JP7404976B2 - ベルト及び心電測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、心臓の動きに起因して生じる生体の表面の電位に応じた生体信号の測定に用いられるベルト及び心電測定装置に関する。

生体信号の一つとして、心臓の動きに起因して生じる生体の表面に生じる電位である心電信号を検出し、ユーザの心電図波形を生成する心電計測装置が知られている。

このような心電計測装置としては、ユーザの上腕に巻き付けるベルト本体と、このベルト本体の内面に一方向に等間隔で固定された複数の電極と、を有するベルトを用いる心電測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５４２８８８９号公報

上述した心電測定装置は、様々なユーザの上腕に対応するために、ベルトに設けられた複数の電極の数が多くなる。すなわち、上腕の周方向の長さはユーザによって異なる。よって、心電測定装置のベルトには、異なる周方向の長さを有する上腕に対応するために、多くの電極を要する。また、電極の数が多くなると、各電極の出力に基づいて心電波形を形成することになり、回路や処理が複雑になる。

電極の数を少なくすることも考えられる。しかしながら、心臓の動きに起因して生じる生体表面の電位分布には個人差があり、電極数を少なくして心電波形を計測すると、上腕の周方向の長さによっては、使用者によって電位（心電信号）の検出強度が変わる。そこで、生体表面の電位分布の個人差による心電信号の検出強度の差を抑制する等により、少ない電極数で好適に心電信号を検出できる技術が求められている。

そこで本発明は、少ない電極数で心電信号を好適に検出可能なベルト、及び、心電測定装置を提供することを目的とする。

一態様によれば、生体に巻き付けるベルト本体と、前記ベルト本体の長手方向に設けられた３以上の下地電極と、前記下地電極に着脱可能な、２以上であって、且つ、前記下地電極よりも少ない数のキャップ電極と、を備えるベルトが提供される。

この態様によれば、キャップ電極を複数の下地電極に選択的に取り付けることができる。このため、心電測定を行う被測定者の心臓の動きに起因して生じる生体の表面の電位の分布に対して好ましい位置にキャップ電極を設けることができる。よって、少ない電極数で心電信号を好適に検出することができる。例えば、心電信号の検出強度が高い位置にキャップ電極を配置することで、検出する心電信号の強さを向上することができる。

上記一態様のベルトであって、前記下地電極は前記ベルト本体に、貼付、縫い付け、嵌め込み、かしめ、又は、磁力によって固定され、前記キャップ電極は、選択的に、前記下地電極に、嵌め込み、磁力又はねじ込みにより着脱自在に固定される、ベルトが提供される。

この態様によれば、下地電極がベルト本体に固定されることから、キャップ電極のみを選択的に下地電極に装着することができる。よって、ベルトは、生体に接触させる電極を変更するために、キャップ電極のみを移動させるだけでよい。

上記一態様のベルトであって、前記キャップ電極の前記生体に接触する面の形状が、円形又は多角形に形成される、請求項１又は請求項２に記載のベルトが提供される。

この態様によれば、生体に接触するキャップ電極を生体に接触するのに好適な形状とすることができる。

上記一態様のベルトであって、前記下地電極及び前記キャップ電極は、一方が窪みを有し、他方が前記窪みに挿入される挿入部を有する、ベルトが提供される。

この態様によれば、下地電極及びキャップ電極の一方を他方に挿入することで、下地電極及びキャップ電極を固定することができる。

上記一態様のベルトであって、前記窪み及び前記挿入部は、前記挿入部の軸心周りの回転が規制される形状である、ベルトが提供される。

この態様によれば、キャップ電極が回転することを抑制できることから、例えば、キャップ電極が回転することで隣接するキャップ電極に接触する形状に、キャップ電極の生体に接触する面が形成されていても、キャップ電極同士が接触することを抑制できる。

上記一態様のベルトであって、前記キャップ電極は、乾式電極又は湿式電極である、ベルトが提供される。

この態様によれば、キャップ電極が心電信号を検出するときに、好適な電極とすることができる。

上記一態様のベルトと、前記複数の下地電極に装着された前記キャップ電極により前記心電図波形を検出する装置本体と、を備える心電測定装置が提供される。

この態様によれば、ベルトによって被測定者に応じて選択的にキャップ電極を設けたベルトを用いて心電図波形を検出することができる。

この発明の一態様によれば、少ない電極数で心電信号を好適に検出可能なベルト、及び、心電測定装置を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る心電測定装置の構成を示す説明図。 同心電測定装置の構成を示す平面図。 同心電測定装置の構成を示すブロック図。 心電測定装置に用いられるベルトの構成を一部省略して示す断面図。 同ベルトの構成を一部省略して示す平面図。 同ベルトの構成を一部省略して示す平面図。 上腕の断面形状を円形と仮定したときの、第１電極乃至第９電極の配置を示す説明図。 各電極のペアで検出した心電図波形の時系列変化の例を示すグラフ。 異なる被測定者において各電極とグランド電極のペアでそれぞれ検出した心電図波形の時系列変化の例を示すグラフ。 上腕における２つの電極間の距離の例を示す説明図。 最大電位差となる電極の距離のヒストグラムを示す説明図。 第２の実施形態に係るベルトの構成を一部省略して示す断面図。 第３の実施形態に係るベルトの構成を一部省略して示す断面図。 第４の実施形態に係るベルトの構成を一部省略して示す断面図。 第５の実施形態に係るベルトの構成を一部省略して示す平面図。 第６の実施形態に係るベルトの構成を一部省略して示す平面図。 第７の実施形態に係るベルトの構成を一部省略して示す断面図。 他の実施形態に係るベルトの構成を一部省略して示す平面図。 他の実施形態に係るベルトの構成を一部省略して示す平面図。 他の実施形態に係るベルトの構成を一部省略して示す断面図。 他の実施形態に係るベルトの構成を一部省略して示す断面図。

以下、本発明の一側面に係る実施形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に説明する実施形態はあらゆる点においてこの発明の例示に過ぎない。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る心電測定装置１及びベルト１１の一例について、図１乃至図７を用いて以下例示する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る心電測定装置１の構成を示すとともに、生体の上腕１００に心電測定装置１を装着した状態を示す説明図である。図２は、心電測定装置１の構成を展開して、生体側から示す平面図である。図３は、心電測定装置１の構成を示すブロック図である。

心電測定装置１は、生体に装着され、生体の皮膚の表面の複数箇所の電位を検出し、これら検出した電位に基づいて心電図の生成に必要な心電情報を生成する電位測定装置である。なお、心電測定装置１は、心電図波形を生成し、表示してもよく、心電図の生成に必要な情報を表示し、外部の端末に出力する構成であってもよい。

図１及び図２に示すように、心電測定装置１は、ベルト１１と、装置本体１２と、を備える。心電測定装置１は、例えば、ベルト１１及び装置本体１２が一体に形成される。心電測定装置１は、例えば、ベルト１１によって、生体としての上腕に装着される、所謂ウェアラブルデバイスとして機能する。図１は心電測定装置１が被測定者の上腕１００に装着された状態の一例を示す。なお、心電測定装置１は、ベルト１１及び装置本体１２が別体に構成され、信号線等を介して接続される構成であってもよい。

ベルト１１は、装置本体１２を保持する。ベルト１１は、生体に巻き付けられる。ベルト１１は、図１に示すように、例えば、被測定者の上腕に装着される。図２、図４乃至図６に示すように、ベルト１１は、ベルト本体２１と、電極アレイ２２と、固定手段２３と、を備える。なお、図４において、ベルト本体２１の一部、電極アレイ２２の構成の一部、及び、固定手段２３を省略し、図５及び図６において、ベルト本体２１の一部及び固定手段２３を省略して示す。

ベルト本体２１は、例えば柔軟性を有する樹脂または繊維により構成される。ベルト本体２１は、心電測定装置１を装着する被測定者の上腕に装着できる長さに設定される。ベルト本体２１は、一方向に長い帯状に形成される。ベルト本体２１は、心電測定装置１を上腕に装着したときに、外側の面である表面に装置本体１２が固定され、生体側の面である裏面に電極アレイ２２が設けられる。

電極アレイ２２は、信号線等を介して、装置本体１２に電気的に接続される。電極アレイ２２は、複数の下地電極３１と、複数のキャップ電極３２と、を備える。

複数の下地電極３１は、ベルト本体２１の長手方向に等間隔に並んで配置される。複数の下地電極３１は、それぞれ装置本体１２に電気的に接続される。下地電極３１は、キャップ電極３２を着脱可能に形成される。

下地電極３１の数は、被測定者の上腕の腕周り長さが異なる長さであっても、心電図波形を生成可能な数に適宜設定できる。換言すると、下地電極３１は、様々な被測定者の上腕に対応するために、心電図波形の生成に要する電極の数、具体的には２つよりも多い数に設定される。

本実施形態において、下地電極３１が９個設けられる例を用いて説明する。

キャップ電極３２は、下地電極３１に着脱可能に形成される。キャップ電極３２は、下地電極３１の数よりも少ない数が心電図波形を生成するための心電信号を検出するために用いられる。即ち、キャップ電極３２は、心電図波形を生成するために必要な心電信号を検出できる数、具体的には２つが少なくとも設けられる。キャップ電極３２は、例えば、３個設けられても良い。この場合、２個のキャップ電極３２は、上腕の皮膚の表面の電位を検出する電極３３に用いられる。また、１個のキャップ電極３２は、グランド電極３３Ａを構成する。このような３つのキャップ電極３２は、被測定者の上腕に心電測定装置１が装着されたときに、被測定者から検出される心電信号が強い信号となるように、９個の下地電極３１に選択的に装着される。

下地電極３１及び下地電極３１に装着されたキャップ電極３２によって、心電信号を検出する電極３３、３３Ａが構成される。

このような下地電極３１及びキャップ電極３２の具体例を以下に示す。下地電極３１にキャップ電極３２を着脱可能とするために、下地電極３１及びキャップ電極３２は、嵌め込み可能に形成される。図２、図５及び図６において、下地電極３１に装着したキャップ電極３２の異なる配置の例を示す。

例えば、下地電極３１及びキャップ電極３２の一方がバネを有し、他方がゲンコ（凸型）を有するスナップボタン形状に形成される。

具体例として、図４乃至図６に示すように、下地電極３１は、窪み３１ａ及び窪み３１ａに設けられたバネ３１ｂを有する。下地電極３１は、貼付、縫い付け、嵌め込み、かしめ、又は、磁力によってベルト本体２１に固定される。図４においては、下地電極３１は、貼付又は縫い付けによってベルト本体２１に固定される例を示す。

キャップ電極３２は、例えば、乾式電極である。図４乃至図６に示すように、キャップ電極３２は、生体に接触する平板状の電極部３２ａ及び窪み３１ａに挿入される挿入部であるゲンコ３２ｂと、を備える。電極部３２ａは、例えば、生体に接触する面が円形の平面状に形成される。ゲンコ３２ｂは、突起であり、下地電極３１の窪み３１ａに挿入されるとともに、窪み３１ａに設けられたバネ３１ｂによって保持されることで、下地電極３１に選択的に固定される。

固定手段２３は、ベルト本体２１を上腕に巻き付けた状態で、ベルト本体２１を固定する。固定手段２３は、例えば、面ファスナである。面ファスナは、ベルト本体２１の表面側および裏面側にそれぞれ固定された、ループ面部材とフック面部材を含む。なお、ループ面部材及びフック面部材は、ベルト本体２１に設けられる領域等について、適宜設定可能である。固定手段２３は、このような面ファスナを使用することで、ベルト本体２１を被測定者の上腕の周方向に巻回された状態で固定できる。

装置本体１２は、ケース４１と、操作部４２と、表示部４３と、電力供給部４４と、心電情報生成部４５と、心電図生成部４６と、メモリ４７と、制御部４８と、を備えている。また、装置本体１２は、外部の端末との情報の送受信を行う通信部を含む。なお、通信部は、外部の端末と無線及び／又は有線により情報の送受信を行う。

ケース４１は、操作部４２の一部、表示部４３の一部、心電情報生成部４５、心電図生成部４６、メモリ４７、制御部４８を収容する。また、ケース４１は操作部４２の一部及び表示部４３の一部を外面から露出させる。ケース４１は、ベルト１１に固定される。

操作部４２は、使用者からの指令を入力する。例えば、操作装置１３は、複数の釦４２ａ及び釦４２ａの操作を検出するセンサを含む。なお、操作部４２は、ケース４１や表示部４３等に設けられた、感圧式や静電容量式等のタッチパネル、音による指令を受け付けるマイクロフォン等を含んでいてもよい。操作部４２は、使用者が操作することで、指令を電気信号に変換し、該電気信号を制御部４８へ出力する。

表示部４３は、電気的に制御部４８に接続される。表示部４３は、例えば、液晶ディスプレイ（LCD：Liquid Crystal Display）又は有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（OELD：Organic Electro Luminescence Display）である。表示部４３は、制御部４８からの制御信号に従って、日時や心電情報、心電図波形等を表示する。なお、心電測定装置１が血圧値を表示する生体情報測定装置に用いられる場合には、表示部４３は、最高血圧及び最低血圧などの血圧値や心拍数等の測定結果を含む各種情報を表示してもよい。

電力供給部４４は、電源である。電力供給部４４は、例えば、リチウムイオンバッテリ等の二次電池である。電力供給部４４は、制御部４８に電気的に接続される。具体例として、電力供給部４４は、制御部４８に電力を供給する。電力供給部４４は、制御部４８、並びに、制御部４８を介して操作部４２、表示部４３、心電情報生成部４５、心電図生成部４６、メモリ４７に、駆動用の電力を供給する。

心電情報生成部４５は、電極アレイ２２の複数の下地電極３１に、例えば信号線を介して電気的に接続される。心電情報生成部４５は、２個のキャップ電極３２で検出された電位から電位差を算出する。具体的には、心電情報生成部４５は、９個の下地電極３１の２箇所に装着された２個のキャップ電極３２の電位差を算出し、心電情報を生成する。

心電図生成部４６は、心電情報生成部４５に電気的に接続される。心電図生成部４６は、心電情報生成部４５が生成した心電情報に基づいて、心電図の情報を生成する。この心電図の情報には、心電図波形が含まれていてもよい。

このような心電情報生成部４５及び心電図生成部４６は、例えば、心電情報生成部４５及び心電図生成部４６の機能をそれぞれ実行できる処理回路である。心電情報生成部４５及び心電図生成部４６は、制御部４８に電気的に接続される。なお、制御部４８が心電情報生成部４５及び心電図生成部４６の処理回路を含み、メモリ４７に記憶されたプログラムを実行することで、心電情報生成部４５及び心電図生成部４６の機能を実行してもよい。

また、例えば、心電情報生成部４５又は心電図生成部４６は、ローパスフィルタ、増幅器及びアナログ／デジタル変換器を有していてもよい。例えば、電位差の信号を、ローパスフィルタで不要なノイズ成分を除去し、さらに増幅器で増幅した後アナログ／デジタル変換器でデジタル信号に変換する。

メモリ４７は、例えば、記憶媒体としてＳＳＤ（Solid State Drive）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を含む。メモリ４７は、各種制御処理を実行するために必要なプログラムを格納する。また、メモリ４７は、検出した心電信号、生成した心電情報及び心電図情報等を記憶する。また、例えば、メモリ４７には、これら情報が時系列に従い記憶される。

制御部４８は、単数又は複数のプロセッサを含む。制御部４８は、一以上の処理回路により形成される。制御部４８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部４８は、メモリ４７に格納されたプログラムに基づいて心電測定装置１の全体の動作及び所定の動作（機能）を実行させる。制御部４８は、読み込んだプログラムに従い、所定の演算、解析、処理等を実行する。制御部４８は、操作部４２、表示部４３、心電情報生成部４５及び心電図生成部４６の動作の制御、信号の送受信、及び電力の供給を行う。

このように構成された心電測定装置１は、先ず、複数の下地電極３１の心電測定に好適な選択した２箇所にキャップ電極３２を装着し、好適な距離のキャップ電極３２のペアを作る。これにより、心電信号を検出するための電極３３のペアが形成される。また、例えば、残りの下地電極３１のいずれか一箇所にキャップ電極３２を装着し、グランド電極３３Ａを形成する。

そして、装置本体１２を上腕１００に配置し、ベルト本体２１を固定手段２３によって上腕に固定する。これにより、心電測定装置１が被測定者の上腕に装着される。そして、操作部４２を操作することで、制御部４８が各構成を制御し、キャップ電極３２が設けられた下地電極３１を介して心電信号を検出する。そして、心電情報生成部４５が心電信号から心電情報を生成し、心電図生成部４６が心電情報から心電図情報を生成する。制御部４８が心電情報及び心電図情報をメモリ４７に記憶するとともに、表示部４３に日時や心電図等の情報を表示する。また、制御部４８は、通信部を制御して日時、心電情報及び心電図情報等の各種情報を外部の端末に送信しても良い。

次に、被測定者毎の好適な距離の電極３３のペアを導出する方法を説明する。なお、被測定者毎の好適な距離の電極３３のペアを導出する装置は、心電測定装置１を用いてもよく、また、心電測定装置１の複数の下地電極３１と同じ配置の電極を有する他の心電測定ができる装置を用いてもよい。なお、以下の説明において、説明の便宜上、９個の下地電極３１を並び順に第１下地電極３１１～第９の下地電極３１９として説明する。

本実施形態の電極３３のペアの導出方法の説明においては、心電測定装置１の各下地電極３１１～３１９の全てにキャップ電極３２を装着した例を用いて説明する。また、キャップ電極３２を装着した各下地電極３１１～３１９を、それぞれ第１電極３１１～第９電極３１９として説明する。

また、上腕に心電測定装置１を装着したときに、手の平を上方に向けた姿勢の上腕とし、そして、図７に示すように、上腕１００の断面形状を円形と仮定したときに、反時計回りに第１電極３１１乃至第９電極３１９が４０°間隔で位置すると仮定して説明する。

先ず、電極３３のペアの導出方法の第１例を図７及び図８を用いて説明する。図７は、上腕１００の断面形状を円形と仮定したときの、第１電極３１１乃至第９電極３１９の配置を示す説明図であり、図８は、各電極３３のペアで検出した心電図波形の時系列変化の例を示すグラフである。

電極３３のペアの導出方法の第１例は、第１電極３１１～第９電極３１９で略同じ間隔のペアの電極を規定し、各電極ペアで検出される電位差から求められる心電図波形の時系列変化を求め、各電極ペアにおける心電図波形の強度を求める方法である。

具体例として、例えば、図７に示すように、上腕１００に装着された心電測定装置１の第１電極３１１～第９電極３１９から、第１電極３１１と第５電極３１５、第２電極３１２と第６電極３１６、第３電極３１３と第７電極３１７、第４電極３１４と第８電極３１８、第５電極３１５と第９電極３１９のそれぞれのペアを規定する。そして、心電測定装置１を操作し、これら各電極ペアの電位に応じた心電信号をそれぞれ検出し、心電情報生成部４５によって心電情報を生成する。

そして、該心電情報から心電図波形を心電図生成部４６によって生成すると、図８に示すように、各電極３３のペアによる心電図波形が生成される。図８において、第１電極３１１及び第５電極３１５間の心電図波形Ｖ１５、第２電極３１２及び第６電極３１６間の心電図波形Ｖ２６、第３電極３１３及び第７電極３１７間の心電図波形Ｖ３７、第４電極３１４及び第８電極３１８間の心電図波形Ｖ４８、第５電極３１５及び第９電極３１９間の心電図波形Ｖ５９の時系列変化の例を示す。

図８に示すように、各電極３３のペアによって生成された心電図波形は強度が異なる。例えば、第１電極３１１及び第５電極３１５間の心電図波形Ｖ１５の最大ピーク強度は最も強く、第２電極３１２及び第６電極３１６間の心電図波形Ｖ２６、第３電極３１３及び第７電極３１７間の心電図波形Ｖ３７の順に強度が弱くなり、第４電極３１４及び第８電極３１８間の心電図波形Ｖ４８、第５電極３１５及び第９電極３１９間の心電図波形Ｖ５９はマイナスの値になるのが分かる。

この場合、心電図の測定には第１電極３１１及び第５電極３１５間の心電図波形Ｖ１５が選択され、その他の電極３３のペアは不要となる。このため、以後、被測定者が心電図情報を検出する場合には、第１の下地電極３１１及び第５の下地電極３１５にキャップ電極３２を装着し、心電信号を検出するための電極３３のペアを形成し、その他の下地電極３１２，３１３，３１４，３１６，３１７，３１８，３１９のいずれかに、グランド電極３３Ａのためのキャップ電極３２を装着すればよい。このように、電極３３のペアの導出方法の第１例によれば、被測定者に応じて、心電信号の検出強度が高い電極３３の位置を求めることができる。

次に、電極ペアの導出方法の第２の例を、図９を用いて説明する。図９は、異なる被測定者において各電極３１１～３１９と基準電極のペアでそれぞれ検出した心電図波形の時系列変化の例を示すグラフである。

第２例は、第１電極３１１～第９電極３１９とグランド電極等の基準電極との電位値の平均値を基準電位として求め、この基準電位と基準電極及び各第１電極３１１～第９電極３１９間の電位との電位差から求められる心電図波形の時系列変化をそれぞれ求め、そして、電圧がプラス側及びマイナス側のピークとなる電極をペアに規定する方法である。

具体例として、例えば、図７に示す上腕１００に装着された心電測定装置１を操作し、第１電極３１１～第９電極３１９と基準電極からそれぞれの電位に応じた心電信号を検出し、心電情報生成部４５によって心電情報を生成する。また、心電情報生成部４５又は制御部４８は、それぞれの電位に応じた心電信号の平均値（ＡＶ）を求める。次いで、グランド電極３３Ａ及び第１電極３１１～第９電極３１９のそれぞれの電位及び該平均値（基準電位）から、心電図波形を心電図生成部４６によって生成する。これにより、図９に示すように、各電極３１１～３１９と心電信号の平均値のペアによる心電図波形が生成される。図９において、第１電極３１１及び平均値の心電図波形Ｖ１ＡＶ、第２電極３１２及び平均値の心電図波形Ｖ２ＡＶ、第３電極３１３及び平均値の心電図波形をＶ３ＡＶ、第４電極３１４及び平均値の心電図波形Ｖ４ＡＶ、第５電極３１５及び平均値の心電図波形Ｖ５ＡＶ、第６電極３１６及び平均値の心電図波形Ｖ６ＡＶ、第７電極３１７及び平均値の心電図波形Ｖ７ＡＶ、第８電極３１８及び平均値の心電図波形Ｖ８ＡＶ、第９電極３１９及び平均値の心電図波形Ｖ９ＡＶの時系列変化の例を示す。また、図９において、異なる被測定者（Ａさん、Ｂさん）の該心電図波形Ｖ１ＡＶ～Ｖ９ＡＶをそれぞれ示す。また、該心電図波形を生成するときの被測定者の姿勢は、仰臥位とした。

図９に示すように、各心電図波形Ｖ１ＡＶ～Ｖ９ＡＶはそれぞれ電圧のプラス側及びマイナス側で強度が異なる。例えば、被測定者がＡさんの場合においては、電圧がプラス側において第４電極３１４及び平均値の心電図波形Ｖ４ＡＶのピーク強度が最大となり、そして、電圧がマイナス側において第１電極３１１及び平均値の心電図波形Ｖ１ＡＶのピーク強度が最大となる。このため、第１電極３１１及び第４電極３１４をペアとすることで、第１電極３１１及び第４電極３１４間の心電図波形の最大ピーク強度が最も高くなると推定できる。

よって、被測定者がＡさんの場合には、心電図の測定には第１電極３１１及び第４電極３１４が選択され、その他の電極３３は不要となる。このため、以後、被測定者であるＡさんが心電図情報を検出する場合には、第１の下地電極３１１及び第４の下地電極３１４にキャップ電極３２を装着し、心電信号を検出するための電極３３を形成する。そして、その他の下地電極３１２，３１３，３１５，３１６，３１７，３１８，３１９のいずれかに、グランド電極３３Ａのためのキャップ電極３２を装着する。

図９からも明らかなように、被測定者がＡさんの場合と、被測定者がＢさんの場合において、上腕１００における同一の位置に電極３３を配置しても、心電図波形のピーク強度及びピーク位置が異なる。例えば、被測定者がＢさんの場合においては、電圧がプラス側において第６電極３１６及び平均値の心電図波形Ｖ６ＡＶのピーク強度が最大となり、そして、電圧がマイナス側において第２電極３１２及び平均値の心電図波形Ｖ２ＡＶのピーク強度が最大となる。このため、第２電極３１２及び第６電極３１６をペアとすることで、第２電極３１２及び第６電極３１６間の心電図波形の最大ピーク強度が最も高くなると推定できる。

よって、被測定者がＢさんの場合には、心電図の測定には第２電極３１２及び第６電極３１６が選択され、その他の電極３３は不要となる。このため、以後、被測定者であるＢさんが心電図情報を検出する場合には、第２の下地電極３１２及び第６の下地電極３１６に心電信号を検出するためのキャップ電極３２を装着し、その他の下地電極３１のいずれかに、グランド電極３３Ａのためのキャップ電極３２を装着すればよい。これらのように、第２例によれば、被測定者に応じて、好適な電極３３のペアを求めることができる。

また、図９に示す第２の例において、被測定者として、異なる被測定者のＡさん及びＢさんの心電図波形の例を示したが、被測定者ごとに得られる心電図の電位分布は異なる。よって、被測定者に適した電極位置のペアを導出し、キャップ電極３２を装着する下地電極３１を選択することで、少ないキャップ電極３２で最大ピーク強度が高い電極３３の２つの位置を得ることができる。

次に、図１０及び図１１を用いて、上腕１００における二つの電極３３間の距離を変えた場合における電位差強度を説明する。図１０は、上腕１００における２つの電極３３間の距離の例を示す説明図である。図１１は、最大電位差となる電極３３の距離のヒストグラムを示す。図１０に示すように、上腕１００の断面をおおよそ円形とし、その中心から上腕１００の表面の一点に電極を置き、中心から上腕表面の該一点を結ぶ直線に対し、所定の角度θを有する直線と上腕表面との交点に他の電極を配置する。そして、当該角度θを大きくすると電極間距離が大きくなる。

例えば、図１１に示す例のように、最大電位差となる電極距離のヒストグラムから電位差を最大にする電極間距離すなわち角度を求めると、平均で１５６．４[deg]、標準偏差は、１５.２[deg]である。すなわち、角度が１４０～１７０[deg]間隔とすると良いことが分かる。このため、例えば、第１の例において、１つの電極ペアを規定する場合には、角度が１４０～１７０[deg]間隔の範囲内において規定するとよい。また、第２の例においては、角度が１４０～１７０[deg]間隔となる電極のペアを選択するとよい。

このように構成されたベルト１１及び心電測定装置１によれば、心電図情報を生成するために必要な数よりも多い複数の下地電極３１を設け、これら下地電極３１に心電信号を検出するためのキャップ電極３２を選択的に取り付ける。よって、心電測定装置１は、最大ピーク強度が高い電極３３のペアを構成できる下地電極３１にキャップ電極３２を取り付けることで、少ない電極数で心電信号を好適に検出可能となる。

このため、上腕１００の腕周りの長さが異なる被測定者の心電図情報を生成する場合であっても、被測定者毎に事前に好適な電極３３のペアを求めておくことで、簡単に、好適な電極３３のペアで心電図情報を生成することができる。また、被測定者毎に事前に好適な電極３３のペアを求めておくことで、心電信号の検出強度が高い位置にキャップ電極３２を配置することができるため、心電測定装置１は、検出する心電信号の強さを向上することができる。

また、複数の下地電極３１のうち、いずれか少なくとも２箇所、グランド電極３３Ａを構成するときは３箇所にキャップ電極３２を設けるだけでよい。このため、心電測定装置１は、ペアのキャップ電極３２によって心電情報及び心電図情報を生成できるため、心電情報及び心電図情報を生成するために要する処理を低減することができる。

即ち、複数の被測定者のいずれでも心電図情報を生成できるようにするために、従来の心電測定装置の構成のように多くの電極を用いる場合には、各電極のペアでそれぞれ心電情報及び心電図情報を生成する必要がある。このため、従来の心電測定装置においては、心電図情報の生成の処理に時間や消費電力を要し、また、心電図情報を生成するための回路が複雑になる。

しかしながら、本発明の一実施形態に係る心電測定装置１によれば、１つの電極３３のペアのみで心電情報及び心電図情報を生成すればよい。よって、心電測定装置１は、処理に時間や消費電力を抑制できるとともに、心電図波形を生成するための回路が複雑になることを抑制できる。

また、電極３３を構成する下地電極３１及びキャップ電極３２を着脱可能とすることで、容易にキャップ電極３２の位置を変更することができる。また、下地電極３１及びキャップ電極３２は、一方にバネ３１ｂを、他方にゲンコ３２ｂを有するスナップボタン形状に構成される。このため、キャップ電極３２の着脱がより容易にできる。

また、下地電極３１がベルト本体２１に固定されることから、キャップ電極３２のみを選択的に下地電極３１に装着することができる。よって、ベルト１１は、上腕１００に接触させる電極３３を変更するために、キャップ電極３２のみを移動させるだけでよく、容易に、電極３３の位置を変更することができる。また、下地電極３１及びキャップ電極３２は、一方のゲンコ３２ｂを他方の窪み３１ａに挿入し、バネ３１ｂでゲンコ３２ｂを保持することで、下地電極３１及びキャップ電極３２を容易に固定することができる。

上述したように、第１の実施形態に係る心電測定装置１によれば、少ない電極数で心電信号を好適に検出可能となる。

［他の実施形態］
他の実施形態に係る心電測定装置として、以下、複数の実施形態を説明する。なお、他の実施形態の各々は、上述した第１の実施形態に係る心電測定装置１とベルト１１の電極アレイ２２が異なる構成であることから、ベルトの構成のみを示し、装置本体１２の構成の説明は省略する。また、他の実施形態に係るベルト及び心電測定装置の構成のうち、上述した第１の実施形態に係る心電測定装置１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係るベルト１１Ａについて、図１２を用いて説明する。なお、図１２は、ベルト１１Ａの構成を模式的に示す断面図である。

図１２に示すように、ベルト１１Ａは、ベルト本体２１と、電極アレイ２２Ａと、を備える。

電極アレイ２２Ａは、信号線等を介して、装置本体１２に電気的に接続される。電極アレイ２２Ａは、複数の下地電極３１Ａと、複数のキャップ電極３２と、を備える。

複数の下地電極３１Ａは、ベルト本体２１の長手方向に等間隔に並んで配置される。複数の下地電極３１Ａは、それぞれ装置本体１２に電気的に接続される。下地電極３１Ａは、キャップ電極３２を着脱可能に形成される。

下地電極３１Ａの数は、心電図波形を測定することが想定される被測定者の上腕の腕周り長さが異なる長さであっても、心電図波形を生成可能な数に適宜設定できる。換言すると、下地電極３１Ａは、様々な被測定者の上腕に対応するために、心電図波形の生成に要する電極の数よりも多い数に設定される。例えば、下地電極３１Ａは９個設けられる。なお、図１２において、下地電極３１Ａは一部省略して示す。

このような下地電極３１Ａ及びキャップ電極３２の具体例を以下示す。下地電極３１Ａにキャップ電極３２を着脱可能とするために、下地電極３１Ａ及びキャップ電極３２は、嵌め込み可能に形成される。例えば、下地電極３１Ａ及びキャップ電極３２の一方がバネを有し、他方がゲンコを有するスナップボタン形状に形成される。

具体例として、下地電極３１Ａは、窪み３１ａ及び窪み３１ａに設けられたバネ３１ｂを有する。また、下地電極３１Ａは、嵌め込み又はかしめによってベルト本体２１に固定される。例えば、下地電極３１Ａは、窪み３１ａ及びバネ３１ｂを有する本体３１ｃと、本体３１ｃをベルト本体２１に固定するホソ３１ｄと、を有する。そして、ベルト本体２１の両主面にそれぞれ本体３１ｃ及びホソ３１ｄを配置して、本体３１ｃにホソ３１ｄをかしめることで、下地電極３１Ａがベルト本体２１に固定される。

このような構成のベルト１１Ａは、上述した第１の実施形態に係るベルト１１と同様の効果を奏する。加えて、ベルト１１Ａは、ベルト本体２１を挟んで本体３１ｃ及びホソ３１ｄをかしめる構成であり、下地電極３１Ａを強固にベルト本体２１に固定可能となる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係るベルト１１Ｂについて、図１３を用いて説明する。なお、図１３は、ベルト１１Ｂの構成を模式的に示す断面図である。

図１３に示すように、ベルト１１Ｂは、ベルト本体２１と、電極アレイ２２Ｂと、を備える。

電極アレイ２２Ｂは、信号線等を介して、装置本体１２に電気的に接続される。電極アレイ２２Ｂは、複数の下地電極３１Ｂと、複数のキャップ電極３２と、を備える。

複数の下地電極３１Ｂは、ベルト本体２１の長手方向に等間隔に並んで配置される。複数の下地電極３１Ｂは、それぞれ装置本体１２に電気的に接続される。下地電極３１Ｂは、キャップ電極３２を着脱可能に形成される。

下地電極３１Ｂの数は、心電図波形を測定することが想定される被測定者の上腕の腕周り長さが異なる長さであっても、心電図波形を生成可能な数に適宜設定できる。換言すると、下地電極３１Ｂは、様々な被測定者の上腕に対応するために、心電図波形の生成に要する電極の数よりも多い数に設定される。例えば、下地電極３１Ｂは９個設けられる。なお、図１３において、下地電極３１Ｂは一部省略して示す。

このような下地電極３１Ｂ及びキャップ電極３２の具体例を以下示す。下地電極３１Ｂにキャップ電極３２を着脱可能とするために、下地電極３１Ｂ及びキャップ電極３２は、嵌め込み可能に形成される。例えば、下地電極３１Ｂ及びキャップ電極３２の一方がバネを有し、他方がゲンコを有するスナップボタン形状に形成される。

具体例として、下地電極３１Ｂは、窪み３１ａ及び窪み３１ａに設けられたバネ３１ｂを有する。また、下地電極３１Ｂは、磁力によってベルト本体２１に固定される。例えば、下地電極３１Ｂは、窪み３１ａ及びバネ３１ｂを有する本体３１ｃと、本体３１ｃをベルト本体２１に固定するホソ３１ｄと、を有する。そして、本体３１ｃとホソ３１ｄは、磁石により形成されるか、又は、磁石を有し、互いに対向する領域に異なる磁極を有し、そして、互いに吸着し合う。ベルト本体２１の両主面にそれぞれ本体３１ｃ及びホソ３１ｄを配置して、本体３１ｃ及びホソ３１ｄが磁力によって下地電極３１Ｂをベルト本体２１に固定する。なお、本体３１ｃ及びホソ３１ｄは、一方が磁石により形成されるか、又は、磁石を含み、他方が磁性体の金属材料で形成されていてもよい。

このような構成のベルト１１Ｂは、上述した第１の実施形態に係るベルト１１と同様の効果を奏する。加えて、ベルト本体２１に磁力により下地電極３１Ｂを固定可能となる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態に係るベルト１１Ｃについて、図１４を用いて説明する。なお、図１４は、ベルト１１Ｃの構成を模式的に示す断面図である。

図１４に示すように、ベルト１１Ｃは、ベルト本体２１と、電極アレイ２２Ｃと、を備える。

電極アレイ２２Ｃは、信号線等を介して、装置本体１２に電気的に接続される。電極アレイ２２Ｃは、複数の下地電極３１Ｃと、複数のキャップ電極３２Ｃと、を備える。

複数の下地電極３１Ｃは、ベルト本体２１の長手方向に等間隔に並んで配置される。複数の下地電極３１Ｃは、それぞれ装置本体１２に電気的に接続される。下地電極３１Ｃは、キャップ電極３２Ｃを着脱可能に形成される。

下地電極３１Ｃの数は、心電図波形を測定することが想定される被測定者の上腕の腕周り長さが異なる長さであっても、心電図波形を生成可能な数に適宜設定できる。換言すると、下地電極３１Ｃは、様々な被測定者の上腕に対応するために、心電図波形の生成に要する電極の数よりも多い数に設定される。例えば、下地電極３１Ｃは９個設けられる。なお、図１４において、下地電極３１Ｃは一部省略して示す。

このような下地電極３１Ｃ及びキャップ電極３２Ｃの具体例を以下示す。下地電極３１Ｃにキャップ電極３２Ｃを着脱可能とするために、下地電極３１Ｃ及びキャップ電極３２Ｃは、磁力により固定可能に形成される。例えば、下地電極３１Ｃ及びキャップ電極３２Ｃの一方が窪みを有し、他方がゲンコを有する。また下地電極３１Ｃ及びキャップ電極３２Ｃは、互いに対向する領域に異なる磁極を有し、そして、窪みにゲンコが挿入されることで、互いに吸着し合って固定される。

具体例として、下地電極３１Ｃは、窪み３１ａを有する。また、下地電極３１Ｃは、例えば、貼付、縫い付け、嵌め込み、かしめ、又は、磁力によって固定される。例えば、下地電極３１Ｃは、図１４において左から二番目から右から一番目までに示すように、ベルト本体２１に貼付又は縫い付けによって固定される。なお、図１４の左から一番目に示すように、下地電極３１Ｃは、本体３１ｃとホソ３１ｄを有し、本体３１ｃ及びホソ３１ｄも磁石により形成されるか、又は、磁石を有し、互いに対向する領域に異なる磁極を有し、そして、互いに吸着し合う構成としてもよい。即ち、電極３３は、本体３１ｃ及びホソ３１ｄを磁力で固定するとともに、本体３１ｃ及びキャップ電極３２を磁力で固定する構成としてもよい。

このような構成のベルト１１Ｃは、上述した第１の実施形態に係るベルト１１と同様の効果を奏する。加えて、下地電極３１Ｃ及びキャップ電極３２Ｃが磁力によって互いに吸着し合う構成であることから、下地電極３１Ｃへのキャップ電極３２Ｃの装着は、キャップ電極３２Ｃを下地電極３１Ｃへ近づけるだけでよい。よって、キャップ電極３２Ｃの装着性が向上できる。

［その他の実施形態］
なお、本発明は上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、キャップ電極３２は、電極部３２ａの生体に接触する面が円形の平面状に形成される例を説明したがこれに限定されない。例えば、図１５に示す第５の実施形態に係るベルト１１Ｄの電極アレイ２２Ｄに用いられるキャップ電極３２Ｄのように、多角形状、具体的には矩形状、より具体的には、正方形状又は長方形状の平面状に構成されていてもよい。多角形状、より好適には矩形状とすることで、キャップ電極３２Ｄの電極部３２ａの生体に接触する面積を円形に比べて増加させることができる。特に、電極３３（キャップ電極３２Ｄ）は、心電信号を取得する為に用いられるところ、必要な信号／ノイズ比を確保する為には電極３３の生体に接触するサイズが大きいことが望ましい。そして、電極３３のサイズを大きくすることができる好適なキャップ電極３２Ｄの電極部３２ａの表面形状が、典型的には正方形又は長方形の矩形状である。よって、キャップ電極３２Ｄの電極部３２ａの表面形状を矩形状にすることで、電極３３の生体に接触するサイズを大きくでき、必要な信号／ノイズ比を確保しやすくなする。

また、例えば、図１５に示す第５の実施形態に示すベルト１１Ｄのように、キャップ電極３２Ｄの電極部３２ａの表面形状を矩形状とすると、キャップ電極３２Ｄがゲンコ３２ｂの軸周りに回転することで、キャップ電極３２Ｄが隣り合う場合に、隣り合うキャップ電極３２Ｄ同士が干渉する虞がある。このため、例えば、第６の実施形態に示すベルト１１Ｅの電極アレイ２２Ｅの下地電極３１Ｅ及びキャップ電極３２Ｅに示すように、下地電極３１Ｅ及びキャップ電極３２Ｅの一方に設けられる窪み３１ａ、及び、下地電極３１Ｅ及びキャップ電極３２Ｅの他方に設けられるゲンコ３２ｂを、円形以外の開口断面形状又は断面形状を有する構成としてもよい。

即ち、窪み３１ａ及びゲンコ３２ｂの平面視における形状を、正方形、長方形、台形等を含む矩形や楕円形、星形、十字形等の円形以外の形状とすればよい。このような構成のベルト１１Ｅは、キャップ電極３２Ｅが所定の姿勢で下地電極３１Ｅに装着されると、窪み３１ａ及びゲンコ３２ｂが、軸心周りで干渉することから、下地電極３１Ｅがゲンコ３２ｂの軸心周りに回転することを抑制できる。よって、隣り合うキャップ電極３２Ｅが接触することを抑制できる。また、窪み３１ａにゲンコ３２ｂを挿入するときのゲンコ３２ｂの姿勢が限定されることから、キャップ電極３２Ｅの姿勢も限定される。このため、ゲンコ３２ｂを窪み３１ａに挿入するだけで、キャップ電極３２Ｅを好適な姿勢で下地電極３１Ｅに取り付け可能となる。

また、上述した例では、キャップ電極３２を乾式電極とする例を説明したがこれに限定されない。例えば、キャップ電極を湿式電極としてもよい。湿式電極とする場合には、図１７に示す第７の実施形態に係るベルト１１Ｆの電極アレイ２２Ｆのキャップ電極３２Ｆのように、電極部３２ａの生体側の表面に、導電性のウェット部材３２ｃを設ける構成とすればよい。例えば、ウェット部材３２ｃは、導電性のゲルシート等、電極３３、３３Ａ（キャップ電極３２Ｆ）の電極部３２ａの表面と生体表面との表面抵抗を下げることができ、心電信号の信号／ノイズ比を大きくすることができる材料で形成されていれば適宜設定できる。

また、上述した例では、３個のキャップ電極３２を選択した下地電極３１に装着し、２個のキャップ電極３２で心電信号を検出し、１個のキャップ電極３２をグランド電極３３Ａとする例を説明したがこれに限定されない。例えば、グランド電極３３Ａは、図１８及び図１９に示すように、下地電極３１にキャップ電極３２を装着することで構成するのではなく、予めベルト１１に設けられる構成であってもよい。この場合、図１８に示すように、グランド電極３３Ａは、下地電極３１の並び方向に直交する方向で、下地電極３１とずれた位置に配置される構成であってもよく、また、図１９に示すように、複数配置された下地電極３１の並び方向で一方端に配置される下地電極３１と並んで配置される構成であってもよい。また、このようなグランド電極３３Ａは、電極部の形状が円形でもよく、また、矩形であってもよく、矩形以外の多角形であってもよい。また、ベルト１１は、グランド電極を有さない構成としてもよい。

また、上述した例では、キャップ電極３２を装着しない下地電極３１は、そのまま外部に露出する構成を説明したがこれに限定されず、例えば、図２０に示すように、キャップ電極３２を装着しない下地電極３１に、非導電性材料で形成されたキャップ３５を設ける構成としてもよい。また、上述した例では、下地電極３１は、ベルト本体２１の生体側の主面に設けられる構成を説明したがこれに限定されず、図２１に示すように、ベルト本体２１に埋設する構成としてもよい。

また、上述した例では、下地電極３１が窪み３１ａを有し、キャップ電極３２がゲンコ３２ｂを有する構成を説明したがこれに限定されず、下地電極３１がゲンコ３２ｂを有し、キャップ電極３２が窪み３１ａを有する構成であってもよい。

また、上述した例では、下地電極３１及びキャップ電極３２は、窪み３１ａ及びゲンコ３２ｂを有する種々の構成の例を説明したが、上述した構成に限定されない。例えば、窪み３１ａ及びゲンコ３２ｂは、雌螺子及び雄螺子を有し、螺号することで、窪み３１ａ及びゲンコ３２ｂが固定される構成であってもよい。また、磁力により下地電極３１及びキャップ電極３２が固定される例においては、下地電極３１及びキャップ電極３２は、窪み３１ａ、バネ３１ｂ及びゲンコ３２ｂを有さない構成としてもよい。

さらに、上述した例では、心電測定装置１は、ベルト１１が上腕に装着される例を用いて説明したが、胸部や生体の他の部位に装着される構成であってもよい。

また、上述した例では、ベルト１１は、心電測定装置１に用いられる構成を説明したがこれに限定されない。例えば、ベルト１１は、心電測定及び血圧測定に用いられる生体情報測定装置に用いられる構成であってもよい。具体例として、生体情報測定装置は、上述の心電測定装置１の構成に加え、脈波センサ及び脈波センサで検出された脈波情報から、血圧値を生成する血圧測定の機能を生じさせる処理回路等を有する構成としてもよい。このような生体情報測定装置は、１心拍毎の脈波伝搬時間（ＰＴＴ）を算出し、血圧値を推定する機能を発揮する。なお、このような生体情報測定装置は、例えば、心電信号により検出されたＲ波ピークＲＰと、脈波センサで検出された脈波信号からその特徴量の一つである１心拍毎の脈波立ち上がりＰＳとの間の時間差をもとに、１心拍毎の脈波伝搬時間（ＰＴＴ）を算出する。

以上、この発明に係る各実施形態について詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点においてこの発明の例示に過ぎず、この発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、この発明の実施にあたって、各実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。

また、この発明は、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…心電測定装置
１１…ベルト
１１Ａ…ベルト
１１Ｂ…ベルト
１１Ｃ…ベルト
１１Ｄ…ベルト
１１Ｅ…ベルト
１１Ｆ…ベルト
１２…装置本体
１３…操作装置
２１…ベルト本体
２２…電極アレイ
２２Ａ…電極アレイ
２２Ｂ…電極アレイ
２２Ｃ…電極アレイ
２２Ｄ…電極アレイ
２２Ｅ…電極アレイ
２２Ｆ…電極アレイ
２３…固定手段
３１…下地電極
３１Ａ…下地電極
３１ｂ…バネ
３１Ｂ…下地電極
３１ｃ…本体
３１Ｃ…下地電極
３１ｄ…ホソ
３１Ｅ…下地電極
３２…キャップ電極
３２ａ…電極部
３２ｂ…ゲンコ
３２ｃ…ウェット部材
３２Ｃ…キャップ電極
３２Ｄ…キャップ電極
３２Ｅ…キャップ電極
３２Ｆ…キャップ電極
３３…電極
３３Ａ…グランド電極
３５…キャップ
４１…ケース
４２…操作部
４２ａ…釦
４３…表示部
４４…電力供給部
４５…心電情報生成部
４６…心電図生成部
４７…メモリ
４８…制御部
１００…上腕

Claims (7)

1. 生体に巻き付けるベルト本体と、
   前記ベルト本体の長手方向に設けられた３以上の下地電極と、
   前記下地電極に着脱可能な、２以上であって、且つ、前記下地電極よりも少ない数のキャップ電極と、
   を備えるベルト。
2. 前記下地電極は前記ベルト本体に、貼付、縫い付け、嵌め込み、かしめ、又は、磁力によって固定され、
   前記キャップ電極は、選択的に、前記下地電極に、嵌め込み、磁力又はねじ込みにより着脱自在に固定される、
   請求項１に記載のベルト。
3. 前記キャップ電極の前記生体に接触する面の形状が、円形又は多角形に形成される、請求項１又は請求項２に記載のベルト。
4. 前記下地電極及び前記キャップ電極は、一方が窪みを有し、他方が前記窪みに挿入される挿入部を有する、
   請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のベルト。
5. 前記窪み及び前記挿入部は、前記挿入部の軸心周りの回転が規制される形状である、請求項４に記載のベルト。
6. 前記キャップ電極は、乾式電極又は湿式電極である、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のベルト。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のベルトと、
   前記下地電極に装着された前記キャップ電極により心電図波形を検出する装置本体と、
   を備える心電測定装置。