具体实施方式
说明本发明的“生物体信息计测用衣服”或“生物体信息计测***”的实施方式。图1是示出本发明的各实施方式的概要的示意图。
作为“生物体信息计测用衣服”的实施方式的生物体信息计测衬衫用于装配在被验者的上半身,在胸部和四肢部上具有电极部(A),在腰围和腹围上具有传感器部(B)。在基于第一实施方式的心电图测定和基于第二实施方式的心电图计测处理中,利用从电极部(A)传递的信息。另一方面,在基于第三实施方式的呼吸值计测处理中,利用从传感器部(B)传递的信息。在基于第四实施方式的呼吸值计测处理(心电图R波分析并用)中,利用从电极部(A)和传感器部(B)的双方传递的信息。另外,在第四实施方式中,通过配置在生物体信息计测衬衫600上的胸部感应传感器603(参照图22)等来测定胸部感应的心电图,但不限于此。作为其它实施方式,通过独立于生物体信息计测衬衫600的ECG电极,测定心电图,由此取得心电图数据。具体讲,在生物体信息计测衬衫600上,不配置胸部感应传感器603和四肢感应传感器604,而只配置胸部呼吸信息传感器601和腹部呼吸信息传感器602。ECG电极除了在第一实施方式、第二实施方式中示出的基于导电性纤维等的电极以外,还可以采用一般的银/氯化银电极。
下面,说明生物体信息计测衬衫及***中包括的装置的硬件结构、权利要求的范围中记载的词语与实施方式的对应,接着进行实施方式的说明等。
目录
1.生物体信息计测衬衫和***的结构
2.专利要求的范围中记载的词语与实施方式的对应
3.第一实施方式(心电图测定)
4.第二实施方式(心电图计测处理)
5.第三实施方式(呼吸值计测处理)
6.第四实施方式(呼吸值计测处理(心电图R波分析并用))
7.其它实施方式等
-1.生物体信息计测衬衫和***的结构-
图2是示出本发明的“生物体信息计测***”的实施方式的计测***1000的结构方框图。计测***1000具有生物体信息计测用衣服900、心电图分析装置700、呼吸信息分析装置800。
生物体信息计测用衣服900由非导电性材料908构成,具有胸部感应电极部902、四肢感应电极部904、呼吸信息计测传感器部906。心电图分析装置700具有:电位信息取得单元702,其从胸部感应电极部902和(或)四肢感应电极部904取得电位信息;电位信息比较单元706,其比较多个电位信息;电位信息选择单元704,其根据电位信息,选择胸部感应电极部;以及心电图分析输出单元708,其分析电位信息,输出心电图数据。
呼吸信息分析装置800具有:电信息取得单元802,其从呼吸信息计测传感器部906取得电信息;电信息比较单元806,其比较多个电信息;电信息选择单元804,其根据电信息,选择呼吸信息计测传感器部;呼吸信息分析单元808,其根据电信息,分析呼吸信息;以及呼吸信息输出单元810,其根据呼吸信息,输出呼吸信息数据。
图3示出使用CPU来实现图2所示的计测***1000的心电图分析装置700和(或)呼吸信息分析装置800的硬件结构的例子。实施方式中,作为示例,说明用一个装置(分析装置100)来执行心电图分析装置700和呼吸信息分析装置800的功能的情况。另外,分析装置100也可以执行心电图分析装置700或呼吸信息分析装置800的任意一方的功能。
分析装置100具有CPU 10、放大器11、滤波器19、A/D转换12、鼠标/键盘13、显示器14(显示装置)、扬声器15、存储器16、Flash-ROM 17(闪存等能够电消除所存储的数据的可重写的读出专用存储器,下面称为F-ROM 17)、显示器控制器18、电源20、电阻值传感器21、滤波器22。分析装置100通过电极塞绳304和(或)电源塞绳303与连接器302连接。连接器302与生物体信息计测衬衫300连接。
连接器302将通过后述的电极得到的患者的心电位传递给放大器11。放大器11将通过连接器302传递来的电位信息(基于心电位的信息)放大。滤波器19将来自放大器11的信号的噪声成分(噪声)去除。A/D转换12将电位信息(模拟数据)转换为数字数据。
电源20通过电源塞绳303和连接器302,使生物体信息计测衬衫300的预定位置处于通电状态。电阻值传感器21通过电阻测定塞绳305计测通过电源20等赋予了一定电压时电流流过的规定位置的电流值,根据该电流值取得规定位置的电阻值。滤波器22将来自电阻值传感器21的信息的噪声成分(噪声)去除。A/D转换12将电阻值信息(模拟数据)转换为数字数据。
CPU 10除了进行心电图计测处理、呼吸值计测处理等之外,还控制分析装置100整体。F-ROM 17记录用于控制分析装置100的程序。存储器16提供CPU 10的工作区域等。利用鼠标/键盘13或显示器控制器18的操作生成的操作信息被输入到CPU 10,CPU 10所生成的图像信息和音频信息分别被输出到显示器14和扬声器15。
实施方式中,分析装置100将专用的程序用作执行心电图计测处理和(或)呼吸值计测处理等的软件。
实施方式中,作为分析装置100的操作***(OS)的例子,使用微软公司的Windows(注册商标)XP、NT、2000、98SE、ME、CE等。本实施方式的程序与OS协作来实现各功能,但不限于此,也可以利用控制程序单独来实现各功能。
另外,在实施方式中说明的“心电图”是作为测定被验者身体的2点之间的心电位之差的结果来得到的。因此,实施方式中的“心电图的测定”等表述包括测定心电位等概念。
另外,下面说明的第一实施方式~第四实施方式,为方便起见,个别说明生物体信息计测衬衫300所具有的各功能和变形例。因此,作为生物体信息计测衬衫300,具有第一实施方式~第四实施方式中说明的各结构的任意一个结构即可实施,或者,也可以将这些各结构组合来实施。
生物体信息计测衬衫300在第一实施方式中作为生物体信息计测衬衫301等来说明,在第二实施方式中作为生物体信息计测衬衫400等来说明,在第三实施方式中作为生物体信息计测衬衫500等来说明,在第四实施方式中作为生物体信息计测衬衫600等来说明。
并且,在下面说明的生物体信息计测衬衫为示例,对于尺寸、材料、编织方式、制造工序等,本领域的普通技术人员可利用周知的手段进行变形。
-2.权利要求中记载的用词与实施方式的对应-
权利要求中记载的用词与实施方式的对应如下。其中,下面说明的“对应的实施方式”是根据权利要求中的各用词来表现的结构所具有的功能中的一个形式(部分形式)。
“生物体信息计测用衣服”与生物体信息计测衬衫300(图1)等对应。“心电图分析装置”与分析装置100(图3)对应。“导电性材料”是普遍包括具有导电性的物质来形成的材料的概念,实施方式中,与例如由导电性纤维(或导电性线)来形成的胸部用电极和(或)四肢用电极(图4)等对应。“胸部感应电极部”与胸部用电极353、354、355、356、357、358(图4)等对应。“四肢感应电极部”与四肢用电极351、352、361、362(图4)等对应。
“电位信息”与图10的步骤S203的处理中得到的信息(心电位等)对应。“电位信息取得单元”具有取得电位信息的功能,与例如进行图10的步骤S203和(或)S205的处理的分析装置100的CPU 10对应。“电位信息比较单元”具有比较电位信息的振幅的功能,与例如进行图11的步骤S260的处理的CPU对应。“电位信息选择单元”具有选择电位信息的功能,与例如进行图11的步骤S262或S264或S266的处理的CPU 10对应。
“心电图数据”与图10的步骤S213中显示器输出的成为心电图波形的基础的数据对应。“心电图分析输出单元”具有分析电位信息,作为心电图进行显示器输出的功能,与例如进行图10的步骤S213的处理的CPU 10对应。
“导电性部件”是普遍包括由具有导电性的物质来形成的部件(或具有导电性的物质来形成的部件的组合)的概念,在实施方式中,与例如由导电性纤维(或导电性线)形成的胸部呼吸信息传感器502或腹部呼吸信息传感器504(图15)等对应。“电信息”是基于电阻值变化的信息,与例如在图22的步骤S402的处理中CPU 10所取得的电阻值数据对应。“呼吸信息分析装置”与分析装置100对应(图3)。“呼吸信息计测传感器部”与胸部呼吸信息传感器502或腹部呼吸信息传感器504(图15)等对应。
“电信息取得单元”具有取得电信息的功能,与例如进行图22的步骤S402的处理的CPU 10对应。“电信息比较单元”具有比较多个电信息的振幅的功能,与进行如下处理的CPU 10对应:该CPU 10进行对来自于胸部呼吸信息传感器601(图21)的电阻值数据的振幅(或振幅的合计值)和来自于腹部呼吸信息传感器602的电阻值数据的振幅进行比较的处理,作为例如第四实施方式的图22的步骤S500的前提。“电信息选择单元”具有选择电信息的功能,与例如根据“电信息比较单元”的比较结果,进行选择来自于胸部呼吸信息传感器601的电阻值数据或来自于腹部呼吸信息传感器602的电阻值数据的任意一方的处理的CPU 10对应。
“呼吸信息分析单元”具有根据电信息的变动周期来分析呼吸信息的功能,与例如在图22的步骤S422中运算呼吸推测值的CPU 10对应。“呼吸信息数据”与表示在步骤S422中运算的呼吸数的数据对应。“呼吸信息输出单元”具有输出呼吸信息数据的功能,与例如在图22的步骤S422中将呼吸推测值显示到显示器上的CPU 10对应。
“电周期信息”与在图22的步骤S414的处理中,CPU 10取得的电阻值的变动周期的信息对应(图25A的“电阻值周期”的信息)。“R波高信息”与在图22的步骤S406的处理中识别出的R波高(R电位)的信息对应。“R波高周期信息”与在图22的步骤S418的处理中CPU 10所取得的R波高的变动周期的信息对应(图25A的“R波高周期”的信息)。“电振幅信息”与在S414的处理中CPU 10所取得的电阻值的振幅信息对应(图25A的“电阻值振幅”的信息)。“R波高振幅信息”与在图22的步骤S418的处理中CPU 10所取得的R波高的振幅信息对应(图25A的“R波高振幅”的信息)。
-3.第一实施方式(心电图测定)-
3-1.生物体信息计测衬衫
根据图4、图5,说明第一实施方式的生物体信息计测衬衫300。图4A是第一实施方式的生物体信息计测衬衫301(图5)的局部图。具体讲,图4A示出在生物体信息计测衬衫301的制造工序中的裁减前的前片(胸侧)。生物体信息计测衬衫301由衬衫部350和后述的电极部构成,该衬衫部350由具有伸缩性的非导电性纤维构成。作为具有伸缩性的非导电性纤维的例子,可以举出如下例子。
·聚氨基甲酸脂等具有伸缩性的化学纤维
·对棉、麻、丝、毛等天然纤维进行平编、平针编织、罗纹编织、罗口编织、或圆形螺纹针编织等编织方法形成具有伸缩性的材料
·在橡胶等伸缩性材料中编入纤维的材料
·上述纤维等的组合
实施方式的衬衫部350,作为示例采用将棉线进行罗纹编织的材料。另外,衬衫部不限于具有伸缩性的非导电性材料,也可以采用不具有伸缩性的(或伸缩性低的)非导电性材料。采用没有伸缩性的衬衫部时,优选将后述的各电极部紧贴在被验者的体表面的手段。为了在被验者的体表面上紧贴各电极部,可以将例如皮肤刺激少的丙烯酸类粘接剂等涂布在各电极的体表接触面侧。
生物体信息计测衬衫301在衬衫部350中编入由导电性材料形成的胸部电极部和四肢电极部。实施方式中,作为胸部电极部和四肢电极部的示例,采用编入到图4A的衬衫部350的里侧(被验者的皮肤接触面侧)的导电性纤维。此处,作为导电性纤维的示例,将附着(例如基于化学耦合等)了金属颗粒(例如银颗粒、铜颗粒或硫化铜颗粒等)的纤维(例如,日本蚕毛染色株式会社的善导纶(Thunderon)(注册商标)等)的材料作为实施方式。
胸部用电极由胸部用电极353、胸部用电极354、胸部用电极355、胸部用电极356、胸部用电极357、胸部用电极358的合计6个电极(纵长的矩形状的导电部位)构成。四肢用电极由四肢用电极351、四肢用电极352、四肢用电极361、四肢用电极362的合计4个的四肢感应用的电极构成。
各电极利用导电性材料的连接线,与作为各连接线的端部的集合的连接器连接部364连接。实施方式中,作为连接线和连接器连接部363的示例,采用与胸部电极部和(或)四肢电极部同样的导电性纤维。胸部电极部351通过连接线359与连接器连接部363连接。胸部电极部352通过连接线360与连接器连接部363连接。其它电极部也同样地,通过连接线与连接器连接部363连接。另外,四肢用电极361(或362)根据需要作为中性电极使用。
图4A示例的衬衫部350和各部的尺寸作为大人(男性)时的示例,可以举出如下例子。其中,下面的尺寸是示例,可以根据被验者的年龄、性别等变更。
·衬衫部350:纵(身长方向,以下相同)约60cm×横约50cm
·四肢电极部351、352、361、362:分别纵约3cm×横约6cm
·四肢电极部351(352)的上边位置:从衬衫部350的上边起约4.5cm
·四肢电极部351(361)的左边位置:从衬衫部350的左边起约10.5cm
·四肢电极部352(362)的右边位置:从衬衫部350的右边起约10.5cm
·四肢电极部361(362)的下边位置:从衬衫部350的下边起约18cm
·四肢电极部351-352(361-362)之间的距离:约18cm
·胸部电极部353~358:分别为纵约12cm×横约3cm,各胸部电极部的间隔为约1cm(例如,对于纵方向,可采用下限为约5cm、约8cm或约10cm,上限为约30cm、约20cm或约15cm范围内的任意尺寸)
·胸部电极部358的右边位置:从衬衫部350的右边起约2cm
·连接器连接部363的下边位置:从衬衫部350的下边起约6cm
·连接线(例如连接线359、360等):分别为宽约6mm
·各连接线的位置:优选从衬衫部的各边起5cm以上的宽度
·连接器连接部363:各连接线的宽约3mm
生物体信息计测衬衫301的制造工序例如依次进行如下工序:(1)对衬衫部350编入胸部电极部和四肢电极部;(2)对(1)进行裁减,形成前片;(3)形成后片、袖、领子等;(4)缝制前片、后片、袖子、领子的后片的各部。另外,“(1)对衬衫部350编入胸部电极部和四肢电极部”的制造工序,例如,可利用本领域的普通技术人员熟知的基于手工业的编入,或基于计算机控制的编织装置等。
图4B是示出图4A的X-X方向的局部截面的图。实施方式中,作为示例,用双面编织来形成生物体信息计测衬衫301。衬衫部350是将非导电性材料的编织部370和编织部371重叠、编织为1个编织物。编织部371的一部分,替代非导电性材料,编入有导电性材料、即四肢电极部351和四肢电极部352。将四肢电极部351和四肢电极部352等形成于衬衫部350的手段不限于图4所示的方法。例如,切取编织部371的一部分,在该切取的部分上利用任意的粘接材料来固定四肢电极部351和四肢电极部352等,或利用其它的线将四肢电极部351和四肢电极部352等编入编织部371。
连接线359和连接线360分别被编入四肢电极部351和四肢电极部352。因此,连接线359、360被编入夹在编织部370和编织部371之间的位置。这样,被验者不能够接触连接线,从而对抑制对心电图测定的影响是理想的。其它的胸部电极部和四肢电极部以及与它们连接的连接线也同样是双面编织。
图4C是示出图4A的Y-Y方向的局部截面的图。与编织部370的连接器连接部363连接的部分中,其纤维的一部份作为连接线的端部。连接器连接部363以与编织部370接触的方式编入。从各电极部布线的连接线被编入夹在编织部370和编织部371之间的位置(参照图4B),在与连接器连接部363接触的部分上,作为编织部370的一部分编入,从而可与连接器连接部363电连接。
根据以上的衬衫部350的结构,从与被验者的皮肤接触的各胸部电极部和各四肢电极部得到的生物体电流,通过与各个电极部连接的连接线,电传递给连接器连接部363。
3-2.生物体信息计测衬衫301(穿上时)
图5A是示出第一实施方式的生物体信息计测用衬衫的各电极部与被验者的体形之间的对应的示意图。在示意图中,为了便于说明,省略生物体信息计测衬衫301的显示,仅示出各电极部与被验者体形之间的对比。被验者穿上生物体信息计测衬衫301时,四肢电极部351和352配置在覆盖被验者的锁骨附近的体表面(皮肤面)的位置。四肢电极部362和363配置在覆盖被验者的骨盘附近的体表面的位置。在生物体信息计测衬衫301中,穿上时,胸部电极部353~358被配置在如下位置:对于体轴垂直方向(与衬衫的身长方向垂直的方向),覆盖被验者的胸骨前部附近(胸的中心附近)的体表面到左胸侧部附近(左腋的下部附近)的体表面的位置;对于体轴方向,覆盖第四肋骨附近的体表面到第六肋骨附近(或第七肋骨附近、第八肋骨附近、肋骨下缘附近)的体表面的位置。
以上说明的各胸部电极部和各四肢电极部的配置为示例,可利用本领域的普通技术人员周知的手段进行变形。例如,各胸部电极部也可以配置在覆盖心脏前面的肋骨区域附近的体表面的位置。其中,各胸部电极部和各四肢电极部的配置,优选在肌电等的心电位以外的噪声影响小的位置。
连接器连接部363具有与各电极部电连接的10个连接线端部。连接器302具有用于与这些10个各连接线端部电连接的10个电气端子。连接器连接部363通过与连接器302连接来电连接。连接器连接部363与连接器302的连接通过利用了面扣件(fastener)等众所周知的手段来进行。
图5B是示出被验者穿上生物体信息计测衬衫301的状态的图。进行利用了生物体信息计测衬衫301的心电图测定时,使连接器302与生物体信息计测衬衫301的连接器连接部363连接(粘贴)。连接器302通过电极塞绳304与分析装置100连接。
3-3.心电图测定
利用以上说明的第一实施方式的生物体信息计测衬衫301,进行心电图的测定。心电图的测定,作为示例,按照如下步骤进行。
从胸部电极部(353、354、355、356、357、358)和四肢电极部(351、352、361、362)各电极部得到的被验者的心电位,通过图3所示的连接器302传递到分析装置100的放大器11。利用放大器11放大的心电位,通过滤波器19去除噪声。A/D转换12将心电位数据(模拟数据)转换为数字数据。分析装置100的CPU 10将通过10个电极得到的数字数据作为心电波形数据连续地记录到存储器16(或F-ROM 17,下面相同)之后,利用本领域的普通技术人员周知的心电图分析单元来计算12感应心电图。12感应心电图是指通过将几个到10几个电极安装到生物体上而得到的12个图形的心电图。
图6是示出对一个感应,利用图表(纵轴:电位(电压),横轴:时间)示意性地示出存储器16中记录的心电波形数据的图。CPU 10进行如下处理:将图6中示例的心电图波形图描绘到显示器14上。心电图图形的描绘通过随着心电图的测定时间的经过移动(沿显示器右方向)绘图点来进行。并且,CPU 10根据心电波形数据,识别每一次心跳的波形。如图6所示,CPU 10根据心电图波形数据将P(P电位或P波高)、Q(Q电位或Q波高)、R(R电位或R波高)、S(S电位或S波高)、T(T电位或T波高)、ST(ST电平)、QT(QT间隔)、RR(RR间隔)、RS振幅值的全部或它们的一部分作为识别值数据(特征量)识别(提取),记录到存储器16中。为正常波形时,CPU 10通过例如如下的处理来识别1次心跳以及识别心电图的各波。
(1)识别1次心跳:进行预定时间的心电波形数据(电位值或电压值)的采样之后,识别超过预定阈值的极大值成分即R波和(超过预定阈值的极大值成分的)下一个R波,将RR间隔识别为1次心跳。此时,可以利用低截止滤波器将R波以外的极大值、即T波成分(频率比R波低)去除。
(2)P波:将存在于R波位置的前面200~300msec(毫秒)的位置上的极大值识别为P波。
(3)Q波:将紧挨着存在于R波位置的前面的极小值识别为Q波。
(4)S波:将紧挨着存在于R波位置的后面的极小值识别为S波。
(5)T波:将存在于R波和下一个R波之间的极大值识别为T波。
(6)ST部:在心电图上对S波和T波之间进行线性插值时,将成为其之间的极大值成分的部分识别为ST部。
另外,由于心电图测定中的被验者的动作等,在心电图波形中产生具有异常周期的高频噪声,难以准确地提取识别值数据的情况多。作为排除这样的高频噪声,取得准确的识别值数据的方法,可以利用例如在日本特开平6-261871中公开的技术。
图7是示出使用类似于图4的生物体信息计测衬衫301的结构的生物体信息计测衬衫来得到的心电图测定结果例的图。图中示出了对标准项感应(第I感应、第II感应、第III感应)、aV感应(aVR、aVL、aF)、胸部感应(V1、V2、V3、V4、V5、V6)的12个种类的感应,分别测定心电图的例子。
3-4.实施方式的效果。
实施方式中,采用可配置在被验者的胸部前表面附近的纵长形状的胸部用电极(参照图4等)。因此,即使在各被验者的体格不同,或在心电图测定中发生被验者体内的心脏移动等的情况下,也能够利用具有大面积的纵长形状的胸部用电极来提高心电位的取得可能性。
实施方式中,作为生物体信息计测用衣服,采用生物体信息计测衬衫300。并且,生物体信息计测衬衫300由具有伸缩性的纤维构成,所以紧贴在被验者的上半身,其结果,容易进行电极等的定位、方向性的确认。而且,对每个测定利用类似的生物体信息计测衬衫,从而能够抑制相对于被验者的体形,电极等的位置在每次测定中不同的可能性。
实施方式中,在相当于四肢感应的位置配置面积比现有的电极大的四肢电极部。因此,能够稳定地取得四肢感应的心电图。
实施方式中,图4所示的四肢电极部和胸部电极部,示例了比编织部371厚的电极部。但各电极的厚度不限于此,只要是可与被验者的体表面接触程度的厚度即可。其中,优选厚度比编织部371厚,并且,通过提高衬衫部350的伸缩度来增加对体表面的紧贴度,抑制体表面上的电极移动(减少噪声)。并且,在提高心电图的测定灵敏度这一点,为了提高导电性(减少电极自身的电阻),优选将各电极部形成为较厚。
3-5.第一实施方式的变形
(1)生物体信息计测衬衫301的形状变形
图8是第一实施方式的生物体信息计测衬衫301的变形例。图8A示出作为具有缠绕在胸上的形状的生物体信息计测用衣服的衣物380(穿上状态)。衣物380与生物体信息计测衬衫301同样地,在被验者的体表面侧将胸部电极部381编入非导电性纤维。该情况下,需要另外将四肢感应用电极(其中,不限于图4A所示的四肢电极部(351、352、361、362))安装到被验者上。
图8B示出将胸部电极部形成为单一电极部的、与生物体信息计测衬衫301相同的生物体信息计测衬衫382(穿上状态)。生物体信息计测衬衫382与生物体信息计测衬衫301同样地,在被验者的体表面侧将胸部电极部383编入非导电性纤维。胸部电极部383在生物体信息计测衬衫382中,配置在穿上时覆盖被验者的心脏前面的肋骨区域的位置。具体讲,胸部电极部383被配置在如下位置:对于体轴垂直方向,覆盖被验者的胸骨前部附近的体表面到胸侧部附近的体表面的位置;对于体轴方向,覆盖第四肋骨附近的体表面到第六肋骨附近(或第七肋骨附近、第八肋骨附近、肋骨下缘附近)的体表面的位置。
图8B示出作为胸部电极部为单一电极的示例,但不限于此。作为其它实施方式,可采用2个、3个、4个或5个的胸部电极部。
实施方式中,以作为被验者为男性大人穿上的情况为前提,示例了生物体信息计测衬衫301,但用于女性或儿童时,只要变形成符合她们的体形的尺寸即可。除此之外,作为生物体信息计测用衣服,也可以采用适合于衬衫以外的内衣、女性用内衣(胸罩等)、睡衣(睡觉穿)或马球衣等的形状。
(2)胸部电极部和(或)四肢电极部的导电性材料的变形
第一实施方式中,作为胸部电极部和四肢电极部发挥作用的导电性材料,示出了利用附着了银颗粒的纤维(导电性纤维)的例子,也可以利用其它的导电性材料。例如,通过附着银颗粒以外的导电性物质的纤维,或对衬衫部350进行电镀,或粘贴导电性膜基板(或导电性印刷基板),或利用导电性墨水,或富勒烯(fullerene)蒸镀等方式,来构成胸部电极部和(或)四肢电极部。另外,对于连接线,也可以采用上述那样的导电性纤维以外的导电性材料。
除此之外,还可以通过在生物体信息计测衬衫301的前表面粘贴(或编入)可与地(0电位)连接的屏蔽体,来抑制生物体电流以外的噪声的影响。具体讲,将连接器302的一部分设定为接地端子,将所粘贴的屏蔽体与该接地端子连接。作为屏蔽的示例,可以举出表面材料为100%棉的面,衬里为电磁波屏蔽布(聚酯单丝、镍、丙烯酸被膜的三层结构的特殊纤维等)的组合等。
(3)生物体信息计测衬衫301的编织方式的变形
实施方式中,示出了用双面编织来形成生物体信息计测衬衫301的例子,但不限于此。作为其它的实施方式,也可以采用单重编织或三重编织等任意的编织方式。
(4)连接器的结构变形
实施方式中示出了,通过粘贴连接器连接部363和连接器302,将各电极和分析装置100电连接的示例,但不限于此。作为连接连接器连接部363和连接器302的方式,可以采用预定的嵌合形状。具体讲,将连接器连接部363上的连接线端部形成为金属插头,使另一方的连接器302具有用于使那些金属插头***的插座。
-4.第二实施方式(心电图计测处理)-
4-1.生物体信息计测衬衫
说明第二实施方式的生物体信息计测衬衫。第二实施方式消除了因每位被验者的体形不同或身体移动等原因导致胸部感应电极的配置不合适的问题点。第二实施方式的生物体信息计测衬衫的结构与第一实施方式的生物体信息计测衬衫301相同。因此,在下面的说明中,以与第一实施方式的不同部分为中心进行说明。
图9是第二实施方式的生物体信息计测衬衫400的整体图。生物体信息计测衬衫400的胸部用电极由胸部用电极401、402、403、404、405、406、407、408共计8个电极构成。此处,省略连接器类的说明。作为第二实施方式的四肢感应用电极,不限于第一实施方式中说明的四肢用电极,可以采用一般的银/氯化银电极。
如图9所示,将基于胸部用电极401、402、403、404、405、406的6个电极的组合设为胸部感应组1,将基于胸部用电极402、403、404、405、406、407的6个电极的组合设为胸部感应组2,将基于胸部用电极403、404、405、406、407、408的6个电极的组合设为胸部感应组3。与被验者的体轴垂直方向相关的胸部感应组1、2、3的配置例如能够以如下方式表示。其中,可以根据每位被验者的体形的不同或身体移动等的可能性,来变更胸部电极部所覆盖的范围和(或)胸部电极部的数量。
·胸部感应组1:覆盖从被验者的胸骨前部向右胸侧部侧移动1个胸部电极的大小的量后的附近起,到胸侧部附近的体表面的位置。
·胸部感应组2:覆盖从被验者的胸骨前部附近到左胸侧部附近的体表面的位置(与第一实施方式的胸部电极部的配置相同)。
·胸部感应组3:覆盖从被验者的胸骨前部附近起,到从左胸侧部向左胸侧部侧移动了1个胸部电极的大小的量后的附近的体表面的位置。
4-2.心电图计测处理
根据图10,说明第二实施方式的分析装置100的CPU 10执行的心电图计测处理的程序的流程图。
CPU 10开始心电图计测处理的同时启动计时器(步骤S201)。CPU 10通过与被验者的体表面接触的胸部电极401~408以及放大器11等测定胸部感应的心电图,针对每个胸部感应将心电位记录到存储器16中(S203)。CPU 10判断是否对每个胸部感应识别出1次心跳的波形(S205)。该步骤S205的判断与第一实施方式中说明的处理相同。在S205中,判断为未识别出1次心跳的波形时,CPU 10再次重复从S203起的处理。
另一方面,在S205中判断为识别出1次心跳的波形时,CPU 10判断计时器值是否在30秒以上(S207)。计时器值未达到30秒以上时,CPU10根据用于将所选择的胸部感应组的心电位作为心电图波形输出到显示器的心电图数据,将心电图波形(心电图图形)显示到显示器14上(S213)。实施方式中,作为胸部感应组的初始设定,选择例如图9的胸部感应组1。
图13是第二实施方式的心电图计测处理中的显示器14的画面显示例。图13A是S213的处理中胸部感应的心电图波形的画面显示例。测定位置向导480示出当前测定中的胸部感应组的名称和与(被验者的体形示意图(体形映像图)中的)该胸部感应组对应的胸部电极部的位置。具体讲,测定位置向导480为了示出当前正在显示基于图9的胸部用电极部401、402、403、404、405、406的心电图波形(基于胸部感应组1的心电图波形),在被验者上半身的示意图中,将对应的电极位置进行高亮度显示(强调显示)。实施方式中,示例了被验者上半身(被验者的体形)的示意图,但不限于此。作为其它的实施方式,也可以示出生物体信息计测衬衫的示意图。并且,示意图(映像图)的表现方法,可利用本领域的普通技术人员周知的方式进行变形。
CPU 10判断是否有未显示在显示器14上的心电图数据(未处理数据)(S215)。判断为具有未处理数据时,CPU 10重复从S203起的处理。
在S207的处理中,判断为计时器值为30秒以上时,CPU 10执行S209的胸部感应组选择处理。
图11是在图10的S209中作为子程序示出的胸部感应组选择处理的程序的流程图。CPU 10对每个胸部感应取得图10的S205中识别出的心跳的R电位和S电位的数据,从而计算测定范围内(此处为30秒钟)的各心跳的振幅值(S250)。振幅值根据运算式;|R电位-S电位|(R电位和S电位之差的绝对值)来计算。该振幅值与图6中的R-S间隔对应。
图12A是示出S250中CPU运算的RS振幅值的记录内容例450的图。“Data No.”是用来确定随着测定时间的经过CPU 10所识别的各心跳的编号。胸部感应No.1表示根据图9的胸部用电极401得到的感应,No.2表示根据胸部用电极402得到的感应,No.3表示根据胸部用电极403得到的感应,No.4表示根据胸部用电极404得到的感应,No.5表示根据胸部用电极405得到的感应,No.6表示根据胸部用电极406得到的感应,No.7表示根据胸部用电极407得到的感应,No.8表示根据胸部用电极408得到的感应。此处,对于心跳编号1501~1530,针对每个感应将RS振幅值(单位:mV)记录到存储器16中。
CPU 10计算每个胸部感应的振幅值的合计(S252)。具体讲,CPU 10针对每个感应将心跳编号1501~1530的所有的RS振幅值相加。图12B是示出在S252中CPU运算的RS振幅值合计的记录内容例452的图。
CPU 10计算胸部感应组1(感应No.1~6)的振幅值的合计(S254)。CPU 10计算胸部感应组2(感应No.2~7)的振幅值的合计(S256)。CPU 10计算胸部感应组3(感应No.3~8)的振幅值的合计(S258)。图12C是表示S254、S256、S258中CPU运算的RS振幅值合计的记录内容例454的图。
CPU 10判断振幅值的合计最大的胸部感应组(S260)。判断为胸部感应组1为最大时,CPU 10选择胸部感应组1(S262)。判断为胸部感应组2为最大时,CPU 10选择胸部感应组2(S264)。判断为胸部感应组3为最大时,CPU 10选择胸部感应组3(S266)。此处,如图12C所示,判断为胸部感应组2的RS振幅值合计(111.05)为最大,CPU 10在S264之后,进行从图10的S211起的处理。
CPU 10在S209的处理之后,将计时器复位并再次启动(S211),执行S213的处理。此处,根据在图11的S264的处理中选择的胸部感应组2的心电图数据,将心电图波形显示到显示器14上。如图13B所示,测定位置向导481为了示出当前正在显示基于图9的胸部用电极部402、403、404、405、406、407的心电图波形(基于胸部感应组2的心电图波形),在被验者上半身的示意图中,将对应的电极位置进行高亮度显示(强调显示)。CPU 10在S215中判断为没有未处理数据时,结束处理。
4-3.实施方式的效果
根据以上的胸部感应组选择处理,CPU 10对于从多个胸部用电极得到的信息,选择RS振幅值大的,将所选择的信息作为心电图输出的基础。因此,能够与例如每位被验者的体格的不同(心脏位置的不同)或被验者的运动所引起心脏移动无关地,选择合适的胸部感应。
4-4.第二实施方式的变形
(1)生物体信息计测衬衫400的变形
图14是第二实施方式的生物体信息计测衬衫400的变形例。生物体信息计测衬衫420构成为胸部用电极配置在被验者的胸部整体的体表面上。具体讲,对于覆盖从被验者的左胸侧部附近到右胸侧部附近的体表面的位置,配置有共计12个的胸部用电极。将面向附图为右侧的6个胸部用电极设为胸部感应组1,将面向附图为左侧的6个胸部用电极设为胸部感应组2。并且,心电图计测处理进行与图10、图11所示的程序的流程图相同的处理。
根据该变形例,分析装置100能够选择心电图的振幅值(例如RS振幅值)大的胸部感应组,将这些心电图波形显示到显示器上。在该变形例中,例如不仅可应对心脏在左侧的被验者,还能够应对心脏在右侧的被验者的心电图测定。
(2)胸部感应组选择处理的变形
在第二实施方式中,从图9的胸部感应组1~3的胸部用电极的组合中,选择RS振幅值的合计值大的感应组(参照图11步骤S260),但不限于此。作为胸部感应组选择处理的其它实施方式,例如可以采用如下的变形。
·每个胸部感应的选择处理:不是对每个胸部感应组,而是对每个基于各胸部用电极的感应进行选择处理。为图9所示的生物体信息计测衬衫400时,取得最大的8个感应,从RS振幅值大的感应起依次选择6个感应。
·基于RS振幅值的基准值的感应的选择:从各胸部感应组(或基于各胸部用电极的感应)中,仅选择RS振幅值超过预定基准值(例如0.5mV以上)的感应。
除此之外,图12的S250中,CPU 10可将作为RS振幅值的计算对象的测定范围(实施方式中为30秒钟)变更为任意范围。
例如,可以对每一次心跳执行图11的胸部感应组选择处理。并且,RS振幅值的运算手法,除了第二实施方式中说明的计算合计值的情况之外,还可以变更为计算平均值等任意的手法。作为心跳的振幅值,示例了R值和S值之差,但不限于此,也可以采用其它的值(例如R值和Q值之差,或R值的绝对值等)。
-5.第三实施方式(呼吸值计测处理)-
5-1.生物体信息计测衬衫
说明第三实施方式的生物体信息计测衬衫500。图16A示出生物体信息计测衬衫500的整体图。第三实施方式具有用于计测呼吸值的结构。生物体信息计测衬衫500的连接器类、衬衫部、所连接的分析装置100等与第一实施方式相同。因此,在下面的说明中,以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
图15A是第三实施方式的生物体信息计测衬衫500的部分图。具体讲,图15A示出生物体信息计测衬衫500的制造工序的裁减前的前片(胸侧)。生物体信息计测衬衫500由利用具有伸缩性的非导电性纤维构成的衬衫部550和后述的传感器构成。具体讲,对衬衫部550编入由导电性纤维形成的胸部呼吸信息传感器502、腹部呼吸信息传感器504。此处,作为导电性纤维的示例,将附着(例如基于化学耦合等)了金属颗粒(例如银颗粒、铜颗粒或硫化铜颗粒等)的纤维(例如,日本蚕毛染色株式会社的善导纶(Thunderon)(注册商标)等)的材料作为实施方式。
胸部呼吸信息传感器502和腹部呼吸信息传感器504利用导电性材料的连接线与作为各连接线的端部的集合的连接器连接部连接。在实施方式中,作为连接线和连接器连接部363的示例,采用与胸部呼吸信息传感器502和(或)腹部呼吸信息传感器504相同的导电性纤维。胸部呼吸信息传感器502的一端通过连接线554与连接器连接部506连接,其另一端通过连接线552与连接器连接部506连接。腹部呼吸信息传感器504也同样地通过连接线与连接器连接部506连接。
图15A中示例的生物体信息计测衬衫的衬衫部550的胸部呼吸信息传感器502和腹部呼吸信息传感器504,优选配置在穿上时因被验者的呼吸动作而伸缩较大的位置上。具体讲,优选例如可预想到被验者的呼吸动作引起的胸围长的变动(胸廓的周长变动)、腹围长的变动大的位置。另外,生物体信息计测衬衫500通过被验者的呼吸动作主要在被验者的体轴垂直方向(胸围方向)伸缩。因此,优选衬衫部550形成为向被验者的体轴垂直方向(胸围方向)的伸缩率,比向被验者的体轴方向(衬衫的身长方向)的伸缩率大。
图15B是示出图15A的A-A方向的局部截面的图。在实施方式中,作为示例,用双面编织来形成生物体信息计测衬衫。衬衫部550是将非导电性纤维的编织部560和编织部561重叠,编织为1个编织物。在编织部560和编织部561之间编入胸部呼吸信息传感器502。连接线552和连接线554分别编入胸部呼吸信息传感器502的两端。腹部呼吸信息传感器504和与其连接的连接线也利用同样的双面编织来构成。
图15C是示出图15A的B-B方向的局部截面的图。与编织部560的连接器连接部506接触的部分中,其纤维的一部分作为连接线的端部。连接器连接部506以与编织部560接触的方式编入。从各传感器部布线的连接线在衬衫部550被编入夹在编织部560和编织部561之间的位置(参照图15B),在与连接器连接部506接触的部分上,作为编织部560的一部分被编入,从而可与连接器连接部506电连接。
生物体信息计测衬衫的制造工序例如依次进行如下工序:(1)形成编入了胸部呼吸信息传感器502和腹部呼吸信息传感器504的衬衫部550;(2)对(1)进行裁减,形成前片;(3)形成后片、袖、领子等;(4)缝制前片、后片、袖子、领子的后片的各部。另外,“(1)形成编入了胸部呼吸信息传感器502和腹部呼吸信息传感器504的衬衫部550”的制造工序,例如,可利用本领域的普通技术人员周知的手工作业的编入,或基于计算机控制的编织装置等。
5-2.生物体信息计测衬衫500(整体图)
图16A是包括上述衬衫部550来制造的生物体信息计测衬衫500的整体图。生物体信息计测衬衫500具有胸部呼吸信息传感器502、腹部呼吸信息传感器504、连接器连接部506。连接器连接部506具有与各传感器的两端电连接的4个连接线端部。连接器508具有与这些4个的各连接线端部电连接的4个电气端子。连接器连接部506通过与连接器508接触来电连接。连接器连接部506和连接器506之间的连接通过利用面扣件等的众所周知的方式来进行。
图16B是示出被验者穿上生物体信息计测衬衫500的状态的图。进行利用生物体信息计测衬衫500的呼吸值计测时,使连接器508与生物体信息计测衬衫500的连接器连接部506连接。连接器508通过电源塞绳510与分析装置100连接。
5-3.呼吸值计测
利用以上说明的第三实施方式的生物体信息计测衬衫500,进行呼吸值的计测。呼吸值的计测,作为示例,按照如下步骤进行。
被验者穿上生物体信息计测衬衫500(参照图16)之后,使连接器508与连接器连接部506连接。连接器508具有与图3所示的连接器302相同的结构。连接器508通过电源塞绳510与分析装置100连接(参照图3)。
从电源20通过电源塞绳510、连接器508、连接器连接部506,向胸部呼吸信息传感器502和(或)腹部呼吸信息传感器504流入一定的电流(例如10微安等微小电流)(施加微小电流)。
根据被验者的呼吸动作,被验者的胸围周围或腹围周围的体形发生改变。该体形的改变通常包括例如胸围长和(或)腹围长的变动。根据该体形的变动,胸部呼吸信息传感器502和(或)腹部呼吸信息传感器504的形状变动。各传感器的形状的变动,通常包括例如传感器的横向(胸围方向或腹围方向)的长度的变动。
胸部呼吸信息传感器502和腹部呼吸信息传感器504,作为示例,由附着了金属颗粒的导电性纤维构成。因此,通过电源20而被变为通电状态的胸部呼吸信息传感器502和腹部呼吸信息传感器504,根据伴随于被验者的呼吸动作的传感器形状的变动,金属颗粒彼此的接触数量(或者接触面积、或每单位体积的金属颗粒密度)增加或减少,各传感器所具有的电阻值变化。例如,在胸围长(或腹围长)增长的状态下,金属颗粒彼此的接触数量减少,电阻值上升(电流难以流过),在胸围长(或腹围长)缩短的状态下,金属颗粒彼此的接触数量再次增加,电阻值下降(电流变得容易流过)。另外,在为不依赖于金属颗粒吸附的导电性纤维时,各导电性纤维的电阻值根据伴随于被验者的呼吸动作的导电性纤维的长度(或截面积)的伸缩而变化。另外,生物体信息计测衬衫500的衬衫部550,如上所述由具有伸缩性的非导电性材料形成。为了增大伴随于被验者的呼吸动作的传感器形状的变动量,衬衫部550优选具有与被验者的上半身(尤其胸围附近(或腹围附近))紧贴程度的足够的伸缩性。除此之外,还可以通过增大胸部呼吸信息传感器502和(或)腹部呼吸信息传感器504的面积,提高呼吸值的检测灵敏度。
电阻值传感器21(图3)检测出胸部呼吸信息传感器502和(或)腹部呼吸信息传感器504的电阻值的变动。所检测到的电阻值的变动通过滤波器22去除噪声之后,利用A/D转换12转换为数字数据(电阻值数据)。
图17是利用图表来示意性地表示分析装置100的存储器16等中记录的电阻值数据的图。图中,示出了周期地发生胸部呼吸信息传感器502或腹部呼吸信息传感器504的任意一方的电阻值的变动。电阻值的变动利用电阻值周期部分590、电阻值振幅部分591等来定义。
分析装置100的CPU 10根据电阻值的数据来计算电阻值的变动频率,根据该结果输出呼吸值。具体讲,例如,若电阻值的变动频率为15次/分钟,则将呼吸数设定为15(次/1分钟)。分析装置100也可以将被验者的呼吸数等信息输出到显示器14。另外,在实施方式中检测电阻值的变动,但不限于此。作为其它的实施方式,分析装置100通过检测各传感器的电流值(或各传感器的电压值)来计算电流(或电压)的变动周期,根据该结果,输出呼吸值(或呼吸数的推测值,以下相同)。
实施方式中,示出了为了取得呼吸值而采用胸部呼吸信息传感器502和腹部呼吸信息传感器504两个单元的例子,但不限于此。作为其它的实施方式,也可以根据来自胸部呼吸信息传感器502或腹部呼吸信息传感器504的任意一方的信息,取得呼吸值。通常,若被验者的呼吸动作引起的胸围长的变动大,则采用胸部呼吸信息传感器502,若引起的腹围长的变动大,则采用腹部呼吸信息传感器504。除此之外,分析装置100可以根据2个传感器将2个呼吸值的信息一并输出,也可以利用预定的判断单元(例如选择呼吸值大的一方等)仅将任意一方的呼吸值的信息输出。
5-4.实施方式的效果
实施方式中,能够根据来自配置在生物体信息计测衬衫500中的胸部呼吸信息传感器502(或腹部呼吸信息传感器504)的信号,计测呼吸值(将伴随于胸部或腹部的运动的传感器部的形状变化检测为呼吸运动变化)。因此,能够以简单的结构,在对被验者带来的负荷少的状态下,计测呼吸值。
实施方式中,如图15B所示,在非导电性的伸缩性材料即编织部560和编织部561之间编入胸部呼吸信息传感器502(或腹部呼吸信息传感器504)。因此,被验者不会与各传感器接触,能够抑制对被验者的电影响,能够抑制噪声对电阻值的影响。
5-5.第三实施方式的变形
图18~图20是第三实施方式的生物体信息计测衬衫500的变形例。图18所示的生物体信息计测衬衫570在被验者的胸部附近具有多个导电性材料断片的集合即胸部呼吸信息传感器571。具体讲,胸部呼吸信息传感器571配置在如下的位置:在被验者的胸围长最小的状态(呼气状态等)下,各导电性材料断片彼此接触,在胸围长的增加状态(吸气状态等)下,断片彼此分离(或各断片的接触面积减少的位置)的位置。导电性材料传感器571由例如导电性膜基板等形成。伴随被验者的呼吸动作,导电性材料的断片的全部或一部分反复接触和非接触状态,其结果,胸部呼吸信息传感器502的电阻值变动。分析装置100根据该电阻值变动取得呼吸值。胸部呼吸信息传感器571不限于胸部附近,也可以配置在腹部附近。除此之外,导电性材料传感器571不限于沿被验者的胸围方向使各导电性材料断片并排的形状,也可以将各导电性材料断片配置成Z形形状。
图19A所示的生物体信息计测衬衫575在被验者的腹部附近具有多个导电性材料断片的集合即腹部呼吸信息传感器576。具体讲,腹部呼吸信息传感器576配置在如下的位置:在被验者的腹围长度短的状态下,变为各导电性材料断片彼此的接触面积大的状态,在腹围长度长的状态下,变为断片彼此分离、它们的接触面积小的状态的位置。生物体信息计测衬衫575作为示例用双面编织形成。
图19B是示出图19A的E-E方向的局部截面的图。生物体信息计测衬衫575是将非导电性材料的编织部577和编织部578重叠、编织为1个编织物。编织部578在与被验者的体表面接触的一侧。腹部呼吸信息传感器576的导电性材料的各断片的一部分粘贴在编织部578上,从而作为锚部(支撑部)发挥作用,在该锚上粘贴有导电性翼部(板部)。导电性板翼部与相邻的其它导电性板翼部接触。导电性材料传感器576(或该导电性翼部)由例如导电性膜基板等形成。伴随被验者的呼吸动作,导电性材料断片(导电性翼部)的全部或一部分与相邻的导电性材料断片的接触面积改变。其结果,腹部呼吸信息传感器576的电阻值变动。分析装置100根据该电阻值变动取得呼吸值。腹部呼吸信息传感器576不限于腹部附近,也可以配置在胸部附近。
在上述实施方式中,将导电性翼部(包括锚部)粘贴在编织部578上,但也可以通过编织导电性纤维来形成导电性翼部(包括锚部)。该情况下,仅靠编入,不能够确保较大的翼面积,由于翼厚度增大,所以可以进行利用热使成为翼的部分变平坦的加工(压延加工)。
图20所示的生物体信息计测衬衫580在被验者的胸围方向具有胸部呼吸信息传感器581、在腹部附近的体轴方向(身长方向)具有腹部呼吸信息传感器582。对生物体信息计测衬衫580的各传感器的编入、各传感器的材料等,与第三实施方式相同。伴随被验者的呼吸动作,胸部呼吸信息传感器581或腹部呼吸信息传感器582反复进行伸缩,其结果,各传感器的电阻值变动。分析装置100根据该电阻值变动取得呼吸值。分析装置100也可以根据2个传感器,将2个呼吸值的信息一并输出,也可以利用预定的判断单元(例如选择呼吸值大的一方等),仅输出任意一方的呼吸值的信息。
-6.第四实施方式(呼吸值计测处理(心电图R波分析并用))-
6-1.生物体信息计测衬衫
说明第四实施方式的生物体信息计测衬衫。第四实施方式通过将第三实施方式的呼吸值计测处理和心电图的R波分析组合,来提高呼吸值计测的可靠性。第四实施方式的生物体信息计测衬衫具有与第一实施方式的生物体信息计测衬衫301的胸部电极部和四肢电极部(参照图4A)相同的胸部电极部和四肢电极部,以及与第三实施方式的生物体信息计测衬衫500的胸部呼吸信息传感器502(参照图15A)相同的胸部呼吸信息传感器。因此,在下面的说明中,以与第一实施方式和第三实施方式不同的部分为中心进行说明。
图21是第四实施方式的生物体信息计测衬衫600的整体图。生物体信息计测衬衫600具有胸部感应组603、四肢感应组604、胸部呼吸信息传感器601、腹部呼吸信息传感器602。胸部感应组603、四肢感应组604与第一实施方式和第二实施方式中说明的感应组相同,由6个胸部感应用电极和4个四肢感应用电极构成。胸部呼吸信息传感器601和腹部呼吸信息传感器602与第三实施方式中说明的传感器相同。此处,省略连接器类的说明。另外,四肢感应用电极不限于四肢感应组604,还可以采用一般的银/氯化银电极。
6-2.呼吸值计测处理
根据图22~图24,说明第四实施方式的分析装置100的CPU 10执行的呼吸值计测处理的程序的流程图。
分析装置100的CPU 10开始呼吸值计测处理,并且启动计时器(步骤S400)。CPU 10通过胸部呼吸信息传感器601和腹部呼吸信息传感器602,取得电阻值数据(呼吸值数据),记录到存储器16中(S402)。该S402的处理与在第三实施方式中说明的呼吸值计测处理相同。
CPU 10通过与被验者的体表面接触的胸部感应组603、四肢感应组604以及放大器11,测定胸部感应的心电图,针对每个胸部感应将心电图数据记录到存储器16中(S404)。CPU 10判断是否针对每个胸部感应识别出1次心跳的波形(S406)。该步骤S406的判断与第一实施方式中说明的处理相同。在S406中,判断为未识别出1次心跳的波形时,CPU 10再次重复从S402起的处理。
另一方面,在S406中判断识别出1次心跳的波形时,CPU 10判断计时器值是否为10秒以上(S408)。计时器值未达到10秒以上时,CPU 10再次重复从S402起的处理。
在S408的处理中,判断为计时器值为10秒以上时,CPU 10将计时器复位并再次启动(S410),对电阻值数据进行滤波处理(S412)。具体讲,例如,利用数字滤波处理(带通滤波处理),CPU 10进行以频带0.1Hz~3Hz中的振幅10Ω(欧姆)以上为基准的电阻值数据的波形分析。CPU 10根据S412的处理,取得电阻值的变动周期和电阻值的振幅的各数据,记录到存储器16中(S414)。
CPU 10对S406中识别出的心跳的R波高数据进行滤波处理(S416)。具体讲,例如,利用数字滤波处理,CPU 10进行以频带0.1Hz~3Hz中的振幅0.05mV以上为基准的R波高数据的波形分析。R波高数据是表示CPU 10识别出的各R波的电位(R波高)的时间性变化的数据。实施方式中,作为示例,将R波高数据的时间性变化以波形形式来处理。CPU 10根据S416的处理取得R波高的变动周期和R波高的振幅的各数据,记录到存储器16中(S418)。
R波高的变动周期在利用波形来表示R波高的时间性变化时,例如,将预定时间内的极大点数作为基准来计算。通常已知有R波高根据被验者的呼吸动作而变动的情况。实施方式中,作为可用于推测呼吸数的要素,除了胸部呼吸信息传感器502等的电阻值的变动周期以外,还采用R波高的变动周期。
CPU 10执行呼吸推测值确定处理(S500)。
图23是图22的S500中作为子程序示出的呼吸推测值确定处理的程序的流程图。CPU 10计算电阻值周期的平均值(下面,为了便于说明也表示为“A1”)、电阻值振幅的平均值(下面,为了便于说明也表示为“A2”),记录到存储器16中(S502)。
CPU 10计算R波高周期的平均值(下面,为了便于说明也表示为“B1”)、R波高振幅的平均值(下面,为了便于说明也表示为“B2”),记录到存储器16中(S504)。
另外,在第四实施方式中,根据图21所示的多个胸部感应电极和四肢感应电极,得到多个与R波高相关的数据,根据胸部呼吸信息传感器601和602两者,得到多个与电阻值相关的数据。在下面的说明中,CPU10从多个与R波高相关的数据中选择一个与R波高相关的数据,并且,从多个与电阻值相关的数据中选择一个与电阻值相关的数据。从由多个胸部感应电极得到的R波高数据中选择一个感应的R波高数据的处理,以及选择胸部呼吸信息传感器601和602的电阻值数据之中的任意一个电阻值数据的处理,例如可以采用在S414、S418的处理中得到的各振幅的合计值大的数据。具体讲,在S414中,来自胸部呼吸信息传感器601的电阻值的合计为12,来自胸部呼吸信息传感器602的电阻值的合计为11.5,CPU10仅对来自胸部呼吸信息传感器601的与电阻值相关的数据进行S500及之后的处理。除此之外,对于从由多个胸部感应电极和四肢感应电极得到的R波高数据中选择一个感应的R波高数据的处理,可以利用第二实施方式的心电图计测处理中的图11的步骤S250中得到的RS振幅值(或在S252中得到的RS振幅值合计)。具体讲,对每个胸部感应计算预定时间范围的RS振幅值的合计,选择该合计值最大的来自胸部感应的R波高数据,进行S418及之后的处理即可。
图25A是示出在S418的处理后记录了电阻值周期、电阻值振幅、R波高周期、R波高振幅以及它们的平均值的存储器16的记录内容例的图。“Data No.(数据编号)”是用于确定各周期的编号。CPU 10在存储器16内例如以毫秒单位记录电阻值数据和R波高数据,将与两者的极大值的位置(或极小值的位置)之差为200毫秒以内的相关的信息(周期、振幅等)记录到图25A示例的表的同一数据编号的栏中(与极大值的位置、极小值的位置等相关的记录内容参照图26)。电阻值周期和R波高周期作为示例示出了每秒的波形的振动数(单位:赫兹)。
CPU 10判断是否为A1=0以及是否为B1=0(S506)。A1=0且B1=0时,CPU 10记录“不能推测”作为呼吸推测值(S508),进行从图22的S422起的处理。A1(电阻值周期)=0、B1(R波高周期)=0的情况,相当于在图22的S412、S416的各滤波处理中,作为波形分析结果不能得到周期的情况。具体讲,例如在电阻值的情况下,由于被验者的身体移动使3Hz以上的频带的信号被强调的结果是,当不能够在频带0.1~3kHz间对包括10Ω的变动以上的振动的波形进行分析时,变为电阻值周期=0。
在S506的处理中,B1=0(A1不为0)时,CPU 10记录“A1”作为呼吸推测值(S510),进行从图22的S422起的处理。在S506的处理中,A1=0(B1不为0)时,CPU 10记录“B1”作为呼吸推测值(S512),进行从图22的S422起的处理。通过该处理,只要电阻值或R波高的信息中的任意一方为有效,则将有效的一方的信息作为呼吸推测值来采用。
在S506的处理中,A1和B1均不为0时,CPU 10判断A1和B1是否相等(S514)。A1=B1时,CPU 10记录“A1”作为呼吸推测值(S518),进行从图22的S422起的处理。
在S514的处理中,判断为不是A1=B1时,CPU 10判断在存储器16中是否记录了后述的“单位转换基准”(S516)。判断为存储器16中记录有“单位转换基准”时,CPU 10进行A2(或B2)的单位转换处理(S522)。该单位转换处理的详情在后面叙述。
在S516的处理中判断为存储器16中没有记录“单位转换基准”时,CPU 10执行S520的单位转换基准获取处理。
图24是在图23的S520中作为子程序示出的单位转换基准获取处理的程序的流程图。CPU 10根据存储器16中记录的电阻值数据(参照图22的S402),运算电阻值的极大值(Ω)及其极大位置(单位:毫秒)、电阻值的极小值(Ω)及其极小位置(毫秒),记录到存储器16中(S603)。电阻值数据的极大值和极小值等相当于图17所示的波形在各周期中的极大值和极小值。
CPU 10根据存储器16中记录的R波高数据(参照图22的S404),运算R波高的极大值(mV)及其极大位置(毫秒)、R波高的极小值(mV)及其极小位置(毫秒),记录到存储器16中(S605)。S603和S605的各波形分析利用例如图22的S412和S414中的滤波处理等。另外,图22的S412、S416、图24的S603、S605中的波形分析手法,不限于上述,除此之外,还可以利用Wavelet(小波)、FFT(快速傅立叶变换)等本领域的普通技术人员周知的波形分析手法。
图26A是示出CPU运算的电阻值(极大值、极大位置(测定时间信息)、极小值、极小位置(测定时间信息))以及R波高(极大值、极大位置、极小值、极小位置)的记录内容例的图。“Data No.”是用于确定各次呼吸(各个呼吸动作)的编号。
CPU 10判断存储器16中是否记录了在测定时间相当于3分钟以上的期间的极大和极小值的数据(S607)。判断为没有记录测定时间相当于3分钟以上的数据时,CPU 10重复从图22的S402起的处理。判断为记录有测定时间相当于3分钟以上的数据时,CPU 10选择如下的呼吸数据:电阻值的极大位置和R波高的极大位置之间的误差为50毫秒以下,且电阻值的极小位置和R波高的极小位置之间的误差为50毫秒以下(S609)的呼吸数据。图26A的情况下,Data No.“1501”的呼吸数据为极大值误差4毫秒(=|2502(毫秒)-2498(毫秒)|),极小值误差7毫秒(=|4402-4395|),所以成为选择对象。并且,“1543”的呼吸数据也同样成为选择对象。另外,在实施方式中,在S607中判断存储器16中是否记录了在测定时间相当于3分钟以上的期间的极大和极小值的数据,但也可以采用其它任意的时间。并且,在S609中选择了误差为“50毫秒以下”的呼吸数据,这是用于选择电阻值数据的极大位置(或极小位置)和R波高数据的极大位置(或极小位置)大致一致时的呼吸数据的基准。因此,在选择两者大致一致时的呼吸数据的目标范围内,也可以采用“50毫秒”以外的任意的时间。
CPU 10计算在S609中选择的电阻值数据的极大值的平均值(极大平均值)以及极小值的平均值(极小平均值)(S611)。此处,选择包括了图26A的数据编号1501、1543的呼吸数据。CPU 10运算极大平均值和极小平均值之差,将运算结果作为“电阻值的基准振幅值”记录到存储器16中(S613)。
CPU 10计算在S609中选择的R波高数据的极大值的平均值(极大平均值)以及极小值的平均值(极小平均值)(S615)。CPU 10运算极大平均值和极小平均值之差,将运算结果作为“R波高的基准振幅值”记录到存储器16中(S617)。图26B是示出在S617的处理后CPU 10运算的各值的记录内容例的图。
CPU 10将电阻值的基准振幅值与R波高的基准振幅值之比作为“单位转换基准”记录到存储器16中。此处,作为示例,作为单位转换基准=(电阻值的基准振幅值)/(R波高的基准振幅值)来进行运算。图26C是示出S619的处理后CPU 10运算的各值的记录内容的图。此处,记录了电阻值的基准振幅值=11.2(Ω)、R波高的基准振幅值(0.24mV)、单位转换基准=24。
CPU 10在S619的处理之后,进行图23的S522所示的用于A2(或B2)的单位转换的运算。图25B是示出记录了S522的处理后得到的各值的存储器16的记录内容例的图。具体讲,除了图23的S502中计算的电阻值振幅的平均值(A2)、S504中计算的R波高振幅的平均值(B2)之外,还将单位转换后的R波高振幅记录到存储器16中。通过由CPU 10对B2(单位:mV)乘以(通过单位转换基准获取处理得到的)单位转换基准(此处为47)来计算单位转换后的R波高振幅。
实施方式中,开始测定后,利用最初的3分钟以上的数据,取得单位转换基准,但不限于此。作为其它的实施方式,也可以在经过预定时间后,执行单位转换基准获取处理(图24),持续更新单位转换基准。
实施方式中,作为单位转换基准,采用“电阻值的基准振幅值”与“R波高的基准振幅值”之比,但不限于此,也可以采用“R波高的基准振幅值”与“电阻值的基准振幅值”之比。并且,作为单位转换基准,可以预先设定固定的系数,省略单位转换基准获取处理(图24)。
CPU 10判断A2是否大于等于单位转换后的B2(S524)。判断为A2大于等于单位转换后的B2时,CPU 10记录“A1”作为呼吸推测值(S526),进行从图22的S422起的处理。判断为A2小于单位转换后的B2时,CPU10记录“B1”作为呼吸推测值(S528),进行从图22的S422起的处理。当通过以上的单位转换基准获取处理(图23的S520)以及S522、S524、S526、S528的处理,电阻值周期的平均值(A2)和R波高周期的平均值(B2)不同时,从它们两者之中,选择与各自的振幅(预定时间范围内的平均振幅值)大的对应的一方。选择了与电阻值的振幅或R波高的振幅大的对应的一方之后,采用该周期作为呼吸推测值,从而通常能够灵敏度较高地取得被验者的呼吸动作。
CPU 10在S500所示的呼吸推测值确定处理之后,将基于存储器16中记录的呼吸推测值的呼吸数等,输出到显示器14上(S422)。此处,呼吸推测值是周期(单位:赫兹),所以输出呼吸数(每分钟)时,CPU 10运算呼吸推测值×60。例如,在图25B所示的数据的情况下,在图23的S524的处理中判断为A2小于B2,作为呼吸推测值,记录“0.25(图25A所示的R波高周期的平均值)”。该情况下,CPU 10将15(=0.25×60)作为呼吸数显示到显示器14上。
图27是第四实施方式的呼吸值计测处理中的显示器14的画面显示例。在呼吸信息显示区域650上显示呼吸数、作为计测该呼吸数的根据的位置(计测位置)。对于计测位置,例如从图21所示的胸部感应组603、四肢感应组604、胸部呼吸信息传感器601、腹部呼吸信息传感器602之中,显示成为显示器显示中的呼吸数的来源的一方。图25B所示的R波高振幅的来源为腹部呼吸信息传感器602时,在呼吸信息显示区域650上显示“计测位置:腹部呼吸信息传感器”。计测位置的显示不限于此,也可以采用例如与图13A的测定位置向导480类似的显示方法(将计测位置与被验者的体形示意图物理地对应起来显示的方法)。
6-3.实施方式的效果
实施方式中,除了通电状态下的胸部呼吸信息传感器601(或腹部呼吸信息传感器602)的电阻值变动的信息以外,还利用从胸部电极部和四肢感应电极得到的R波高的变动的信息,计测呼吸值。因此,即使在例如由于被验者的身体移动等原因,导致电阻值变动的信息没有准确地反应呼吸动作时,也能够通过选择性地利用R波高变动的信息,来得到呼吸值的信息。
6-4.第四实施方式的变形
第四实施方式中作为呼吸值计测处理的输出内容,示例了“呼吸数”,但不限于此。作为其它的实施方式,还可以输出“呼吸深度”。例如,在图22的步骤S414中得到的电阻振幅值、或在S418中得到的R波振幅的各值,通常与被验者的呼吸深度成比例。具体讲,被验者的呼吸深度越深,则例如胸围长(图21的胸部呼吸信息传感器601的长度)的变动越大,其结果,电阻振幅值增加。因此,呼吸深度能够根据测定时的电阻振幅值(或R波高振幅)与被验者的通常状态下的电阻振幅值(或R波高振幅)之比来运算。由此,能够得到例如运动中、运动后、哮喘状态、或睡觉状态等的呼吸深度的信息。
第四实施方式中,在图22的步骤S404中,通过配置在生物体信息计测衬衫600中的胸部感应组603、四肢感应组604等,测定胸部感应的心电图,但不限于此。作为其它实施方式,也可以通过独立于生物体信息计测衬衫600的ECG电极,测定心电图,由此取得心电图数据。具体讲,在生物体信息计测衬衫600中不配置胸部感应组604,只配置胸部呼吸信息传感器601和腹部呼吸信息传感器602。ECG电极除了在第一实施方式、第二实施方式中示出的使用导电性纤维等的电极以外,还可以采用一般的银/氯化银电极。
-7.其它实施方式等-
在上述说明中,作为个别的实施例说明了第一~第四实施方式,但不限于此,还可以组合在这些各实施方式中包含的各技术要素来实施。例如,将第一(或第二)实施方式和第三(或第四)实施方式组合得到的实施例的情况下,能够同时进行心电图的测定和呼吸值的测定。
在上述各实施方式中,在F-ROM 17中存储CPU 10工作用的程序。但程序的存储场所不限于此,也可以利用包括硬盘等在内的其它记录单元。CPU 10工作用的程序,可以从存储有程序的CD-ROM中读出,安装到硬盘等中。除了CD-ROM以外,还可以从DVD-ROM、软盘(FD)或IC卡等计算机可读的记录介质来安装程序。而且,还能够使用通信线路来下载程序。并且,也可以不通过从CD-ROM安装程序,间接地使计算机执行存储在CD-ROM中的程序,而是直接地执行存储在CD-ROM中的程序。
另外,作为计算机可执行的程序,不仅包括可利用CPU直接执行的程序,还包括源程序形式的程序、需要临时转换为其它形式等的程序(例如,进行了压缩处理的程序、加密程序)、以及可与其它的模块部分组合执行的程序。
在上述各实施方式中,通过CPU和程序来实现图2的各功能,但也可以由硬件逻辑(逻辑电路)来构成各功能的一部分或全部。
另外,本发明除了上述的“用于解决课题的手段”以外,还具有如下特征。下面,对其进行说明。
1)本发明的生物体信息计测用衣服由具有与被验者的上半身紧贴的程度的伸缩性的非导电性材料形成,其特征在于,
所述生物体信息计测用衣服在从与被验者的胸骨前部附近接触的位置起到与左胸侧部附近接触的位置之间的至少六个部位,配置有由导电性材料形成的胸部感应电极部,所述胸部感应电极部具有在由被验者穿上所述生物体信息计测用衣服时覆盖从被验者的第4肋骨附近的体表到第6肋骨附近的体表的长度,从而即使心脏位置变动,所述胸部感应电极部也能够在肌电的影响小的状态下获取胸部附近的心电位,传递给心电图分析装置。
根据这些特征,所述生物体信息计测用衣服通过所述胸部感应电极部,即使心脏位置变动,也能够在肌电的影响小的状态下获取胸部附近的心电位,传递给心电图分析装置。
2)本发明的生物体信息计测用衣服利用具有伸缩性的非导电性材料形成,其特征在于,
所述生物体信息计测用衣服在从衣服前表面中央部附近起到衣服左边缘附近,配置有由导电性材料形成的胸部感应电极部,该胸部感应电极部在衣服身长方向上具有5cm(厘米)以上30cm以下的长度,在由被验者穿上所述生物体信息计测用衣服时,该胸部感应电极部能够获取胸部附近的心电位,传递给心电图分析装置。
根据这些特征,通过所述导电性材料,在由被验者穿上所述生物体信息计测用衣服时,能够获取胸部附近的心电位,传递给心电图分析装置。
3)本发明的生物体信息计测用衣服利用非导电性材料形成,其特征在于,
所述生物体信息计测用衣服在从被验者的胸骨前部附近起到左胸侧部附近之间,配置有利用导电性材料形成的胸部感应电极部,该胸部感应电极部具有在由被验者穿上所述生物体信息计测用衣服时覆盖被验者的胸部的体表的长度,从而即使心脏位置变动,该胸部感应电极部也能够在肌电的影响小的状态下获取胸部附近的心电位,传递给心电图分析装置。
根据这些特征,所述生物体信息计测用衣服通过所述胸部感应电极部,即使心脏位置变动,也能够在肌电的影响小的状态下获取胸部附近的心电位,传递给心电图分析装置。
4)本发明的生物体信息计测用衣服的特征在于,所述生物体信息计测用衣服是被验者的上半身用的衬衫,该衬衫还具有利用导线性材料形成的四肢感应电极部,该四肢感应电极部具有至少覆盖被验者的锁骨附近的体表或被验者的骨盆附近的体表的面积,而且可以获取由生物体产生的电位,传递给所述心电图分析装置。
根据这些特征,所述生物体信息计测用衣服通过所述四肢感应电极部,能够获取由被验者的锁骨附近的体表或被验者的骨盆附近的体表产生的电位,传递给所述心电图分析装置。
5)本发明的生物体信息计测用衣服的特征在于,所述生物体信息计测用衣服除了所述胸部感应电极部以外,还在从被验者的胸骨前部附近朝向右胸侧部附近的位置、或者从被验者的左胸侧部附近朝向背部的位置,具备至少一个以上的所述胸部感应电极部。
根据这些特征,所述生物体信息计测用衣服可以通过所述胸部感应电极部之外的、另外追加的所述至少一个以上的所述胸部感应电极,获取由生物体产生的电位,传递给心电图分析装置。
6)本发明的生物体信息计测***具有所述生物体信息计测用衣服和所述心电图分析装置,其特征在于,
所述心电图分析装置具有:电位信息获取单元,其获取基于从多个所述胸部感应电极部传递来的电位的电位信息;电位信息比较单元,其比较所述获取的多个电位信息的振幅;电位信息选择单元,其根据所述电位信息比较单元的比较结果,对于成为心电图的输出的基础的电位信息,选择所述振幅大的所述胸部感应电极部;以及心电图分析输出单元,其分析所述选择的所述胸部感应电极部的电位信息,输出心电图数据。
根据这些特征,所述心电图分析装置可以从多个电位信息中,选择来自于配置在例如检测灵敏度良好的位置上的胸部感应电极部的电位信息,根据该电位信息输出心电图数据。
9)本发明的特征在于,所述心电图分析输出单元把成为所述选择的电位信息的测定源的所述胸部感应电极部的位置,与所述生物体信息计测用衣服的示意图或所述被验者的体型示意图对应起来进行显示。
根据这些特征,用户可以把所述选择的电信息的测定源与所述示意图对应起来,从视觉上直觉地进行识别。