JP2016174839A - 動物に適用される心電図情報取得用の心電センサ、心電図情報取得装置および心電図情報取得方法 - Google Patents
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Abstract
Description
心臓の電気的活動に係る一の実験態様では、病態モデルマウス(実験群マウス: 目的条件が与えられているマウス群)に、たとえば薬物の投与を行い、心電図情報(心電図波形)を取得するともに、正常マウス(コントロール群マウス)についても心電図情報(心電図波形)を取得する。
そして、両群のマウスについて取得された心電図情報を比較検討することにより、薬物の効果等を明らかにすることができる。
心電図情報の取得のために、マウスの心臓(心房や心室の近傍)に電極を埋め込む手術が施され、結果としてマウスにはダメージが与えられる。
結果として、実験群マウスおよびコントロール群マウスとして、ダメージがないマウスを用いた実験を行うことができない。
そして、コントロールマウスとトリーティドマウスについて取得された心電図情報を比較検討することにより、ストレスの影響を明らかにすることができる。
この場合にも、心電図情報の取得のために、マウスの心臓(心房や心室の近傍)に電極を埋め込む手術が施され、結果としてマウスにはダメージが与えられる。
結果として、マウスの安静時心拍数(コントロール値)と拘束ストレス時心拍数(実験値)の差によりストレスの影響を評価する場合にも、ダメージがないマウスが採用された本来の実験を行うことができない。
この場合には、マウスには肉体的・精神的な拘束ストレスが加えられている。
結果として、拘束ストレスがないマウスが用いられた実験(上述したような薬物の効果を明らかにするための実験や、上述したようなストレスの影響を明らかにするための実験)を行うことができない。
本発明の他の目的は、心臓に電極を埋め込む手術が施されておらず、かつ心電図電極も取り付けられていない動物について、心電図情報を簡単に取得することができる技術を提供することである。
そして、種々の考察を重ねることで、本発明装置の構成および本発明方法の構成に到達した。
また、動物に軽微な精神的ストレスを与え、足裏に発汗(精神性発汗)を生じさせた状況下では、またはマウス等の足裏の発汗が自然発生する状況下(たとえば、睡眠時)では、心電図情報を的確に取得できることをも見出し、この心電図情報の取得技術を本発明方法の一態様とした。
本発明は、以下を要旨とする。
動物(哺乳動物)の心臓の電気的活動を測定するために使用される心電センサであって、
床ボード、
前記床ボードの表面に形成された複数の平行な電極(本発明において、電極は表面が暴露されている)、および、
前記電極にそれぞれ接続された接地抵抗、
を備えた、
心電図情報取得用の心電センサ。
動物の心臓の電気的活動を心電図情報として取得する心電図情報取得装置であって、
心電センサと心電図情報出力回路とを備え、
前記心電センサは、
床ボード、
前記床ボードの表面に形成された複数の平行な電極、および、
前記電極にそれぞれ接続された接地抵抗、
を備え、
前記心電図情報出力回路は、
前記動物の心臓の電気的活動に伴う起電力に基づき生成された微小電流を前記接地抵抗に生じる電圧降下としてそれぞれ検出する電流検出回路を有する、
心電図情報取得装置。
(2)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに信号加算器を備え、
前記電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の前記電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記電流検出回路が反転増幅器であり、
前記電極の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の前記電流検出回路が非反転増幅器、残りのn+1個の前記電流検出回路が反転増幅器であり、または、n+1個の前記電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記電流検出回路が反転増幅器であり、
前記信号加算器は、前記電流検出回路の出力信号の全てを加算する、
心電図情報取得装置。
(2)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに心電図信号選択回路および信号加算器を備え、
前記電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の前記電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記電流検出回路が反転増幅器であり、
前記電極の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の前記電流検出回路が非反転増幅器、残りのn+1個の前記電流検出回路が反転増幅器であり、または、n+1個の前記電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記電流検出回路が反転増幅器であり、
前記心電図信号選択回路は、前記電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号を含む2つ以上の信号を選択し
前記信号加算器は、前記心電図信号選択回路により選択された前記2つ以上の信号を加算する、
心電図情報取得装置。
(2)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに反転/非反転選択回路および信号加算器を備え
前記電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを選択するスイッチを備え、
前記反転/非反転選択回路は、前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように選択信号を生成し、
前記反転/非反転選択回路は、前記電極の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n+1個の反転増幅器から出力信号が生成されるように選択信号を生成し、または、
n+1個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように選択信号を生成し、
前記信号加算器は、前記電流検出回路の出力信号の全てを加算する、
心電図情報取得装置。
(2)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに反転/非反転選択回路、心電図信号選択回路および信号加算器を備え、
前記電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを選択するスイッチを備え、
前記反転/非反転選択回路は、前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように選択信号を生成し、
前記反転/非反転選択回路は、前記電極の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n+1個の反転増幅器から出力信号が生成されるように選択信号を生成し、または、
n+1個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように選択信号を生成し、
前記心電図信号選択回路は、前記電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、当該心電図信号を含む2つ以上の出力信号を選択し、
前記信号加算器は、前記選択された2つ以上の出力信号を加算する、
心電図情報取得装置。
交流ノイズが心電図情報の取得の妨げになる場合には、電極数を偶数として、交流ノイズを完全にキャンセルすることができる 。
(5)または(6)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記反転/非反転選択回路は、
前記信号加算器の出力に現われる心電図信号波形の振幅が大きくなるように、前記選択信号を生成する、
心電図情報取得装置。
(2)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに心電図信号選択回路および信号加算器を備え、
前記電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記心電図信号選択回路は、前記電流検出回路の出力信号の中から心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、加算したときに心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなる、前記心電図信号波形が現われている出力信号を含む、2つ以上の出力信号の組を選択して出力し、
前記信号加算器は、前記心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算する、
心電図情報取得装置。
本請求項に係る発明によれば、明らかなノイズ信号を除去することができるので、SN比がより高くなる。
(2)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに心電図信号選択回路および信号加算器を備え、
前記電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを出力するスイッチを備え、
前記心電図信号選択回路は、前記電流検出回路の出力信号の中から心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、加算したときに心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなるように、前記スイッチを動作させつつ、前記心電図信号波形が現われている出力信号を含む2つ以上の出力信号の組を選択し、
前記信号加算器は、前記心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算する、
心電図情報取得装置。
電源ノイズが各電極に生じた場合、電源ノイズレベルが同じ大きさであるとは限らない。
本請求項に係る発明によれば、信号の選択および信号極性の選択の組み合わせにより、各電極に現れる電源ノイズレベルを最小にすることができる。
(3)から(9)の何れか1項に記載の心電図情報取得装置であって、
前記信号加算器の出力信号、またはさらに全ての電流検出回路の出力信号を表示する表示装置を備えた、
心電図情報取得装置。
(2)から(10)の何れか1項に記載の心電図情報取得装置であって、
離れた位置に設けられた少なくとも2つの前記電極が、1つの前記接地抵抗および当該接地抵抗が接続された前記電流検出回路を共有し、または、
離れた位置に設けられた少なくとも2つの前記電極およびこれらの電極にそれぞれ接続された前記接地抵抗が、1つの前記電流検出回路を共有する、
心電図情報取得装置。
足裏に汗腺を有する動物の心臓の電気的活動を測定する心電図情報取得方法であって、
床ボード、
前記床ボードの表面に形成された複数の平行な電極、および、
前記電極にそれぞれ接続された接地抵抗、
からなる心電図情報取得用の心電センサを用い、
前記足裏が発汗した状態において、前記電極のうち少なくとも2つの電極に異なる足裏が接触することにより前記足裏が接触した前記2つの電極の接地抵抗に流れる、前記動物の心臓の電気的活動に伴う起電力に基づく微小電流を、電流検出回路により前記接地抵抗に生じる電圧降下としてそれぞれ検出する、
心電図情報取得方法。
(12)に記載の心電図情報取得方法であって、
前記電圧降下の検出結果である心電図情報に基づき、スパイク状の信号群(spike−like signal train)をf波(心房細動)またはF波(心房粗動)として測定する、
心電図情報取得方法。
通常、f波(心房細動)およびF波(心房粗動)は、心周期よりも短い間隔で連続的に現われる。
マウスの場合には、たとえば10−40msの時間間隔で現われるスパイク状の信号群がf波として測定された。なお、人の場合には、f波は、たとえば100−250msの時間間隔で現われる。
(12)または(13)に記載の心電図情報取得方法であって、
離れた位置に設けられた少なくとも2つの前記電極が、1つの前記接地抵抗を共有し、または、
離れた位置に設けられた少なくとも2つの前記電極およびこれらの電極にそれぞれ接続された前記接地抵抗が、前記電流検出回路を共有する、
心電図情報取得方法。
(12)から(14)の何れか1項に記載の心電図情報取得方法であって、
前記動物に驚愕ストレスを与えることにより前記足裏の発汗を促して心電図情報を取得する、
心電図情報取得方法。
(10)から(12)の何れか1項に記載の心電図情報取得方法であって、
前記動物の睡眠中に発汗した前記足裏から心電図情報を取得する、心電図情報取得方法。
(12)から(16)の何れか1項に記載の心電図情報取得方法であって、
前記心電図情報の取得に併せて、当該心電図のベースラインの変動から呼吸運動情報を取得する、
心電図情報取得方法。
前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
前記電極のうちn個に現われる電圧を非反転増幅器により増幅し、残りのn個に表れる電圧を反転増幅器により増幅し、
前記電極の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
前記電極のうちn個に現われる電圧を非反転増幅器により増幅し、残りのn+1個に現われる電圧を反転増幅器により増幅し、または、
前記電極のうちn+1個に現われる電圧を非反転増幅器により増幅し、残りのn個に現われる電圧を反転増幅器により増幅し、
前記非反転増幅器の出力信号および前記反転増幅器の出力信号を信号加算器により加算して出力することができる。
この場合、電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号を含む出力信号を検出し、電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号を含む一部の出力信号を選択して加算することができる。
本発明では、心電図情報取得方法では、加算された波形の振幅が大きくんまるように(最大となるように)、非反転増幅器または反転増幅器の何れかを選択することができる。
また、電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号を含む出力信号を検出し、電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号を含む一部の出力信号を選択して加算することができる。この選択は、コンピュータが行うことができるし、操作者が行うことができる。
動物の心臓の電気的活動を測定するために使用される心電センサであって、
床ボード、
前記床ボードの表面に形成され、絶縁状態で相互に交差した、複数の平行な第1電極群および複数の平行な第2電極群、および、
前記第1電極群にそれぞれ接続された第1接地抵抗、および、
前記第2電極群にそれぞれ接続された第2接地抵抗、
を備えた、
心電図情報取得用の心電センサ。
動物の心臓の電気的活動を心電図情報として取得する心電図情報取得装置であって、
心電センサと心電図情報出力回路とを備え、
前記心電センサは、
床ボード、
前記床ボードの表面に形成され、絶縁状態で相互に交差した、複数の平行な第1電極群および複数の平行な第2電極群、および、
前記第1電極群にそれぞれ接続された第1接地抵抗、および前記第2電極群にそれぞれ接続された第2接地抵抗、
を備え、
前記心電図情報出力回路は、
前記動物の心臓の電気的活動に伴う起電力に基づき生成された微小電流を、
前記第1接地抵抗に生じる電圧降下としてそれぞれ検出する第1電流検出回路、および前記第2接地抵抗に生じる電圧降下としてそれぞれ検出する第2電流検出回路を有する、
心電図情報取得装置。
(19)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに第1信号加算器を備え、
前記第1電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記第1電極群の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の前記第1電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第1電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第1電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の前記第1電流検出回路が非反転増幅器、残りのn+1個の前記第1電流検出回路が反転増幅器であり、または、n+1個の前記第1電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第1電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第1信号加算器は、前記第1電流検出回路の出力信号の全てを加算し、
または、さらに、
前記心電図情報出力回路がさらに第2信号加算器を備え、
前記第2電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記第2電極群の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の前記第2電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第2電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第2電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の前記第2電流検出回路が非反転増幅器、残りのn+1個の前記第2電流検出回路が反転増幅器であり、または、n+1個の前記第2電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第2電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第2信号加算器は、前記第2電流検出回路の出力信号の全てを加算する、
心電図情報取得装置。
(19)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに第1心電図信号選択回路および第1信号加算器を備え、
前記第1電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記第1電極群の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の前記第1電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第1電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第1電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の前記第1電流検出回路が非反転増幅器、残りのn+1個の前記第1電流検出回路が反転増幅器であり、または、n+1個の前記第1電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第1電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第1心電図信号選択回路は、前記第1電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号を含む2つ以上の信号を選択し
前記第1信号加算器は、前記第1心電図信号選択回路により選択された前記2つ以上の信号を加算し、
または、さらに、
前記心電図情報出力回路がさらに第2心電図信号選択回路および第2信号加算器を備え、
前記第2電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記第2電極群の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の前記第2電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第2電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第2電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の前記第2電流検出回路が非反転増幅器、残りのn+1個の前記第2電流検出回路が反転増幅器であり、または、n+1個の前記第2電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第2電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第2心電図信号選択回路は、前記第2電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号を含む2つ以上の信号を選択し
前記第2信号加算器は、前記第2心電図信号選択回路により選択された前記2つ以上の信号を加算する、
心電図情報取得装置。
(19)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに第1反転/非反転選択回路および第1信号加算器を備え
前記第1電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを選択する第1スイッチを備え、
前記第1反転/非反転選択回路は、前記第1電極群の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第1選択信号を生成し、
前記第1反転/非反転選択回路は、前記第1電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n+1個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第1選択信号を生成し、または、
n+1個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第1選択信号を生成し、
前記第1信号加算器は、前記第1電流検出回路の出力信号の全てを加算し、
または、さらに、
前記心電図情報出力回路がさらに第2反転/非反転選択回路および第2信号加算器を備え
前記第2電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを選択する第2スイッチを備え、
前記第2反転/非反転選択回路は、前記第2電極群の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第2選択信号を生成し、
前記第2反転/非反転選択回路は、前記第2電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n+1個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第2選択信号を生成し、または、
n+1個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第2選択信号を生成し、
前記第2信号加算器は、前記第2電流検出回路の出力信号の全てを加算する、
心電図情報取得装置。
(19)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに第1反転/非反転選択回路、第1心電図信号選択回路および第1信号加算器を備え
前記第1電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを選択する第1スイッチを備え、
前記第1反転/非反転選択回路は、前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第1選択信号を生成し、
前記第1反転/非反転選択回路は、前記第1電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n+1個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第1選択信号を生成し、または、
n+1個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第1選択信号を生成し、
前記第1心電図信号選択回路は、前記第1電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、当該心電図信号を含む2つ以上の出力信号を選択し、
前記第1信号加算器は、前記選択された2つ以上の出力信号を加算し、
または、さらに、
前記心電図情報出力回路がさらに第2反転/非反転選択回路、第2心電図信号選択回路および第2信号加算器を備え
前記第2電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを選択する第2スイッチを備え、
前記第2反転/非反転選択回路は、前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第2選択信号を生成し、
前記第2反転/非反転選択回路は、前記第2電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n+1個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第2選択信号を生成し、または、
n+1個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第2選択信号を生成し、
前記第2心電図信号選択回路は、前記第2電流検出回路の出力信号のうち、第2心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、当該心電図信号を含む2つ以上の出力信号を選択し、
前記第2信号加算器は、前記選択された2つ以上の出力信号を加算する、
心電図情報取得装置。
(20)または(21)を引用する(23)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記第1信号加算器と第2信号加算器とが、1つの信号加算器として統合されている、
心電図情報取得装置。
(22)または(23)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記反転/非反転選択回路は、
前記信号加算器の出力に現われる心電図信号波形の振幅が大きくなるように(好ましくは、最大になるように)、前記選択信号を生成する、
心電図情報取得装置。
(19)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに第1心電図信号選択回路および第1信号加算器を備え、
前記第1電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記第1心電図信号選択回路は、前記第1電流検出回路の出力信号の中から心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、加算したときに心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなる、前記心電図信号波形が現われている出力信号を含む、2つ以上の出力信号の組を選択して出力し、
前記第1信号加算器は、前記第1心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算し、
または、さらに、
前記心電図情報出力回路がさらに第2心電図信号選択回路および第2信号加算器を備え、
前記第2電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記第2心電図信号選択回路は、前記第2電流検出回路の出力信号の中から第2心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、加算したときに第2心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなる、前記第2心電図信号波形が現われている出力信号を含む、2つ以上の出力信号の組を選択して出力し、
前記第2信号加算器は、前記第2心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算する、
心電図情報取得装置。
(19)に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに第1心電図信号選択回路および第1信号加算器を備え、
前記第1電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを出力するスイッチを備え、
前記第1心電図信号選択回路は、前記第1電流検出回路の出力信号の中から心電図信号が現われている出力信号を検出し、加算したときに心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなるように、前記スイッチを動作させつつ、前記心電図信号波形が現われている出力信号を含む2つ以上の出力信号の組を選択し、
前記第1信号加算器は、前記第1心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算し、
または、さらに、
前記心電図情報出力回路がさらに第2心電図信号選択回路および第2信号加算器を備え、
前記第2電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを出力するスイッチを備え、
前記第2心電図信号選択回路は、前記第2電流検出回路の出力信号の中から心電図信号が現われている出力信号を検出し、加算したときに心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなるように、前記スイッチを動作させつつ、前記心電図信号波形が現われている出力信号を含む2つ以上の出力信号の組を選択し、
前記第2信号加算器は、前記第2心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算する、
心電図情報取得装置。
(22)から(27)の何れか1項に記載の心電図情報取得装置であって、
前記信号加算器の出力信号、またはさらに全ての電流検出回路の出力信号を表示する表示装置を備えた、
心電図情報取得装置。
足裏に汗腺を有する動物の心臓の電気的活動を測定する心電図情報取得方法であって、
床ボード、
前記床ボードの表面に形成され、絶縁状態で相互に交差した、複数の平行な第1電極群および複数の平行な第2電極群、および、
前記第1電極群にそれぞれ接続された第1接地抵抗、および前記第2電極群にそれぞれ接続された第2接地抵抗、
からなる心電図情報取得用の心電センサを用い、
前記足裏が発汗した状態において、前記第1電極群および前記第2電極群のうち少なくとも2つの電極に異なる足裏が接触することにより前記足裏が接触した前記2つの電極の接地抵抗に流れる、前記動物の心臓の電気的活動に伴う起電力に基づく微小電流を、電流検出回路により前記第1接地抵抗および前記第2接地抵抗に生じる電圧降下としてそれぞれ検出する、
心電図情報取得方法。
(29)に記載の心電図情報取得方法であって、
前記電圧降下の検出結果である心電図情報に基づき、スパイク状の信号群(spike−like signal train)をf波(心房細動)またはF波(心房粗動)として測定する、
心電図情報取得方法。
(29)または(30)に記載の心電図情報取得方法であって、
離れた位置に設けられた少なくとも2つの前記第1電極群が、1つの前記第1接地抵抗を共有し、
または、さらに、
離れた位置に設けられた少なくとも2つの前記第2電極群およびこれらの第2電極群にそれぞれ接続された前記第1接地抵抗が、前記電流検出回路を共有する、
心電図情報取得方法。
(29)から(31)の何れか1項に記載の心電図情報取得方法であって、
前記動物に驚愕ストレスを与えることにより前記足裏の発汗を促して心電図情報を取得する、
心電図情報取得方法。
(29)から(31)の何れか1項に記載の心電図情報取得方法であって、
前記動物の睡眠中に発汗した前記足裏から心電図情報を取得する、心電図情報取得方法。
(29)から(31)の何れか1項に記載の心電図情報取得方法であって、
前記動物の睡眠中に発汗した前記足裏から心電図情報を取得する、心電図情報取得方法。
通常、心電センサはケージ等に収容されて使用される。
本発明では、動物の通路を細長に形成し、通路の床に複数の電極を形成することができる。
本発明では、電極は平行であれば、その形状には限定されず、階段形状をなしてもよいし三角波形状をなしてもよい。
本発明では、電極の数は奇数でもよいし偶数でもよい。
本発明では、特に足裏に汗腺を有する動物について、ダメージを与えることなく(心臓に電極を埋め込むことなく)、心電図情報を取得することが可能となる。
また、本発明では、特に足裏に汗腺を有する動物について、拘束ストレスを与えることなく心電図情報を取得することが可能となる。
(2)
本発明では、特に足裏に汗腺を有する動物について、心臓に電極を埋め込むことなく、かつ足に心電図電極を取り付けることなく、その心電図情報を簡単に取得することができる。
(3)
本発明では、特に足裏に汗腺を有する動物については、心電図が現われることを検出することで、動物に発汗が生じたか否かを知ることができる。
(4)
本発明では、特に足裏に汗腺を有する動物について、心房細動に係る心電図情報を簡単に取得することができる。心房細動の測定は、脳梗塞・脳溢血・脳血栓等の予防にも有効である。
図1(A),(B)は本発明の心電センサの一実施形態を示す説明図である。
心電センサ11は、足裏に汗腺を有する動物(本実施形態ではマウス)の心臓の電気的活動情報(心電図情報)の取得(測定)に使用される。
図1(A)に示すように、心電センサ11は、床ボード111と、15本の直線帯状の電極群112とからなる。
本実施形態では、床ボード111は、縦95mm、横165mm、厚さ1mmのガラスエポキシ基板から構成されている。
電極群112は、15本の直線帯状の電極P1−P15からなり、床ボード111の表面に、互いに平行に形成されている。
本実施形態では、電極P1−P15は、それぞれ、幅0.5mm、ピッチ0.7mmで、床ボード111の表面に形成(貼着)されている。
電極P1−P15の素材として、銅や金を使用することができる。
床ボード111は図示しないケージ内にセットされ、マウスMは床ボード111上で、自由に動き回ることができる。
図1(A)では、電極群112(電極P1−P15)は、接地抵抗群113に接続されて示されている。
接地抵抗群113は、通常は図1(A)に示すように、床ボード111とは別体に設けられことができる。接地抵抗群113は、床ボード111上に設けることもできる。
接地抵抗群11は、15個の接地抵抗Rgにより構成される。
接地抵抗Rgは、電極P1,P2,・・・,P15)とグランド間にそれぞれ接続されている。
図1(B)では、電極P7,P8,P9の端部が拡大して示されている。
マウスMの心臓の電気的活動に伴う起電力に基づき生成された微小電流が、接地抵抗Rgに流れると、接地抵抗Rgには電圧降下が生じる。
接地抵抗Rgに生じる電圧降下(V01−V015)は、図2において詳述するように、心電図情報出力回路12により心電図情報として出力される。
図2では、心電図情報取得装置1は、心電センサ11、心電図情報出力回路12および表示装置13を備えている。
図2では、説明を分かり易くするために、電極 P1−P15のうち、P7,P8,P9を示す。
心電センサ11は、図1(A),(B)において説明した心電センサ11と同じものである。
また、心電図情報出力回路12は、電極P1−P15に対応する15個の電流検出回路121を有するが、本実施形態では電極P7,P8,P9に接続された電流検出回路121を示す。
また、心電図情報出力回路12は、信号加算器122を有する。
図2には表していないが、本実施形態では、15個の電流検出回路121のうち8個が非反転増幅器NIAであり、残りの7個が反転増幅器IAである。
なお、図2においては、非反転増幅器NIAについては入力抵抗R1と帰還抵抗R2とが示され(R1<R2)、反転増幅器NIAについては入力抵抗R3と帰還抵抗R4とが示されている(R3<R4)。
電流検出回路121は、電極P1−P15に接続された接地抵抗Rgに生じる電圧降下(V01−V015:図2ではV07,V08,V09のみが示されている)を検出し、心電図信号として出力する。
本実施形態では、表示装置13は、心電図情報出力回路12の出力信号(心電図信号)を入力し、画像表示することができる。
なお、本実施形態では、表示装置13は入力信号をA/D変換する機能を備えているが、心電図情報出力回路12が心電図信号(V01−V015)をA/D変換してもよい。
図3(A)では、マウスMの足裏の1つが、非反転増幅器(121:NIA)が接続された電極Pqに接触している。また、マウスMの足裏の他の1つが、非反転増幅器(121:NIA)が接続された電極Prに接触している。すなわち、マウスMの足裏の2つが、ともに 非反転増幅器NIAに接続されている。
2つの非反転増幅器(121:NIA)の出力は信号加算器122に入力されている。
図3(A)では、電極(Pq)に接続された接地抵抗Rgに生じる電圧降下Vgqと、電極(Pr)に接続された接地抵抗Rgに生じる電圧降下Vgrとは、正負が逆となる。
このため、図3(A)では、電極Pqに接続された非反転増幅器121と、電極Prに接続された非反転増幅器121の出力には、互いに反転した電圧が現われる。
したがって、信号加算器122の出力VMには、電極Pqに接続された接地抵抗Rgの電圧降下Vgrおよび電極Prに接続された接地抵抗Rgの電圧降下Vgqは現われない。
非反転増幅器(121:NIA)および 反転増幅器(121:IA)の出力は信号加算器122に入力されている。
図3(B)でも、電極Pqに接続された接地抵抗Rgに生じる電圧降下Vgqと、電極Psに接続された接地抵抗Rgに生じる電圧降下Vgsとは、正負が逆となる。
図3(B)では、電極Pqに接続された非反転増幅器121と、電極Psに接続された反転増幅器121には、同様の電圧が現われる。
したがって、信号加算器122の出力VMには、電極Pqに接続された接地抵抗Rgの電圧降下Vgqおよび電極Psに接続された接地抵抗Rgの電圧降下Vgsが加算されて現われる。
たとえば、全増幅器数が16である場合には、8個が非反転増幅器NIAであり、残りの8個が非反転増幅器NIAである。
本発明においては、非反転増幅器NIAと反転増幅器IAは交互に配置されることができる。
また、非反転増幅器NIAと反転増幅器IAとの個数は同じまたは1つ違いであるという条件を満たせば、非反転増幅器NIAと反転増幅器IAは交互でなく配置されることもできる。
全電極数が15個の場合に、15個の電流検出回路121のうち7個が非反転増幅器NIAであり、残りの8個が反転増幅器IAである。または、15個の電流検出回路121のうち8個が非反転増幅器NIAであり、残りの7個が反転増幅器IAである
心電センサ11の構成や、マウスMの大きさ等により、ある電極に接続される電流検出回路が非反転増幅器NIAか反転増幅器IAかを決定することができる。
たとえば、心電図情報取得装置を稼動した状態でマウスMを自由状態として、各電極ごとに、足裏が接触する頻度を測定し、この測定結果に基づき、各電極に接続される電流検出回路が非反転増幅器NIAか反転増幅器IAかを決定することができる。
本実施形態では、電極群112の個数が15であるので、8個の非反転増幅器NIAから出力信号が生成され、7個の反転増幅器IAから出力信号が生成されるように構成しておく。
図4(A)〜(C)の心電図情報取得装置1では、心電図情報出力回路12が心電図信号選択回路123および信号加算器122を備えている。
電流検出回路121は、非反転増幅器または反転増幅器である。
心電図信号選択回路123は、電流検出回路121の出力信号の中から心電図信号波形が現われている出力信号を検出する。
そして、心電図信号選択回路123は、心電図信号波形が現われている出力信号を含む、2つ以上の出力信号の組を選択する。
ここで、2つ以上の出力信号の組は、加算したときに心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなるように選ばれる。
信号加算器122は、心電図信号選択回路123が出力した出力信号を加算する。
図4(A)〜(C)において、心電図信号選択回路123は、電流検出回路121の出力信号のうち、心電図信号を含む2つ以上(本実施形態では「一連の信号」)の信号を選択する。
「一連の信号」とは、空間的に1つの塊である電極の群に係る信号意味する。すなわち、電極に空間順の番号1〜Nを付したとする。「一連の信号」は、Nmin−Nmaxの電極に係る信号(接地抵抗の電圧降下)を意味する。ここで、Nmin<Nmax,1≦Nmin<N,1<Nmax≦Nである。
図4(A)〜(C)の例では、表示装置13には4つの電極の群に係る4つの信号(上記の「一連の信号」)が表示される。
図4(A)において、心電図信号選択回路123は、電極P1〜P4を選択し、電極P1〜P4に係る4つの信号を表示装置13に出力しているが、表示装置13には、4つの信号の何れにも心電図が現われない。
また、心電図信号選択回路123により選択された電流検出回路の出力信号は、加算器122により加算され、加算信号VMは表示装置13に出力されるが、表示装置13には加算信号VMに心電図は現われない。
図4(B)において、心電図信号選択回路123は、電極P4〜P7を選択しているが、この場合にも、表示装置13には電極P4〜P7に係る4つの信号、および加算器122により加算された加算信号VMには心電図は現れない。
図4(C)において、心電図信号選択回路123は、電極P12〜P15を選択している。図示はしていないが、電極P12〜P15のうち少なくとも2つの電極に異なる足裏が接触している。
表示装置13には電極P12〜P15に係る4つの信号、および加算器122により加算された加算信号VMに心電図が表示される。
なお、上記の実施形態からわかるように、「一連の信号」に心電図が現われるか否かにより、マウスMの位置を特定することができる。
本実施形態の心電図情報取得装置1では、明らかなノイズ信号を選択しないことができるので、SN比がより高くなる。
図5の心電図情報取得装置1では、心電図情報出力回路12は、電流検出回路121および信号加算器122に加え、反転/非反転選択回路124を備えている。
図5では、電流検出回路121が、非反転増幅器NIAおよび反転増幅器IAならびにスイッチSWを備えている。
非反転増幅器NIAの増幅率は1より大きい(心電図情報を取得できる程度の増幅率であることは言うまでもない)が、反転増幅器NIAの増幅率は1である。
本実施形態では、反転/非反転選択回路124は信号加算器122の出力に現われる心電図信号波形の振幅が大きくなるように選択信号を生成する。
本実施形態では、電極群112の個数が15である。したがって、反転/非反転選択回路124は、8個の非反転増幅器NIAからの出力信号が選択され、7個の反転増幅器IAからの出力信号が選択されるように選択信号を生成する。または、反転/非反転選択回路124は、7個の非反転増幅器NIAからの出力信号が選択され、8個の反転増幅器IAからの出力信号が選択されるように選択信号を生成する。
電極群112(P1−P15))に電源ノイズNが生じると、増幅器はそれぞれノイズを増幅する(増幅されたノイズをNS1−NS15で示す)。
そして、信号加算器122はこれらのノイズNS1−NS15を加算する。
本実施形態では、15個の電極P1−P15のうちの8個に接続された電流検出回路121からの出力は非反転出力信号であり、15個の電極P1−P15のうちの7個に接続された電流検出回路121からの出力は反転出力信号である。
したがって、ACノイズ(たとえば、電源ノイズ)が電極P1,P2,・・・,P15に生じても、ノイズは相殺されるので、心電図情報へのノイズ混入は大幅に低減される。
なお、電源ノイズの低減のためには電極数は偶数であることが好ましい。
図7において、心電図情報出力回路1は、電流検出回路121、信号加算器122、心電図信号選択回路123を備えている。
電流検出回路121は、スイッチSWを備えている。
スイッチSWは、非反転増幅器(NIA)および反転増幅器(IA)ならびに非反転増幅器(NIA)の出力信号また反転増幅器(IA)の出力信号の何れかを選択して出力する。
心電図信号選択回路123は、電流検出回路121の出力信号の中から心電図信号波形が現われている出力信号を検出する。
そして、心電図信号選択回路123は、心電図信号波形が現われている出力信号を含む2つ以上の出力信号の組を選択する。
この出力信号の組は、スイッチSWを動作させることにより、加算したときに心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなるように選択される。
信号加算器122は、前記心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算する。
本実施形態では、少ない資源で心電図情報を取得することができる。
具体的には、図8では心電図情報取得装置1は15個の電極群112を備えている。
床ボード111の8個目の電極の隣に1番目の電極P1に接続された9番目の電極が形成される。
床ボード111の9個目の電極の隣に2番目の電極P2に接続された10番目の電極が形成される。
以下、同様にして、床ボード111の15個目の電極の隣に7番目の電極PMに接続された16番目の電極が形成される。
通常は、電極P1から電極P7の間隔(電極P9から電極P16の間隔 )は、マウスMの前足と後ろ足との最大間隔はよりも小さく設定される。
操作者は、カメラ114の映像(モニタ装置は図示しない)を目視しつつ、電極P1−P15に接続される電流検出回路121を非反転増幅器NIAとするか反転増幅器IAとするかを決定することができる。
図10では床ボード111は透明板(ガラスまたは合成樹脂からなる)から構成されている。電極P1−P15は、本実施形態では透明電極を使用しているが、銅や金から構成することができる。
操作者は、カメラ114の映像(モニタ装置は図示しない)を目視しつつ、電極P1−P15に接続される電流検出回路121を非反転増幅器NIAとするか反転増幅器IAとするかを決定することができる。
図11では、電極P1−P15に接続された電流検出回路からの出力がCH1−CH15で示されている。
CH15は、図15において述べる心音・呼吸運動測定回路152からの出力を示している。
図11では、CH6およびCH7に、マウスMの心電図情報(心電図波形)が現われている。
なお、図11では、信号加算器122からの出力は示されていない。
表示装置13の表示を切り替えることで、信号加算器122からの出力波形(図13(A)参照)を表示できる。
これにより、心房細動等の、より微細なマウスMの心電図情報を取得することができる。
また、本発明では、睡眠中に生じるマウスMの足裏の発汗を利用して、より微細なマウスMの心電図情報を取得することもできる。
図12は、マウスMに驚愕ストレスを与えたときの説明図(図5に示した心電図情報取得装置1における表示装置13の表示出力を示す図)である。
図12(A)は、マウスMにストレスが与えられていないときの、電流検出回路121の出力信号を示す図(図11では電極P1−P11に接続された電流検出回路の出力のみを示す)である。
図12(B)は、マウスMに驚愕ストレスが与えられたときの、電流検出回路121の出力信号を示す図(図12では電極P1−P11に接続された電流検出回路の出力のみを示す)である。
図12(C)は、図11(B)の部分拡大図(図12では電極P5−P8に接続された電流検出回路の出力のみを示す)である。
図12(A),(B),(C)では、CH6およびCH7に、マウスMの心電図情報(心電図波形)が現われている。
図12(C)を目視することで、専門家であれば心房細動(f波)がR波の間に現われていることがわかる。
図13(B)は、マウスMにストレスが与えられたときの、信号加算器122の出力信号(信号加算器122の出力信号(電極P1−P15に接続された電流検出回路の出力の加算信号))を示す図である。
図13(A),(B)を図11(A),(B)と比較すれば明らかなように、信号加算器122の出力は振幅が増大され、SN比が改善されていることがわかる。
また、特に、図13(B)から、信号加算器122の出力には心房細動が顕著に現われており、心房細動(f波)の特定が容易となる。
すでに述べたように、心電図情報取得装置1においては、マウスMの体幹と足裏を介して少なくとも2本の電極群112およびそれに接続された接地抵抗Rgによる電気回路が構成される(図3(B)等参照)。
呼吸運動と同期したマウスMの足裏の接触抵抗Rgおよびまたは電極群112に接触した腹部表面抵抗の変化等により、信号加算器122の出力に、心電図波形(心電図信号)に重畳する呼吸運動波形(呼吸運動信号)が現われる。
具体的には、呼吸運動と同期したマウスMの足裏の接触抵抗およびまたは電極群112に接触した腹部表面抵抗の変化等により、増幅器の入力バイアスに起因する電圧が分圧され、これにより、心電図信号(信号加算器122の出力信号)に呼吸運動信号が重畳される。
この呼吸運動波形(呼吸運動信号)は、通常は、マウスMの睡眠中等、マウスMが静止しているときにのみ検出できる。
このため、心電図情報に併せて、呼吸運動波形(呼吸運動信号)、すなわち呼吸運動情報を取得しようとするときは、図15に示すような、心電センサ11に圧電素子を備えた心電図情報取得装置が使用される。
図15では、ピエゾセンサ151(圧電素子)が心電センサ11の裏面に設けられている。ピエゾセンサ151は、心音・呼吸運動測定回路152に接続されている。
床ボード111の材質(剛性)により、ピエゾセンサ151が取得できる周波数が変化する。
図16に示されるように、心音・呼吸運動測定回路152の出力波形は、信号加算器122の呼吸出力波形と同期していることがわかる。
図17(A)に示すように、本実施形態の心電センサ11は、床ボード111、複数の平行な第1電極Pa1−Pa16からなる第1電極群1121、複数の平行な第2電極Pb1−Pb16からなる第2電極群1122、第1接地抵抗群1131、および第2接地抵抗群1132を備えている。
第1電極群1121および第2電極群1122は、床ボード111の表面に形成され、図17(B)に示すように絶縁状態で相互に交差している。第1電極をPaで示し、第2電極をPbで示す。
第1接地抵抗群1131の各接地抵抗は、第1電極群の対応する電極にそれぞれ接続され、第2接地抵抗群1132の各接地抵抗は、第2電極群の対応する電極にそれぞれ接続されている。
図17(A)では、第1接地抵抗群1131の各接地抵抗における電圧降下をVa01−Va015で示し、第2接地抵抗群1132の各接地抵抗における電圧降下をVb01−Vb015で示す。
図18において心電図情報取得装置1は、心電センサ11、心電図情報出力回路12および表示装置13を備えている。
心電センサ11は、図16(A)に示した心電センサ11と同じである。
心電図情報出力回路12は、第1電流検出回路1211,第2電流検出回路1212、および第1信号加算器1221,第2信号加算器1222を備えている。
第1電流検出回路1211は、動物の心臓の電気的活動に伴う起電力に基づき生成された微小電流を、第1接地抵抗1131に生じる電圧降下としてそれぞれ検出する。
第2電流検出回路1212は、上記の微小電流を、第2接地抵抗1132に生じる電圧降下としてそれぞれ検出する。
本実施形態では、第1電流検出回路1211が、非反転増幅器または反転増幅器であり、第1電極群の個数は16である。したがって、図示はしないが、8個の第1電流検出回路1211が非反転増幅器であり、残りの8個の第1電流検出回路1211が反転増幅器である。
また、第1電流検出回路1211と同様、本実施形態では、第2電流検出回路1212が、非反転増幅器または反転増幅器であり、第2電極群の個数は16である。したがって、図示はしないが、8個の第2電流検出回路1212が非反転増幅器であり、残りの8個の第1電流検出回路1212が反転増幅器である。
第1信号加算器1221は、第1電流検出回路1211の出力信号の全てを加算する。
また、第2信号加算器1222は、第2電流検出回路1212の出力信号の全てを加算する。
表示装置13は、信号加算器1221,1222の出力信号、および第1電流検出回路1211の全ての出力信号,第2電流検出回路1212の全ての出力信号を表示する。
図18の心電図情報取得装置1では、第1電流検出回路1211の出力信号の全ておよび第1電流検出回路1211の出力信号の全てが表示装置13に表示されるので、マウスMの位置を特定することができる。
図19の心電図情報取得装置1でも、図18の心電図情報取得装置1と同様、第1電流検出回路1211の出力信号の全ておよび第1電流検出回路1211の出力信号の全てが表示装置13に表示されるので、マウスMの位置を特定することができる。
図20(A)において心電図情報取得装置1は、心電センサ11、心電図情報出力回路12および表示装置13を備えている。
本実施形態では、心電センサ11は、図19に示した心電センサ11と同様、床ボード111、複数の平行な第1電極群1121、複数の平行な第2電極群1122、第1接地抵抗群1131、および第2接地抵抗群1132を備え、第1電極群1121および第2電極群1122は、床ボード111の表面に形成され、図20(B)に示すように絶縁状態で相互に交差している(第1電極をPaで示し、第2電極をPbで示す)。
図20では、電極の形が図19の電極の形と異なっていること、第1電極群1121は8本の第1電極Pa1−Pa8から構成され、第2電極群1122は16本の第2電極Pb1−Pb16であること以外、図19の心電図情報取得装置と同じである。
なお、図20(C)に示すように、電極の円形部分以外を絶縁膜Gで被覆することができる。
図21の心電図情報取得装置1は、心電図信号選択回路113を第2電流検出回路1212の前段に備えており、第2電流検出回路1212の出力信号のうち、心電図信号を含む一連の信号を選択する。
信号加算器122は、第2電流検出回路1212の出力信号の全て、および心電図信号選択回路113により選択された第2電流検出回路1212の出力信号を加算する。
表示装置13は、信号加算器122の出力信号、第1電流検出回路1211の全ての出力信号、および心電図信号選択回路113により選択された第2電流検出回路1212の出力信号を表示する。
図22の心電図情報取得装置1は、心電図信号選択回路113が第2電流検出回路1212の後段に備えられている以外、図21の心電図情報取得装置1の構成と同じである。
11 心電センサ
111 床ボード
112 電極群
P1−P15 電極
113 接地抵抗群
114 カメラ
12 心電図情報出力回路
121 電流検出回路
122 信号加算器
123 心電図信号選択回路
124 反転/非反転選択回路
13 表示装置
151 ピエゾセンサ
152 心音・呼吸運動測定回路
NIA 非反転増幅器
IA 反転増幅器
M マウス
Rg 接地抵抗
R1−R4 抵抗
Claims (33)
- 動物の心臓の電気的活動を測定するために使用される心電センサであって、
床ボード、
前記床ボードの表面に形成された複数の平行な電極、および、
前記電極にそれぞれ接続された接地抵抗、
を備えた、
心電図情報取得用の心電センサ。 - 動物の心臓の電気的活動を心電図情報として取得する心電図情報取得装置であって、
心電センサと心電図情報出力回路とを備え、
前記心電センサは、
床ボード、
前記床ボードの表面に形成された複数の平行な電極、および、
前記電極にそれぞれ接続された接地抵抗、
を備え、
前記心電図情報出力回路は、
前記動物の心臓の電気的活動に伴う起電力に基づき生成された微小電流を前記接地抵抗に生じる電圧降下としてそれぞれ検出する電流検出回路を有する、
心電図情報取得装置。 - 請求項2に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに信号加算器を備え、
前記電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器からなりであり、
前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の前記電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記電流検出回路が反転増幅器であり、
前記電極の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の前記電流検出回路が非反転増幅器、残りのn+1個の前記電流検出回路が反転増幅器であり、または、n+1個の前記電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記電流検出回路が反転増幅器であり、
前記信号加算器は、前記電流検出回路の出力信号の全てを加算する、
心電図情報取得装置。 - 請求項2に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに心電図信号選択回路および信号加算器を備え、
前記電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の前記電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記電流検出回路が反転増幅器であり、
前記電極の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の前記電流検出回路が非反転増幅器、残りのn+1個の前記電流検出回路が反転増幅器であり、または、n+1個の前記電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記電流検出回路が反転増幅器であり、
前記心電図信号選択回路は、前記電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号を含む2つ以上の信号を選択し
前記信号加算器は、前記心電図信号選択回路により選択された前記2つ以上の信号を加算する、
心電図情報取得装置。 - 請求項2に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに反転/非反転選択回路および信号加算器を備え
前記電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを選択するスイッチを備え、
前記反転/非反転選択回路は、前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように選択信号を生成し、
前記反転/非反転選択回路は、前記電極の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n+1個の反転増幅器から出力信号が生成されるように選択信号を生成し、または、
n+1個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように選択信号を生成し、
前記信号加算器は、前記電流検出回路の出力信号の全てを加算する、
心電図情報取得装置。 - 請求項2に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに反転/非反転選択回路、心電図信号選択回路および信号加算器を備え
前記電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを選択するスイッチを備え、
前記反転/非反転選択回路は、前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように選択信号を生成し、
前記反転/非反転選択回路は、前記電極の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n+1個の反転増幅器から出力信号が生成されるように選択信号を生成し、または、
n+1個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように選択信号を生成し、
前記心電図信号選択回路は、前記電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、当該心電図信号を含む2つ以上の出力信号を選択し、
前記信号加算器は、前記選択された2つ以上の出力信号を加算する、
心電図情報取得装置。 - 請求項5または6に記載の心電図情報取得装置であって、
前記反転/非反転選択回路は、
前記信号加算器の出力に現われる心電図信号波形の振幅が大きくなるように、前記選択信号を生成する、
心電図情報取得装置。 - 請求項2に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに心電図信号選択回路および信号加算器を備え、
前記電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記心電図信号選択回路は、前記電流検出回路の出力信号の中から心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、加算したときに心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなる、前記心電図信号波形が現われている出力信号を含む、2つ以上の出力信号の組を選択して出力し、
前記信号加算器は、前記心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算する、
心電図情報取得装置。 - 請求項2に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに心電図信号選択回路および信号加算器を備え、
前記電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを出力するスイッチを備え、
前記心電図信号選択回路は、前記電流検出回路の出力信号の中から心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、加算したときに心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなるように、前記スイッチを動作させつつ、前記心電図信号波形が現われている出力信号を含む2つ以上の出力信号の組を選択し、
前記信号加算器は、前記心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算する、
心電図情報取得装置。 - 請求項3から9の何れか1項に記載の心電図情報取得装置であって、
前記信号加算器の出力信号、またはさらに全ての電流検出回路の出力信号を表示する表示装置を備えた、
心電図情報取得装置。 - 請求項2から10の何れか1項に記載の心電図情報取得装置であって、
離れた位置に設けられた少なくとも2つの前記電極が、1つの前記接地抵抗および当該接地抵抗が接続された前記電流検出回路を共有し、または、
離れた位置に設けられた少なくとも2つの前記電極およびこれらの電極にそれぞれ接続された前記接地抵抗が、1つの前記電流検出回路を共有する、
心電図情報取得装置。 - 足裏に汗腺を有する動物の心臓の電気的活動を測定する心電図情報取得方法であって、
床ボード、
前記床ボードの表面に形成された複数の平行な電極、および、
前記電極にそれぞれ接続された接地抵抗、
からなる心電図情報取得用の心電センサを用い、
前記足裏が発汗した状態において、前記電極のうち少なくとも2つの電極に異なる足裏が接触することにより前記足裏が接触した前記2つの電極の接地抵抗に流れる、前記動物の心臓の電気的活動に伴う起電力に基づく微小電流を、電流検出回路により前記接地抵抗に生じる電圧降下としてそれぞれ検出する、
心電図情報取得方法。 - 請求項12に記載の心電図情報取得方法であって、
前記電圧降下の検出結果である心電図情報に基づき、スパイク状の信号群をf波(心房細動)またはF波(心房粗動)として測定する、
心電図情報取得方法。 - 請求項12または13に記載の心電図情報取得方法であって、
離れた位置に設けられた少なくとも2つの前記電極が、1つの前記接地抵抗を共有し、または、
離れた位置に設けられた少なくとも2つの前記電極およびこれらの電極にそれぞれ接続された前記接地抵抗が、前記電流検出回路を共有する、
心電図情報取得方法。 - 請求項12から14の何れか1項に記載の心電図情報取得方法であって、
前記動物に驚愕ストレスを与えることにより前記足裏の発汗を促して心電図情報を取得する、
心電図情報取得方法。 - 請求項12から14の何れか1項に記載の心電図情報取得方法であって、
前記動物の睡眠中に発汗した前記足裏から心電図情報を取得する、心電図情報取得方法。 - 請求項12から16の何れか1項に記載の心電図情報取得方法であって、
前記心電図情報の取得に併せて、当該心電図のベースラインの変動から呼吸運動情報を取得する、
心電図情報取得方法。 - 動物の心臓の電気的活動を測定するために使用される心電センサであって、
床ボード、
前記床ボードの表面に形成され、絶縁状態で相互に交差した、複数の平行な第1電極群および複数の平行な第2電極群、および、
前記第1電極群にそれぞれ接続された第1接地抵抗、および、
前記第2電極群にそれぞれ接続された第2接地抵抗、
を備えた、
心電図情報取得用の心電センサ。 - 動物の心臓の電気的活動を心電図情報として取得する心電図情報取得装置であって、
心電センサと心電図情報出力回路とを備え、
前記心電センサは、
床ボード、
前記床ボードの表面に形成され、絶縁状態で相互に交差した、複数の平行な第1電極群および複数の平行な第2電極群、および、
前記第1電極群にそれぞれ接続された第1接地抵抗、および前記第2電極群にそれぞれ接続された第2接地抵抗、
を備え、
前記心電図情報出力回路は、
前記動物の心臓の電気的活動に伴う起電力に基づき生成された微小電流を、
前記第1接地抵抗に生じる電圧降下としてそれぞれ検出する第1電流検出回路、および前記第2接地抵抗に生じる電圧降下としてそれぞれ検出する第2電流検出回路を有する、
心電図情報取得装置。 - 請求項19に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに第1信号加算器を備え、
前記第1電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記第1電極群の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の前記第1電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第1電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第1電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の前記第1電流検出回路が非反転増幅器、残りのn+1個の前記第1電流検出回路が反転増幅器であり、または、n+1個の前記第1電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第1電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第1信号加算器は、前記第1電流検出回路の出力信号の全てを加算し、
または、さらに、
前記心電図情報出力回路がさらに第2信号加算器を備え、
前記第2電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記第2電極群の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の前記第2電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第2電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第2電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の前記第2電流検出回路が非反転増幅器、残りのn+1個の前記第2電流検出回路が反転増幅器であり、または、n+1個の前記第2電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第2電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第2信号加算器は、前記第2電流検出回路の出力信号の全てを加算する、
心電図情報取得装置。 - 請求項19に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに第1心電図信号選択回路および第1信号加算器を備え、
前記第1電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記第1電極群の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の前記第1電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第1電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第1電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の前記第1電流検出回路が非反転増幅器、残りのn+1個の前記第1電流検出回路が反転増幅器であり、または、n+1個の前記第1電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第1電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第1心電図信号選択回路は、前記第1電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号を含む2つ以上の信号を選択し
前記第1信号加算器は、前記第1心電図信号選択回路により選択された前記2つ以上の信号を加算し、
または、さらに、
前記心電図情報出力回路がさらに第2心電図信号選択回路および第2信号加算器を備え、
前記第2電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記第2電極群の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の前記第2電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第2電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第2電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の前記第2電流検出回路が非反転増幅器、残りのn+1個の前記第2電流検出回路が反転増幅器であり、または、n+1個の前記第2電流検出回路が非反転増幅器、残りのn個の前記第2電流検出回路が反転増幅器であり、
前記第2心電図信号選択回路は、前記第2電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号を含む2つ以上の信号を選択し
前記第2信号加算器は、前記第2心電図信号選択回路により選択された前記2つ以上の信号を加算する、
心電図情報取得装置。 - 請求項19に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに第1反転/非反転選択回路および第1信号加算器を備え
前記第1電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを選択する第1スイッチを備え、
前記第1反転/非反転選択回路は、前記第1電極群の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第1選択信号を生成し、
前記第1反転/非反転選択回路は、前記第1電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n+1個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第1選択信号を生成し、または、
n+1個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第1選択信号を生成し、
前記第1信号加算器は、前記第1電流検出回路の出力信号の全てを加算し、
または、さらに、
前記心電図情報出力回路がさらに第2反転/非反転選択回路および第2信号加算器を備え
前記第2電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを選択する第2スイッチを備え、
前記第2反転/非反転選択回路は、前記第2電極群の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第2選択信号を生成し、
前記第2反転/非反転選択回路は、前記第2電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n+1個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第2選択信号を生成し、または、
n+1個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第2選択信号を生成し、
前記第2信号加算器は、前記第2電流検出回路の出力信号の全てを加算する、
心電図情報取得装置。 - 請求項19に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに第1反転/非反転選択回路、第1心電図信号選択回路および第1信号加算器を備え
前記第1電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを選択する第1スイッチを備え、
前記第1反転/非反転選択回路は、前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第1選択信号を生成し、
前記第1反転/非反転選択回路は、前記第1電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n+1個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第1選択信号を生成し、または、
n+1個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第1選択信号を生成し、
前記第1心電図信号選択回路は、前記第1電流検出回路の出力信号のうち、心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、当該心電図信号を含む2つ以上の出力信号を選択し、
前記第1信号加算器は、前記選択された2つ以上の出力信号を加算し、
または、さらに、
前記心電図情報出力回路がさらに第2反転/非反転選択回路、第2心電図信号選択回路および第2信号加算器を備え
前記第2電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを選択する第2スイッチを備え、
前記第2反転/非反転選択回路は、前記電極の個数が偶数(2n(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第2選択信号を生成し、
前記第2反転/非反転選択回路は、前記第2電極群の個数が奇数(2n+1個(nは正の整数))のときは、
n個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n+1個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第2選択信号を生成し、または、
n+1個の非反転増幅器から出力信号が生成され、n個の反転増幅器から出力信号が生成されるように第2選択信号を生成し、
前記第2心電図信号選択回路は、前記第2電流検出回路の出力信号のうち、第2心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、当該心電図信号を含む2つ以上の出力信号を選択し、
前記第2信号加算器は、前記選択された2つ以上の出力信号を加算する、
心電図情報取得装置。 - 請求項20から21の何れか1項に記載の心電図情報取得装置であって、
前記第1信号加算器と第2信号加算器とが、1つの信号加算器として統合されている、
心電図情報取得装置。 - 請求項22または23に記載の心電図情報取得装置であって、
前記反転/非反転選択回路は、
前記信号加算器の出力に現われる心電図信号波形の振幅が大きくなるように、前記選択信号を生成する、
心電図情報取得装置。 - 請求項19に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに第1心電図信号選択回路および第1信号加算器を備え、
前記第1電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記第1心電図信号選択回路は、前記第1電流検出回路の出力信号の中から心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、加算したときに心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなる、前記心電図信号波形が現われている出力信号を含む、2つ以上の出力信号の組を選択して出力し、
前記第1信号加算器は、前記第1心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算し、
または、さらに、
前記心電図情報出力回路がさらに第2心電図信号選択回路および第2信号加算器を備え、
前記第2電流検出回路が、非反転増幅器または反転増幅器であり、
前記第2心電図信号選択回路は、前記第2電流検出回路の出力信号の中から第2心電図信号波形が現われている出力信号を検出し、加算したときに第2心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなる、前記第2心電図信号波形が現われている出力信号を含む、2つ以上の出力信号の組を選択して出力し、
前記第2信号加算器は、前記第2心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算する、
心電図情報取得装置。 - 請求項19に記載の心電図情報取得装置であって、
前記心電図情報出力回路がさらに第1心電図信号選択回路および第1信号加算器を備え、
前記第1電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを出力するスイッチを備え、
前記第1心電図信号選択回路は、前記第1電流検出回路の出力信号の中から心電図信号が現われている出力信号を検出し、加算したときに心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなるように、前記スイッチを動作させつつ、前記心電図信号波形が現われている出力信号を含む2つ以上の出力信号の組を選択し、
前記第1信号加算器は、前記第1心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算し、
または、さらに、
前記心電図情報出力回路がさらに第2心電図信号選択回路および第2信号加算器を備え、
前記第2電流検出回路が、非反転増幅器および反転増幅器、ならびに前記非反転増幅器の出力信号また前記反転増幅器の出力信号の何れかを出力するスイッチを備え、
前記第2心電図信号選択回路は、前記第2電流検出回路の出力信号の中から心電図信号が現われている出力信号を検出し、加算したときに心電図信号波形の振幅が大きくなりかつSN比が高くなるように、前記スイッチを動作させつつ、前記心電図信号波形が現われている出力信号を含む2つ以上の出力信号の組を選択し、
前記第2信号加算器は、前記第2心電図信号選択回路が出力した出力信号を加算する、
心電図情報取得装置。 - 請求項22から27の何れか1項に記載の心電図情報取得装置であって、
前記信号加算器の出力信号、またはさらに全ての電流検出回路の出力信号を表示する表示装置を備えた、
心電図情報取得装置。 - 足裏に汗腺を有する動物の心臓の電気的活動を測定する心電図情報取得方法であって、
床ボード、
前記床ボードの表面に形成され、絶縁状態で相互に交差した、複数の平行な第1電極群および複数の平行な第2電極群、および、
前記第1電極群にそれぞれ接続された第1接地抵抗、および前記第2電極群にそれぞれ接続された第2接地抵抗、
からなる心電図情報取得用の心電センサを用い、
前記足裏が発汗した状態において、前記第1電極群および前記第2電極群のうち少なくとも2つの電極に異なる足裏が接触することにより前記足裏が接触した前記2つの電極の接地抵抗に流れる、前記動物の心臓の電気的活動に伴う起電力に基づく微小電流を、電流検出回路により前記第1接地抵抗および前記第2接地抵抗に生じる電圧降下としてそれぞれ検出する、
心電図情報取得方法。 - 請求項29に記載の心電図情報取得方法であって、
前記電圧降下の検出結果である心電図情報に基づき、スパイク状の信号群をf波(心房細動)またはF波(心房粗動)として測定する、
心電図情報取得方法。 - 請求項29または30に記載の心電図情報取得方法であって、
離れた位置に設けられた少なくとも2つの前記第1電極群が、1つの前記第1接地抵抗を共有し、
または、さらに、
離れた位置に設けられた少なくとも2つの前記第2電極群およびこれらの第2電極群にそれぞれ接続された前記第2接地抵抗が、前記電流検出回路を共有する、
心電図情報取得方法。 - 請求項29から31の何れか1項に記載の心電図情報取得方法であって、
前記動物に驚愕ストレスを与えることにより前記足裏の発汗を促して心電図情報を取得する、
心電図情報取得方法。 - 請求項29から31の何れか1項に記載の心電図情報取得方法であって、
前記動物の睡眠中に発汗した前記足裏から心電図情報を取得する、心電図情報取得方法。
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