JPH04361739A - 呼吸波測定装置 - Google Patents

呼吸波測定装置

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JPH04361739A
JPH04361739A JP3162043A JP16204391A JPH04361739A JP H04361739 A JPH04361739 A JP H04361739A JP 3162043 A JP3162043 A JP 3162043A JP 16204391 A JP16204391 A JP 16204391A JP H04361739 A JPH04361739 A JP H04361739A
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respiratory
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respiratory wave
amplitude
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、心電図信号により呼吸
波、或は換気量を測定する呼吸波測定装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】呼吸はその生理的活動によって他の生体
現象に影響を与え、例えば呼吸による体腔内の容積変化
は体腔内の内臓位置を変え、体外から見た生体の電気的
特性を変化させる。特に、心臓の心膜は横隔膜と接触し
ており、呼吸によって強い物理的影響を受ける。したが
って、心電図は呼吸によって振幅や基線が変動するが、
逆にこの変動から呼吸に関する情報を抽出できる可能性
がある。1985年、IEEEComputer So
ciety発行のComputer in Cardi
ology、12巻、113〜116頁において、ムー
ディ(MOODY)等により心臓の変移を心電図から求
めた平均電気軸で表すことにより、その方向の変化から
一回換気量を推定し得ることが提案されている。
【0003】図8は、この提案に基ずく呼吸波測定装置
の構成を示すもので、両手首及び左足に電極1、2、3
を装着することにより、第I〜第 III誘導を検出し
、心電計4から第I誘導の心電図信号及び3つの電極か
ら得られた電位の平均値と左足電極3から得られた電位
であるaVf誘導の心電図信号を出力させ、さらにA/
Dコンバータ5でディジタル化してパーソナルコンピュ
タ6に供給している。
【0004】このパーソナルコンピュタでは、図5に示
すような第I誘導及びaVf誘導のQRS波についてそ
れ自体周知の微分法により、QRS波の最大及び最小時
点を先ず検出する。次いで、平均心ベクトルの横軸成分
となる第I誘導のR波振幅AR1及びS波振幅AS1並
びに縦軸成分となるaVf誘導のR波振幅AR2及びS
波振幅AS2を検出する。そして、これらの2種類の振
幅誘導の振幅データを基に心拍ごとに平均電気軸の方向
を示すθ0 を下記の式に従い検出する。   θ0 =tan−1{(AR2+AS2)/(AR
1+AS1)}……(1)続いて、各θ0 のプロット
データを結んで推定呼吸波曲線を求め、そのP−P値(
最大値及び最小値間振幅)から一回換気量を測定する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このように
心電図信号を基にして、被検者の口に呼吸センサを装着
することなく呼吸波もしくは換気量曲線が得られること
を確認した上で、心電図信号により呼吸波、延いては換
気量をより高精度に測定し得る呼吸波測定装置を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、図1に示すように、心ベクトルを検出し
得るように生体に装着される電極に誘導された誘導信号
を入力として、心ベクトルを規定し得る少なくとも2種
の対応する心電図信号を出力する心電図信号検出回路1
と、検出された2種の心電図信号中のQRS波からベク
トルの横軸成分を構成するR波振幅AR1及びS波振幅
AS1並びに縦軸成分を構成するR波振幅AR2及びS
波振幅AS2を検出する心電図信号解析手段2と、検出
された振幅AR1、AS1、AR2、AS2の絶対値を
基に各心拍ごとに絶対和型電気軸の方向θを、θ=ta
n−1{(|AR2|+|AS2|)/(AR1|+|
AS1|)}により演算する演算手段3と、逐次演算さ
れた各絶対和型電気軸の方向を示すデータを順に結ぶ近
似曲線を作成することにより、呼吸波曲線を発生する呼
吸波形成手段4と、呼吸波曲線を表示もしくは記録する
出力手段5とを備えたことを特徴とする。呼吸の一回換
気量を数値で求めるには、呼吸波形成手段4で形成され
た呼吸波曲線から一回換気量を算出する換気量演算手段
6を備えると共に、さらに呼吸波曲線を表示もしくは記
録する出力手段5に代えて又は併て換気量を数値表示す
る出力手段7を設ける。
【0007】
【作用】心電図信号検出回路1は、心ベクトルの直交方
向の誘導又は直交軸に変換可能な所定角度の誘導の心電
図信号を出力する。心電図信号解析手段2は、心電図信
号中のQRS波から平均心ベクトルの横軸成分を構成す
るR波振幅AR1及びS波振幅AS1並びに縦軸成分を
構成するR波振幅AR2及びS波振幅AS2を検出する
。演算手段3は、検出された振幅AR1、AS1、AR
2、AS2の絶対値を基に各心拍ごとに下記の式により
絶対和型電気軸の方向θを演算する。   θ=tan−1{(|AR2|+|AS2|)/(
AR1|+|AS1|)}……(2)呼吸波形成手段4
は演算された各θを結ぶ近似変化曲線を作成し、出力手
段5に呼吸波曲線を表示もしくは記録させる。
【0008】
【実施例】図2は本発明の一実施例による呼吸波測定装
置の構成を示す。同図において、18は前述したように
電極1〜3で検出された誘導電位を入力とする心電図計
であり、第I誘導及びaVf誘導を含めて種々の心電図
信号を出力する。20はCPUであり、ROM21、R
AM22及びI/Oポート23等が付属することにより
、前述の心電図信号解析手段、演算手段及び呼吸波形成
手段を構成する。I/Oポート23には、呼吸波を表示
するブラウン管表示装置24、その記録を行うプリンタ
25及び一回換気量を数値表示する数値表示器26が接
続している。
【0009】CPU20は、A/Dコンバータ19でデ
ィジタル化された第I誘導及びaVf誘導の心電図信号
を取込んで、それ自体周知の微分法により、先ずそれぞ
れのQRS波の最大及び最小時点及びS波のピーク時点
を検出する。次いで、心ベクトルの横軸成分となる第I
誘導のR波振幅AR1及びS波振幅AS1を検出し、さ
らに縦軸成分となるaVf誘導のR波振幅AR2及びS
波振幅AS2を検出する。続いて、各心拍ごとに検出さ
れた振幅AR1、AS1、AR2、AS2を基に前述の
式(2)により、所謂代数和による平均電気軸方向θ0
 に倣って絶対和による電気軸θを検出する。さらに、
心拍ごとに演算された各θのプロットデータを基に例え
ば3次スプライン補間法により近似の呼吸波曲線を作成
する。さらにまた、測定された呼吸波曲線を基にそのP
−P値を求め、予め呼吸センサにより測定した換気量を
基に決定した換算係数を乗算することにより、実際の一
回換気量を算出する。
【0010】このように構成された呼吸波測定装置の動
作を説明する。各電極から得られた誘導電位は心電計1
8に供給され、CPU20にはI/Oポート23を通し
てディジタル化された心電図信号a(図3)が供給され
る。これにより、各心拍ごとに第I誘導のR波振幅AR
1及びS波振幅AS1並びにaVf誘導のR波振幅AR
2及びS波振幅AS2を検出して、θを算出する。つま
り、図4Aに示すように、各心拍ごとに2種の誘導の心
電図信号の合成で形成される心ベクトルループLに外接
する長方形Rの対角線Dの横軸に対する角度として求め
られる。 因に、図4Bは式(1)による従来の代数和を同様なベ
クトルループで示したものである。
【0011】続いて、逐次算出されるプロットデータθ
を基に3次スプライン補間法により呼吸波曲線b(図3
)を作成すると共に、換気量を算出する。これにより、
呼吸波曲線が通常の心電図信号と共にブラウン管表示装
置24に表示され、またプリンタ25にプリントアウト
されると共に、数値表示器26には一回換気量が呼吸周
期ごとに数値表示される。
【0012】図6はこのような絶対和方式の装置と従来
の代数和方式の装置による試験例を示すもので、一回換
気量0〜3リットルに対する電気軸の方向を示す角度の
変化データを70ポイント程度プロットした場合を示す
。表1はこのような試験をさらに4人について行い、そ
れぞれの相関係数を求めたもので、従来の代数和方式に
比べて高精度に呼吸波が検出されることが確認された。
【0013】
【表1】
【0014】尚、前述のaVf誘導を導出することなく
、第I及び第 III誘導により換気量を測定する場合
、第I誘導に対する直交方向成分ATを図7に示す幾何
学関係を基に下記の式より第I及び第 III誘導のQ
RS波信号から演算する。   AT =|A1 |/tan60°+|A3 |/
sin60°つまり、この変換式により、先ず直交方向
成分のR波振幅AR2及びS波振幅AS2をそれぞれ検
出する。そして、横軸成分となる第I誘導のR波振幅A
R1及びS波振幅AS1と共に、前述の式(2)に従い
、θを検出する。さらに、胸部に配列した電極の誘導に
よっても、心ベクトルを検出し得る電極配置を条件とし
て測定可能である。特に、直交軸への変換を不要とする
ためには、4個の電極を心臓を中心に縦横に十字形に胸
部へ配列することも考えられる。横方向の電極配列は必
ずしも水平でなくてもよい。本発明は心電計に付属させ
たり、或は専用装置として実施可能である。
【0015】
【発明の効果】以上、本発明によれば、絶対和型の電気
軸を基に心電図信号により、呼吸波曲線がより忠実に検
出可能となる。これにより、換気量が高精度に検出可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による呼吸波測定装置の構成を示す図で
ある。
【図2】本発明の一実施例による呼吸波測定装置の構成
を示す図である。
【図3】同実施例装置の動作波形を示す図である。
【図4】心ベクトルループ及び電気軸の関係を示すもの
で、同図Aは同実施例による図及び同図Bは従来の図で
ある。
【図5】心電図でのQRS波形の振幅関係を説明する図
である。
【図6】呼吸波測定装置の試験例を示すもので、同図A
は同実施例の絶対和方式、同図Bは従来の代数和方式で
ある。
【図7】別の実施例による呼吸波測定装置の動作を説明
する図である。
【図8】パーソナルコンピュータを利用した呼吸波測定
装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1、2、3  電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  心ベクトルを検出し得るように生体に
    装着される電極に誘導された誘導信号を入力として、心
    ベクトルを規定し得る少なくとも2種の対応する心電図
    信号を出力する心電図信号検出回路と、検出された2種
    の心電図信号中のQRS波から平均心ベクトルの横軸成
    分を構成するR波振幅AR1及びS波振幅AS1並びに
    縦軸成分を構成するR波振幅AR2及びS波振幅AS2
    を検出する心電図信号解析手段と、検出された振幅AR
    1、AS1、AR2、AS2の絶対値を基に各心拍ごと
    に絶対和型電気軸の方向θを、θ=tan−1{(|A
    R2|+|AS2|)/(AR1|+|AS1|)}に
    より演算する演算手段と、経時的に演算された各絶対和
    型平均電気軸の方向のデータを順に結ぶ近似曲線を作成
    することにより呼吸波曲線を形成する呼吸波形成手段と
    、呼吸波曲線を表示もしくは記録する出力手段とを備え
    たことを特徴とする呼吸波測定装置。
  2. 【請求項2】  呼吸波形成手段で形成された呼吸波曲
    線から一回換気量を算出する換気量演算手段を備えると
    共に、さらに呼吸波曲線を表示もしくは記録する出力手
    段に代えて又は併て一回換気量を数値表示する出力手段
    とを備えたことを特徴とする請求項1の呼吸波測定装置
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