JPS61115535A - 生体電気信号解析装置 - Google Patents

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】 （利用分野） 本発明は、心電図、脳波、筋電位等の生体の電気信号を
計測する生体電気信号解析装置に関するもので、病気詮
所、研究の分野で利用される。特に、心臓病の不整脈原
因の解明を行う場合に有用であるので、以下、心臓の電
気信号を中心に説明する。

（従来の技術） 不整脈の原因解明を行う場合、通常心拍の発生源である
洞結節に基準電極を固定配置し、測定゛電極を心臓表面
に押しあてて必要な部位の電気信号を測定して、基準電
極と測定電極のパルス時、間間隔を計時する。この時間
差は興奮到達時間差と呼ばれ、心臓各部の興奮到達時間
差により、電気伝導状態の異常を判定し、不整脈の診断
や解明を行う。従来の興奮到達時間差の測定方法は、各
電極に接続される検出回路に於いて、パルス波形の閾値
、ピーク若しくは微分によりパルス到来時ｈ１１の検出
を行い、電極間のパルス時間差を求めるものであった。

しかしながら、測定される電気信号の波形は、電極と生
体組織との接触状態、生体組織の個有差などにより、形
状、信号レベルは多様である。この為、状況に応じて、
パルスの到来時刻の検出回路として閾値、ピーク、微分
の３種類の検出回路を準−したり、また、シンクロスコ
ープ等で検出器の取付は状況、増巾器ゲイン等が適切か
どうかをモニターする必要があった。

また、特殊な場合、基準電極よりも測定電極側の方がパ
ルスが速く到来することもあり、パルスの到来時間差を
計時する回路はマイナスの時間を計測しなければならな
いなどの問題があった。

（発明の目的） 本発明は、かかる現状に鑑みなされたもので、目的＆’
ｔ　６　＆　Ｚう（よ、各種。２８２．ユ、１ｊ来時刻
検出　　　（方式の中から測定する生体電気信号に適し
たものを容易に選択でき、マイナスの四ｍ到達時間の計
測ができ、更に検出器の取付は状況、増巾器ゲイン等の
自動チェックが可能で波形モニターを必要としないなど
、効率的に興奮到達時間差が測定できる、操作が簡単で
コンパクトな生体電気信号解析装置の促倶にある。

（発明の構成１作用） 上）ホの目的から本発明は以下のように構成される。す
なわら、本発明は一つの生体電気信号を阜Ｉ１１；信号
としＣその他の生体電気信号との興奮到達時間差を測定
する生体電気信号解析装置において、１ｗＩ記生体電気
信号を検出する生体信号検出手段と、生体信号検出器か
らの生体電気信号を所定周期でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
換手段と、所定時間の間のＡ／Ｄ変換された生体電気信
号を記憶する記憶手段と、記憶された生体電気信号の異
常を検出して表示する異常検出手段と、記憶された生体
電気信号の到来時刻を検出する到来時刻検出手段と、検
出された基準信号の到来時刻と他の生体電気信号のｆｆ
１ｌ来時刻との差より興音到）７時間差を測定する１１
．１間差測定手段とからなることを特徴とするものであ
る。

以下本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の構成を示す機能ブロック図である。

通常、２個の生体信号検出手段１０は、インス１〜ルメ
ンテイション回路という増巾回路方式により　。

１０ＧΩ以上の高入力インピーダンスで商用電源からの
誘導を受けにククシている。更に、心臓に直接電極が取
り付けられるため、安全性が要求されるので、アイソレ
ーションアンプで該インストルメンテイション回路を電
源及び回路共に絶縁するとともに、入力部の単−故障時
でも心臓への漏洩電流が規格で定められた値以下になる
ように制限抵抗をつけた回路構成になっている。これら
の生体信号検出手段１０により、得られた生体電気信号
は続＜−Ａ−Ｄ変換手段２０に入るが、このＡ−Ｄ変換
手段１０はサンプルホールド回路、マルチプレクサ−回
路、Ａ−Ｄ変換回路により複数の生体信号検出手段１０
を走査するように構成され、マイクロコンピュータ−に
より動作シーケンスが制御されている。即ち、マイクロ
コンピュータ−内の制御手段１１０は、一定サンプリン
グ周期毎にこのＡ−Ｄ変換手段２０を続けて２回動作さ
せ、基準信号と測定信号用の生体信号検出手段１０を走
査し、それぞれアナログデジタル変換し、記憶手段１２
０にデジタル値を記憶するように制御する。

心臓病の解析を行う場合は少なくとも２個以上の心拍（
パルス）が含まれるように、通常１ＴｒＬＳｅＣのり°
ンプリング速度で約３秒〜４秒間測定を行い、記憶手段
１２０に記憶し、以下の処理を順次行なう。３〜４秒間
測定すると、人間の場合、少なくとも２ＶＩＡ以上の心
拍が測定できるので、異常検出手段１３０によりこの２
個の心拍のピークを検出し、ピークを同期点として波形
の一致率、ピークの絶対値を調べることにより、測定が
正常に行なわれたかどうかの確認をし、異常の場合には
表示装置３０に表示する。なお、一致率は対象の生体電
気信号の２つのパルス部分の面積を求め、面積の大きい
パルス部分を基準とした面積比とした。心電パルスの再
現性に関する調査を実施したところ、数１０例の一致率
は９０％以上あった。従って実施例では、測定で得られ
た生体電気信号のパルス部２個について、ピークを同期
点として±４０′ｒｒＬＳｅＣの範囲でのパルス面積を
求め、一致率を調べ９０％以上であれば正常な測定が行
なわれたものとし、９０％以下の場合、雑音混入等の異
常な測定と判定することとした。また、パルス部のパル
スピークの絶対値がスケールオーバーあるいはフルスケ
ールの１／４゛以下の場合は、測定ゲインが不適切とし
てその測定を異常とする処理を併せ行なうようにしてい
る。

以上のようにピークの一致率方式及び絶対値方式の異常
検出手段１３０を設けることにより、従来必要とされた
シンクロスコープ等の波形モニタリング手段を省略する
ことが可能になった。また、一致率を調べることは測定
結果２回の平均値を取ることと、はぼ等価であるという
効果もある。

次に、パルス到来時刻の判定を行なう到来時刻　　　　
（・検出手段１４０を説明する。心臓表面で近接双極誘
導法で測定する場合、生体電気信号のパルス波形は比較
的甲純な波形になり、ピークの時点を到来時刻とするこ
とが多いが、体表面で行う単極肢誘導の場合、波形が広
がり且つ部位により複雑な波形になるため、負の最大微
係数が１１られる時点をパルス到来時刻どすることが多
い。このように、パルス到来時刻を検出するアルゴリズ
ムは一義的に設定できないため、その対象に応じて適し
た検出方式が簡単に選択ひきるように検出手段１４０は
以下のように構成する。すなわち、上述の検出方式等各
種の検出方式のアルゴリズムを備えＣおさ、ティップス
イッチ等の設定器４０を設け、その設定条件により希望
の検出方式で、パルス到来時刻の検出を行うようにし−
Ｃいる。

次に、基準信号と測定信号の興奮到達時間差を求める時
間差検出手段１５０について述べる。

一般的には、基準電極の基準信号を測定する生体信号検
出手段は、洞結節に固定取り付けされ、測定電極の生体
信号検出手段は、心室表面部に取り付けられるため、基
準信号のパルスに対し、数１０ｙｒｔｓｅｃ　ｉＩ！れ
て測定信号のパルスが到来する。しかしながら特殊目的
では、到来順序が逆になることが有るため、マイナスの
時間差の処理機能が要求される。これに対して本発明で
は、時間差測定手段を基準信号のパルス到来時刻の１２
００ｍ　ｓｅｃの範囲で測定信号のパルスの到来時刻を
調べ、その時間差を測定するようにプログラムを構成し
ているので、到来順序の問題はない。

なお、以上の各手段の実行は制御手段１１０により制御
される。

ところで、ｖｐｗ症候群の場合、その異常原因の解明が
進み、現在では２〜３ケ所の興奮到達時間が求まれば、
異常興奮伝播路が推定でき、ブロック手術を施すことが
できる。しかし、一般的には心臓表面の全体を２０〜７
０点、興奮到達時間を計測し、所謂、等暗線マツプを作
成することにより、精密な診断及び研究が行なわれてい
る。しかも、心臓表面の電気信号測定は、当然ながら、
開胸手術中に実施するわけであるから、多数個のデータ
処理時間を短縮し、実時間で等暗線マツプが作成できる
ことが望ましい。この為に、本発明の生体電気信号解析
装置にＲＳ−２３２ＧあるいはＧＰ−ＩＢの通信手段を
設け、他の高速処理ができるコンピューターシステムと
のオンライン通信を可能としておくことが好ましい。

以下心電信号解析用の実施例により本発明を具体的に説
明する。

［実施例］ 第２図は実施例のシステムブロック図、第３図は対象と
する心電信号の波形の説明図である。

図において、１１ａ、　１１ｂは基準用及び測定用の検
出器で、市販品が利用される。

１２は、公知の心電図計測アンプで、医用安全基準のＣ
Ｆ−Ｉｆ級を満足できる仕様になっており、゛ＩＪＪ替
スイッチ部で全体の増巾率を１倍、２倍、４倍と任意に
設定できるようになっている。

ノＩンブ１２で測定増巾された信号は、マルチプレクサ
−２１とサンプルホールドの機能を含むＡ−Ｄフ　　　
　変換器２２よりなるＡ／Ｄ変換手段２ｏに入る。

マイクロコンピュータ−（ＣＰ（Ｊ）１００は、１ｙｙ
ｔ　ｓｅｃ毎にｌ、−り変換手段２０を２回作動させ、
検出器１１ａ、１１ｂのアナログ信号をデジタルに変換
し、記憶手段１２０へ変換データーを記憶する。５０は
スタート釦で、サンプル開始信号として、接点インター
フェイス６０ａを経由してマイクロコンピュータ−１０
０はオペレーターの操作を認知し、１回の測定を始める
。１回の測定は４秒間行うので、データ一点数は基準電
極と測定電極で、それぞれ４　、０００点になる。

そして、ｃ　ｐ　ｕ　ｉｏｏは内部にプログラムされた
以下の各手段により記憶手段１２０に記憶されたデータ
を以下のように処理し、興奮到達時間差を測定する。

図２は測定する心電信号の波形であるが、（ω図が基準
電極から得られた基準信号Ｒのパルス列、＋ｂ）図は測
定電極から得られた測定信号Ｍのパルス列である。４秒
間のデーターのうち、開始后２００ＴｒＬＳｅＣ１終了
前２００７ＦＬ　ＳｅＯを除外した時間を有効時間とし
ている。この有効時間内で、ＣＰ　Ｕ　１００　　　　
　　′内の異常検出手段１３０によりパルスのピークを
２個検出し、波形一致率と絶対値チェックを行う。

もし、異常あるいは増巾ゲインの設定不良であれば、イ
ンターフェース６０１１を経由して、表示装置３０に、
エラーメツセージを出力する。正常な場合は、到来時刻
検出手段１４０により基準信号Ｒ１７）第１番目のパル
スＲＡに関し、ディップスイッチからなる設定器４０に
設定された検出方式に基いてパルス到来時刻を求める。

これをＲ１とする。なお、６０ｃは設定器４０用のイン
ターフェースである。次にＲ１の±２００ｍ、　ｓｅａ
巾で、測定信号Ｍの波形を調べ、パルス到来時刻Ｍ１を
求める。次いで時間差測定手段１５０により興奮到達時
間差＝Ｍ１−Ｒ１を求め、異常表示と同様にインターフ
ェース６０ｂを介し表示装置３０に結果を表示する。

図の６０６は、通信手段のＲ３２３２Ｃ用のインターフ
ェイスで等時線マツプを求める上位コンピューターと通
信することができる。この場合、測定の開始もＲ８２３
２Ｃを通じて上位コンピューターから指令を出せるよう
にしており、４秒間の測定を行い、興奮到達時間差が求
まると、結果を表示装置３０に表示すると共に、上位コ
ンピューターに出力転送する。

（発明の効果） 現在の心臓手術の現場は、最先端の科学機器が積極的に
導入され、いわば手術室全体が、−個の科学機器になっ
ているといえる程、多種多様の機器が密集し、有機的に
活用されている。しかも、開胸手術はとくに患者へのダ
メージが大きい為、手術時間を最小限におさえることが
必要であることは言うまでもない。これらの事情から、
心臓手術の現場に使用される機器はコンパクトで操作性
。

応答が良いことが基本的に要求されるわけである。

本発明の生体電気信号解析装置は、そうした時代のニー
ズに答えたもので、マイクロコンピュータ−の持つ柔軟
性を如何なく発揮し、パルス到来判定のアルゴリズム切
替や波形モニタリング機能の削除、他コンピューターと
の接続により等時線マツプの実時間作成等、操作性をあ
げながら且つコンパクトに実現することが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
実施例のシステムブロック図、第３図は測定対象の信号
波形図である。 １０：検出手段、　　２０：Ａ／Ｄ変換手段１．３０：
表示装置、　　４０：設定器、１００；マイクロコンビ
・ユータ 特許出願人　　帝　　人　　株　　式　　会　　社　。 代　　理　　人　　弁理士　　萌　　１）　純　　博１
゛。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一つの生体電気信号を基準信号としてその他の生体
   電気信号との興奮到達時間差を測定する生体電気信号解
   析装置において、前記生体電気信号を検出する生体信号
   検出手段と、生体信号検出手段からの生体電気信号を所
   定周期でＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、所定時間の
   間のＡ／Ｄ変換された生体電気信号を記憶する記憶手段
   と、記憶された生体電気信号の異常を検出して表示する
   異常検出手段と、記憶された生体電気信号の到来時刻を
   検出する到来時刻検出手段と、検出された基準信号の到
   来時刻と他の生体電気信号の到来時刻との差より興奮到
   達時間差を測定する時間差測定手段とからなることを特
   徴とする生体電気信号解析装置。 ２、前記異常検出手段が、生体電気信号の連続した２つ
   のパルス波形の一致率に基いて異常を検出する一致率異
   常検出手段である特許請求の範囲第１項記載の生体電気
   信号解析装置。 ３、前記異常検出手段が、生体電気信号のパルスのピー
   ク絶対値に基いて異常を検出するピーク値異常検出手段
   である特許請求の範囲第１項若しくは第２項記載の生体
   電気信号解析装置。 ４、前記到来時刻検出手段が、検出方式が異なる複数の
   検出手段を設定器により選択できるようになされている
   特許請求の範囲第１項、第２項若しくは第３項記載の生
   体電気信号解析装置。 ５、前記到来時刻検出手段が、生体電気信号のパルス波
   形のピーク値に基いて到来時刻を検出するピーク値検出
   方式と、該パルス波形の負の最大微係数に基いて到来時
   刻を検出する微係数検出方式とを有する第４項記載の生
   体電気信号解析装置。 ６、前記時間差測定手段が、基準信号の到来時刻前後の
   所定時間の間の他の生体電気信号の到来時刻のみを対象
   とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
   若しくは第５項記載の生体電気信号解析装置。