JPH0833613A - 生体信号採取分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】日常生活環境中で無拘束的ないし無意識的に患
者の生体信号を採取し、分析、診断などして健康管理
に、また病後の回復の管理に資するための装置手段を提
供せんとするものである。 【構成】洋式便器の便座（１）の表面に図示の如く斜線
の部分（２ａ，２ｂ，２ｃ）に裏面に接着剤を塗布した
銀メッキ銅泊を貼付などして導電性を与え、これらを閑
電極および不閑電極として心電信号を採取し、適宜増幅
したのち標準１２誘導の第１誘導に準ずるもしくは酷似
した分析評価手続きにより分析評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は日常生活環境中で無拘
束的ないし無意識的に患者の生体信号を採取し、分析、
診断などして健康管理に、また病後の回復の管理に資す
るための装置手段を提供せんとするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、患者の日常生活環境の中で無拘束
的ないし無意識的な生体計測を行うという概念は存在し
た。即ちなるだけ患者の生活を邪魔しないで、患者宅内
の随所に装置を配置しておいてかかる計測を維持実行し
ようとする考えがあり（例えば参考文献２）、浴槽内、
トイレ、敷き布団等々あらゆる物がその介在手段として
動員され、試みられている（例えば参考文献３）。

【０００３】即ち、およそ体表面の何処から観測して
も、電極対から見込んで心起電力ベクトルが見えている
限り、途中の減衰の程度はともあれ、何らかの“心電”
信号が観測される事は良く知られている（図１）が、こ
れまではその様な変則的な誘導の信号は利用に耐えない
と思われて来た。

【０００４】実用されている僅かな例外が母体腹壁誘導
胎児心電計測における母体心電信号からの母体心拍数計
測、ないし脳波や筋電、眼球電位の信号の中に混入した
心電成分の認識後の適応相関的な除去、などに見られる
のみである。

【０００５】参考文献（３）に見られる如く、浴槽内部
に観測対象の患者の体表面より離れて、具体的には浴槽
の壁の方に水中電極を配置して、患者の心電図を非接触
的に計ろうとする努力がなされている。しかしこの方式
では子宮内の胎児の心電図を羊水および腹壁を介して採
取する場合と同様に、信号伝送経路の途中に減衰と誘導
間の１次結合とが特定できない形で介在し、また電極群
が患者を見込む見込み角度が厳密には特定ないし一定化
できず、正しい測定にならない。

【０００６】参考文献（１）および同じく（２）におい
ては、トイレの内部に諸々の計測手段を持ち込み、患者
が用便中にこれら計測を実行しようとする思想が若干の
実施例とともに述べられている。また商品名「マイケア
ー」として知られている類似概念の商用例においては、
洋式便器に座っている患者の両手に生体電極を接触せし
める如くに電極付きの脇息を用いている。しかしこのよ
うな構成はそれ専用のトイレにならざるを得ず、トイレ
の大改造か別置かを必要とし、日常の家庭環境ないし職
場環境で既存の設備を大改造することなく、ひいては設
置工事費なども含めて大きな投資金額を要することなく
実施できる物ではない。また患者にとっても一定の違和
感が避けられず、要するに「おかしなトイレ」になって
しまうのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】先に述べた通り、この
発明は日常生活環境中で無拘束的ないし無意識的に患者
の生体信号を採取し、分析、診断などして健康管理に、
また病後の回復の管理などに資するための、トイレ内部
に実装するかかる装置手段を提供せんとするものである
が、これにおいて、特にトイレの大改造を巻き起すこと
なく、また患者にとっては特別なトイレだとは全く意識
されない形でこれを実施せんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明においては洋式便
器の便座に生体電極を配置した事を特徴とする。すなわ
ち洋式便器の便座の左右の枝に各々関電極を配置し、ま
たそれらの枝のいづれかに更に不関電極を配置し、これ
ら関電極および不関電極を双極誘導を成す如くに差動増
幅器の入力端子および回路の接地電位に結合し、この構
成により患者の臀部の下面から電極対により心電ベクト
ルを観測する如く構成したことを特徴とするものであ
る。

【０００９】経験的観測によると前記配置の電極対から
は標準１２誘導中の第１誘導に酷似した波形が、その約
１／１０の振幅で得られるので、前記差動増幅器の出力
端子に得られる生体信号をさらに約１０倍増幅したのち
に公知の心電信号分析装置に導入し、標準１２誘導の内
第１誘導に準ずる、もしくは類似の単一チャンネル分析
手続きにより分析する如く構成されたことも特徴とす
る。

【００１０】上記に加えてさらに便座に圧力スイッチを
有し、該スイッチにより患者が当該便座に座った時のみ
装置を起動する、もしくは装置の起動を許可する如く構
成されたことも特徴とする。

【００１１】上記に加えてさらに便座に当該生体信号を
伝送するための無線テレメーター発信器およびそのため
の送信アンテナおよび電池電源手段を配置し、患者が当
該便座に座った時のみ電波を発する如く構成され、また
これら便座の電気回路が外界から電気的に絶縁されて構
成されたることも特徴とする。この構成の実施例は、通
常の洋式便器の便座の交換部品の如き物となり、未経験
者でも自宅のトイレに本装置を設置することが容易にで
きる物となる。

【００１２】

【実施例】心電信号の採取の目的を次の３段階程にクラ
スに分けして考えると、上位は下位を全て包含し得る事
が分り、この順に必要情報量の縮退がある事が分る。 ａ．事前知識なし、ないし待ったなしの波形計測、診断
（＝本来の心電図学的計測） ｂ．ある人物の波形の経時変化の追跡による病変の発見
（＝在宅医療、患者主導の自律医療） ｃ．心拍計測、心拍トリガ抽出、また不整脈の時系列即
時検出。（同上、また他目的の支援）

【００１３】必要情報量の縮退があると言う事は、それ
だけＳ／Ｎの悪い信号でも利用に耐える事を示唆する訳
で、ここに変則誘導の採用の余地がある。変則誘導とは
通常定義され利用されていない全ての可能な電極配置と
理解すれば、目的意識に応じてそれが可能な誘導即ち電
極配置には大幅な自由度が生ずる。

【００１４】本発明は上記ｂの分類に属する一例として
トイレの便座を利用する在宅無拘束心電図計測システム
を成すものである。

【００１５】ここでより良い理解のため変則誘導のいく
つかの例を考える。出発点として標準四肢誘導を見てお
く。それから電極配置を同じとしてここで発明者が勝手
に名付けた第４、５および６誘導を見てみる。定義は図
２の如くである。観測対象は発明者自身である。実際に
は良く行われる如く四肢の代りに体躯表面上の至近距離
等価点を用いた。

【００１６】以下に波形を供覧する。図３は標準四肢誘
導であり、ゲインは常識通り電極から見て１０００倍増
幅して１ｖ／ｃｍの感度のレコーダーに描かせているも
のである。ここで、発明者の心臓は大きな左軸変位を有
するのでいわゆる教科書通りの波形はしていないから、
以下においては変則誘導の波形が標準誘導の波形とどの
程度、どのように違うかという点に、振幅も含めて注目
されたい。

【００１７】図４はここで前記の如く発明者が勝手に決
めた第４、５、６誘導である。ゲイン（スケールファク
ター）は同じである。尚、各波形は時間的には独立して
採取した物であり、縦方向に時間整合してはいない。

【００１８】そこで上記第６誘導をゲインを倍にして描
かせて見ると、図５の如く、本質的に前記第１誘導と酷
似していて、Ｓ点のディップがある事のみが異る様に見
える。それ自身のＳ／Ｎは非常に良い。

【００１９】第６誘導を観測しつつ電極配置を徐々に下
方に移動してゆくと、腰々間誘導において下腹部左右間
とほぼ同じ信号が得られ、Ｓ点のディップは減少してか
えって第１誘導との相似性は良くなる（図６）。更に下
方で腿（もも）々間（図７）、脛（すね）々間（図８）
ではゲインを１０倍（＝電極から見て１万倍）にしない
と同程度のレベルにならないが、波形それ自体の姿はこ
こで述べる第６誘導の範疇に収まり、正規の第１誘導に
依然としてよく似ている。

【００２０】この信号波形は、それ故に、スケールファ
クタとして１０倍を必要とするという点を追加勘案する
のみでもって従来知られている第１誘導の波形診断基準
と同様な波形診断基準を適用できると考えられる。

【００２１】便座の左右の腕の表面に電極を付けてお
き、その上に用便をする如く腰を降して電気的接触を構
成し、多少リラックスすると、同じ主旨で図９の如くこ
こでも第６誘導相当の信号が得られる。これは先の腿々
間誘導に似ているが、腿を裏側から見ている分だけ更に
多少条件が悪い。しかし患者がリラックスしている限り
筋電信号の妨害は少ない。

【００２２】便座に腰掛ける時にはだれもこの該当部分
は着衣を払っているので、当該対表面の電極への接触に
特別な手続きを要する事なくして石島、戸川らの言う無
意識計測（参考文献３）になり得る。この第６誘導の波
形の診断学は厳密には今後の課題だが、リズムストリッ
プの観測や突発波形の捕捉診断、また個人の波形の典型
例の集積とそれに基づく変化の検出などには何ら困難は
ないと言える。

【００２３】電極付き便座の工作物の一例の概要を第１
０図に示す。これにおいて、使用している便座（１）は
汎用の物で、一般的なプラスチック材料で出来ている。
この表面に図示の如く斜線の部分（２ａ，２ｂ，２ｃ）
に裏面に接着剤を塗布した銀メッキ銅泊を貼付などして
導電性を与え、これらを閑電極および不閑電極とする。
第１誘導と極性を合せるためには、右の腿が正、左が負
となる様に図示せぬ初段差動増幅器に接続する。上記は
単なる一例であり、電極の形状、材料、ないし実現方法
としてはこれに限ること無く無数の可能性がある。メタ
ライズされた、もしくは導電性フィラーを多量に含む、
導電性を付与されたプラスチック材料を主用ないし併用
する事でも、また便座の腕の各々を別々な金属部片で造
っても目的は達せられる。更に便座という具体形に拘る
必要もなく、トイレにおいて用便のために尻を載せる部
分の何処かにおいて何等かの形で生体信号採取用の電極
対を構成していれば本発明の便座電極の範疇に入ると理
解せねばならない。

【００２４】初段差動増幅器以降の構成は上記ゲインの
追加のほかはすべて全く公知汎用の物でよい。

【００２５】しかし初段増幅器をこの便座の背面に取り
付け、従属装置との間は増幅されもしくはインピーダン
ス緩衝された信号により行う事は雑音や妨害の侵入を低
減できる好ましい実施例である。

【００２６】さらにこの便座電極を受ける初段増幅器と
従属装置との間を無線テレメーター方式で伝送するのも
更に好ましい実施例である。この様な構成においては電
気的アイソレーションも自ずと確保され、患者に対する
電気的安全性が維持される。初段増幅器を含むテレメー
ター送信機は、この場合、便座の裏側に電源手段たる電
池とともに配置される。このための１チャンネルの心電
信号用の無線テレメーター送信機としては、公知汎用の
物で足り、アナログＦＭ／ＦＭ伝送方式の物もディジタ
ル伝送方式の物もいづれも採用され得る。

【００２７】図示せぬものの、便座の背面に圧力スイッ
チを設け、これにより患者が実際にこの便座に座り、患
者の体重がこの便座にかかって来ている時のみ系を起動
し、もしくは起動を許可するのが好ましい。テレメータ
ー方式の場合はこれにより電源が入り送信を開始する如
く構成し、従属機器はその電波の入感開始により起動さ
れる様に構成するのが好ましい実施例であり得る。

【００２８】この様な圧力スイッチは、感圧導電性ゴム
などを用いて、便座の背面において便器と便座との間に
介在する背丈が非常に短い支柱を置換する、ないしはそ
れに併設する形で容易に実現する事が出来る。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明により明らかにされた如く、
本発明によれば無意識無拘束生体計測が患者宅内におい
て日常的に実施でき、またそのための設備投資も少なく
て済むので好ましい。

【００３０】

【参考文献】

（１） 石島、戸川、“負荷／無負荷心電図の無意識的
な計測” 信学技報 ＭＢＥ９３−４６（１９９３−０６） （２） 五十嵐ほか、“血圧、血液酸素飽和度の在宅計
測” 信学技報 ＭＢＥ９３−４９（１９９３−０６） （３） 有福、原賀、“サニタリー設備に設置する生体
情報収集装置の可能性” 第６回日本ＭＥ学会秋季大会 演題番号２−１０−１
３．

【図面の簡単な説明】

【図１】生体電極対が心電信号の起電力ベクトルを見込
む様子の説明

【図２】第１誘導から第６誘導までの定義の説明

【図３】第１、２、３誘導、Ｇａｉｎ＝ｘ１，１ｍＶ／
ｃｍ，２５ｍｍ／ｓｅｃ．

【図４】第４、５、６誘導、Ｇａｉｎ＝ｘ１

【図５】第６誘導、Ｇａｉｎ＝ｘ２

【図６】腰々間誘導、Ｇａｉｎ＝ｘ２

【図７】腿々間誘導、Ｇａｉｎ＝ｘ１０

【図８】脛々間誘導、Ｇａｉｎ＝ｘ１０

【図９】便座誘導、Ｇａｉｎ＝Ｘ１０

【図１０】電極つき便座の工作物の一例の概要を示す

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 洋式便器の便座に生体電極を配置した事
   を特徴とする、生体信号採取分析装置。
2. 【請求項２】 洋式便器の便座の左右の枝に各々の関電
   極を配置し、またそれらの枝のいづれかに不関電極を配
   置し、これら関電極および不関電極を双極誘導を成す如
   くに差動増幅器の入力端子および回路の接地電位に結合
   したことを特徴とする、請求項１に関する生体信号採取
   分析装置。
3. 【請求項３】 前記差動増幅器の出力端子に得られる生
   体信号をさらに約１０倍増幅したのちに公知の心電信号
   分析装置に導入し、標準１２誘導の内第１誘導に準ず
   る、もしくは類似の単一チャンネル分析手続きにより分
   析する如く構成されたことを特徴とする、請求項１に関
   する生体信号採取分析装置。
4. 【請求項４】 便座に圧力スイッチを有し、該スイッチ
   により患者が当該便座に座った時のみ装置を起動する、
   もしくは装置の起動を許可する如く構成されたことを特
   徴とする、請求項１に関する生体信号採取分析装置。
5. 【請求項５】 便座に当該生体信号を伝送するための無
   線テレメーター発信器およびそのための送信アンテナお
   よび電池電源手段を配置し、患者が当該便座に座った時
   のみ電波を発する如く構成され、またこれら便座の電気
   回路が外界から電気的に絶縁されて構成されたることを
   特徴とする、請求項４に関する生体信号採取分析装置。