部26からの心電信号を所定のプログラムを処理することで実現される。   In the present embodiment, the control unit 28 implements an electrocardiogram identification unit, an electrocardiogram measurement unit, a polarity detection unit, a correlation value detection unit, and an addition / subtraction process determination unit. The above-described units are realized by the control unit 28 processing a predetermined program on the electrocardiogram signal from the A / D conversion unit 26.

心電特定手段は、電極アレイ18の各電極間の電位を差動検出することによって人体100の心電信号を計測し、複数の電極から心電R波が取れる複数の電極組合せを特定する。例えば、最も大きな振幅でR波を計測した複数の電極組合せを特定する。   The electrocardiogram identification means measures the electrocardiogram signal of the human body 100 by differentially detecting the potential between the electrodes of the electrode array 18 and identifies a plurality of electrode combinations that can take an electrocardiogram R wave from the plurality of electrodes. For example, a plurality of electrode combinations that measure R waves with the largest amplitude are specified.

心電計測手段は、心電特定手段で特定された電極アレイ18内の電極の組合せによる電位を差動検出することによって人体100の心電信号の心電R波を計測する。   The electrocardiogram measurement means measures the electrocardiogram R wave of the electrocardiogram signal of the human body 100 by differentially detecting the potential due to the combination of the electrodes in the electrode array 18 identified by the electrocardiogram identification means.

極性検出手段は、原心電信号に筋電ノイズが発生していないときの原心電信号の心電R波の極性を求める。極性検出手段は、電極アレイ18の全ての第1電極10〜第4電極16の組合せについて差動検出することによって人体100の心電波形の心電R波を計測している。   The polarity detection means obtains the polarity of the electrocardiogram R wave of the original electrocardiogram signal when no myoelectric noise is generated in the original electrocardiogram signal. The polarity detection means measures the electrocardiographic R wave of the electrocardiographic waveform of the human body 100 by differentially detecting all the combinations of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 of the electrode array 18.

相関値検出手段は、原心電信号に筋電ノイズが発生しているときの原心電信号の組合せの相関値を求める。   The correlation value detection means obtains a correlation value of a combination of the original ECG signals when myoelectric noise is generated in the original ECG signals.

加減算処理決定手段は、心電R波の極性と相関値とから原心電信号の組合せ及びその加減算処理を決定する。加減算処理決定手段は、リアルタイムに実行されてもよい。これにより、筋電ノイズは、筋肉の活動により発生状態が変化するため、上記演算をリアルタイムに実行し、第1電極10〜第4電極16の組合せの選択と筋電ノイズ除去の演算を行うことで、さまざまな動作による筋電ノイズを除去できる。   The addition / subtraction process determining means determines the combination of the original ECG signals and the addition / subtraction process from the polarity of the electrocardiogram R wave and the correlation value. The addition / subtraction process determining means may be executed in real time. As a result, since the generation state of myoelectric noise changes due to muscle activity, the above calculation is executed in real time, and the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 is selected and the calculation of myoelectric noise removal is performed. With this, EMG noise caused by various actions can be removed.

表示部30は、画像を表示する表示デバイス(例えば、液晶ディスプレイや有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ)を有しており、制御部28の制御の下、心電図の画像や、心電計測装置2を操作するための画面及び文字列などを表示する。   The display unit 30 includes a display device (for example, a liquid crystal display or an organic EL (Electro Luminescence) display) that displays an image. Under the control of the control unit 28, an electrocardiogram image or the electrocardiograph 2 is displayed. Displays screens and character strings for operations.

記憶部32は、不揮発性メモリーを有しており、制御部28の制御の下、制御部28が生成したデータを記憶する。   The storage unit 32 has a nonvolatile memory and stores data generated by the control unit 28 under the control of the control unit 28.

操作部34は、心電計測装置2を操作するためのボタン等の操作子を複数有しており、制御部28に接続されている。操作子がユーザーによって操作されると、操作された操作子を示す信号が制御部28へ供給される。制御部28は、この信号をもとに操作者の行った操作や操作者からの指示を特定し、各部を制御する。   The operation unit 34 has a plurality of operation elements such as buttons for operating the electrocardiograph 2, and is connected to the control unit 28. When the operator is operated by the user, a signal indicating the operated operator is supplied to the control unit 28. The control unit 28 specifies an operation performed by the operator and an instruction from the operator based on this signal, and controls each unit.

本実施形態では、上腕部102において、心電信号には2つの異なる信号が伝わってきており、計測部位により信号の大きさが異なる。上腕部102を円周上に一周覆うような電極アレイ18を配置させ、最適な電極アレイ18の電極を選択することにより、安定した心電波形の心電R波を計測することができる。   In the present embodiment, two different signals are transmitted to the electrocardiogram signal in the upper arm portion 102, and the magnitude of the signal differs depending on the measurement site. An electrocardiographic R wave having a stable electrocardiographic waveform can be measured by arranging the electrode array 18 so as to cover the upper arm portion 102 on the circumference and selecting an optimal electrode of the electrode array 18.

上腕部102において、心電信号は異なる複数の信号が伝わってきており、電極10〜16の配置方法により心電R波の極性は変化する。本実施形態では、上腕部102に点在するように電極アレイ18を配置し、各々の第1電極10〜第4電極16で検出した信号を適切に加減算することにより、人体100が力を入れたり、動作したりした際に発生する筋電ノイズを除去し、安定した心電波形を測定できる。   In the upper arm portion 102, a plurality of different electrocardiographic signals are transmitted, and the polarity of the electrocardiographic R wave changes depending on the arrangement method of the electrodes 10-16. In the present embodiment, the human body 100 applies power by arranging the electrode array 18 so as to be scattered in the upper arm portion 102 and appropriately adding and subtracting signals detected by the first electrode 10 to the fourth electrode 16. Or remove myoelectric noise that occurs when moving, and can measure a stable electrocardiogram waveform.

本実施形態では、筋電ノイズが発生していない時の心電R波の極性が異なる信号Aと信号Bとを使用する。動作時(筋電ノイズが発生している)の信号Aと信号Bとの相関関係を調べる。相関値がプラスである正の相関関係において、信号Aと信号Bとの差をとる。信号Aと信号Bとは心電R波の極性が異なるため、信号Aと信号Bとの差をとることにより、心電R波は加算され強めあう。信号Aと信号Bとは正の相関関係があり、信号Aと信号Bとに発生する筋電ノイズは、極性が一致しているので信号Aと信号Bとの差をとることにより、筋電ノイズは引き算され除去される。   In the present embodiment, a signal A and a signal B having different polarities of the electrocardiographic R wave when no myoelectric noise is generated are used. The correlation between the signal A and the signal B during operation (myoelectric noise is generated) is examined. In the positive correlation where the correlation value is positive, the difference between the signal A and the signal B is taken. Since the polarity of the electrocardiogram R wave is different between the signal A and the signal B, the electrocardiogram R wave is added and strengthened by taking the difference between the signal A and the signal B. The signal A and the signal B have a positive correlation, and the myoelectric noise generated in the signal A and the signal B has the same polarity, so that the myoelectric noise is obtained by taking the difference between the signal A and the signal B. Noise is subtracted and removed.

又は、筋電ノイズが発生していない時の心電R波の極性が同じ信号Aと信号Bとを使用する。動作時(筋電ノイズが発生している)の信号Aと信号Bとの相関関係を調べる。相関値がマイナスである負の相関関係において、信号Aと信号Bとの和をとる。信号Aと信号Bとは心電R波の極性が同じであるため、信号Aと信号Bとの和をとることにより、心電R波は加算され強めあう。信号Aと信号Bとは負の相関関係があり、信号Aと信号Bとに発生する筋電ノイズは、極性が異なっているので信号Aと信号Bとの和をとることにより、筋電ノイズは引き算され除去される。   Alternatively, the signal A and the signal B having the same polarity of the electrocardiographic R wave when no myoelectric noise is generated are used. The correlation between the signal A and the signal B during operation (myoelectric noise is generated) is examined. In the negative correlation where the correlation value is negative, the sum of signal A and signal B is taken. Since the signal A and the signal B have the same polarity of the electrocardiogram R wave, by adding the signal A and the signal B, the electrocardiogram R wave is added and strengthened. The signal A and the signal B have a negative correlation, and the myoelectric noise generated in the signal A and the signal B has different polarities. Therefore, by taking the sum of the signal A and the signal B, the myoelectric noise Are subtracted and removed.

図2は、本実施形態に係る上腕部102において4つの第1電極10〜第4電極16を二頭筋104、三頭筋106に配置する構成を示す図である。上腕部102において4つの第1電極10〜第4電極16を二頭筋104、三頭筋106に配置し、図2の矢印で示すような電極の組合せで信号を検出する。この組合せにおいて、心電R波の極性は次のようになる。第1電極10と第4電極16との間の心電R波の極性は正である。第2電極12と第3電極14との間の心電R波の極性は負である。第1電極10と第3電極14との間の心電R波の極性は負である。第2電極12と第4電極16との間の心電R波の極性は正である。第1電極10と第2電極12との間の心電R波の極性は正である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration in which the four first electrodes 10 to the fourth electrode 16 are arranged on the biceps 104 and the triceps 106 in the upper arm 102 according to the present embodiment. In the upper arm portion 102, four first to fourth electrodes 16 are arranged on the biceps 104 and the triceps 106, and a signal is detected by a combination of electrodes as indicated by arrows in FIG. In this combination, the polarity of the electrocardiogram R wave is as follows. The polarity of the electrocardiographic R wave between the first electrode 10 and the fourth electrode 16 is positive. The polarity of the electrocardiographic R wave between the second electrode 12 and the third electrode 14 is negative. The polarity of the electrocardiographic R wave between the first electrode 10 and the third electrode 14 is negative. The polarity of the electrocardiographic R wave between the second electrode 12 and the fourth electrode 16 is positive. The polarity of the electrocardiographic R wave between the first electrode 10 and the second electrode 12 is positive.

一方、筋電ノイズにおいては上記心電R波とは異なった性質を示している。例えば、挙手した状態における筋電ノイズを検出すると、第1電極10と第4電極16との間と、第2電極12と第3電極14との間とは、同じ極性(相関値)の信号となる。これは上腕部102において、心電信号は2つの異なる信号が伝わってきていることと、筋電ノイズの信号は筋繊維が多いところでより電位を発生するということによるものと考えられる。   On the other hand, myoelectric noise shows a property different from that of the electrocardiographic R wave. For example, when the myoelectric noise in the raised hand state is detected, signals between the first electrode 10 and the fourth electrode 16 and between the second electrode 12 and the third electrode 14 have the same polarity (correlation value). It becomes. This is thought to be due to the fact that two different signals are transmitted to the electrocardiogram signal in the upper arm 102 and that the myoelectric noise signal generates more potential where there are many muscle fibers.

より具体的には、第1電極10と第2電極12とは上腕部102の中ほど力こぶの辺りに配置されており、第3電極14と第4電極16とはそれぞれ二頭筋104、三頭筋106の端に配置されている。第1電極10と第2電極12との位置の方が第3電極14と第4電極16との位置にくらべ筋肉の活動により発生する電位が大きいため、第1電極10と第4電極16との間と、第2電極12と第3電極14との間とは同じ極性(相関値)となる。また一方、心電信号は二頭筋104と三頭筋106とでは異なる信号が伝わっており、第1電極10と第4電極16との間と、第2電極12と第3電極14との間とは心電R波のピークは常に極性が反対となる。   More specifically, the first electrode 10 and the second electrode 12 are arranged in the middle of the bicep in the middle of the upper arm 102, and the third electrode 14 and the fourth electrode 16 are respectively composed of the biceps 104 and the three It is arranged at the end of the head muscle 106. Since the position of the first electrode 10 and the second electrode 12 has a larger potential generated by muscle activity than the position of the third electrode 14 and the fourth electrode 16, the first electrode 10 and the fourth electrode 16 And between the second electrode 12 and the third electrode 14 have the same polarity (correlation value). On the other hand, different electrocardiographic signals are transmitted between the biceps 104 and the triceps 106 and between the first electrode 10 and the fourth electrode 16 and between the second electrode 12 and the third electrode 14. The polarity of ECG R wave peaks is always opposite.

なお、筋肉の活動は動作により異なり、検出する第1電極10〜第4電極16の組合せは固定するのは好ましくなく、検出した複数の信号が同一の筋電ノイズの信号を検出しているか判断し(相関演算で行う)、リアルタイムに変更してもよい。つまり加減算処理決定手段は、リアルタイムに実行されてもよい。   It should be noted that the muscle activity differs depending on the operation, and it is not preferable to fix the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 to be detected, and it is determined whether the detected plurality of signals detect the same myoelectric noise signal. However, it may be changed in real time (performed by correlation calculation). That is, the addition / subtraction process determining means may be executed in real time.

本実施形態では上記特徴に注目し、複数の第1電極10〜第4電極16を用いて信号を検出し、検出した心電R波の極性と、筋電ノイズが発生している時の信号と、の相関値から、その後の信号処理を決定する。   In this embodiment, paying attention to the above features, a signal is detected using a plurality of first electrode 10 to fourth electrode 16, and the polarity of the detected electrocardiogram R wave and the signal when myoelectric noise is generated are detected. Then, the subsequent signal processing is determined from the correlation value.

(相関値の演算式)
n組のデータ変数x,yが式(1)のようであるとする。
(Correlation value calculation formula)
Assume that n sets of data variables x and y are as shown in Equation (1).

相関値は以下の式で表される。 The correlation value is expressed by the following formula.

例えば、この式(2)のx1〜xnが電極組合せAで測定した心電信号の時系列データ、y1〜ynが電極組合せBで測定した心電信号の時系列データである。 For example, x 1 to x n in the equation (2) are time series data of the electrocardiogram signal measured by the electrode combination A, and y 1 to y n are time series data of the electrocardiogram signal measured by the electrode combination B.

具体的には下記のステップを行う。
図3は、本実施形態に係る心電計測装置2の計測方法を示したフローチャートである。先ず、ステップS10で、配置された第1電極10〜第4電極16について、所定の組合せによる心電計測を行い、静止時中の各第1電極10〜第4電極16の組合せにおける心電R波の極性を検出する。
Specifically, the following steps are performed.
FIG. 3 is a flowchart showing a measurement method of the electrocardiograph 2 according to the present embodiment. First, in step S10, electrocardiogram measurement is performed on the first electrode 10 to the fourth electrode 16 arranged in a predetermined combination, and the electrocardiogram R in each combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 at rest. Detect the polarity of the wave.

次に、ステップS20で、任意の第1電極10〜第4電極16の組合せから心電計測を行う。   Next, in step S20, electrocardiogram measurement is performed from any combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16.

次に、ステップS30で、信号のRMS(二乗平均)レベルで静止時かどうかの判断を行う。静止時中は演算不要で任意の第1電極10〜第4電極16の組合せから心電R波を検出する(ステップS60)。その後ステップS20に戻り心電計測を行う。動作時中はステップS40へ進む。具体的には、動作時には各検出信号には静止時には混入しない筋電ノイズが入るため、信号の振幅RMS値が大きくなる。なお、静止時かどうかの判断は、絶対値の平均などでもよい。また、はっきりとした心電R波が検出できなくなった時点でもよい。   Next, in step S30, it is determined whether the signal is stationary at the RMS (root mean square) level of the signal. An electrocardiogram R wave is detected from any combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 without calculation during rest (step S60). Thereafter, the process returns to step S20 to perform electrocardiogram measurement. During operation, the process proceeds to step S40. Specifically, since the myoelectric noise that is not mixed at the time of operation is included in each detection signal during operation, the amplitude RMS value of the signal is increased. The determination of whether or not the vehicle is stationary may be an average of absolute values. It may also be a point in time when a clear electrocardiographic R wave cannot be detected.

次に、ステップS40で、筋電ノイズの検出があった場合には、各第1電極10〜第4電極16の組合せにより得られた信号の相関値を演算する。   Next, when the myoelectric noise is detected in step S40, the correlation value of the signal obtained by the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 is calculated.

次に、ステップS50で、各第1電極10〜第4電極16の組合せにおける心電R波の極性と、相関値から、心電R波の極性が逆で相関値が正のものを選択し、2つの検出信号を減算することで心電R波は加算されて大きくなり筋電ノイズは減算されて除去される。又は、心電R波の極性が同じで相関値が負のものも同様であり、2つの信号を加算することで心電R波は加算されて大きくなり筋電ノイズは減算されて除去される。なお、選択時の相関値の具体的な数値は、例えば正:0.6以上、負:−0.6以下としてもよい。   Next, in step S50, the polarity of the electrocardiogram R wave in the combination of each of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 and the correlation value are selected so that the polarity of the electrocardiogram R wave is opposite and the correlation value is positive. By subtracting the two detection signals, the electrocardiogram R wave is added and becomes larger, and the myoelectric noise is subtracted and removed. Or, the same is true for the ECG R wave having the same polarity and a negative correlation value. By adding two signals, the ECG R wave is added and becomes larger, and the myoelectric noise is subtracted and removed. . Note that specific numerical values of the correlation value at the time of selection may be, for example, positive: 0.6 or more and negative: −0.6 or less.

次に、ステップS60で、筋電ノイズが除去された第1電極10〜第4電極16の組合せから心電R波を検出する。   Next, in step S60, an electrocardiographic R wave is detected from the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 from which myoelectric noise has been removed.

以降、動作の検出又は筋電ノイズの検出が続いている場合、上記ステップS40〜ステップS50の処理を繰り返し、動作が変わった場合でも最適な第1電極10〜第4電極16の組合せと演算を決定できる。   Thereafter, when the detection of motion or the detection of myoelectric noise continues, the processing of step S40 to step S50 is repeated, and the optimum combination and calculation of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 are performed even when the motion is changed. Can be determined.

上記の処理において、すべての第1電極10〜第4電極16の組合せを加減算に用いる必要はなく、筋電ノイズの相関値から演算に使用できるかどうかを判断することができ、相関値から信号の相関が低い(相関値が0に近い)場合には、同一の筋電ノイズが乗っていないと判断できるため、加減算の対象から外すことができる。   In the above processing, it is not necessary to use all combinations of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 for addition and subtraction, and it can be determined whether or not the combination can be used for calculation from the correlation value of myoelectric noise. If the correlation is low (correlation value is close to 0), it can be determined that the same myoelectric noise is not present, so that it can be excluded from addition and subtraction.

なお、本実施形態では加減算の対象は相関関係が最も高いものを使用するが、相関関係が2番目以降でもよい。また加減算の対象は、1組の信号でもよいし、複数の組の信号の加算値でもよい。またさらに、電極の組み合わせ組数は1組でも複数組でもよい。   In this embodiment, the object of addition / subtraction is the one having the highest correlation, but the correlation may be second or later. The target of addition / subtraction may be a set of signals or an addition value of a plurality of sets of signals. Furthermore, the number of electrode combinations may be one or more.

図4は、本実施形態に係る心電計測装置2の各波形を示した図である。5つの波形のうち図4(A)は、図2における第1電極10と第4電極16との間の信号A35である。信号A35にはノイズがランダムな信号として載っている。図4(B)は、第2電極12と第3電極14との間の信号B36である。信号B36にはノイズがランダムな信号として載っている。図4(C)は、信号A35と信号B36との相関値検出手段の結果を示す波形37である。波形37から信号A35と信号B36とは正の相関を示していることがわかる。図4(D)は、加減算処理決定手段で信号A35から信号B36が引かれた信号の波形38である。波形38には周期的にピークのようなものが出ている。図4(E)は、心電R波のピークのタイミングを知るために測定した心電信号40である。心電信号40のピークと比べると、そのピークが発生する時に波形38のピークが発生している(矢印108で示す)。   FIG. 4 is a diagram showing each waveform of the electrocardiograph 2 according to the present embodiment. 4A shows a signal A35 between the first electrode 10 and the fourth electrode 16 in FIG. The signal A35 includes noise as a random signal. FIG. 4B shows a signal B 36 between the second electrode 12 and the third electrode 14. The signal B36 has a noise as a random signal. FIG. 4C is a waveform 37 showing the result of the correlation value detection means between the signal A35 and the signal B36. It can be seen from the waveform 37 that the signal A35 and the signal B36 show a positive correlation. FIG. 4D shows a waveform 38 of a signal obtained by subtracting the signal B36 from the signal A35 by the addition / subtraction process determining means. The waveform 38 periodically has a peak. FIG. 4E shows an electrocardiographic signal 40 measured to know the timing of the peak of the electrocardiographic R wave. Compared with the peak of the electrocardiogram signal 40, the peak of the waveform 38 is generated when the peak occurs (indicated by an arrow 108).

信号A35,B36単体では筋電ノイズに埋もれて心電R波は判別できない。一方、上述したステップにしたがって処理を行うと、信号A35、信号B36の静止時の信号は、それぞれ心電R波が正、負の極性を示しており、筋電ノイズが発生した信号の相関演算の結果は、正の相関を持っている。   The signals A35 and B36 alone are buried in myoelectric noise and the electrocardiographic R wave cannot be discriminated. On the other hand, when the processing is performed according to the above-described steps, the signals A35 and B36 are stationary when the electrocardiogram R wave has positive and negative polarities, and the correlation calculation of the signal in which myoelectric noise is generated. The results of have a positive correlation.

上記式(2)には変数nがあり、どれ位の区間で相関値を計算するかを設定する必要がある。図4(C)では0.25秒の区間で相関値を計算したグラフで、正の相関(+1側に分布している)があることがわかる。変数nは、任意に設定することができるが、nを小さくすると演算期間が小さくなるため、電極組合せを変更する頻度を高くでき、動作の追従性が上がる。一方、筋電ノイズ以外の影響により相関値がバラツクというデメリットがある。   There is a variable n in the above formula (2), and it is necessary to set in which interval the correlation value is calculated. In FIG. 4C, a correlation value is calculated in a section of 0.25 seconds, and it can be seen that there is a positive correlation (distributed on the +1 side). The variable n can be set arbitrarily. However, if n is reduced, the calculation period becomes shorter. Therefore, the frequency of changing the electrode combination can be increased, and the followability of the operation is improved. On the other hand, there is a demerit that the correlation value varies due to influences other than myoelectric noise.

このことから、信号A35−信号B36の演算を行うこととなる。その結果、筋電ノイズが除去され、図4(D)に示すように、心電R波のピークが判別できる程にS/Nが改善されていることがわかる。   Therefore, the calculation of signal A35-signal B36 is performed. As a result, the myoelectric noise is removed, and the S / N is improved so that the peak of the electrocardiographic R wave can be discriminated as shown in FIG.

上記の説明では、第1電極10〜第4電極16を4つの場合を説明したが、電極は3つでもよく、一つの電極を共通としても、(筋肉の活動によって)効果が得られる。また、4つ以上の電極を用いることも可能で、各電極間の心電R波の極性と筋電ノイズの相関値から加減算の判断をし、筋電ノイズを除去することができる。また、図2に示す電極位置は一例である。   In the above description, the case where the first electrode 10 to the fourth electrode 16 are four has been described. However, the number of electrodes may be three, and even if one electrode is used in common, the effect can be obtained (by muscle activity). It is also possible to use four or more electrodes, and the addition / subtraction can be determined from the correlation value between the polarity of the electrocardiogram R wave between each electrode and the myoelectric noise, and the myoelectric noise can be removed. The electrode positions shown in FIG. 2 are an example.

本実施形態によれば、複数の第1電極10〜第4電極16から計測した心電信号を心電R波の極性と、ノイズが乗った信号との相関値から演算方法を決定することで、筋電ノイズが除去できる電極の組合せを選択することができ、筋電ノイズの少ない心電信号を得ることができる。言い換えれば、心電信号の検出に関して、複数の第1電極10〜第4電極16から計測した心電信号を心電R波の振幅が最も大きくなるように加算することで安定した信号の検出を行うことができる。   According to the present embodiment, an electrocardiogram signal measured from the plurality of first electrodes 10 to the fourth electrode 16 is determined by determining the calculation method from the correlation value between the polarity of the electrocardiogram R wave and the signal on which the noise is placed. The combination of electrodes that can remove myoelectric noise can be selected, and an electrocardiographic signal with little myoelectric noise can be obtained. In other words, regarding the detection of the electrocardiogram signal, stable signal detection is performed by adding the electrocardiogram signals measured from the plurality of first electrodes 10 to the fourth electrode 16 so that the amplitude of the electrocardiogram R wave is maximized. It can be carried out.

具体的には筋電ノイズが発生していないときの心電R波の極性が正の信号と負の信号との電極の組合せA,Bに対して、動作時のA,Bにおける検出信号の相関が正であればA−Bを演算することで、心電R波は加算され、筋電ノイズは除去される(心電R波は符号が同じで、A,Bの検出信号の相関が負でもよい)。   Specifically, the detection signal at A and B during operation is different from the combination of electrodes A and B of the positive and negative signals of the electrocardiographic R wave when no myoelectric noise is generated. If the correlation is positive, by calculating AB, the electrocardiogram R wave is added and the myoelectric noise is removed (the ECG R wave has the same sign and the correlation between the detection signals A and B is May be negative).

(第2の実施形態)
図5は、本実施形態に係る心電計測装置のハードウェア構成を示した図である。なお、図5において、第1の実施形態に係る構成要素と同様の構成要素に同一の参照符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram illustrating a hardware configuration of the electrocardiogram measurement apparatus according to the present embodiment. In FIG. 5, the same reference numerals are given to the same components as the components according to the first embodiment, and description thereof will be omitted as appropriate.

本実施形態に係る心電計測装置4は、被検体としての人体100の身体の少なくとも一部に装着され、駆動信号に基づいて振動する振動子によって力学量を検出することで、人体100が運動中か否かの判断に用いられる力学量検出部としての加速度センサー42と、加速度センサー42の信号を必要な振幅レベルまで増幅する増幅部44と、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部46と、加速度センサー42からの信号を解析する動作解析手段としての動作解析部43と、を備えている。   The electrocardiograph 4 according to the present embodiment is attached to at least a part of the human body 100 as a subject, and the human body 100 moves by detecting a mechanical quantity using a vibrator that vibrates based on a drive signal. An acceleration sensor 42 serving as a mechanical quantity detection unit used for determining whether the medium is in the middle, an amplification unit 44 that amplifies the signal of the acceleration sensor 42 to a required amplitude level, and an A / D conversion that converts an analog signal into a digital signal And a motion analysis unit 43 as a motion analysis unit for analyzing a signal from the acceleration sensor 42.

加速度センサー42は、加速度が与えられる方向である腕を振る方向と水晶管の長手方向が垂直になるように配置されている。加速度センサー42は、人体100の腕や腰等の部分に装着されてもよい。なお、振動子によって力学量を検出する力学量検出装置は、角速度センサー(ジャイロセンサー)であってもよい。   The acceleration sensor 42 is arranged so that the direction in which the arm is shaken, the direction in which acceleration is applied, and the longitudinal direction of the crystal tube are perpendicular to each other. The acceleration sensor 42 may be attached to a part of the human body 100 such as an arm or a waist. Note that the mechanical quantity detection device that detects the mechanical quantity using the vibrator may be an angular velocity sensor (gyro sensor).

増幅部44は、入力された心電信号を増幅する電子回路である。増幅部44はA/D変換部46に接続されている。   The amplification unit 44 is an electronic circuit that amplifies the input electrocardiogram signal. The amplification unit 44 is connected to the A / D conversion unit 46.

A/D変換部46は、増幅部44で増幅されて出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する回路である。A/D変換部46は、高周波成分が除去された心電信号を所定のサンプリング周波数でデジタル信号に変換して制御部28に供給する。A/D変換部46は制御部28に接続されている。   The A / D conversion unit 46 is a circuit that converts the analog signal amplified and output by the amplification unit 44 into a digital signal. The A / D converter 46 converts the electrocardiogram signal from which the high-frequency component has been removed into a digital signal at a predetermined sampling frequency and supplies the digital signal to the controller 28. The A / D conversion unit 46 is connected to the control unit 28.

本実施形態において、制御部28では動作解析部43が実現される。動作解析部43は、制御部28がA/D変換部46からの心電信号を所定のプログラムを処理することで実現される。動作解析部43は、人体100の動きごとに、その時に使用された第1電極10〜第4電極16の組合せ、演算方法をデータベース化したファイルを生成するとともに、生成されたファイルを用いて加速度センサー42からの信号に基づき第1電極10〜第4電極16の組合せを選択している。   In the present embodiment, the control unit 28 implements an operation analysis unit 43. The motion analysis unit 43 is realized by the control unit 28 processing the electrocardiogram signal from the A / D conversion unit 46 with a predetermined program. For each movement of the human body 100, the motion analysis unit 43 generates a file in which a combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 used at that time and a calculation method are made into a database, and acceleration is generated using the generated file. Based on the signal from the sensor 42, the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 is selected.

図1と比較して、加速度センサー42が追加されている。制御部28には加速度センサー42からの信号を元に人体100がどのような動きを行っているかを推測する動作解析部43を設け、動作解析部43により推測された動作と、加速度センサー42の信号、第1の実施形態と同様の方法により決定した第1電極10〜第4電極16の組合せと演算を記録する。制御部28は人体100の動作とその際に決定された第1電極10〜第4電極16の組合せのデータベースをRAM(図示せず)上に構築し、以後同様の動作と判断された場合には、加速度センサー42の出力信号に応じて第1電極10〜第4電極16の組合せを変更する。   Compared to FIG. 1, an acceleration sensor 42 is added. The control unit 28 includes a motion analysis unit 43 that estimates how the human body 100 is moving based on a signal from the acceleration sensor 42, and the motion estimated by the motion analysis unit 43 and the acceleration sensor 42. The signal, the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 determined by the same method as in the first embodiment, and the calculation are recorded. The control unit 28 builds a database of combinations of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 determined at that time on the operation of the human body 100 on a RAM (not shown). Changes the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 according to the output signal of the acceleration sensor 42.

本実施形態では、人体100に加速度センサー42を取付け、人体100の動きを推測し、予測された動きとその時に使用された第1電極10〜第4電極16の組合せ、演算方法を記録、データベース化する。データベースが蓄積された際には、加速度センサー42で動きを推測し、それにあった第1電極10〜第4電極16の組合せを選択する。例えば、歩行、ランニングなどは、上腕部の動きは単調であり、動きに合わせて筋電ノイズが発生する。そのため、データを蓄積した後は、第1の実施形態の処理を都度行わなくてもデータベースと加速度センサー42との信号とから、第1電極10〜第4電極16の組合せを選択できる。   In the present embodiment, the acceleration sensor 42 is attached to the human body 100, the movement of the human body 100 is estimated, the combination of the predicted movement, the first electrode 10 to the fourth electrode 16 used at that time, the calculation method, and the database are recorded. Turn into. When the database is accumulated, the motion is estimated by the acceleration sensor 42, and the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 is selected. For example, in walking and running, the movement of the upper arm is monotonous, and myoelectric noise is generated in accordance with the movement. Therefore, after the data is accumulated, the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 can be selected from the database and the signal from the acceleration sensor 42 without performing the processing of the first embodiment each time.

図6は、本実施形態に係る心電計測装置4の歩行時の腕振りにより進行方向に対する加速度の波形を示した図である。なお、図中の前の頂点は腕振りの方向が前方から後方へ切り替わる点で、腕振りの加速度がゼロになる。後の頂点は腕振りの方向が後方から前方へ切り替わる点で、腕振りの加速度がゼロになる。真横は腕が体の横を通過する点で、腕振りの加速度の絶対値が最大になる。   FIG. 6 is a diagram showing a waveform of acceleration with respect to the traveling direction by arm swinging during walking of the electrocardiograph 4 according to the present embodiment. Note that the front vertex in the figure is a point where the direction of arm swing is switched from front to rear, and the acceleration of arm swing is zero. The rear vertex is the point where the direction of arm swing switches from the rear to the front, and the acceleration of arm swing becomes zero. The straight side is the point where the arm passes the side of the body, and the absolute value of the acceleration of the arm swing is maximized.

第1の実施形態の方法による第1電極10〜第4電極16の組合せが、歩行の腕振りの1周期の中で2つの区間(組合せ1、2)で変更されていたとすると、データベースには動作(歩行)、加速度データの波形パターン、第1電極10〜第4電極16の組合せと演算方法、が記録される。以降、制御部28の動作解析部43により人体100が歩行の動作をしていると判断された場合、加速度データの波形パターンに応じた第1電極10〜第4電極16の組合せと演算方法とが使用される。   If the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 according to the method of the first embodiment is changed in two sections (combination 1 and 2) in one cycle of walking arm swing, the database contains The motion (walking), the waveform pattern of the acceleration data, the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 and the calculation method are recorded. Thereafter, when the motion analysis unit 43 of the control unit 28 determines that the human body 100 is walking, the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 according to the waveform pattern of the acceleration data and the calculation method, Is used.

これにより、加速度センサー42を取付け、人体100の動きを推測し、予測された動きと、その時に使用された第1電極10〜第4電極16の組合せ、演算方法を記録、データベース化する。データベースが蓄積された際には、加速度センサー42からの信号に基づき第1電極10〜第4電極16の組合せを選択する。例えば、歩行、ランニングなどは、上腕部102の動きは単調であり、動きに合わせて筋電ノイズが発生する。データベースと加速度センサー42の信号とから、第1電極10〜第4電極16の組合せを選択できる。   Thereby, the acceleration sensor 42 is attached, the motion of the human body 100 is estimated, the predicted motion, the combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 used at that time, and the calculation method are recorded and databased. When the database is accumulated, a combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 is selected based on a signal from the acceleration sensor 42. For example, during walking and running, the movement of the upper arm 102 is monotonous, and myoelectric noise is generated in accordance with the movement. A combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 can be selected from the database and the signal of the acceleration sensor 42.

また、第1の実施形態では、複数の第1電極10〜第4電極16の組合せについて信号を検出していたが、制御部28の動作解析部43による動作解析を行うことで、実際に動作させる第1電極10〜第4電極16の組合せを減らすことができ、消費電力を削減できる。   In the first embodiment, signals are detected for the combination of the plurality of first electrodes 10 to the fourth electrode 16, but the actual operation is performed by performing the operation analysis by the operation analysis unit 43 of the control unit 28. The combination of the first electrode 10 to the fourth electrode 16 can be reduced, and the power consumption can be reduced.

なお、加速度センサー42の信号から過去の動作と一致させられない場合や、連続して心電R波が検出できない場合は、通常モードとして第1の実施形態のような動作に戻すことも可能である。また、制御部28の動作解析部43での制御を正確にするために、人体100に歩行、走行、エアロバイクなど、運動の種類を設定させるようにしてもよい。   If the signal from the acceleration sensor 42 cannot be matched with the past operation or if the electrocardiogram R wave cannot be detected continuously, it is possible to return to the operation as in the first embodiment as the normal mode. is there. Further, in order to accurately control the operation analysis unit 43 of the control unit 28, the human body 100 may be set to the type of exercise such as walking, running, and exercise bike.

なお、本実施形態では、心電計測装置2,4を上腕部102に装着したが、人体100の大腿部に装着して計測を行ってもよい。   In this embodiment, the electrocardiographs 2 and 4 are attached to the upper arm 102, but measurement may be performed by attaching them to the thigh of the human body 100.

2,4…心電計測装置(生体情報取得装置) 10…第1電極(電極) 12…第2電極(電極) 14…第3電極(電極) 16…第4電極(電極) 18…電極アレイ 20…計装アンプ(差動増幅部) 22…LPF 24…増幅部 26…A/D変換部 28…制御部 30…表示部 32…記憶部 34…操作部 35…信号A 36…信号B 37,38…波形 40…心電信号 42…加速度センサー 43…動作解析部(動作解析手段) 44…増幅部 46…A/D変換部 100…人体(被検体) 102…上腕部 104…二頭筋 106…三頭筋 108…矢印。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 2, 4 ... Electrocardiograph (biological information acquisition apparatus) 10 ... 1st electrode (electrode) 12 ... 2nd electrode (electrode) 14 ... 3rd electrode (electrode) 16 ... 4th electrode (electrode) 18 ... Electrode array DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Instrumentation amplifier (differential amplification part) 22 ... LPF 24 ... Amplification part 26 ... A / D conversion part 28 ... Control part 30 ... Display part 32 ... Memory | storage part 34 ... Operation part 35 ... Signal A 36 ... Signal B 37 , 38 ... Waveform 40 ... Electrocardiogram signal 42 ... Accelerometer 43 ... Motion analysis unit (motion analysis means) 44 ... Amplification unit 46 ... A / D conversion unit 100 ... Human body (subject) 102 ... Upper arm 104 ... Biceps 106 ... triceps 108 ... arrow.

Claims (5)

被検体に接触する複数の電極を備える電極アレイと、
前記電極アレイの各電極間の電位を差動検出することによって前記被検体の心電信号の心電R波を計測し、複数の電極から心電R波が取れる複数の電極組合せを特定する心電特定手段と、
前記心電特定手段で特定された前記電極アレイ内の電極の組合せによる電位を差動検出することによって前記被検体の心電信号の心電R波を計測する心電計測手段と、
前記心電計測手段による心電R波の計測結果に基づいて、前記心電信号の筋電ノイズのないときの心電R波の極性を求める極性検出手段と、
前記心電計測手段による心電R波の計測結果に基づいて、前記心電信号の筋電ノイズがあるときの前記電極アレイ内の電極の組合せによる前記心電信号の相関値を求める相関値検出手段と、
前記極性検出手段で求める心電R波の極性と前記相関値検出手段で求める前記相関値とから前記心電信号の組合せ及びその加減算処理を決定する加減算処理決定手段と、
を含むことを特徴とする生体情報取得装置。
An electrode array comprising a plurality of electrodes in contact with the subject;
A heart that measures the electrocardiographic R wave of the electrocardiographic signal of the subject by differentially detecting the potential between the electrodes of the electrode array, and identifies a plurality of electrode combinations that can take the electrocardiographic R wave from the plurality of electrodes. Electric identification means;
An electrocardiogram measurement unit that measures an electrocardiogram R wave of the electrocardiogram signal of the subject by differentially detecting a potential due to a combination of electrodes in the electrode array identified by the electrocardiogram identification unit;
Polarity detection means for determining the polarity of the electrocardiogram R wave when there is no myoelectric noise of the electrocardiogram signal based on the measurement result of the electrocardiogram R wave by the electrocardiogram measurement means;
Correlation value detection for obtaining a correlation value of the electrocardiogram signal by a combination of electrodes in the electrode array when there is myoelectric noise of the electrocardiogram signal based on a measurement result of the electrocardiogram R wave by the electrocardiogram measurement means Means,
An addition / subtraction process determination means for determining a combination of the electrocardiogram signals and an addition / subtraction process from the polarity of the electrocardiogram R wave obtained by the polarity detection means and the correlation value obtained by the correlation value detection means;
A biometric information acquisition apparatus comprising:
請求項1に記載の生体情報取得装置において、
前記加減算処理決定手段は、リアルタイムに実行されることを特徴とする生体情報取得装置。
The biological information acquisition apparatus according to claim 1,
The biological information acquisition apparatus according to claim 1, wherein the addition / subtraction process determination means is executed in real time.
請求項1又は2に記載の生体情報取得装置において、
前記被検体の身体の少なくとも一部に装着され、駆動信号に基づいて振動する振動子によって力学量を検出することで、該被検体が運動中か否かの判断に用いられる力学量検出部と、
前記力学量検出部からの信号を解析する動作解析手段と、
を含み、
前記動作解析手段は、前記被検体の動きごとに、その時に使用された前記電極の組合せ、演算方法をデータベース化したファイルを生成するとともに、前記生成されたファイルを用いて前記力学量検出部からの信号に基づき前記電極の組合せを選択することを特徴とする生体情報取得装置。
The biological information acquisition apparatus according to claim 1 or 2,
A mechanical quantity detector that is attached to at least a part of the body of the subject and detects a mechanical quantity by a vibrator that vibrates based on a drive signal, and is used to determine whether or not the subject is in motion; ,
Motion analysis means for analyzing a signal from the mechanical quantity detection unit;
Including
The motion analysis unit generates a file in which the combination of the electrodes used at that time and the calculation method are made into a database for each movement of the subject, and from the mechanical quantity detection unit using the generated file. A biological information acquisition apparatus that selects a combination of the electrodes based on the signal.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の生体情報取得装置において、
前記電極アレイの複数の電極は、前記被検体の上腕部の筋肉の中央部と端部とに配置されていることを特徴とする生体情報取得装置。
In the biometric information acquisition device according to any one of claims 1 to 3,
The biological information acquisition apparatus according to claim 1, wherein the plurality of electrodes of the electrode array are arranged at a central portion and an end portion of a muscle of the upper arm portion of the subject.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の生体情報取得装置において、
2つの入力の電位を差動増幅する差動増幅部をさらに含むことを特徴とする生体情報取得装置。
In the living body information acquisition device according to any one of claims 1 to 4,
A biological information acquisition apparatus, further comprising a differential amplifier that differentially amplifies the potentials of two inputs.
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