JPH0647004A - 生体信号測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 心電図などを基準にして他の複数の生体信号
を容易に見比べて観測できるようにするために、基準波
形の特定の波形位置に同期させて時間軸上にマーカライ
ンを表示できる生体信号測定装置を提供する。 【構成】 複数の生体信号波形を取り込む入力手段４１
と生体信号波形を記憶するメモリ手段４２と生体信号波
形の中から選択した基準となる１つ以上の波形の任意の
位置を設定してマーカ位置を決めるマーカライン同期位
置設定手段２２とマーカラインを発生させるマーカライ
ン発生手段４３とマーカ位置毎にスタートするクロック
信号を作成し、クロック信号位置に補助マーカラインを
発生させる補助マーカライン発生手段４４と、複数の生
体信号波形を時間軸を揃えて表示するとともに、マーカ
ラインと補助マーカラインを複数の生体信号波形の時間
軸に直交させて重畳表示する表示装置４５とを有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば心電図波形な
どを基準とした他の複数の生体信号波形の観測を行ない
やすくするために、基準波形の特定の波形位置に同期さ
せて時間軸上にマーカラインを表示できるようにした生
体信号測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多描記録器であるポリグラフでは、心電
図や脈波、心音図、心臓カテーテル検査で計測した血圧
波形などの複数の生体信号を同時にモニタ画面上に表示
して観測したり、プリンタにより複数の生体信号を同時
に記録することができる。ところで、観測対象となる生
体信号が循環系の生体信号である場合、複数の生体信号
は心周期に同期して発生する。このためモニタ画面上に
同時に表示させた生体信号や記録紙上に記録した複数の
生体信号は、心周期の位相に合わせて波形の検討が行な
われる。この場合、心周期のわかりやすい生体信号を基
準として他の生体信号同士を見比べることが行なわれて
いる。たとえば心臓の機械的活動に伴って生じる音響波
形である心音図の場合、この心音図だけでは、房室弁の
閉鎖に伴って発生するＩ音と半月弁の閉鎖に伴って発生
するＩＩ音とを区別するのが難しく、心電図などを参照
してＩ音とＩＩ音を識別することが行なわれている。ま
た心臓カテーテル検査で計測される血圧波形の場合、カ
テーテルの挿入位置により波形や振幅が大きく変化する
ため、血圧波形だけでは心臓のどの部位から得られた波
形であるかの識別が困難である。このため心電図を参照
して血圧波形の検討が行なわれる。心電図や脈波は、心
周期がわかりやすいということで他の生体信号の基準波
形に用いやすい。心電図は、心周期の最初に発生する生
体信号であり、Ｐ波の開始位置、ＱＲＳ波、Ｔ波の終り
の時点などが心周期の区切りを表わしている。また脈波
は、最も容易に得られる循環系の生体信号であり、心周
期の認識が容易に行なえ、波形の開始位置やＤＮ(dicro
tic notch)などが心周期の区切りを表わしている。

【０００３】ところで、複数の生体信号を心周期を基準
として観測する場合、従来はモニタ画面上に映し出され
る生体信号波形の掃引を一旦停止させ、手技によってた
とえば心電図の特定の波形位置にカーソルを移動させ
て、他の生体信号を心電図を基準として観測していた。
また記録紙上の複数の生体信号を検討する場合は、記録
紙の目盛を使い波形同士を見比べるか、心電図などの特
定の波形位置に対応する時点に線を引き、他の生体信号
を見比べていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来は、Ｃ
ＲＴなどのモニタ画面上に表示された複数の生体信号を
同時に観測する場合、心電図などを基準にして他の波形
を見比べようとしても、波形が掃引されているため、心
周期の位相に合わせた波形の観測が困難であり、必要に
応じて波形の掃引を止めて手技により任意の位置にカー
ソルを移動させる作業を行なっていた。また記録紙上の
生体信号を観測する場合、生体信号の発生が時間的に一
定ではなく揺らいでいるので、一定時間間隔に付された
記録紙の目盛では、心周期の位相に合わせた波形の観測
が難しく、定規を用いて心周期の基準点に合わせた時間
軸上のラインを引く作業が必要であった。このような作
業は手間がかかるという問題点があるとともに、全ての
心拍についてこの作業を行なうには大変な時間を要する
ため事実上困難な作業である。

【０００５】本発明は、このような従来の技術が有する
課題を解決するために提案されたものであり、たとえば
心電図などを基準にして他の複数の生体信号を容易に見
比べて観測できるようにするために、基準波形の特定の
波形位置に同期させて時間軸上にマーカラインを表示で
きる生体信号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】この目的を達成するため
に本発明による生体信号測定装置は、複数の生体信号波
形を時間軸を揃えて一つの画面上または記録紙上に表示
する装置において、上記生体信号から検出した心周期に
同期する同期信号を発生する同期信号発生手段と、該同
期信号発生手段からの同期信号毎にスタートするクロッ
ク信号を発生するクロック信号発生手段と、該クロック
信号発生手段からのクロック信号と前記生体信号を画面
上あるいは記録紙上に重畳して表示する表示手段とを備
える構成となっている。

【０００７】

【作用】上述した構成によれば、複数の生体信号の表示
波形上に、生体信号波形から検出した心周期に同期する
信号をたとえばマーカラインとして重畳表示できるとと
もに、心周期の同期信号毎にスタートするクロック信号
をたとえば補助マーカラインとして重畳表示できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明による生体信号測定装置の具体
的な実施例を図面に基づき詳細に説明する。図１のブロ
ック図に、この生体信号測定装置の一実施例を示す。こ
の実施例では、複数の生体信号として循環系の生体信号
を観測の対象としており、心周期を表わす基準波形とし
て心電図が用いられている。この図で、被検者の生体に
複数個装着された電極からは、心電図信号が導出され、
この心電図信号は入力端子ＩＮ１から心電図用増幅器１
に取り込まれて増幅されたあと、アナログ・ディジタル
変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）２でディジタル信
号に変換される。ディジタル信号に変換された心電図信
号は、その後波形メモリ３に記憶される。また心臓カテ
ーテル検査で取り出されたたとえば大動脈血圧信号およ
び右心室血圧信号は、入力端子ＩＮ２，ＩＮ３から血圧
信号用増幅器４，７にそれぞれ入力されて増幅され、Ａ
／Ｄ変換器５，８でディジタル信号に変換されたあと、
波形メモリ６，９に記憶される。また被検者に装着され
たトランスジューサから得られた脈波信号は、入力端子
ＩＮ４から脈波用増幅器１０に入力され、この増幅器１
０で増幅されたあと、Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル信
号に変換されて波形メモリ１２に記憶される。また被検
者に取り付けられたマイクロフォンからは、心音図信号
が取り出され、この心音図信号は入力端子ＩＮ５から心
音図用増幅器１３に入力されて増幅されたあと、Ａ／Ｄ
変換器１４でディジタル信号に変換されて波形メモリ１
５に記憶される。ここで、心電図用増幅器１、血圧信号
用増幅器４，７、脈波用増幅器１０および心音図用増幅
器１３は、同時に複数の生体信号を取り込んで増幅する
入力手段４１を構成し、波形メモリ３，６，９，１２，
１５は複数の生体信号波形を記憶するメモリ手段４２を
構成している。

【０００９】波形メモリ３に記憶された心電図信号は、
波形認識部１６によって読み出され、この波形認識部１
６に取り込まれる。この波形認識部１６では図２に心電
図Ｗ１を示すように、心房の興奮時期に対応するＰ波、
心室興奮時期に対応するＱＲＳ波および心室興奮消退時
期に対応するＴ波の認識が行なわれる。つぎに、この波
形認識部１６での波形認識処理の手順を図３の流れ図を
参照して説明する。まず、波形メモリ３から原波形であ
る心電図Ｗ１が、波形認識用メモリ１７に移される（ス
テップＳ１）。続いて、この波形認識メモリ１７から読
み出された心電図Ｗ１が、ＱＲＳ波認識部１８に取り込
まれて、ＱＲＳ波が検出される（ステップＳ２）。この
ＱＲＳ波の検出は、公知の技術によって行なうことがで
きる。ＱＲＳ波が検出された後は、このＱＲＳ波の検出
点に対応する波形認識用メモリ１７上のメモリ番地のデ
ータがメモリ１９に格納される（ステップＳ３）。続い
て、検出されたＱＲＳ波の検出点のデータを基に、ＱＲ
Ｓ波の後に位置するＴ波の終点の検出がＴ波認識部２０
において行なわれ、Ｔ波終点の検出点のメモリ番地のデ
ータがメモリ１９に格納される（ステップＳ４〜Ｓ
５）。続いて、ＱＲＳ波の検出点のデータに基づいて、
ＱＲＳ波の前に位置するＰ波の検出がＰ波認識部２１で
行なわれ、Ｐ波の検出点のメモリ番地のデータがメモリ
１９に格納される（ステップＳ６〜Ｓ７）。波形認識用
メモリ１７の最後に到達するまで、ステップＳ２〜Ｓ７
までの処理が繰り返される。波形認識用メモリ１７の最
後に到達したことがステップＳ８で判断されると、再び
波形メモリ３から原波形の心電図Ｗ１が読み出されて波
形認識メモリ１７に移され、以後同様な処理が繰り返さ
れる。

【００１０】一方、マーカライン同期位置設定手段２２
では、心電図Ｗ１に同期させたマーカラインを時間軸上
に引くにあたって、心電図Ｗ１のどの波形点位置に対応
させてマーカラインを表示させるかを設定することがで
きる。この設定手段２２では、Ｐ波、ＱＲＳ波、Ｔ波の
いずれかをマーカライン表示位置として選択できるとと
もに、選択したこれらの波形点位置から、時間軸上で前
後に補正値分だけずれた任意の位置にマーカラインの表
示位置を設定できる。たとえばＱＲＳ波±補正値という
ような設定が可能である。図４に示すステップＳ９で、
このマーカラインの表示位置が設定されると、マーカラ
イン同期位置設定手段２２からは設定信号が出力され、
マーカライン表示位置算出部２３に送られる。この表示
位置算出部２３では、設定条件がＰ波に同期させてマー
カラインを表示させる設定である場合、メモリ１９から
Ｐ波の検出点のメモリ番地が読み出されるとともに、補
正値が伴う場合はメモリ１９内の番地がこの補正値を考
慮した波形表示用メモリ２６の番地に換算される（ステ
ップＳ１０〜Ｓ１１，Ｓ１６）。また設定条件がＱＲＳ
波位置にマーカラインを表示させるものである場合、メ
モリ１９からＱＲＳ波の検出点のメモリ番地のデータが
読み出され、このメモリ番地が波形表示用メモリ２６に
対応させたメモリ番地のデータに換算される。補正値が
伴う場合は、この補正値を付加させた表示用メモリ２６
の番地に換算される（ステップＳ１２〜Ｓ１３，Ｓ１
６）。また設定条件がＴ波である場合は、メモリ１９か
らＴ波の検出点のメモリ番地のデータが読み出され、補
正値がある場合は補正値を付加した波形表示用メモリ２
６の番地に換算される（ステップＳ１４〜Ｓ１６）。な
お、波形認識用メモリ１７の番地と波形表示用メモリ２
６の番地が一対一に対応する場合は、補正値だけを換算
することで表示用のメモリ番地を算出することができ
る。

【００１１】マーカライン表示位置算出部２３からの出
力信号は、マーカ信号発生部２４に送られて、たとえば
細線の輝線としてマーカラインＭＬ１を表示させるのに
必要なマーカ信号が作られる。このマーカ信号発生部２
４で作られたマーカ信号は、波形合成部２５に送られ
る。ここで、波形認識部１６、メモリ１９、マーカライ
ン表示位置算出部２３およびマーカ信号発生部２４は、
マーカライン同期位置設定手段２２により設定した位置
にマーカラインを発生させるためのマーカライン発生手
段４３を構成している。また、マーカライン表示位置算
出部２３からの出力信号は、クロック信号発生部３４に
送られ、マーカ位置毎にスタートするクロック信号が作
成される（ステップＳ１７）。クロック信号発生部３４
におけるクロック周期は、クロック周期設定手段３５で
設定することができる。このクロック信号発生部３４で
作られたクロック信号は、補助マーカ信号発生部３６に
送られることにより、クロック信号位置にたとえば破線
の輝線として補助マーカラインＭＬ２を表示させるため
の補助マーカ信号が作られる。この補助マーカ信号は、
波形合成部２５に送られる。ここで、クロック信号発生
部３４と補助マーカ信号発生部３６は補助マーカライン
発生手段４４を構成している。波形合成部２５には、各
波形メモリ３，６，９，１２，１５から読み出された心
電図信号、２つの血圧信号、脈波信号および心音図信号
が取り込まれ、これら各生体信号にマーカ信号と補助マ
ーカ信号が波形合成される（ステップＳ１８）。この波
形合成部２５から出力された生体信号とマーカ信号およ
び補助マーカ信号の合成信号は、波形表示用メモリ２６
に格納されたあと、この表示用メモリ26から逐次読み出
されて表示信号処理部２７に送られ、モニタ２８に表示
可能な表示信号に変換される。ここで、波形合成部２
５、波形表示用メモリ２６、表示処理部２７およびモニ
タ２８は、表示装置４５を構成している。

【００１２】これにより、図５に示すようにモニタ画面
２８Ａには心電図Ｗ１、大動脈血圧波形Ｗ２、右心室血
圧波形Ｗ３、脈波Ｗ４および心音図Ｗ５などの複数の生
体信号が、時間軸を揃えた連続波形として同時に表示さ
れるとともに、たとえば心電図Ｗ１のＱＲＳ波の時間軸
上位置に同期させたマーカラインＭＬ１とこのマーカラ
イン毎にスタートする任意の時間間隔（この例ではｔ１
の周期）の補助マーカラインＭＬ２とを複数の生体信号
波形の時間軸に直交させて同時に表示させることができ
る（ステップＳ１９）。このマーカラインＭＬ１が表示
されていることにより、複数の生体信号波形をたとえば
心電図Ｗ１のＱＲＳ波の心周期に同期させて観測するこ
とができるとともに、補助マーカラインＭＬ２が同時に
表示されていることで、心周期のある地点を基準にした
任意の時間間隔で複数の生体信号波形をより高い確度で
観測することができる。また、マーカラインＭＬ１の表
示位置を補正値の入力により補正することで、さらに詳
細な生体信号波形間の検討を行なうことができる。また
波形表示用メモリ２６から出力される信号が、記録部を
構成するプリンタ回路部２９に送られて信号処理される
ことにより、モニタ画面２８Ａ上の表示波形と同様に、
プリンタ３０によって記録される記録紙上の複数の生体
信号波形上に、たとえば心電図Ｗ１のＱＲＳ波に同期さ
せたマーカラインＭＬ１と補助マーカラインＭＬ２とを
重ね合わせて描画できる。

【００１３】つぎに、図６に示す他の実施例の生体信号
測定装置を説明する。この実施例では、図１の波形認識
部１６、マーカライン表示位置算出部２３、マーカ信号
発生部２４、クロック信号発生部３４および補助マーカ
信号発生部３６が、セントラル・プロセッシング・ユニ
ット３１（以下、ＣＰＵ３１という）によって構成され
ている。このＣＰＵ３１には、波形メモリ３，６，９，
１２，１５、波形認識用メモリ１７およびメモリ１９に
相当する記憶領域を持つランダム・アクセス・メモリ３
２（以下、ＲＡＭ３２という）が接続されているととも
に、ＣＰＵ３１の処理手順に相当するプログラムが格納
されたリード・オンリ・メモリ３３（以下、ＲＯＭ３３
という）が接続されている。このＣＰＵ３１には、Ａ／
Ｄ変換器２，５，８，１１，１４からそれぞれ出力され
るディジタル信号の心電図信号、２つの血圧信号、脈波
信号および心音図信号が取り込まれ、ＲＡＭ３２に記憶
される。続いて、ＣＰＵ３１にはＲＡＭ３２から基準と
なるたとえば心電図信号が読み込まれ、ＲＯＭ３３内の
プログラムに基づいて図３の処理の流れと同様な一連の
処理が行なわれることにより、Ｐ波、ＱＲＳ波およびＴ
波の各波形点位置が認識されるとともに、検出されたそ
れぞれの波形点位置のデータがＲＡＭ３２に格納され
る。またマーカライン同期位置設定手段２２でマーカラ
インを表示させたい位置が設定されると、設定信号がＣ
ＰＵ３１に入力され、図４に示した処理手順に基づき、
設定位置に対応する波形点位置のデータがＲＡＭ３２か
ら読み出され、設定時の補正値と共に波形表示用メモリ
２６の番地に換算される。マーカラインと補助マーカラ
インの出力位置が決定されると、ＲＡＭ３２から読み出
された複数の生体信号波形上にこのマーカラインと補助
マーカラインを重ね合わせた合成信号がＣＰＵ３１で作
り出され、波形表示用メモリ２６に出力される。この波
形表示用メモリ２６から逐次読み出された合成信号は、
表示信号処理部２７に送られてモニタ２８に表示可能な
信号に変換される。これにより図５に示したようにモニ
タ画面２８Ａに映し出される複数の生体信号波形上に、
心電図Ｗ１の特定の波形点位置に同期させたマーカライ
ンＭＬ１とこのマーカライン毎にスタートする任意の時
間間隔の補助マーカラインＭＬ２とを重ね合わせて表示
させることができる。またプリンタ３０によって記録さ
れる複数の生体信号波形上にも心電図Ｗ１に同期させた
マーカラインと補助マーカラインとを描画できる。

【００１４】なお、上述した２つの実施例では、心電図
Ｗ１を心周期の基準波形として用いているが、脈波Ｗ４
を基準波形としてマーカラインＭＬと補助マーカライン
ＭＬ２を表示させてもよい。脈波Ｗ４を用いる場合は、
差分波形や二次差分波形を作り、波形立上り部やゼロレ
ベルとクロスする時点を時間基準として用いることがで
きる。脈波Ｗ４を基準とする場合、心電図Ｗ１のＱＲＳ
波との時間差や、心音図Ｗ５との時間差を確認できると
ともに、脈波Ｗ４を心周期の基準とした他の生体信号波
形間の検討を行なうことができる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、規
則的に発生する複数の生体信号のうちで、特に規則性が
明確な生体信号を基準として、この生体信号に同期させ
たマーカラインとこのマーカライン毎にスタートする任
意の時間間隔の補助マーカラインを自動的に出力するこ
とができ、これらマーカラインと補助マーカラインを参
照しながら基準波形と他の複数の生体信号波形を詳細に
見比べて検討することができるという利点がある。これ
により従来、循環系の複数の生体信号波形をたとえば心
電図と見比べて波形の検討を行なおうとする場合、モニ
タ画面に表示されている波形の掃引を一旦停止させて、
基準となる心電図にカーソルを移動させるような煩雑な
作業が不要となるとともに、記録紙上に基準波形に同期
したガイドラインを定規を使って引くような手間の掛か
る作業も不要となる。また従来は、モニタ画面上では波
形が掃引されている場合、基準波形に同期させた波形の
検討は不可能であったが、本発明ではモニタ画面上の連
続波形にマーカラインと補助マーカラインを自動的に表
示させられるので、被検者から複数の生体信号を検出し
ながら、基準波形と対比させた他の生体信号波形の検討
を行なえるという利点がある。また本発明では、基準波
形に同期させたマーカラインの表示位置を任意に設定で
きるとともに、補助マーカラインの時間間隔を任意に設
定できるので、容易に希望する時点の生体信号波形間の
関係の検討を行なうことができるという利点がある。し
たがって、本発明による生体信号測定装置を用いること
により、臨床や検査・研究における生体信号波形の効率
よい検討を行なえるとともに、詳細な波形の解析を行な
うことができ、医療の貢献に資する効果が大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による生体信号測定装置の一実施例を示
すブロック図である。

【図２】一般的な心電図波形を取り出して示す波形図で
ある。

【図３】心電図の各波形点位置を認識する処理手順を示
す流れ図である。

【図４】波形検出点の位置を波形表示用メモリの番地に
換算し、マーカラインを出力する処理手順を示す流れ図
である。

【図５】モニタ画面上に表示された複数の生体信号波形
とたとえば心電図に同期させて発生させたマーカライン
を示す表示波形図である。

【図６】他の実施例の生体信号測定装置を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ 心電図用増幅器 ４，７ 血圧信号用増幅器 １０ 脈波用増幅器 １３ 心音図用増幅器 ２，５，８，１１，１４ Ａ／Ｄ変換器 ３，６，９，，１２，１５ 波形メモリ １６ 波形認識部 １７ 波形認識用メモリ １８ ＱＲＳ波認識部 １９ メモリ ２０ Ｔ波認識部 ２１ Ｐ波認識部 ２２ マーカライン同期位置設定部 ２３ マーカライン表示位置算出部 ２４ マーカ信号発生部 ２５ 波形合成部 ２６ 波形表示用メモリ ２７ 表示信号処理部 ２８ モニタ ２８Ａ モニタ画面 ２９ プリンタ回路部 ３０ プリンタ ３１ ＣＰＵ ３２ ＲＡＭ ３３ ＲＯＭ ３４ クロック信号発生部 ３５ クロック周期設定手段 ３６ 補助マーカ信号発生部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の生体信号波形を時間軸を揃えて一
   つの画面上または記録紙上に表示する装置において、上
   記生体信号から検出した心周期に同期する同期信号を発
   生する同期信号発生手段と、前記同期信号毎にスタート
   するクロック信号を発生するクロック信号発生手段と、
   前記クロック信号と前記生体信号を画面上あるいは記録
   紙上に重畳して表示する表示手段とを備えたことを特徴
   とする生体信号測定装置。
2. 【請求項２】 上記クロック信号の周期を任意に設定で
   きるクロック周期設定手段を有することを特徴とする請
   求項１記載の生体信号測定装置。