JP2016022112A - 運動負荷試験システム - Google Patents

Abstract

【課題】心電図波形の判読性低下を抑制すること。【解決手段】運動負荷試験システムにおいて、エルゴメータは、被検者が着座可能な着座部と、被検者の運動のために回転可能に構成された回転体と、被検者が回転体を用いて運動をするときに被検者に負荷がかかるように回転体の回転を制動する制動機構と、ハンドルと表示装置とのうち少なくとも一方を含む運動試験補助器具と、着座部の前方に配置され、運動試験補助器具を固定的に支持する支持部と、支持部又は支持部に固定的に支持された運動試験補助器具に装着され、インプットボックスを保持するように構成された保持具と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、運動負荷試験システムに関し、特に、エルゴメータを用いた運動負荷試験システムに関する。

運動負荷試験は、心電図検査方法の一種であり、運動によって被検者の心臓に負担をかけさせ、その際に変化し得る心電図（負荷心電図）を運動前から運動後まで測定するものである。エルゴメータを用いた運動負荷試験では、被検者は、座位又は仰臥位の状態で自転車型の回転ペダルをこぐ運動を行う。運動負荷のかけ方としては、エルゴメータを用いるもののほか、トレッドミルを用いるもの（例えば特許文献１参照）、マスターステップを用いるもの等が知られている。

エルゴメータを用いた運動負荷試験システムは一般に、エルゴメータと、エルゴメータの動作を運動負荷試験のプロトコールに従って制御すると共に被検者の心電図を計測する、運動負荷試験用の心電計（負荷試験用システム心電計）と、被検者の心電図信号の入力を受け、これを負荷試験用システム心電計に出力するインプットボックスと、を有する。インプットボックスは通常、その内部にて心電図信号に対して所定の信号処理を施すように構成されている。

エルゴメータを用いた従来の運動負荷試験システムでは、インプットボックスは、使用時、被検者（例えば腰部）に装着される。

特開２０１０−０５７６７７号公報

運動負荷試験は、被検者の安静状態を必須とする通常の心電図検査とは全く異なり、運動負荷中の心電図を測定する。運動負荷中の心電図の場合、基線動揺及びアーチファクトのような判読困難な波形が得られる可能性が安静時の心電図に比べて高い。

上記従来の運動負荷試験システムでは、インプットボックスが被検者に装着される。そのため、被検者がペダルをこぐときの身体の揺れなどの体動がインプットボックスに直接伝わりやすい。これらのように、インプットボックスに体動が伝達すると、例えば心電図電極のケーブルとインプットボックスのコネクタとの接触状態、或いはインプットボックス内の各種回路部品の接続状態や動作状態等に影響して、インプットボックス内で伝送される心電図信号にノイズが重畳される可能性がある。

ここで、ペダルこぎ運動時の体動には通常、個人差がある。例えば、比較的体力のない被検者は、比較的体力のある被検者に比べて、身体の揺れ幅が大きくなる傾向がある。また、エルゴメータのペダルの回転半径（クランク長さ）に対する被検者の下肢の長さによっても、身体の揺れ幅が異なる場合がある。このようにペダルこぎ運動時の体動に個人差があると、インプットボックス内でのノイズ重畳にも個人差が生じ得るため、心電図波形の波形品質向上に一定の限界があった。

本発明の目的は、心電図波形の波形品質を向上させることができる運動負荷試験システムを提供することである。

本発明の運動負荷試験システムは、エルゴメータと、心電計と、被検者に装着可能な心電図電極から心電図信号の入力を受け、前記心電図信号を前記心電計に出力するインプットボックスと、を有する運動負荷試験システムであって、前記エルゴメータは、前記被検者が着座可能な着座部と、前記被検者の運動のために回転可能に構成された回転体と、前記被検者が前記回転体を用いて運動をするときに前記被検者に負荷がかかるように前記回転体の回転を制動する制動機構と、前記被検者が把持可能なグリップを有するハンドルと、前記エルゴメータの状態を表示する表示装置と、のうち少なくとも一方を含む運動試験補助器具と、前記着座部の前方に配置され、前記運動試験補助器具を固定的に支持する支持部と、前記支持部又は前記支持部に固定的に支持された前記運動試験補助器具に装着され、前記インプットボックスを保持する保持具と、を有する。

本発明によれば、インプットボックスを被検者の胴体や脚部から離れた位置で保持することができるため、被検者の体動が直接的にインプットボックスに伝達することを回避することができる。したがって、心電図信号へのノイズ重畳に個人差が生じることを抑制することができ、これにより心電図波形の波形品質を向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係る運動負荷試験システムの構成を示すブロック図 同システム内のインプットボックスの保持具の装着位置を例示するためのエルゴメータの外観図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る運動負荷試験システムの構成を示すブロック図である。図１の運動負荷試験システム１００は、エルゴメータ１１０と、心電図電極１２０が接続されるインプットボックス１３０と、負荷試験用システム心電計１４０と、を有する。

エルゴメータ１１０は、ペダル部１１１、制動部１１２及びモニタ部１１３を有する。ペダル部１１１は、被検者の運動に使用される回転体としてのペダル１１１ａ（図２参照）を有する。ペダル１１１ａは、被検者が下肢で回転させるペダルこぎ運動を実施可能な、自転車のペダルのように構成されている。

制動部１１２は、機構的にペダル１１１ａと接続された制動機構１１２ａを有する。制動機構１１２ａは、ペダルこぎ運動をする被検者の下肢に負荷がかかるようにペダル１１１ａに荷重をかけてその回転を制動するものである。荷重のかけ方としては例えば電磁方式や機械方式等があり、負荷試験用システム心電計１４０から伝送される制御信号に従って制動強度が制御される。表示部としてのモニタ部１１３は、表示画面（図示せず）を有し、例えばペダル１１１ａの回転数、この回転数と制動強度とから算出される負荷量、又はペダルこぎ運動の持続時間等、エルゴメータ１１０の動作状態を表示する。なお、表示部は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）の点灯／非点灯によってエルゴメータ１１０の電源のオン／オフの状態を表示するような構成であってもよい。

心電図電極１２０は、被検者の胸部に装着可能な電極部１２１と、電極部１２１とインプットボックス１３０とを電気的に接続する導線を有するケーブル１２２と、を有する。

インプットボックス１３０は、増幅部１３１、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換部１３２、アイソレーション部１３３及び送信部１３４を有する。

増幅部１３１及びＡ／Ｄ変換部１３２は、心電図電極１２０からの心電図信号に対して増幅及びＡ／Ｄ変換といった信号処理を施す。アイソレーション部１３３は、増幅部１３１及びＡ／Ｄ変換部１３２において信号処理を施された心電図信号を内部のフォトカプラ（図示せず）経由で伝送させることによって、入力側と出力側とを電気的に分離する。送信部１３４は、アイソレーション部１３３からの心電図信号を送信し、これにより心電図信号を通信ケーブル（図示せず）経由でインプットボックス１３０から負荷試験用システム心電計１４０に伝送させる。

負荷試験用システム心電計１４０は、システム制御部１４１、操作部１４２、エルゴメータ制御部１４３、受信部１４４、心電図処理部１４５、記録部１４６及びモニタ部１４７を有する。

システム制御部１４１は、運動負荷試験システム１００の全体の動作及び設定を制御する。操作部１４２は、例えばキーボード及びマウス等であり、検査者は操作部１４２を用いて、システム制御部１４１による動作制御及び設定のための入力を行う。エルゴメータ制御部１４３は、エルゴメータ１１０を用いた運動負荷試験のプロトコールに従ってエルゴメータ１１０の動作を制御する。受信部１４４は、インプットボックス１３０からの心電図信号を受信して心電図処理部１４５に供給する。心電図処理部１４５は、供給された心電図信号に対してフィルタリング及びアベレージング等の信号処理を行うと共に、波形処理後の心電図信号に基づいて心電図を測定し、その測定結果及び波形をモニタ部１４７に表示させたり記録部１４６に記録させたりする。モニタ部１４７は心電図の測定結果及び波形を表示可能な画面を有する表示装置であり、記録部１４６は心電図の測定結果及び波形を印字するプリンタである。

なお、本実施の形態では、エルゴメータ制御部１４３が心電計と一体化されて構成された負荷試験用システム心電計１４０が採用されているが、本発明の運動負荷試験システムの構成はこれだけに限定されない。例えば、エルゴメータ制御部１４３を内蔵しない一般的な心電計をインプットボックスと通信可能に接続して使用すると共に、エルゴメータ制御部１４３を別のコンピュータ装置で実現させても良い。

図２は、エルゴメータ１１０の外観図である。図２に示されているように、エルゴメータ１１０は、ペダル１１１ａを支持すると共に制動部１１２を内蔵する本体部１１４を有する。また、エルゴメータ１１０は、前述のモニタ部１１３のほか、着座部１１５、ハンドル１１６及び支柱１１７を有する。

着座部１１５は、本体部１１４、特にペダル１１１ａの上側に配置され、ペダルこぎ運動をする被検者が着座するためのものである。本実施の形態では、着座部１１５はサドルを備える。なお、本実施の形態では、本体部１１４が着座部１１５の下側に配置されているが、本体部１１４は、着座部１１５の位置よりも前方、例えばモニタ部１１３やハンドル１１６の下側に配置されていてもよい。また、着座部は、被検者の臀部全体を載せることができるように構成されたシートであってもよいが、サドルの場合はシートの場合に比べてペダルこぎ運動の際に身体の揺れが大きくなりやすく個人差も生じやすいため、本発明はサドルが使用される場合に特に有利である。

支持部としての支柱１１７は、モニタ部１１３及びハンドル１１６のような負荷試験補助器具を支持するための部材であって、着座部１１５の前方で本体部１１４から延設されている。支柱１１７の上端には、モニタ部１１３及びハンドル１１６が固定されている。すなわち、支柱１１７はモニタ部１１３及びハンドル１１６を固定的に支持する。ハンドル１１６は、把持可能に構成されたグリップ１１６ａ、１１６ｂを有する。グリップ１１６ａ、１１６ｂは、着座部１１５に着座してペダルこぎ運動をする被検者の手が届く位置に配置される。

また、エルゴメータ１１０は、インプットボックス１３０を保持する保持具を有する。保持具は、着座部１１５に着座してペダルこぎ運動をする被検者から離れた位置、例えば着座部１１５及び本体部１１４よりも支柱１１７の近傍に配置される。保持具は、クランプ、クリップ、フック、テープ等のような部材であって、支柱１１７の近傍、より具体的には支柱１１７、ハンドル１１６及びモニタ部１１３のいずれかに装着可能に構成されたものであれば良い。なお、ハンドル１１６への装着に適した保持具を用いて、インプットボックス１３０をハンドル１１６に取り付ける場合、その取り付け位置は、グリップ１１６ａ、１１６ｂを握る被検者の邪魔にならないようにグリップ１１６ａ、１１６ｂ以外の部分であることが好ましい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、インプットボックス１３０は、被検者の胴体や脚部から離れた、支柱１１７又はこの支柱１１７に固定的に支持されたハンドル１１６若しくはモニタ部１１３の位置で保持される。そのため、被検者の体動が直接的にインプットボックスに伝達することを回避することができる。したがって、被検者の体動に個人差が生じたとしても、この体動に起因して心電図信号に重畳されるノイズに個人差が生じることを抑制することができ、これにより心電図波形の波形品質を向上させることができる。

ちなみに、背景技術の説明で述べたように運動負荷試験ではマスターステップやトレッドミルを用いることもできるが、マスターステップには、本実施の形態のモニタ部１１３やハンドル１１６のような負荷試験補助器具が存在せず、それを支持する支持部も当然存在しないので、マスターステップを用いる運動負荷試験システムに本実施の形態を適用することは不可能である。一方、トレッドミルには、負荷試験補助器具やその支持部に相当する構成が存在するので、トレッドミルを用いる運動負荷試験システムに本実施の形態を適用することが一比較例として考えられる。しかしながら、トレッドミルの場合、運動中の被検者がトレッドミルの後方に飛ばされることがあり、その際、心電図電極のケーブルと接続されたインプットボックスが被検者側でなくトレッドミル側に装着されていると、被検者がケーブルに引っ張られ、これが原因で被検者が怪我をする虞がある。すなわち、本実施の形態は、トレッドミルを用いる運動負荷試験システムに適用するべきではない。これに対し、エルゴメータを用いる運動負荷試験システムの場合、運動中の被検者が飛ばされることはない。したがって、本発明はエルゴメータを用いる運動負荷試験システムに最適である。

以上、本発明の実施の形態について説明した。以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。上記装置の構成及び動作についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能である。

１００ 運動負荷試験システム
１１０ エルゴメータ
１１１ ペダル部
１１１ａ ペダル
１１２ 制動部
１１２ａ 制動機構
１１３、１４７ モニタ部
１１４ 本体部
１１５ 着座部
１１６ ハンドル
１１６ａ、１１６ｂ グリップ
１１７ 支柱
１２０ 心電図電極
１２１ 電極部
１２２ ケーブル
１３０ インプットボックス
１３１ 増幅部
１３２ Ａ／Ｄ変換部
１３３ アイソレーション部
１３４ 送信部
１４０ 負荷試験用システム心電計
１４１ システム制御部
１４２ 操作部
１４３ エルゴメータ制御部
１４４ 受信部
１４５ 心電図処理部
１４６ 記録部

Claims (4)

1. エルゴメータと、心電計と、被検者に装着可能な心電図電極から心電図信号の入力を受け、前記心電図信号を前記心電計に出力するインプットボックスと、を有する運動負荷試験システムであって、
   前記エルゴメータは、
   前記被検者が着座可能な着座部と、
   前記被検者の運動のために回転可能に構成された回転体と、
   前記被検者が前記回転体を用いて運動をするときに前記被検者に負荷がかかるように前記回転体の回転を制動する制動機構と、
   前記被検者が把持可能なグリップを有するハンドルと、前記エルゴメータの状態を表示する表示装置と、のうち少なくとも一方を含む運動試験補助器具と、
   前記着座部の前方に配置され、前記運動試験補助器具を固定的に支持する支持部と、
   前記支持部又は前記支持部に固定的に支持された前記運動試験補助器具に装着され、前記インプットボックスを保持する保持具と、
   を有する、
   運動負荷試験システム。
2. 前記着座部は、サドルである、
   請求項１に記載の運動負荷試験システム。
3. 前記保持具が前記ハンドルに装着される場合、前記保持具は、前記グリップを除く部分に装着される、
   請求項１又は２に記載の運動負荷試験システム。
4. 前記回転体は、前記被検者が下肢で回転させるペダルこぎ運動を実施可能に構成されたペダルである、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の運動負荷試験システム。

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