JPH08299293A - ホルタ心電計装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長時間の心電図モニター可能なホルタ心電計
において、電極と心電計を一体にする事によって、装着
して日常生活をおくりながら心電図を記録出来るように
した。かつ、データの整理、保管を簡単にするためＣＤ
−ＲＯＭを用いる。 【構成】 電極（１），ホルター心電計（２）を一体と
した装置（７）よりなる。ウエイブレット変換を用いた
高能率圧縮した信号をインタフェースカード（３）を介
してパソコン（４）に入力する。パソコンよりＣＤ−Ｒ
ＯＭ書き込み機（５）によってＣＤ−ＲＯＭ（６）にデ
ータの記録を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の応用分野】本発明は，２４時間以上，心電図
のモニターを行うホルタ心電計に関し，特に信頼性と精
度の向上を目的とした改良とデータの整理，保管の自動
化に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療の電子化の進展は著しく，半
導体技術の飛躍的向上による所が大きい。それを背景と
してパソコン，ワークステーションの高性能化，ＯＳの
進歩と相乗してコンピュータの処理能力も指数関数的に
発展してきた。しかし，医学が進歩しても２４時間人体
モニターを行うには，従来，心電計の精度に課題が多か
った。

【０００３】従来のアナログによる技術は，家の中とか
街中でのノイズを拾い易かった。また，デジタルでメモ
リに記憶する方式もあったが膨大な半導体メモリが必要
になり，全て適用する事は不可能だった。また，膨大な
心電図の解析，整理，保管に多額の経費を必要としてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題点】人間社会が豊かにな
るにつれ、心臓疾患は急増してきた。また，社会構造は
複雑を極め，種々の要因から突然死も増加している。突
然死の多くは，虚血性心疾患である。これを早期に発見
するのが重要な課題である。豊かさゆえの心疾患は社会
問題としてクローズアップされてきたが，発生してから
病院にかけ込む例が多かった。不幸にも手遅れとなり，
重大な事態を迎える事が少なくない。

【０００５】心疾患の自覚症状は目まい，息切れ，動
悸，胸痛などとなって現れる。しかし多くは一過性の症
状で，軽く見過ごされてしまい，定期健康診断でもデー
タに現れてこない。そこで２４時間，社会生活を営んで
いる時，心電図の一過性変化をとらえるチャンスがあれ
ば，定量的かつ定性的な評価が可能で，心疾患による不
測の事態を防ぐ事ができる。その社会的効果は計り知れ
ない。しかし従来のホルタ心電計は入浴時には取り外す
必要があった。入浴時こそ心電図の一過性変化の多い時
である。

【０００６】従って，本発明は超ＬＳＩ技術を応用して
デジタル処理，高能率符号化圧縮，半導体不揮発メモリ
（８５）を使用して超小型化した。

【０００７】専門家が容易に現場でも診断可能な様に携
帯パソコンを使用して解析できる様にした。

【０００８】膨大なデータを能率良く整理，保管できる
様，高能率圧縮して情報量を極力少なくして，コンパク
トディスク（ＣＤ−ＲＯＭ）（６）に記録出来る様にし
た。以上の様な心電図の測定と情報処理、データの格納
装置を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明のホルタ心電装置（７）は，電極（１）と心電
計（２）を一体化し，心電計（２）に低電圧，低消費電
力のＣＭＯＳ高性能信号処理プロセッサ（８６）を手段
として，入力信号をウエイブレット変換符号を用いて高
能率圧縮し，不揮発半導体メモリ（８５）に格納する手
段と，圧縮信号を伸長して，原信号の再構成にパソコン
（４）を用い，かつ心電図データの整理，保管のために
ＣＤ−ＲＯＭ（６）を用いる手段からなる。

【００１０】

【作用】上記構成の心電装置は，電極一体型心電計
（７）に備えられた信号処理プロセッサ（８６）によっ
て高能率圧縮を行い，膨大なデータを能率良く心電計に
備えられた半導体メモリ（８５）に記憶される。この圧
縮されたデータは，インターフェースカード（３）を介
してパソコン（４）に入力され，原信号に再構成されて
診断データとして使われる。

【００１１】一方心電図データの保管，整理のため，高
能率圧縮されたデータはパソコン（４）より，ＣＤ−Ｒ
ＯＭ書き込み機（５）によってＣＤ−ＲＯＭ（６）に書
き込まれ保存，整理される。

【００１２】

【実施例】以下添付図面を参照しつつ本発明に係わる実
施例を詳細に説明する。本発明に係わる実施例は２４時
間，体に取り付けて被検者が何ら意識せず日常の社会生
活を営みながら，心電図の記録を取るシステムを提供す
るものである。従来，２４時間心電計はアナログ方式が
主体であった。被検者はカセットテープを組み込んだ心
電計を衣服に装着して，電極とはコードで結んでいた。

【００１３】この方式は，入浴中は外す必要があり，か
つ階段の上り下りとか，走った時などの運動によって生
じる衝撃によって電極が外れてしまうと言う欠点があっ
た。この欠点を解消すべく「実用新案公報平５−６９６
１，心電計を組み込んだ貼付片」が発明されている。

【００１４】しかし，「実公平５−６９６１」では，生
体電気信号検出用の電源，電極を備えた貼付片は開示さ
れているものの，具体的に電極一体型の心電計の構成に
ついては開示されていない。

【００１５】本考案は近年発展の著しい超ＬＳＩ技術
と，超高能率圧縮技術，ウエイブレット変換を用いて達
成できる２４時間ホルタ心電計に関するものである。ホ
ルタ心電計は，１９６１年ホルタ氏によって開発された
方法である。すなわち，携帯用心電計を用いて，日常生
活の中の心電図を長時間記録し，解析器により分析・再
生を行うものである。通常２４時間を単位として記録す
る。したがって，心電図の一過性変化をとらえるチャン
スは，通常の心電図の約３０００倍である。また，日常
生活中に心電図記録が施行されるため，食事，排便，喫
煙，入浴，睡眠または各種のストレスなど，種々の状況
下における不整脈について，定量的および定性的評価が
可能である。虚血性ＳＴ−Ｔ変化については，アーチフ
ァクトまたは体位変換など，種々の原因によって一過性
のＳＴ−Ｔ変化が示されるため，その診断は困難だっ
た。

【００１６】しかし，労作狭心症，異型狭心症または心
筋梗塞などが，臨床上，通常の心電図によって確認でき
る。ホルタ心電図の開発によって次の臨床的適応が可能
になった。

【００１７】自覚症状の評価。動悸，脈の乱れ，目まい
等。

【００１８】不整脈の定性的，定量的診断。

【００１９】虚血性心疾患の診断。ＳＴ−Ｔの変化，労
作狭心症等。

【００２０】薬成評価。

【００２１】不整脈・狭心症の経過観察。

【００２２】人工ペースメーカーの機能評価・経過観察
ホルタ心電図の誘導は通常，胸壁上の２点間の電位差を
記録する双極誘導で行う。

【００２３】次にノイズの混入によって心電図が乱され
る例を

【図６】と

【図７】に示した。本考案は，電極（１）と心電計
（２），特に制御回路とメモリは一体化されており，こ
のような電極（１）の外れ，及び電極接続用コネクター
類は少なくとも測定時には使用しないから接触不良の心
配もない。

【００２４】また，被検者が日常生活において，冷蔵
庫，クーラー，電子調理器を操作しても，電極（１）と
伴に貼付した心電計（７）は小さく，かつ全体をシール
ドし易い構造になっているため，その影響は受けない。

【００２５】

【図３】に示す様な従来例だと，（３１）の電極は，胸
に貼布し，（３２）の心電計は腰のベルト上に装着され
ている。これだと電極（３１）と（３２）の心電計はコ
ードで結ばれており，当然，線の数だけコネクターの極
数も必要となる。接触不良とコードからノイズも拾いや
すい。また，入浴時の際には，取り外さねばならない。
本考案は，電極（３１），心電計（３２）は一体であ
り，入浴の際にも取り外す必要はなく，全く普通の人と
同様に日常生活をおくりながら心電図のモニターが出来
るのが特徴である。

【００２６】以下本考案の実施例にもとづいて説明す
る。

【図１】はシステム構成のブロック図である。（１）は
電極，（２）はホルター心電計であり（１）と（２）の
実装例は

【図２】に示してある。

【００２７】（３）はインタフェースカードで，被検者
は，２４時間経た後，医療機関にて，このホルタ心電計
をＰＣＭＣＩＡカードを介して（４）のＰＣに入力され
る。電極（１）は，心臓に近い方を陽極，遠い方を陰極
とする。

【００２８】従来，記録機器にはアナログ方式とデジタ
ル方式の２つがある。アナログ方式は磁気テープに心電
信号をアナログで記録する方式である。この方式では，
記録したテープを解析器にかけて高速分析する。しかし
信頼性が低いので，分析者が修正する必要がある。デジ
タル方式は心電信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル化して，
半導体メモリに記憶させる方式である。この方式では，
組み込まれたマイクロコンピュータによって記録すると
同時に解析も行ってしまい，必要な情報のみがメモリに
記録されるが、精度の信頼性が疑問視されていた。ま
た，莫大なメモリと電源を必要とした。モニター心電図
は従来例ではさまざまな要因で正確な心電図の監視が不
可能であった。それは，種々なノイズの混入を原因とす
る事が多かった。

【００２９】

【図４】に心電図の基本波形を示す。心電図とは心筋が
活動したときに生じる微弱な活動電流の変化を，体表面
の適当な部位において曲線として記録したものをいう。
しかし，電極の接触不良，呼吸運動に伴う，周期的な電
極の接触状態の不良によって

【図６】に示す様に基線の動揺が生じる。

【００３０】また，コネクターの接触不良，誘導コード
の断線などの原因によってモニター心電図の波形が著し
く大きく，スケールアウトしてしまう場合もある。

【図１】において，ＰＣ（４）は，まずホルタ心電計
（７）に，ウエイブレット変換によって高能率圧縮され
て入力され，不揮発，フラッシュメモリに格納されてい
たデジタル符号を伸張アルゴリズムよって元の原波形を
復元する。さらに，異常値の解析が行われる。

【００３１】

【図１】において，（５）はＣＤ−ＲＯＭ書き込み機
で，ＰＣ（４）とはＳＣＳＩインタフェースで接続され
る。信号を圧縮してＣＤ−ＲＯＭに記録すれば，心電図
の保存，整理に画期的な革命をもたらす。何しろ，病院
では患者のデータの保存，管理に莫大な経費を使用して
いる。ＣＤ−ＲＯＭに患者ごとに，心電図，レントゲン
図，その他一切の病歴・データを保管し，コンピュータ
でただちに検索できれば，健康管理上，至上の恩恵を人
類社会にもたらす。

【００３２】

【図２】は，ホルター心電計を人体に貼付した図であ
る。（２１）は電極，（２２）は電極一体型心電計であ
る。（２１）の電極は（２２）の裏面にある。

【００３３】

【図８】はホルタ心電計の回路構成図を示す。（８１）
は電極で，サンプリングの部位によって任意の場所を選
ぶ事が出来る。患者によって高いＲ波とか，Ｐ波を明瞭
にとりたい時，電極の位置が変わってくる。人によって
も位置が異なるので，事前に検診して定める必要があ
る。

【００３４】

【図５】に人体上のアースと＋，−の位置を参考に示し
た。

【００３５】

【図８】において（８２）はホルタ心電計の内部構成を
示している。電極（８１）でサンプリングされた電気信
号は，（８３）のＡＭＰによって増幅される。増幅され
た信号は，（８４）のＡ／Ｄ変換器に入力される。Ａ／
Ｄ変換器によって，量子化されてデジタル化された心電
信号は，（８６）のＤＳＰに入力される。ＤＳＰ（８
６）はデジタルシグナルプロセッサで，演算処理専用の
プロセッサである。例えば，米国，テキサスインスツル
メント社の携帯電話用ＤＳＰ，型式ＴＭＳ３２０ＬＣ５
４０はこの目的に合致している。ＴＭＳ３２０ＬＣ５４
０（以下ＬＣ５４０と称する）は低電圧駆動のポータブ
ル機器のアプリケーションに適した低消費電力型１６ビ
ットＤＳＰである。ＬＣ５４０は２Ｖで駆動できる。

【００３６】

【図９】にＬＣ５４０の内部構成を示す。ＬＣ５４０は
目的に応じてカスタムＤＳＰとして構成出来るのが特徴
である。

【図８】に示した（８４）のＡ／Ｄ変換器は

【図９】に示した実施例ではＤＳＰの内部に（９１）に
示す通り組み込んでいる。同様に，フラッシュメモリ
（９３）もチップ内部に組み込み，心電計そのものは

【図８】に示した，電極（８１）以外はＤＳＰチップ１
個で足りることになる。

【００３７】

【図８】の（８５）はフラッシュメモリで演算処理，即
ち，ウエイブレット変換され，高能率圧縮された心電図
のデータが格納される。不揮発メモリであるから，電源
は必要としないでメモリの内容は保持される。ウエイブ
レット変換は符号化された心電図の波形を原信号の１０
％以下に圧縮できるのが特徴である。この様な長時間の
モニターを行わねばならないホルタ心電計の信号処理に
は最も都合がよい。まさに福音と言える。

【００３８】また，ＤＳＰ，ＬＣ５４０は携帯用として
特に低電圧，低消費電力用と開発されたチップでこの目
的にかなっている。

【００３９】

【図１０】にＤＳＰの内部構成図を示す。２５ｎｓの実
行サイクルで，４０ビットの積和演算器（１０１，１０
７）を備えている。ビタビ信号演算命令をもっておりウ
エイブレット変換のアルゴリズムを構成するには最適で
ある。さらに，チップ内部に２チャンネルのシリアルＩ
／Ｏ（１０４）があり，演算処理した符号を外部のパソ
コンにシリアルで入出力出来る。

【００４０】

【図１１】は採集した心電図データをパソコンに入力す
るためのインタフェースボードを示す。シリアルＩ／Ｏ
インタフェース（１１１）とＰＣＭＣＩＡインターフェ
ースが具備されている。これは便宜上，ＰＣＭＣＩＡカ
ードにパソコンと心電計とのインタフェースを設けたも
のであるが，心電計そのものをＰＣＭＣＩＡカードに構
成すれば，本インタフェースカードは必要ない。

【００４１】

【図１２】は本心電計解析システムの概念図を示した。
モニターの終わった心電計（１２１）は被検者より取り
外して，解析が行われる。ホルタ心電計（１２１）とパ
ソコン（１２３）とのインタフェースＰＣＭＣＩＡカー
ド（１２２）をコネクターで結び，（１２２）のインタ
フェースＰＣＭＣＩＡカードをパソコン（１２３）に挿
入する。

【００４２】

【図１２】に示したパソコン（１２３）は持ち運びが便
利なラップトップを示してある。これは，医療従事者
が，簡単に現場で、診断可能な様にするためである。
（１２３）のＰＣに搭載されている解析ソフトによって
直ちに解析とデータの整理が行われる。従来，この様な
心電図の解析には熟練した専門家が必要であった。ま
た，膨大なデータの整理には，多くの人手を要してい
た。解析したデータは（１２４）のＣＤ−ＲＯＭ書き込
み機によってＣＤ−ＲＯＭ（１２５）に書き込まれ整理
保管される。

【００４３】ＣＤ−ＲＯＭ書き込み機（１２４）は近
年，マルチメディアの進展によって安価なものが市販さ
れるようになった。例えばソニー社ＣＤＷ−９００Ｅ，
（株）リコーのＲＳ−１０６０Ｃがある。また簡便に特
徴だけを記憶するには，（１２６）の様なＤＡＴ（デジ
タル・オーディオ・カセットテープ）でも良い。

【００４４】次に本システム全体をフロー図でもって説
明する。

【図１３】をもとに動作の説明を行う。ステップＳ１３
１は被検者の胸に本心電計を貼ってモニターを行う。ス
テップＳ１３２では，電極から入力される信号をＡ／Ｄ
変換器によって量子化を行う。ステップＳ１３３で入力
された信号は，ウエイブレット変換を行って，データの
圧縮を行う。ステップＳ１３４で，エントロピー符号化
を行う。エントロピー符号化は，全て同じ長さの２進数
で送るより，出現頻度の高い値には，より短い符号を割
り当てる符号化で，さらに圧縮率を上げる事が出来る。
ウエイブレット変換，エントロピー符号化によって入力
原信号の９０％の圧縮が可能である。従って１０％をメ
モリに格納しておけば，再度，逆変換して原信号を再生
出来るからメモリの使用効率は非常に良い。

【００４５】ステップＳ１３５はホルタ心電計内の不輝
発メモリである，フラッシュメモリに格納する。ステッ
プＳ１３１からステップＳ１３５まではホルタ心電計の
内部で実行される。

【００４６】ステップＳ１３６からはモニターが終了
し，パソコンに入力して解析のフローに入る。さらにモ
ニターが続く場合はステップＳ１３１にもどりこのフロ
ーを繰り返す。モニターが終了したらステップＳ１３７
で，解析，診断を行うのか，この圧縮したデータをＣＤ
−ＲＯＭにとりあえず格納するかの判断を行う。

【００４７】解析を行う場合，ステップＳ１３８で圧縮
データをエントロピーデコードして元に戻す。さらにス
テップＳ１３９でウエイブレット逆変換を行い，ステッ
プＳ１０で伸張し，もとの原デジタル信号にもどす。そ
して，ステップＳ１４１で診断と観測が行われる。

【００４８】ステップＳ１４２では，データの保管、管
理のためＣＤ−ＲＯＭへの記録を行うか否かの判断を行
う。ステップＳ１４３では，原信号を全て保存するので
あれば，ステップＳ１４７で書き込みが行われる。当然
この原信号とはウエイブレット変換された圧縮データで
ある。

【００４９】ステップＳ１４４では，異常値，及び特徴
のみを記録保存したい場合，その処理が行われ，ステッ
プＳ１４５，ステップＳ１４６で特徴抽出した信号をさ
らにデータ圧縮を行う。最後にステップＳ１４７で書き
込み保存される。

【００５０】以上説明した様に，従来，入浴中も含め２
４時間，生活しながら心電図をモニターするのには，メ
モリの莫大な量，ノイズの混入，電極の不安定さによっ
てデータの信頼性が低かった。本考案は電極，心電計を
一体化して，ウエイブレット変換符号化アルゴリズムを
用いて，圧縮したデータを不揮発フラッシュメモリ（８
５）に格納して，従来の欠点を改良した。

【００５１】さらに，

【図１】に示すパソコン（４）に解析ソフトウエアを搭
載して，即時診断を行える様にした。そしてＣＤ−ＲＯ
Ｍ（６）にただちに格納整理する事が出来る。

【００５２】また，ＣＤ−ＲＯＭ（６）は記憶容量が６
００ＭＢ以上のものもあるが，もっと簡便に，例えば特
徴抽出のみ保管整理すればより多くの情報が記憶でき
る。この場合は

【図１２】に示したデジタルカセットレコーダ（ＤＡ
Ｔ）（１２６）を用いて記憶，保管しても効果は同じで
ある。

【００５３】

【発明の効果】本発明は以上，説明したように本実施例
によれば，長時間心電図のモニターをノイズ等の外乱の
影響がなく，ウエイブレット変換手法を用いてデータを
１０％程度に圧縮して記憶できる。

【００５４】従って半導体メモリに記録し，適宜取り出
して，パソコンを用いて信頼度の高い診断が可能にな
る。かつ，ＣＤ−ＲＯＭに圧縮したデータを格納整理す
ることによって，従来膨大な心電図のデータ整理に多く
の人手を用していた作業が解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる実施例のシステム全体を表すブ
ロック図。

【図２】実際の心電計装着例を示す図。

【図３】従来のホルタ心電計を装着した例。

【図４】心電図の基本波形。

【図５】人体上の電極位置を示す部位図。

【図６】電極の接触不良による基線の動揺を示す図。

【図７】ノイズの混入による乱れ。

【図８】本発明の実施例による心電計の内部構成。

【図９】ＤＳＰ部の他の実施例。

【図１０】ＤＳＰコアの内部アーキテクチャ。

【図１１】本実施例のインタフェースカードのブロック
図。

【図１２】本発明の全体構成と応用例を示す図。

【図１３】本発明のシステムフロー図。

【符号の説明】

１，８１ 電極 ２，８２ ホルタ心電計 ７，２２，１２１ 電極一体型ホルタ心電計 ３，１１４，１２２ インタフェースカード ４，１２３ パソコン ５，１２４ ＣＤ−ＲＯＭ書き込み機 ６，１２５ ＣＤ−ＲＯＭ ８３ 増幅器 ８４，９１ Ａ／Ｄ変換器 ８５，９３ フラッシュメモリ ８６，９２ ＤＳＰ １２６ デイジタルカセットレコーダ（ＤＡＴ）

【参考文献】実用新案公報平５−６９６１ 心電計を組み込んだ貼付片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 聡 愛知県名古屋市中川区高畑１−238 (72)発明者 中川 武 愛知県名古屋市中川区高畑１−238

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長時間心電図のモニター可能な心電計に
   おいて，電極（１）と心電計（２）と一体となった装置
   （７）であって，電極（８１）よりサンプルされた人体
   の電気信号をデジタル変換して，ウエイブレット符号変
   換方式を用いてデータ圧縮して不揮発メモリ（８５）に
   記憶する手段からなる心電計。
2. 【請求項２】 請求項１は心電計であって，圧縮して不
   揮発メモリ（８５）に格納したウエイブレット変換デー
   タをパソコンに入力し，ウエイブレット逆変換手段を用
   いて原信号を再構成する手段。
3. 【請求項３】 本構成は心電計（７）及び，圧縮データ
   を解析するパソコン（４）及びデータを圧縮して保管す
   るための手段として，ＣＤ−ＲＯＭ書き込み機（５）よ
   り成る事を特徴とする心電計装置。