JP2012527290A

JP2012527290A - 心拍測定装置

Info

Publication number: JP2012527290A
Application number: JP2012511379A
Authority: JP
Inventors: エムアールツ，ロナルデュス; シダルトバムバング，ウートモ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2012-11-08
Also published as: EP2432391B1; US9445750B2; RU2011151630A; PL2432391T3; US20120053471A1; RU2549993C2; CN102427764B; WO2010133996A1; BRPI1007668A2; CN102427764A; EP2432391A1

Abstract

本発明は、対象（６）の心拍及び／又は心拍変動を測定するよう構成される心拍測定装置及び方法に係る。心拍測定装置（１）は、ホルダ（２）と、ホルダ（２）へ動作上接続されるモーションセンサ（４）とを有する。ホルダ（２）は、ホルダ（２）に横たわる又は支えられている対象（６）の身体部分の少なくとも一部を坦持するよう構成され、且つ、少なくとも部分的に地面（７）に対して水平方向に可動であるよう構成される。モーションセンサ（４）は、少なくとも部分的に水平方向における対象（６）の動きによって生成される信号を測定するよう構成される。このように、実施費用を低く保ちながら、信頼できる信号が、対象の心拍及び／又は心拍変動を測定するために得られる。

Description

本発明は、心拍測定の分野、特に、目立たないように心拍及び／又は心拍変動を測定することに係る。

米国特許出願公開第２００８／００７７０２０（Ａ１）号明細書（特許文献１）は、心肺活動のようなバイタルサインを心弾動計（ballistograph）を用いてモニタする方法及び装置について記載している。この方法及び装置は、幼児用寝台で眠っている乳幼児、入院中の患者、自宅にいる又は専門看護を受けている慢性疾患者、又は高齢者治療環境にある者をモニタするために使用される。

心臓の活動は、人間又は動物にとって最も重要なバイタル生命サインの１つである。以下で、対象には、人間（例えば、乳児又は新生児）及び動物が含まれる。本明細書では、新生児に焦点が当てられている。しかし、本発明の考えは、全ての人間又は動物に適用可能である。心拍、略してＨＲ、及び心拍変動又は心拍変化、略してＨＲＶは、生理学及び心理学において関心のある題目になっている。いずれの値も、媒体生命サインをも他にするのに特に関心が持たれている。ＨＲＶは、副交感神経系（ＰＮＳ）と交感神経系（ＳＮＳ）との間のバランスによって生じ、ＰＮＳ及びＳＮＳは夫々、ＨＲを低減又は増大させる。

心弾動計による法の原理は、特に固定された地面に対して垂直な方向における、横たわっている人の動きをモニタするために、その人物が横たわるマットレスの下に配置されているモーションセンサに基づく。

しかし、心弾動計による方法の使用は、地面に対して垂直な方向に向けられた力を主に測定するという事実に因り、問題がある。しかし、対象の身体、望ましくは人間の身体、における大動脈弓インパルスによる力は、主に、地面に対して水平な方向に向けられている。

心弾動計による方法に加えて、電極の使用も知られている。電極により心臓の活動を測定するこの代替方法は、特に、新生児、乳児又は小児には、ひどく目立つ。これは、子供が、小児患者の接触を改善するために容易に親に送り届けられなければならず、あるいは、子供が、例えば病院で働いている医者又は看護士等の介護者にとって容易に近づきやすくなければならないことに因る。言うまでもないが、子供の肌は非常に薄く且つ傷つきやすく、電極の取り外しにより損傷を受けることがある、他方で、そのようなシステムはロバストであり、擾乱的な動きアーティファクトの中でHRを検出することができ、また、当該システムは、衛生的な理由のために保持するのが容易である。

とは言え、特に新生児のＨＲ又はＨＲＶを測定する場合に、先行技術の問題を解消する必要性が存在する。

米国特許出願公開第２００８／００７７０２０（Ａ１）号明細書

本発明の目的は、実施費用を低く保ちながら、信頼でき且つ目立たない方法で対象の心拍及び／又は心拍変動を測定する可能性を提供することである。

上記の目的は、独立請求項で請求される発明によって達成される。好ましい実施形態は、従属請求項において定義される。

本発明の第１の態様に従って、上記の目的は、対象の心拍及び／又は心拍変動を測定するよう構成される心拍測定装置であって、ホルダと、該ホルダへ動作上接続されるモーションセンサとを有し、前記ホルダは、当該ホルダに横たわる又は支えられている前記対象の身体部分の少なくとも一部を坦持するよう構成され、且つ、少なくとも部分的に地面に対して水平方向に可動であるよう構成され、前記モーションセンサは、少なくとも部分的に前記水平方向における前記対象の動きによって生成される信号を測定するよう構成される、心拍測定装置によって達成される。

モーションセンサを用いて、地面に対して又は対象の長手方向に対して、垂直方向ではなく、水平方向において、大動脈弓インパルスの力を検知又は測定することが、本発明の考えである。従って、心弾動測定は、信頼できる信号を得るよう構成される新しい態様において適用され、その信頼できる信号から、ＨＲ及び／又はＨＲＶといった心臓の活動に関する情報が取得可能である。

語「身体部分」は、対象の全身、上半身及び／又は手足等の、対象の体の部分を指す。対象は、人間（例えば、新生児）又は動物であってよい。語「対象の動き」は、身体部分の動き、例えば、全身、胸部及び／又は手足の動きを指す。

前記モーションセンサが少なくとも部分的に水平方向における前記対象の動きによって生成される信号を測定するよう構成されるとの特徴は、前記ホルダが配置されている地面に対して水平な方向で前記対象の動きが測定されることを意味し、また、前記対象の動きは、水平方向における成分に加えて、前記事面に対して垂直な方向における成分を有してもよい。従って、水平及び垂直方向の複合的な動きも測定可能であり、本発明に従属する。

横たわっている人に関して、大動脈弓インパルスによる力は、通常は、地面に対して又は前記ホルダの長手軸方向に対して水平な方向に向けられているので、水平成分を含む前記対象の動きにより生成される信号を測定することは有利である。

望ましくは、前記モーションセンサは、電気式モーションセンサ、機械式モーションセンサ及び光学式モーションセンサのうちの１つに対応する。

本発明の好ましい実施形態に従って、当該心拍測定装置は、前記モーションセンサへ動作上接続されるモニタリングユニットを更に有し、該モニタリングユニットは、前記モーションセンサから前記信号を受信するよう構成され、且つ、前記対象の心拍及び／又は心拍変動に関する情報を前記信号から生成するよう構成される。望ましくは、前記モニタリングユニットは、前記対象の心拍及び／又は心拍変動に関する前記情報をユーザへ伝えるよう構成される。前記モニタリングユニットは、望ましくは、ＨＲ及び／又はＨＲＶに関する情報を表示するよう構成されるディスプレイユニットを有する。

注目すべきは、「前記対象の心拍及び／又は心拍変動に関する前記情報をユーザへ伝える」との事項は、ユーザ、例えば、対象自身又は対象とは別の人物（例えば、医者又は看護士）が、前記情報を表示するよう構成されている、前記モニタリングユニットに含まれるディスプレイユニットを見ることによって、ＨＲ及び／又はＨＲＶの状態を知らされることを意味する点である。

本発明の他の好ましい実施形態に従って、前記モーションセンサは、第１の電極と第２の電極との間に形成される電気容量を有するキャパシタを備える電気式モーションセンサに対応し、前記第１の電極は地面に対して固定され、前記第２の電極は前記ホルダに対して固定される。

望ましくは、電気容量の変化は、前記第１の電極と前記第２の電極との間の相対位置によって決定され、該変化は、ＨＲ及び／又はＨＲＶに等しい比率に比例する。望ましくは、当該心拍測定装置の出力は、ＨＲ及び／又はＨＲＶに比例する周波数を持った信号を有する。本発明の更なる好ましい実施形態に従って、前記キャパシタは、発振器回路に含まれ、該発振器回路の出力は、前記心拍によって変調される周波数信号である。望ましくは、前記発振器の出力は、バイナリ信号である。このように、前記出力は、直接的にデジタル領域にあり、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）は必要とされない。心弾動信号は、前記周波数変調を検出することによって得られ、その周波数を決定することで、心拍が得られる。前記出力がバイナリ信号ではない場合には、当該心拍測定装置は、望ましくは、アナログ出力信号をデジタル出力信号、望ましくはバイナリ出力信号へ変換するよう構成されるアナログ−デジタル変換器を有する。

本発明の更なる他の好ましい実施形態に従って、当該心拍測定装置は、少なくとも部分的に地面に直交する方向において前記対象の力及び／又は重さを決定するよう構成されるスケールを更に有する。更なる好ましい実施形態に従って、少なくとも部分的に前記水平方向において前記ホルダの移動を可能にするよう構成されるサスペンションユニットが設けられる。望ましくは、前記ホルダは、ベッド、マットレス、クッション、幼児用寝台及び／又は保育器を有し、前記サスペンションユニットは、望ましくは、バネを有する。

本発明の第２の態様に従って、上記の目的は、本発明の第１の態様に従う心拍測定装置の使用であって、前記心拍及び／又は心拍変動は、望ましくはモニタリング用途のために、測定され、且つ／あるいは、前記心拍及び／又は心拍変動は、心不全の発生を決定するために使用され、望ましくは、前記心不全の決定時に、前記心拍測定装置はアラーム信号を発生させる、使用によって達成される。

本発明の第３の態様に従って、上記の目的は、対象の心拍及び／又は心拍変動を測定する方法であって、少なくとも部分的に地面に対して水平な方向における前記対象の動きによって生成される信号を測定するステップを有する方法によって達成される。

望ましくは、容量性測定システムが、その信頼性及び低い実施費用により、使用される。望ましくは、この容量性測定システムは、人間の心臓の活動、特に、幼児用寝台に横たわっている新生児の心臓の活動を測定することを目的としている。前記容量性測定システムは、赤ん坊又は新生児の体重を決定するよう構成されるスケールと容易に組み合わされ得る。

本発明の心拍測定装置は、インキュベータ（例えば、新生児集中治療保育器）に容易に内臓又は埋込可能である。対象の身体に取り付けられた又はその近くに置かれたセンサを用いることなくＨＲを測定することが望ましい。言うまでもなく、これは、特に、新生児集中治療保育器の中で横たわる新生児にとって、目立たない。

例えば、当該方法は、対象の睡眠の間又は睡眠開始の間にＨＲ又はＨＲＶを決定するために、あるいは、睡眠病状（例えば、脚不穏症）を検出するために、あるいは、睡眠中又は覚醒中にベッドに横たわっている間にてんかん発作を検出するために使用されてよく、全てはベッドの動きを引き起こす。

本発明の好ましい実施形態に従って、ホルダに横たわっている赤ん坊及びホルダに取り付けられている測定システムを概略的に示す。本発明の好ましい実施形態に従って、発振器の発振周波数を決定するよう構成される電気容量を有するキャパシタを示す。

本発明のこれらの及び他の態様は、以降で記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。

地面に対して、垂直方向ではなく、水平方向において動きを測定するよう構成されるモーションセンサを使用することが、本発明の一般概念である。これは、ホルダの変更を必要とせず、大動脈弓インパルスによる力は主に水平方向に向けられ、一方、水平方向に直交する方向、すなわち、地面に対して垂直な方向では、力はずいぶん小さい。

図１は、モーションセンサ４へ動作上接続されているホルダ２に横たわっている赤ん坊又は新生児６を概略的に示す。地面７は「固定された世界」であり、固定地面とも呼ばれる。心拍測定装置１は、本発明の好ましい実施形態に従う電気式モーションセンサに対応するモーションセンサ４を有する。モーションセンサ４は、本発明の好ましい実施形態に従って適用される容量性測定システムを有する。ホルダ２は、ホルダ２に横たわっている新生児６の身体を坦持するよう構成される。ホルダ２は、本発明の好ましい実施形態に従って、保育器に対応する。ホルダ２は、少なくとも地面７に対して水平な方向において可動であるよう構成され、モーションセンサ４は、少なくとも部分的に水平方向における新生児６の動きによって生成される信号を測定するよう構成される。

本発明の好ましい実施形態に従って、ホルダ２のためのサスペンションユニット３は、それが地面７に対して水平な方向においてある程度（例えば、数ミリメートル）まで容易に可動であるよう構成される。更に、モーションセンサ４によって検知された信号を増幅するよう構成される増幅器５が使用される。

図２は、本発明の好ましい実施形態に従う測定システムの配置を示す。図２においてＰ１及びＰ２として示されるプレート又は電極８及び９は、図２においてＯＳＣとして示される発振器１０の発振周波数を決定するよう構成されるキャパシタを形成する。発振器１０は、図２においてＴとして示される平均周期時間を有し、ＨＲにより変調される信号を供給する。第１の電極８は固定地面に取り付けられ、第２の電極９は、図１に示されるように新生児６が眠るホルダ２に取り付けられる。発振器１０は、電極８及び９の間の距離といった所定パラメータに依存する電気容量を持ったキャパシタを有する。

注目すべきは、新生児６の大動脈弓を流れる血液によって生じるインパルスにより、第１の電極８の位置は第２の電極９に対して変化して、キャパシタンスは、ＨＲに等しい若しくは比例する比率、又は平均周期時間Ｔに反比例する比率を有して値が変化することである。

２つの電極８及び９によって形成されるキャパシタが発振器１０の一部を構成するという事実により、発振器１０の出力信号は、ＨＲにより変調された周波数を持った信号を有する。発振器の出力信号がバイナリ出力信号を有するとすると、出力信号は直接的にデジタル領域にあり、従って、変換されてはならない。しかし、出力信号がアナログ領域にある場合には、ＡＤＣが適用可能である。測定された信号の周波数変調を検出することによって、得られた又は取り出された心弾動信号は、ＨＲ又はＨＲＶを決定するために使用される。

本発明の他の好ましい実施形態に従って、本発明の考えは、地面に対して垂直な方向における力を測定するよう構成されるスケールと組み合わされる。従って、地面に対して又は新生児６の長手方向に対して水平な方向における動きを測定するのみならず、新生児６の体重を測定することも可能になる。

本発明について図面及び上記の記述において詳細に説明及び記載してきたが、そのような説明及び記載は、例示又は見本であり、限定ではない。すなわち、本発明は、開示されている実施形態に限定されない。

開示されている実施形態に対する他の変形は、図面、本明細書、及び添付の特許請求の範囲の検討から、当業者によって、請求される発明を実施する際に、理解され実行され得る。特許請求の範囲において、語「有する（comprising）」は、他の要素又はステップを除くわけではなく、冠詞「１つの（a又はan）」は、複数個を除くわけではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項において挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを意味するものではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、発明の技術範囲を限定するよう解されるべきではない。

本発明の第１の態様に従って、上記の目的は、対象の心拍及び／又は心拍変動を測定するよう構成される心拍測定装置であって、ホルダと、該ホルダへ動作上接続されるモーションセンサとを有し、前記ホルダは、当該ホルダに横たわる又は支えられている前記対象の身体部分の少なくとも一部を坦持するよう構成され、且つ、少なくとも部分的に地面に対して水平方向に可動であるよう構成され、前記モーションセンサは、少なくとも部分的に前記水平方向における前記対象の動きによって生成される信号を測定するよう構成され、前記モーションセンサは、第１の電極と第２の電極との間に形成される電気容量を有するキャパシタを備える電気式モーションセンサに対応し、前記第１の電極は地面に対して固定され、前記第２の電極は前記ホルダに対して固定される、心拍測定装置によって達成される。

前記モーションセンサは、第１の電極と第２の電極との間に形成される電気容量を有するキャパシタを備える電気式モーションセンサに対応し、前記第１の電極は地面に対して固定され、前記第２の電極は前記ホルダに対して固定される。

本発明の第３の態様に従って、上記の目的は、対象の心拍及び／又は心拍変動を測定する方法であって、少なくとも部分的に地面に対して水平な方向における前記対象の動きによって生成される信号を測定するステップを有し、前記対象の身体部分の少なくとも一部は、ホルダに横たわり又は支えられており、前記信号は、地面に対して固定された第１の電極と、前記ホルダに対して固定された第２の電極との間に形成されるキャパシタンスによって、測定される、方法によって達成される。

容量性測定システムが、その信頼性及び低い実施費用により、使用される。望ましくは、この容量性測定システムは、人間の心臓の活動、特に、幼児用寝台に横たわっている新生児の心臓の活動を測定することを目的としている。前記容量性測定システムは、赤ん坊又は新生児の体重を決定するよう構成されるスケールと容易に組み合わされ得る。

Claims

対象の心拍及び／又は心拍変動を測定するよう構成される心拍測定装置であって、
ホルダと、
前記ホルダへ動作上接続されるモーションセンサと
を有し、
前記ホルダは、当該ホルダに横たわる又は支えられている前記対象の身体部分の少なくとも一部を坦持するよう構成され、且つ、少なくとも部分的に地面に対して水平方向に可動であるよう構成され、
前記モーションセンサは、少なくとも部分的に前記水平方向における前記対象の動きによって生成される信号を測定するよう構成される、心拍測定装置。
前記モーションセンサは、電気式モーションセンサ、機械式モーションセンサ及び光学式モーションセンサのうちの１つに対応する、
請求項１に記載の心拍測定装置。
前記モーションセンサへ動作上接続されるモニタリングユニットを更に有し、
前記モニタリングユニットは、前記モーションセンサから前記信号を受信するよう構成され、且つ、前記対象の心拍及び／又は心拍変動に関する情報を前記信号から生成するよう構成される、
請求項１又は２に記載の心拍測定装置。
前記モニタリングユニットは、前記対象の心拍及び／又は心拍変動に関する前記情報をユーザへ伝えるよう構成される、
請求項３に記載の心拍測定装置。
前記モーションセンサは、第１の電極と第２の電極との間に形成される電気容量を有するキャパシタを備える電気式モーションセンサに対応し、
前記第１の電極は地面に対して固定され、前記第２の電極は前記ホルダに対して固定される、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の心拍測定装置。
前記キャパシタは、発振器回路に含まれ、該発振器回路の出力は、前記心拍によって変調される周波数信号である、
請求項５に記載の心拍測定装置。
少なくとも部分的に地面に直交する方向において前記対象の力及び／又は重さを決定するよう構成されるスケールを更に有する、
請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の心拍測定装置。
前記ホルダは、少なくとも部分的に前記水平方向において当該ホルダの移動を可能にするよう構成されるサスペンションユニットを有する、
請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の心拍測定装置。
前記ホルダは、ベッド、マットレス、クッション、幼児用寝台及び／又は保育器を有する、
請求項８に記載の心拍測定装置。
前記サスペンションユニットは、バネを有する、
請求項８又は９に記載の心拍測定装置。
請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載の心拍測定装置の使用であって、
前記心拍及び／又は心拍変動は、モニタリング用途のために測定され、且つ／あるいは、前記心拍及び／又は心拍変動は、望ましくは、心不全の発生を決定するために使用され、
望ましくは、前記心不全の決定時に、前記心拍測定装置はアラーム信号を発生させる、使用。
対象の心拍及び／又は心拍変動を測定する方法であって、
少なくとも部分的に地面に対して水平な方向における前記対象の動きによって生成される信号を測定するステップ
を有する方法。
少なくとも部分的に地面に対して水平方向における前記対象の動きによって生成される前記信号は、キャパシタンスによって測定される、
請求項１２に記載の方法。
前記キャパシタンスは、発振器回路の一部であり、該発振器回路は、前記心拍によって変調される周波数信号である、
請求項１３に記載の方法。
前記対象の身体部分の少なくとも一部は、水平移動を可能にするよう浮いた状態で保持される、
請求項１２乃至１４のうちいずれか一項に記載の方法。