JPS6020012B2 - 心拍数監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は心臓監視、ざらに詳く言えば、心臓信号を検知
し信号処理回路に心臓信号を供給するための装置に関す
る。

先行技術において、患者の心拍度数の測定に使用するに
適する多くの装置が存在する。

これらの装置は、複数の患者を同時に監視できる複雑な
、コンピュータ制御の器具から、心拍度数のみの監視用
に設計された小形の患者個人用のユニットに至るまでい
ろいろある。この後者の装置については、その大部分は
、脈拍の測定により心拍度数の測定という仕事を果たし
、そして、圧力感知または音響感知トランスジューサを
バンド‘こ取付けたリストバンドの形の器具として供給
され、手のひらに近接する手首に配置するものである。
この脈拍監視装置の外、、個人用の小形装置のあるもの
は、患者の皮膚から検知される電気○勤信号を測定する
。

これは、この装置から、患者の胸部区域に在来の手段で
取付けた電極に到る導線によって行なわれている。この
ようにして、本電極から電気心動信号が検知され導線を
経てこの装置に与えられる。この装置は、患者が自身の
異る数個の部位で使用するに適する。例えば、この装置
は患者のベルトに装着するに適する小箱状の構造であり
得るし、また、手首の周り‘こ装着し得るリストバンド
の形であり得る。しかし、この装置がここに配置されて
も、胸部区域からこの装置に導かれる導線が、患者の動
くとき、切断した破線したりする傾向があり、そうなれ
ばこの装置は監視の能力を停止するという問題がある。
過去において、電気心敷活動を測定するのに導線が使わ
れた理由は、患者を継続的に監視するのにそれぞれが必
要であると考えられていたことである。

しかし、多くの場合ふそれは心拍度数の瞬時的論取りを
行なうときだけに必要である。例えば、患者が以前に冠
状動脈発作を病い、しかも心粕度数を一定の最大値に制
限しなければならないという例外を除いては通常の、あ
るいは通常に近い生活をするまでに十分に回復している
ならば「運動のような大活動の期間中だけ心拍度数の測
定が必要であろう。この場合、その患者の心臓活動の継
続的監視は「 この装置に給電する電源（電池）の無駄
な使用となるであろう。勿論、先行技術の器具は、簡単
なスイッチをこの装置に取付けることにより、患者の希
望するときだけこの装置を活性化するように改変するこ
とは可能であろう。かし、患者の胸部区域からこの装置
の置かれた場所に走っている導線の問題は、依然として
残る。この発明の一つの好ましい具体例によれば、各々
が一人の人間の異る肢（手足）の電気信号を表わす一対
の電気信号を処理する回路装置を内臓する連体と「 さ
らに、一人の人間の皮膚上の電気信号を検出することが
可能であるように選定された導電性材料のバンド体であ
って上記笛体に取付けられそして上記萱体とバンド体と
の結合体が肢の一つにしっかり接触し得る大きさのもの
を具備する。

ここで（ｌｉｍｂ）とは「手足「手首、腕等を総称した
ものを云う。このバンドは、上記回路装置と電気的連絡
状態にあって（ｉｎ〜ｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎ）、上記一対の信号のうちの１つとして、
上記の１個の肢の信号を供給する。さらにまた、隆体と
バンドとの結合体に電気的に絶縁された状態で機械的に
固定された受信手段を具備する。この受信手段は、上記
回路装置と電気的連絡状態にあり、接触により他の肢よ
り電気信号を受け、この受信した電気信号を一対の信号
のうちの他方の信号として回路装置に与えるようになっ
ている。本発明の好ましい具体例を図面について説明す
る。

第１図を参照すれば、患者の異る手首に装着するに適す
る１対のＩＪストバンド１０および１２が示されている
。

リストバンド１０は崖体１４、接触体１６および蟹体亀
年と接触体１６とを供給する一体の可榛性の伸縮自在の
金属体１８および２０を含む。崖体１Ｗま、リードヱの
電気心動の譲導信号を表わす一対の信号の処理に使用す
る電子回路を内蔵している。この回路は第４ａ図第４ｂ
図について後述する。良く知られているように、リード
１電気心鰯信号は患者の左および右の手の手首から謙導
されるものであって、患者が正立位置にあるとき、一般
に大地に平行に走る平面に沿って心臓の電気的活性度を
測定するものである。接触体１６は導電・性部分２２お
よび絶縁部分２４を有し、これ等は導電性部分２２が伸
縮体１８または２０と電気的連絡のないように配置され
る。導線２６あるいは他の導電体が導電部分２２と篭体
１４内の回路とを接続する。伸縮体１８および２０は普
通の金属製時計バンドと同様なものでよい。

しかし、伸縮体１８および２０‘ま、これを皮膚にしっ
かり接触せたとき皮膚に現われる電気信号を検知し得る
能力のある材料でなければならない。伸縮体１８および
２８はし伸縮体１８および２０と電気的連絡のある錘体
１４内の回路に検知した電気信号を導くよう横成しなけ
ればならない。伸縮体１８および２０は、また、そのリ
ンクを除去または追加することにより調整可能に構成し
、リストバンド１０全体の患者の手首の周りにしっかり
競合させるサイズとし、バンドー８および２０および皮
膚との間の接触としつかり行なわせて皮膚信号の検出を
良好に行なうように構成しなければならない。さらに、
バンド了８および２０‘ま「良好な接触を得るため十分
な表面積を与える適切な幅を持たなければならない。バ
ンド１２は、電気回路用達体がなくまた部分２４のよう
な絶縁部が接触体２８にない点を除けば、バンドー０と
同様である。

もっと詳しく言えば、バンドー２は、接触体２８と可榛
性金属製体１８および２０と同様な設計の可塊性の金属
製伸縮体３０とで構成される。もし希望ならば、伸縮体
３０は二つの分けて、バンドーＯＧま連体１４を取付け
ると同様なやり方で普通の腕時計を挿入取付けることが
できるであろう。バンド１２は、バンド！０の反対側の
手首に装着するものである。

患者の心臓速度の測定が希望されるときは、接触体２８
を接触体１６にしっかり接触するようにする。このよう
にして、バンドー２を装着した手首において伸縮体３０
‘こよって検出された電気０動皮膚信号は、電気的に接
触体２８を接触体１６の導電性部分２２に与えられる。
導電部分２２からは、上記電気信号は導線２６を経て崖
体１４中の電子回路に与えられる。この場合、接触体１
６および２８の露出した表面の区域は、物理的に接触す
る位置におけば良好な電気的接続を与えるように設計さ
れていることに注意されたい。このような設計は、同機
な大きさと互いに鏡像をなす非平面とを具えるであるつ
ｏ蔭体１４は一対のスイッチ３２および３４を有する。

各スイッチ３２および３４は一対のプッシュボタンを有
し、そのうち１個は他のものよりも突出している。スイ
ッチ３２あるいは３４の何れかの状態を変化させるには
、その突出している方のボタンを押し下げる。スイッチ
３２はオン／オフスィッチで、心臓速度を測定するき、
このスイッチだけをオン状態とする。スイッチ３４は６
／６の砂の選択スイッチ、すなわち、心臓速度を測定す
るに当り６秒間Ｒ波を計数しこれを１の音して１分間の
拍車として報告するか、６現砂間Ｒ波を計数してこれを
直接１分間の拍車として報告するかを選択するスイッチ
である。両方のスイッチ３２および３４は第４ａについ
て説明するように蓮体１４内の電子回路を制御する。オ
ン／オフスィッチ３２については、第１図の接触体１６
中のあるいは第３図の接触体４０および４２中の感圧ス
イッチが同一の機能を果たし、たがって患者がこの装置
をターンオンしたり、ターンオフすることを忘れないと
いう利点を有していることに注意されたい。

第２図を参照すれば、錘体１４の表面が示され、これに
は各数字がそれぞれ７個の発光セグメントからなる３数
字の表示器（ディスプレイ）３６を設けてある。

各セグメントの選択したものを発光させ、表示器３６の
各数字に０〜９の何れかの数字を表示する。表示器３６
は普通の数字表示器を使用することができる。第３図に
ついて説明する。

図には、第１図に示す器具とは異る具体例を構成する表
示板３８が示される。第３図の隆体３８と、第１図およ
び第２図の誓体１４との唯一の相異点は、接触体４０お
よび４２を付加したことである。接触体４０および４２
は、裸体体１８および２０を通る藤線から約９０度の位
置において鰹体３８の周辺部に配置される。萱体３８を
使用する場合には、第１図に示す第２の時計バンド１２
の器具は省略される。かえって、監視器具を装置した肢
（手足）から遠い肢（手足）の縄指と指のうちの一つと
が接触体４０と４２にしっかり接触するように置かれる
。このようにして、指先の皮膚に存在する電気心動信号
（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉａｃｓｉｇ雌１）は接触体
４０および４２を経て錘体３８内の回路に伝達される。
第３図に示す具体例の使用に関して一言注意すれば、個
人によっては指先が固く、皮膚から接触体４０および４
２に信号の適切な伝達ができない場合があることである
。第４図は第４ａ図および第４ｂ図の配列を示す図であ
る。

第４ａ図および第４ｂ図は、連体１４に内蔵されている
回路装置５０のブロック図である。

１図あるいは第３図のいずれかの器具を装着している患
者の手首よりの２つの信号がそれぞれ端子５２および５
４に与えられる。

端子５４はこの系の地気のような基準電位の点に接続さ
れ、端子５２は増幅器５６の増幅入力に接続される。増
幅器５６から増幅された号は低域炉波器５８を通過し、
この炉波器は、例えば２０ヘルツ以上の周波数をもつ信
号をすべて阻止し、６０サイクルと筋肉雑音を除去する
。低減炉波器５８の出力は、シュミットトリガのような
電圧閥値感圧回路６０の入力に接続される。

回路６０‘ま、ここに印加される電圧が設定された関値
電圧を越える毎にパルス信号を発生する。回路６０の闇
値電圧は、Ｒ波発生毎にパルスを送出するために電気心
動信号Ｒ波のみに応答するように調整される。電気心動
信号のＲ波は、上記信号の最大振幅点の正方向の偏移で
あることに注意されたい。Ｒ波には、Ｐ波として知られ
ているこれより小さい正方向の偏移が先行し、そして、
Ｔ波として知られている小さい正万向の偏移が後続する
。図面には示していないが、質体１４上にシュミットト
リガ６０‘こ対するポテンショメーター調整を設け、こ
の速度監器具を使用する恵者個人毎に、上記シュミット
トリガ６０がＰ波Ｔ波には応答せずＲ波のみによってト
リガされるように調整するようにすることができる。シ
ュミットトリガ６０よりの出力パルスは、“ワンショッ
ト”あるいは単安定マルチパイプレータ６２に与えられ
、この単安定マルチパイプレータ６２は、シュミットト
リガ６０でＲ波が検出される毎に制御されたパルス信号
を発生する。

“ワンショット”６２からの出力は応答防止回路６４を
経てシュミットトリガ６０の禁止入力に返す。この応答
防止回路６４は、最初のＲ波を検知後、一定の時間（即
ち、これから発生するパルスの時間幅）中は、別のパル
スの発生を禁止するものであって、別のワンショットで
簡単に構成することができる。この応答防止回路６４は
、大きい振幅のＴ波を次のＲ波として検出することを防
止するために設けるが、他方、Ｐ波がＲ波として検出さ
れた場合は、この応答防止回路６４は、このＰ波に接近
して接続するＲ波を次のＲ波として検出することを防止
する。また、ポテンショメ−夕調整（図示せず）を、患
者の正常な心臓速度と患者に許される最大の速度とに基
いて応答防止時間を調整するため篤体１４内に設けるこ
とができる。増幅器５６、炉波器５８、シュミットトリ
ガ６０、ワンショツト６２および応答防止回路６４から
構成される信号処理回路は、すべて電源６６の実行でき
る制御下にある。

簡明にするため、この筆各コンポネートの各々に対する
電力＋Ｖの印加を図示していない。また、第４ａ図およ
び第４ｂ図に示すブロック図に関して説明される他のコ
ンポーネントの各々に供給される電力についてもこの場
合と同様であることに注意されたい。既に述べたように
、電源６６の出力は、スイッチ３２が閉じられていると
き電力＋Ｖが供給されるように、スイッチ３２で制御さ
れる。しかし、スイッチ３２が開いているときは回路装
置５０の各コンポーネントに対する電力は遮断され、こ
れ等コンポーネントは動作しない。ヮンショット６２か
らの出力は、電気心動信号のＲ波と時間的に実質的に一
致するパルスである。

このパルスは、後述のように、他の論理回路により処理
される。この論理回路の心臓部は、６秒毎に１個のパル
スを発生する６秒タイマ６８である。

６／６０スイッチ３４は実際はスイッチ３４ａ，３４ｂ
および３４ｃからなる３回路スイッチであって、スイッ
チ３４ａ，３４ｂ，３４ｃの各々はスイッチ毎に１個の
スイッチアームとスイッチアームが配置される上下の位
置に概略的に図示した一対の出力用のホールとを有する
。

スイッチ３４ａおよび３４ｂのスイッチアームは、共に
６秒タイマ６８の出力に倭練れている。スイッチ３４ａ
の上部接点とスイッチ３４ｂの下部接点とはこの装置の
コンポーネントの何れとも接続されていない。スイッチ
３４ａの下部接点は、１の固の入力パルスが与えられた
後、すなわち回路装置５０の場合６０秒毎に、１個の出
力パルスを発生する普通の１０分割回路（デイスバィド
バイテン回路）７０もこ接続される。スイッチ３４ｂの
上部端子は上言己１０分割回路７０の出力に接続される
。スイッチ３４が“上部”の位置にあれば、１０分割回
路７川まバイパスされ、１０分割回路７０の出力には６
秒毎に１個のパルスが現れ、スイッチ３４を“下部”の
位置にお仇ま、１粉渚Ｕ回路７０の出力には６の砂毎に
１個のパルスが現われる。スイッチ３４ｃの上部端子は
十Ｖ電圧に接続される。

この電圧はここでは論理“１”の信号と等価である。ス
イッチ３４ｃの下部端子には基準あるいは地気電圧が接
続されるが、この場合これは論理“０”と等価である。
スイッチ３４が下部位置にあるときは１び分割回路７０
の出力からのタイミングパルス、あるいはスイッチ３４
が上部位置にあるときにはスイッチ３４ｂの上部端子か
らのタイミングパルスがワンショツト回路７２の入力と
して与えられ、ここで希望の幅のパルスが作られる。

第４ｂ図に示すようにワンショツト７２の出力パルスは
２１個のアンドゲ−ト７２の各々の導通用（ｅＭｂｌｅ
）入力に与えられる。２１個のアンドゲート７４は各７
個のゲートから成る３群に分割されている。

ワンショット７２からの出力はまた３個の１０進カウン
夕７６，７８および８０の各リセット入力端に接続され
ている。ＩＧ隼カウンタ７６は最下位数字を構成し、カ
ウンタ８川ま最上位数字を構成する。カゥンタ７６，７
８および８０はワンショツト７２からのパルスの後緑に
応動しその計数値をゼロにリセットするよう設計されて
いる。スイッチ３４ｃが上部位直にあれば、十Ｖ電圧が
アンドゲート２の導通用（ｅＭｂｌｅ）入力機に与えら
れ、検出された電気Ｄ臓信号のＲ波に対応してワンショ
ツト７２の出力端に現れるパルスは、アンドゲート８２
を経て１坊重カウンタ７８の入力端に与えられる。

スイッチ３４ｃが下部位置にあれば、地気電圧がインバ
ータ８６を経て与えられ、これはこのインバータ８６か
ら十Ｖ電圧あるいは“１”信号としてアンドゲート８４
の導通用（ｅＭｂｌｅ）入力機に与えられ、従って、検
出されたＲ波に対応するパルスは、ゲート８４を経て１
０進カウンタ７６の入力端に印加される。１Ｇ隻カウン
タ７６，７８および８０の各段階からの４個の出力は、
それぞれ４ビット−７セグメント（４／７）コンバータ
回路８８，９０および９２に与えられる。

この４ビット−７セグメント（４／７）コンバータは、
４線式２進化１０進（ＢＣＤ）信号を、７セグメント表
示器にＢＣＤ信号の値を表示させる適当な７線式信号に
変換するものである。各コンバータ回路８８，９０およ
び９２の各７個の出力は、共動するアンドゲート７４を
経て、ワンショツト７２からのパルスによりこれ等ゲー
トが導適するときに、フロツク図中に、７ラツチ回路９
６，９８および１００のうちの１個として示されている
ラッチ回路に与えられる。さらに、１び分割回路７０よ
りのあるいはスイッチ３４ｂの上部端子よりのパルス信
号がラツチ回路９６，９８および１００の各ラツチのリ
セット入力端に与えられる。各ラッチ９６，９８および
１００の出力信号はそれぞれ７セグメント表示器１０２
，１０４および１０６に与えられる。次に回路装置５０
の動作を説明する。第１にスイッチ３４は第４ａ図に示
すように“上部”位置あるいは６秒位置にあるものとす
れば、６秒毎に、ワンショツト７２をトリガするパルス
が発生する。ラッチ回路９６，９８および１００の各ラ
ッチは同時リセットされ、ワンショット７２がトリガさ
れた後、ＩＧ隼カウンタ７６，７８および８０は上記ワ
ンショツト７２のパルスの後緑でリセットされる。スイ
ッチ３４が“上部”位置にあるときは、十Ｖ電圧あるい
は論理“１”がアンドゲート８２の導通用（ｅｎａｂｌ
ｅ）入力端に与えられ、また負電圧あるいは論理“０”
が、ィンバータ８６を経てアンドゲート８２の導通用（
ｅｎａｂｌｅ）入力端に与えられている。従って、アン
ドゲート８２は導遺し、ワンショツト６２からの検知さ
れたＲ波パルスを通過させて第２段階のＩＧ隼カゥンタ
７８に与える。パルスがＩＧ隼カウンタ７８に印加され
る毎にその計数値は一つずつ増加する。６秒後、１個の
パルスが印加され、ラッチ回路９６，９８および１００
のラツチをクリヤし、ワンショット７２から１個のパル
スを発生させる。

このパルスでアンドゲート７４の各ゲートは導通し、カ
ウンタ７６，７８および８０‘こ貯えられた信号を、コ
ンバータ回路８８，９０および１００で変換してラツチ
９６，９８および１００１こ与える。スイッチアーム３
４ｃが上部位置にあれば、最下位数の段階の１Ｇ隻カウ
ンタ７６はバイパスされ、ゼロカウントを維持すること
に注意されたい。この状態で、ラツチ回路９６の中の７
個のラッチは、表示器３６（第２図）の最下位数字とし
て表示器１０２に数字ゼロを表示させ、この場合、表示
された速度は、６秒の間に計数されたパルスの数の１針
音である。このように、もし、６秒の間にワンショツト
６２から６個のパルスが発生すれば表示器１０４は６を
表わし、表示器１０２および１０６はそれぞれ０を表わ
す。換言すれば心臓速度６０が表示される。他方、もし
、６秒間に１２個のパルスが計数されたとすれば、１Ｇ
隻カウン夕７８は２、１Ｇ隻カウン夕８０は１を計数す
る。前述したように、これは表示器１０４および１０６
に与えられ、表示器１０２は０であり、１２０の計数値
が表示される。それから、ワンショット７２からのパル
スの後緑によってカゥン夕７６，７８および８０の各々
がリセットされ、ワンショット７２の入力に別のパルス
が現われ、ラッチ回路９６，９８および１００のラツチ
をクリヤし、ワンショツト７２からゲート７４を導通さ
せるパルスを発生させる時まで上記の過程が再び繰返え
される。スイッチ３４を“下部”位置、あるいは６疎沙
位置におけば、ディバィドバィテン回路７０を経てワン
ショツト７２に１個のパルスを印加するまでに、６秒タ
イマ６８から１の固のパルスが必要である。

ワンシヨツト７２のパルスの間に、ワンシヨツト６２の
出力から発生するパルスは導通したアンドゲート８４を
経て１伍隼カウンタ７６に与えられる。この場合、スイ
ッチ３４ｃからの地気電圧‘まィンバータ８６で反転さ
れてアンドゲート８４に与えられてこれを導通させ、最
下位数のカウンタ７６はバイパスされることなく、ここ
の計数値は、前述のように、表示器１０２に表示される
。上述したように、本発明によれば、振幅の大きいＴ波
を、次のＲ波として検出することを防止するための応答
防止回路を備えた信号処理手段を含むため、精度よく、
心拍数を監視することが出来る利点を有する。また、信
号処理手段を駆動する電源を継続するスイッチが、蓮体
の表面に配置されているので電力節約も容易になされる
利点も有する。

さらには、心電位のＱＲＳ波の振幅の大小に応じて号処
理手段が心電位の発生に対応する出力信号を出す調整手
段を有するので、測定対象に合わせて精度よく心拍数を
監視測定が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一方のリストバンドと結合した回路袋層ととも
に使用するに適する一対のリストバンド検知器を示し、
第２図は第１図の検知器で検知された信号を処理する回
路装置を内蔵する蓮体の表面を示し「第３図は回路装置
内蔵萱体の第１図に示すものと異る具体例を示し、第４
図は第４ａ図および第４ｂ図の配列を示し、第４ａ図お
よび第４ｂ図は第１図または第３図に示す器具によって
検知された信号を処理する回路装置のブロック図である
。 １０，１２……リストバンド、１４，３８……鰹体、１
６，２８，４０，４２…・・・接触体、１８，２０，３
０…・・・伸縮体、２２・・…・導電性部分、２４・・
・・・・絶縁部分、２６・・・・・・導線、３２，３４
…（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ）……スイッチ、３６…・
・・表示器、６０……シュミットトリガ回路「 ６２，
７２……ワンショツト、１０２，１０４，１０６・・・
・・・数字表示器。 Ｆｉｇｌ Ｆｉｇ．２ Ｆｉ．３ Ｆｉ９ム Ｓ 功 山 ８ 仇 山

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 片手の手首に着用されるように筐体および腕バンド
   から構成されるバンド構成体を含み、前記バンド構成体
   が手首と直接的に電気的に接触し得る内側の感知電極と
   、前記バンド構成体に設けられ、かつ着用者の別の手の
   指で選択的に接触されるよう構成されている外側感知電
   極と、前記内側電極と外側電極とから誘導される心電図
   のＰＲＴ波を感知する電気回路手段と、前記電気回路手
   段からの出力信号から所望の周波数を有する電気信号を
   通過させる濾波器と、前記濾波器を通過したＴ波からな
   る電気信号を抑圧する応答防止回路とからなり、前記外
   側電極が少なくとも一本の指に接触するに適合した構造
   であることを特徴とする心拍数監視装置。 ２ 前記電気回路手段、前記濾波器および前記応答防止
   回路を駆動する電源を継続するスイツチが、前記筐体の
   表面に配置されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の心拍数監視装置。