WO2016208152A1 - 心電位検出装置および心電位検出方法 - Google Patents

心電位検出装置および心電位検出方法 Download PDF

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wave
detection
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electrocardiogram
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良文 廣瀬
荒木　昭一
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6823—Trunk, e.g., chest, back, abdomen, hip

Definitions

  • the present disclosure relates to an apparatus for detecting an R wave from an electrocardiogram waveform.
  • Patent Document 1 discloses a waveform detection device that prevents the entry of a signal from an electronic heart pacer or the like.
  • the waveform detection device includes a pacer signal detector, a amplitude discriminator, a short-time discriminator, and a long-term discriminator.
  • the pacer signal detector detects a signal larger than the electrocardiogram.
  • the amplitude discriminator prevents signals other than electrocardiograms from being applied to the discriminator.
  • the short-term discriminator generates a pulse signal with the potential resulting from the R wave as an input.
  • the long time discriminator outputs a rectangular pulse signal with the output of the short time discriminator as an input. This can prevent erroneous detection of a heart pulse from the electronic heart pacer as an R wave.
  • This disclosure provides an electrocardiogram detection device that is effective in suppressing erroneous detection of R waves.
  • the electrocardiogram detection device is an electrocardiogram detection device that detects an R wave from an electrocardiogram waveform, and includes a plurality of electrodes, a detection unit, and a control unit.
  • the detection unit detects an input voltage input from the electrode.
  • the control unit identifies the R wave based on the input voltage detected by the detection unit, but stops the identification of the R wave in a detection stop period including a period in which the input voltage exceeds a predetermined threshold.
  • the electrocardiogram detection method detects an input voltage input from a plurality of electrodes and identifies an R wave based on the input voltage. However, in a period in which the input voltage exceeds a predetermined threshold, the R wave Stop identifying.
  • the electrocardiogram detection device is effective for suppressing erroneous detection of R waves.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an electrocardiogram waveform.
  • FIG. 2 is an electrocardiogram showing an electrocardiographic waveform acquired using electrodes.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of the electrocardiogram detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the controller of the electrocardiogram detection device in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an operation example of the electrocardiogram detection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the electrocardiogram detection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an electrocardiogram waveform acquired in Embodiment 1 and an R-wave detection result by a conventional detection method.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an electrocardiogram waveform.
  • FIG. 2 is an electrocardiogram showing an electrocardiographic waveform acquired using electrodes.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of the electrocardiogram detection
  • FIG. 8 is a diagram showing an electrocardiogram waveform acquired in Embodiment 1 and an R-wave detection result according to the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing an R-wave detection result when the acquired electrocardiogram waveform and the transient period are set to 0 ms in the electrocardiogram detection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the detection result of the R wave when the acquired electrocardiogram waveform and the transient period are set to 500 ms in the electrocardiogram detection apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the transient period and the overdetection rate in the electrocardiogram detection device of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an electrocardiogram waveform acquired in the first embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an electrocardiogram waveform acquired in Example 1 and an R-wave detection result obtained by a conventional detection method.
  • FIG. 14 is a diagram showing an electrocardiogram waveform acquired in Example 1 and an R-wave detection result according to the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an electrocardiogram waveform acquired in the second embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an electrocardiogram waveform acquired in Example 2 and an R-wave detection result obtained by a conventional detection method.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating an electrocardiogram waveform acquired in Example 2 and an R-wave detection result according to the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating the relationship between the mounting medium, the transition period, and the overdetection rate.
  • Fig. 1 shows an example of an electrocardiogram waveform.
  • a P wave, a Q wave, an R wave, an S wave, a T wave, and a U wave appear in synchronization with the movement of each heart beat.
  • the R wave has a large amplitude and has a steep change per time, and is therefore used for heartbeat detection.
  • R wave detection is performed by specifying the R wave appearance time.
  • the absolute value of the differential value of the electrocardiogram waveform may be used as a feature amount, and the time when the peak of the feature amount appears may be approximately determined as the appearance time of the R wave.
  • the time at which the peak of the feature amount appears can be obtained, for example, as the time when the feature amount becomes maximum in a predetermined time range starting from the time when the feature amount exceeds a predetermined threshold (R-wave detection threshold).
  • R-wave detection threshold a predetermined threshold
  • a more accurate R-wave appearance time may be determined by specifying a time at which the electrocardiogram is maximum within a predetermined time range, starting from the time when the peak of the feature amount appears.
  • the time difference between the detected R wave and the previously detected R wave is called the RR interval, and is used for calculating the heart rate.
  • FIG. 2 shows a voltage waveform acquired as an electrocardiogram waveform when the “bend the body left and right” operation is performed with the belt with electrodes attached around the chest.
  • a steep change occurs in the acquired voltage waveform.
  • noise having an amplitude larger than that of the R wave is generated, so that it is difficult to accurately specify the R wave when the body is moving.
  • the abnormal potential generation period 410 in which large noise is generated and in the surrounding period, not only is it difficult to detect the R wave, but there is also a risk of erroneous detection in which a voltage waveform that is not an R wave is detected as an R wave.
  • the abnormal potential generation period 410 is a period exceeding a predetermined threshold SH.
  • the predetermined threshold SH is a threshold that is adaptively set based on the acquired voltage waveform. For example, when the amplitude of the electrocardiogram waveform estimated from the acquired voltage waveform is large, it is estimated that the contact state between the electrode and the body is good. At this time, the predetermined threshold SH is set to a large value.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the electrocardiogram detection apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the electrocardiogram detection device 100 includes an electrode 110 including a right electrode 110a and a left electrode 110b, a wiring 120, a belt (a mounting medium) 130, and a controller 200.
  • the right electrode 110a and the left electrode 110b are electrodes 110 that are in direct contact with the human body and may be any conductive material.
  • the electrode 110 according to Embodiment 1 is made of conductive rubber so as to be in close contact with the human body.
  • the electrode 110 is not limited to this, and may be composed of conductive fibers.
  • the right electrode 110a and the left electrode 110b are arranged so as to sandwich the heart in order to acquire a voltage waveform of the electrocardiogram (hereinafter also referred to as an electrocardiogram waveform).
  • the cardiac potential can be acquired from the potential difference between the two left and right electrodes 110.
  • a potential difference between the right electrode 110a and the left electrode 110b is obtained based on a potential difference between the reference electrode and the right electrode 110a and a potential difference between the reference electrode and the left electrode 110b. Also good.
  • the position of the electrode 110 is not limited to the position shown in FIG. 3, and an electrocardiographic waveform can be acquired by using a known electrode arrangement.
  • the electrode 110 is attached to a belt (mounting medium) 130.
  • the user winds the belt 130 around the chest, thereby bringing the body surface into contact with the right electrode 110a and the left electrode 110b to acquire an electrocardiogram waveform.
  • the mounting medium for attaching the electrode 110 is not limited to the belt 130, but may be attached to a stretchable T-shirt or corset so that the electrode 110 is positioned on the chest.
  • an adhesive gel may be applied to the electrode 110 and attached to the body surface.
  • the electrode 110 may be provided on a handle or the like that can be held by both hands.
  • the controller 200 receives an electrocardiogram waveform acquired as a potential difference between the right electrode 110a and the left electrode 110b, and detects an R wave included in the electrocardiogram waveform.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the controller 200 of the electrocardiogram detection device according to the first embodiment.
  • the controller 200 includes an AFE 210 (Analog Front End), a control unit 220, and a memory 230.
  • the AFE 210 includes an amplifier 211 that amplifies the cardiac potential acquired by the electrode 110 and an A / D converter 212 that performs A / D conversion on the amplified cardiac potential.
  • the AFE 210 is an analog circuit that connects the electrode 110 and the control unit 220.
  • the control unit 220 includes a BPF (Band Pass Filter) 221, an input potential detection unit 222, and an R wave detection unit 223.
  • BPF Band Pass Filter
  • the BPF 221 performs band limitation to leave a heartbeat component for the signal A / D converted by the A / D converter 212.
  • the input potential detection unit 222 detects whether or not the band-limited electrocardiographic waveform is an abnormal potential.
  • the R wave detection unit 223 detects an R wave with respect to an electrocardiogram waveform determined not to be an abnormal potential.
  • the BPF 221 performs band limitation on the acquired cardiac potential V (t).
  • the pass band is not particularly limited as long as the heartbeat component can be left. For example, it is desirable to limit the band to about 1 Hz to several tens Hz.
  • the band-limited ECG waveform that is input to the input potential detection unit 222 and the R wave detection unit 223 is also simply expressed as an ECG waveform.
  • the input potential detection unit 222 detects an abnormal potential that occurs when the electrode 110 moves away from the body surface. Details will be described later.
  • the R wave detection unit 223 has an R wave detection threshold for detecting an R wave candidate from an electrocardiogram waveform. When the feature quantity of the electrocardiogram waveform exceeds the R wave detection threshold, the R wave detection unit 223 detects the R wave candidate. Further, the R wave detection unit 223 detects a detected R wave candidate that satisfies a predetermined condition as an R wave. Further, the R wave detection unit 223 specifies the time at which the peak of the feature value of the electrocardiographic waveform appears as the R wave appearance time in the electrocardiographic waveform corresponding to the R wave.
  • the size of the feature quantity of the electrocardiogram waveform is affected by various factors (body condition, contact state of the electrode 110, individual differences, etc.). For example, when the contact state between the human body and the electrode 110 is good, the amplitude of the acquired electrocardiographic waveform is larger than when the contact state is bad. Further, the contact state between the human body and the electrode 110 varies with time. Thereby, since the amplitude of the acquired electrocardiographic waveform varies with time, the R-wave detection threshold suitable for R-wave detection also varies with time. Therefore, the R wave detection unit 223 updates the R wave detection threshold based on the peak value of the feature amount of the voltage waveform corresponding to the most recently detected R wave. The memory 230 stores the appearance time of the R wave specified by the control unit 220.
  • the memory 230 may store a time difference (RR interval) between the detected R wave and the previously detected R wave. Further, instead of storing the appearance time of the R wave in the memory 230, a configuration may be adopted in which a transmitter is provided in the electrocardiogram detection device 100 so that the transmitter transmits it to an external device such as a display device or server.
  • a time difference RR interval
  • the electrocardiogram detection apparatus 100 stops detecting the R wave during the abnormal potential generation period 410 and the transition period TT before and after the abnormal potential generation period 410.
  • a period during which the detection of the R wave is stopped is defined as a detection stop period ST.
  • the transient period TT is 500 ms.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an operation example of the electrocardiogram detection apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the detection stop period ST the detection of the R wave is stopped for the abnormal potential generation period 410 and the subsequent transition period TT.
  • R wave detection is performed at predetermined time intervals.
  • the detection of the R wave is stopped also in the transient period TT retroactively from the start of the abnormal potential generation period 410, but this period is before the abnormal potential is actually detected. That is, even if a voltage waveform determined to be an R wave is detected, whether the detected time point is included in the detection stop period ST cannot be determined at the detection time point.
  • the R-wave detection unit 223 stores a detection time TR that is a time when a peak is detected as an R-wave candidate RC when a voltage waveform that becomes an R-wave is detected once it is not included in the detection stop period ST. To do. If no abnormal potential is detected during the period from the detection time TR of the R wave candidate RC to the transition period TT, the R wave candidate RC is determined as the R wave. If an abnormal potential is detected during the transient period TT, the R wave candidate RC is discarded. Thereby, it is possible to realize an operation of stopping the detection of the R wave in the transition period TT until the abnormal potential is generated.
  • the input potential detector 222 sets the detection mode to Normal as an initial state.
  • the input potential detection unit 222 has a normal mode for detecting the R wave candidate RC and a Suspend mode for not detecting the R wave candidate RC. That is, whether or not the R wave candidate RC is detected is determined by the detection mode of the input potential detection unit 222.
  • step S102 the R wave detection unit 223 acquires the cardiac potential V (t) band-limited by the BPF 221 at time t.
  • the amplifier 211 amplifies the potential difference between the right electrode 110a and the left electrode 110b, and performs A / D conversion by the A / D converter 212 to obtain the cardiac potential V (t).
  • the input potential detection unit 222 compares the absolute value of the cardiac potential V (t) with a preset threshold value SH.
  • the threshold value SH is determined based on the voltage range of the amplifier 211 or the A / D converter 212. For example, if the voltage range of the A / D converter 212 is ⁇ 20 mV, it is determined whether or not the absolute value of the cardiac potential V (t) is larger than 20 mV.
  • the threshold value SH does not necessarily match the voltage range, and the threshold value SH may be obtained by multiplying the voltage range by a predetermined ratio.
  • the predetermined ratio can be determined in consideration of the characteristics of the BPF 221, and may be 90%, for example.
  • step S103 When the absolute value of the acquired electrocardiogram V (t) is smaller than the threshold value SH (Yes in step S103), the process proceeds to step S104. If the absolute value of the acquired electrocardiogram V (t) is greater than or equal to the threshold SH (No in step S103), the process proceeds to step S111.
  • step S104 it is determined whether or not the detection mode of the input potential detection unit 222 is Normal.
  • the process proceeds to Step S105. If the detection mode of the input potential detection unit 222 is not Normal (No in Step S104), the process proceeds to Step S113.
  • the R wave detection unit 223 detects an R wave candidate based on the cardiac potential V (t).
  • the R wave detection unit 223 uses the absolute value of the differential value of the electrocardiographic waveform as a feature amount, and specifies a time TR at which the peak of the feature amount appears from a certain period.
  • the peak is stored as the R wave candidate RC.
  • the time TR at which the peak of the feature value appears may be obtained as the time when the feature value becomes maximum in a time range from the time when the feature value exceeds the R-wave detection threshold to a predetermined time later.
  • the R wave detection threshold is adaptively set (for example, 60% of the maximum value) based on the maximum value of the feature amount in a predetermined time range (for example, several seconds) including the R wave candidate RC.
  • the R-wave detection threshold can be maintained at a value suitable for R-wave detection following the time change of the amplitude of the electrocardiogram waveform.
  • R-wave candidates RC RC1 to RC4
  • the detection times (TR1 to TR4) corresponding to the respective R wave candidates RC (RC1 to RC4) are stored as the time point when the feature amount calculated based on the time waveform of the electrocardiogram shows a peak.
  • step S106 the R wave detection unit 223 determines whether there is an undetermined R wave candidate. If it is determined that there is an undetermined R wave candidate (Yes in step S106), the undetermined R wave candidate is set as the target R wave candidate RCx, and the process proceeds to step S107. When it is determined that there is no undetermined R wave candidate (No in step S106), the process proceeds to step S110.
  • step S107 the R wave detection unit 223 determines whether or not the first elapsed time (t-TR) exceeds the transient period TT for the target R wave candidate RCx.
  • the first elapsed time is the elapsed time from the detection time TRx corresponding to the target R wave candidate RCx to the current time t.
  • the process proceeds to step 108. At this time, it is determined that an abnormal potential is not detected in the period from the time TRx when the target R wave candidate RCx is detected until the transition period TT elapses. If the first elapsed time does not exceed the transient period TT, the process proceeds to step 109.
  • the target R wave candidate RCx is determined as the R wave.
  • the R wave detection unit 223 determines the target R wave candidate RCx and the corresponding detection time TRx as an R wave, and stores the R wave in the memory 230. Further, the R wave detection unit 223 obtains an RR interval that is a difference between the detection time TR corresponding to the last R wave among the R waves determined before the target R wave candidate RCx and the detection time TRx. And stored in the memory 230. Further, the R wave detection unit 223 deletes the confirmed target R wave candidate RCx from the R wave candidates.
  • the R wave candidates RC1, RC2, and RC4 are determined as R waves in step S108 after the transition period TT has elapsed from the detected times TR1, TR2, and TR4, respectively.
  • step S109 the R wave detection unit 223 determines that the target R wave candidate RCx has been determined, and the target R wave candidate RCx remains the R wave candidate. Thereafter, the process returns to step S106, and the same processing is performed on the undetermined R wave candidate.
  • step S110 all R-wave candidates are returned to the undetermined state, and the process returns to step S102 to continue acquiring the cardiac potential V (t).
  • step S103 the case where the absolute value of the acquired electrocardiogram V (t) is larger than the threshold SH in step S103 (in the case of No in step S103) will be described.
  • the absolute value of the acquired electrocardiogram V (t) is larger than the threshold value SH, it is estimated that the detected electrocardiogram waveform is greatly affected by noise.
  • the influence of noise is greatly received in periods before and after the period when the absolute value of the electrocardiogram V (t) is larger than the threshold SH. In these periods in which it is estimated that the influence of noise is large, it is assumed that the accuracy of identifying the R wave is lowered, so it is desirable to stop the detection of the R wave.
  • step S111 the input potential detection unit 222 changes the detection mode to Suspend and stops detecting the R wave candidate.
  • the detection mode is changed to Suspend in step S111, and detection of the R wave candidate is stopped. That is, the time T2 corresponds to the start time of the abnormal potential generation period 410.
  • step S112 the R wave detection unit 223 discards all R wave candidates and returns to step S102. Since the period from the start point of the abnormal potential generation period 410 to the start point of the abnormal potential generation period 410 from the time point before the transient period TT is included in the detection stop period ST, the R wave candidates detected in this period are R It is discarded without being detected as a wave. In the example shown in FIG. 5, all the R wave candidates detected from time T1 to time T2 are discarded, so the R wave candidate RC3 is discarded.
  • step S113 the input potential detection unit 222 determines whether or not the second elapsed time exceeds the transient period TT.
  • the second elapsed time is a period from the end time of the abnormal potential generation period 410 to the current time t.
  • step S113 If the second elapsed time is equal to or shorter than the transient period TT, the process returns to step S102 and the acquisition of the cardiac potential is continued. On the other hand, when the second elapsed time exceeds the transient period TT (Yes in step S113), the input potential detection unit 222 determines that the transient period TT has already elapsed from the end time of the abnormal potential generation period 410, Proceed to step S114.
  • step S114 the input potential detection unit 222 sets the detection mode to Normal, and the process proceeds to step S105.
  • step S113 the second elapsed time (t ⁇ T3) is determined in step S113. ) Exceeds the transition period TT, and the process proceeds to step S114. Further, in step S114, the state S is set to Normal, the process proceeds to step S105, and detection of the R wave candidate is restarted.
  • the detection of the R wave in the period before and after the abnormal potential generation period 410 is stopped, thereby suppressing overdetection of a steep change in the electrocardiographic waveform in the transient period TT as the R wave. it can.
  • FIG. 7 shows the acquired electrocardiographic waveform and the detection result of the R wave when the R wave is detected without detecting an abnormal potential by providing a threshold value.
  • R waves are over-detected (triangular marks in FIG. 7) at five locations around the abnormal potential generation period 410 due to the change in the contact state of the electrode 110.
  • FIG. 8 uses the electrocardiogram detection apparatus 100 according to the first embodiment to stop the detection of the R wave by providing an acquired electrocardiogram waveform and a transient period TT of 500 ms before and after the abnormal potential generation period 410.
  • the detection result of the R wave in this case is shown.
  • the steep change in the electrocardiographic waveform accompanying the movement of the body shown in FIG. 8 is treated as the detection stop period ST. , R wave detection can be stopped and overdetection can be suppressed.
  • FIG. 9 shows an electrocardiogram waveform when an operation of “bending the body to the left and right” is performed with the belt 130 with electrodes attached around the chest, and an R wave detection result when the transient period is 0 ms. Show.
  • the R wave detection stop period ST coincides with the abnormal potential generation period 410 exceeding the threshold SH. At this time, an abrupt change in the electrocardiographic waveform between the abnormal potential generation periods 410 is overdetected as an R wave (triangle mark in the figure).
  • FIG. 10 shows the acquired electrocardiogram waveform and the detection result of the R wave when the transient period is 500 ms.
  • a detection stop period ST is an abnormal potential generation period 410 and a transition period TT before and after the abnormal potential generation period 410, and an abrupt change in the electrocardiographic waveform generated between the abnormal potential generation periods 410 is overdetected as an R wave. This can be suppressed.
  • FIG. 11 shows the relationship between the transient period TT and the R wave overdetection rate.
  • the horizontal axis represents the transient period TT
  • the vertical axis represents the overdetection rate when the number of R wave overdetections when the transient period TT is 0 ms is 100% and the transient period TT is changed every 100 ms.
  • the overdetection rate decreases, and when the transient period TT is 400 ms, the overdetection rate takes a minimum value.
  • the transition period TT is preferably set to about 400 ms.
  • the electrocardiogram detection device 100 includes the electrodes 110 (the right electrode 110a and the left electrode 110b) and the controller 200.
  • the controller 200 detects an abnormal potential due to a change in the contact state of the electrode 110, and stops detecting the R wave for the abnormal potential generation period 410 and the transient period TT before and after the abnormal potential generation period 410. Thereby, excessive detection of the R wave can be suppressed.
  • the R wave detection threshold is not updated in the detection stop period ST, it is possible to suppress undetected R waves due to an increase in the R wave detection threshold accompanying the detection of an abnormal potential.
  • FIG. 12 shows an electrocardiographic waveform obtained with the disposable electrode attached to the body surface.
  • an operation of “bending the body to the left and right” is performed in the abnormal potential generation period 410, and a steep change in the electrocardiographic waveform due to a change in the contact state between the disposable electrode and the body surface occurs.
  • FIG. 13 shows the acquired electrocardiogram waveform and the detection result of the R wave when the R wave is detected for all periods without detecting the abnormal potential.
  • R-wave overdetection (triangle mark in the figure) occurs at two locations around the abnormal potential generation period 410 due to the change in the contact state of the electrode 110, and then R-wave undetected occurs at two locations. (X in the figure).
  • the R wave detection threshold appears at the peak of the most recently detected feature amount. Update using the time value. For this reason, if the R-wave detection threshold is updated and increased due to overdetection of an abnormal potential as an R wave, the originally detected R wave is not detected after the abnormal potential ends.
  • FIG. 14 shows the acquired electrocardiogram waveform and the detection result when the detection of the R wave is stopped for the abnormal potential generation period 410 and the transition period TT (500 ms) before and after the abnormal potential generation period 410 according to the present invention.
  • the detection of the R wave is stopped during the detection stop period ST shown in FIG. 14, and it is possible to suppress overdetection of a steep change in the electrocardiographic waveform accompanying the movement of the body as the R wave. Further, since the R wave detection threshold is not updated due to excessive detection of the R wave, the R wave can be correctly detected even after the detection stop period ST ends.
  • the detection of the R wave is stopped during the abnormal potential generation period 410 and the transition period TT before and after the abnormal potential generation period 410.
  • R-wave overdetection due to various changes can be suppressed.
  • FIG. 15 shows an electrocardiographic waveform obtained in a state where a shirt with a conductive fiber electrode is attached.
  • an operation of “turning the body forward” is performed during the abnormal potential generation period 410, and a steep change in the electrocardiographic waveform due to a change in the contact state between the conductive fiber electrode and the body surface occurs. .
  • FIG. 16 shows the acquired electrocardiogram waveform and the detection result of the R wave when the R wave is detected without detecting an abnormal potential by providing a threshold value.
  • R waves are over-detected (triangle marks in the figure) at five locations. Further, due to the rise of the R wave detection threshold accompanying the over detection of the R wave, undetected R waves occur at four locations in the period after the end of the abnormal potential (marked with x in the figure).
  • FIG. 17 shows the detection when the detection of the R wave is stopped for the electrocardiogram waveform acquired by the electrocardiogram detection apparatus 100 of the first embodiment, the abnormal potential generation period 410, and the transition period TT (500 ms) before and after that. Results are shown.
  • the detection of the R wave is stopped during the detection stop period ST shown in FIG. 17, and it is possible to suppress overdetection of a steep change in the electrocardiographic waveform accompanying the movement of the body as the R wave.
  • FIG. 18 shows the relationship between the transient period TT and the overdetection rate when the mounting medium on which the electrode 110 is mounted is changed.
  • the horizontal axis represents the transient period TT
  • the vertical axis represents the overdetection rate when the number of overdetections when the transient period TT is 0 ms is 100% and the transient period TT is changed every 100 ms.
  • the overdetection rate is minimized by providing a transient period TT of about 500 ms before and after the abnormal potential generation period 410. From the above, the transient period TT is preferably about 500 ms.
  • the present disclosure can be applied to an electrocardiogram detection device that can suppress erroneous detection of an R wave due to a change in contact state between a body surface and an electrode.
  • the present disclosure can be applied to an electrocardiograph, a heart rate monitor, and the like.

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Abstract

本開示における心電位検出装置は、心電波形からＲ波を検出する心電位検出装置であって、複数の電極（１１０ａ，１１０ｂ）と、検出部（２１０）と、制御部（２２０）と、を備える。検出部（２１０）は、電極から入力される入力電圧を検出する。制御部（２２０）は、検出部（２１０）が検出した入力電圧を基にＲ波を特定するが、入力電圧が所定の閾値を超える期間を含む検出停止期間においては、Ｒ波の特定を停止する。

Description

心電位検出装置および心電位検出方法
　本開示は、心電波形からＲ波を検出する装置に関する。
　特許文献１は、電子心臓ペーサ等からの信号の進入を阻止する波形検出装置を開示する。この波形検出装置は、ペーサ信号検出器と、振巾弁別器と、短時間弁別器と、長時間弁別器とを備える。ペーサ信号検出器は、心電よりも大きい信号を検出する。振巾弁別器は、心電以外の信号を弁別器に印加されることを防ぐ。短時間弁別器は、Ｒ波に起因する電位を入力としてパルス信号を生成する。長時間弁別器は、短時間弁別器の出力を入力として矩形のパルス信号を出力する。これにより、電子心臓ペーサからの心臓パルスをＲ波として誤検出することを抑制することができる。
特開昭５０－０６１８８９号公報
　本開示は、Ｒ波の誤検出を抑制するのに有効な心電位検出装置を提供する。
　本開示における心電位検出装置は、心電波形からＲ波を検出する心電位検出装置であって、複数の電極と、検出部と、制御部と、を備える。検出部は、電極から入力される入力電圧を検出する。制御部は、検出部が検出した入力電圧を基にＲ波を特定するが、入力電圧が所定の閾値を超える期間を含む検出停止期間においては、Ｒ波の特定を停止する。
　また、本開示における心電位検出方法は、複数の電極から入力される入力電圧を検出し、入力電圧を基にＲ波を特定するが、入力電圧が所定の閾値を超える期間においては、Ｒ波の特定を停止する。
　本開示における心電位検出装置は、Ｒ波の誤検出を抑制するのに有効である。
図１は、心電波形の例を示す模式図である。 図２は、電極を用いて取得した心電波形を示す心電図である。 図３は、実施の形態１における心電位検出装置の構成を示す模式図である。 図４は、実施の形態１における心電位検出装置のコントローラの構成を示すブロック図である。 図５は、実施の形態１における心電位検出装置の動作例を示す模式図である。 図６は、実施の形態１における心電位検出装置の動作を説明するフローチャートである。 図７は、実施の形態１において取得した心電波形と従来の検出方法によるＲ波の検出結果を示す図である。 図８は、実施の形態１において取得した心電波形と本発明によるＲ波の検出結果を示す図である。 図９は、実施の形態１における心電位検出装置において、取得した心電波形と過渡期間を０ｍｓにした場合のＲ波の検出結果を示す図である。 図１０は、実施の形態１における心電位検出装置において、取得した心電波形と過渡期間を５００ｍｓとした場合のＲ波の検出結果を示す図である。 図１１は、実施の形態１の心電位検出装置における過渡期間と過検出率の関係を示す図である。 図１２は、実施例１において取得した心電波形を示す図である。 図１３は、実施例１において取得した心電波形と従来の検出方法によるＲ波の検出結果を示す図である。 図１４は、実施例１において取得した心電波形と本発明によるＲ波の検出結果を示す図である。 図１５は、実施例２において取得した心電波形を示す図である。 図１６は、実施例２において取得した心電波形と従来の検出方法によるＲ波の検出結果を示す図である。 図１７は、実施例２において取得した心電波形と本発明によるＲ波の検出結果を示す図である。 図１８は、装着媒体と過渡期間、過検出率の関係を示す図である。
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
　（実施の形態１）
　以下、図１～図１１を用いて、実施の形態１における心電位検出装置を説明する。
　図１は心電波形の例を示す。一般に心電波形は、心臓の１拍ごとの動きに同期してＰ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波、Ｕ波が現れる。なかでもＲ波は、振幅が大きく、時間あたりの変化が急峻であるため心拍検出に用いられる。
　Ｒ波の検出は、Ｒ波の出現時刻を特定することにより行う。例えば、心電波形の微分値の絶対値を特徴量とし、特徴量のピークが出現する時刻をＲ波の出現時刻として近似的に決定してもよい。特徴量のピークが出現する時刻は、例えば、特徴量が所定の閾値（Ｒ波検出用閾値）を超えた時刻を起点とする所定の時間範囲で特徴量が最大となる時刻として求めることができる。より正確なＲ波の出現時刻は、特徴量のピークが出現する時刻を起点として、所定の時間範囲で心電位が最大となる時刻を特定することにより決定してもよい。検出したＲ波と前回検出したＲ波との時間差はＲ－Ｒ間隔と呼ばれ、心拍数の算出などに使用される。
　図２は電極を貼付したベルトを胸部に巻きつけた状態で、「体を左右に曲げる」動作をしたときに心電波形として取得された電圧波形を示す。体の動きに伴い電極の接触状態が変化すると、取得される電圧波形に急峻な変化が発生する。図２に示すように、Ｒ波よりも大きな振幅のノイズが生じるため、体が動いているときにＲ波を正確に特定することが難しい。特に大きなノイズが発生している異常電位発生期間４１０やその周辺の期間においては、Ｒ波の検出が難しいだけでなく、Ｒ波ではない電圧波形をＲ波として検出する誤検出の恐れもある。ここでは、異常電位発生期間４１０を所定の閾値ＳＨを超える期間としている。なお、所定の閾値ＳＨは、取得された電圧波形に基づいて適応的に設定される閾値である。例えば、取得された電圧波形から推定される心電波形の振幅が大きいとき、電極と体の接触状態が良好であると推測される。このとき、所定の閾値ＳＨは大きな値に設定される。
　［１－１．構成］
　図３は実施の形態１に係る心電位検出装置１００を示す模式図である。心電位検出装置１００は、右電極１１０ａ、左電極１１０ｂとからなる電極１１０と、配線１２０と、ベルト（装着媒体）１３０と、コントローラ２００とを備えて構成される。
　右電極１１０ａ、左電極１１０ｂは、人体に直接接触させるための電極１１０で、導電性の材料であればよい。実施の形態１に係る電極１１０は、人体に密着させるために導電性ゴムで構成している。なお、電極１１０はこれに限るものではなく導電性繊維により構成しても良い。心電位の電圧波形（以下、心電波形とも表記する）を取得するために心臓を挟むように右電極１１０ａと左電極１１０ｂとを配置する。この左右２つの電極１１０の電位差から心電位を取得することができる。また、別途、基準電極を設けることにより、基準電極と右電極１１０ａとの電位差、基準電極と左電極１１０ｂとの電位差の差により、右電極１１０ａと左電極１１０ｂとの電位差を取得するようにしても良い。なお、電極１１０の位置は図３に示す位置に限定するものではなく、公知の電極配置とすることで、心電波形を取得することができる。
　電極１１０は、ベルト（装着媒体）１３０に取り付けられている。ユーザは、ベルト１３０を胸部に巻きつけることで、体表面と右電極１１０ａ、左電極１１０ｂを接触させて心電波形を取得する。電極１１０を取り付ける装着媒体としては、ベルト１３０に限るものではなく、伸縮性のあるＴシャツやコルセットに取り付け、胸部に電極１１０が位置するように装着しても良い。あるいは、電極１１０に粘着性のゲルを塗布し、体表面に貼付するようにしてもよい。また、ハンドルなどの人が両手で把持できるものに電極１１０を設けてもよい。
　コントローラ２００は、右電極１１０ａと左電極１１０ｂとの電位差として取得された心電波形を入力とし、心電波形に含まれるＲ波を検出する。
　図４は実施の形態１における心電位検出装置のコントローラ２００の構成を示すブロック図である。コントローラ２００は、ＡＦＥ２１０（Ａｎａｌｏｇ　Ｆｒｏｎｔ　Ｅｎｄ）と、制御部２２０と、メモリ２３０により構成される。ＡＦＥ２１０は、電極１１０が取得した心電位を増幅するアンプ２１１と、増幅された心電位をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄコンバータ２１２で構成される。ＡＦＥ２１０は、電極１１０と、制御部２２０を結ぶアナログ回路である。制御部２２０は、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）２２１と、入力電位検出部２２２と、Ｒ波検出部２２３とから構成される。ＢＰＦ２２１は、Ａ／Ｄコンバータ２１２でＡ／Ｄ変換された信号に対して心拍成分を残すために帯域制限を行なう。入力電位検出部２２２は、帯域制限された心電波形に対して異常電位であるか否かを検出する。Ｒ波検出部２２３は、異常電位でないと判定された心電波形に対してＲ波を検出する。ＢＰＦ２２１は、取得した心電位Ｖ（ｔ）に対して帯域制限を実施する。通過帯域は特に限定するものではないが、心拍成分を残すことができればよく、例えば、約１Ｈｚ～数十Ｈｚの帯域に制限することが望ましい。以下では、入力電位検出部２２２およびＲ波検出部２２３の入力である帯域制限された心電波形も、単に心電波形と表現する。入力電位検出部２２２は、電極１１０が体表面から離れるなどした場合において発生する異常電位を検出する。なお詳細は後述する。Ｒ波検出部２２３は、心電波形からＲ波候補を検出するためのＲ波検出用閾値を有する。Ｒ波検出部２２３は、心電波形の特徴量がＲ波検出用閾値を超えるとき、Ｒ波候補として検出する。さらに、Ｒ波検出部２２３は、検出されたＲ波候補のうち所定の条件を満たしたものをＲ波として検出する。また、Ｒ波検出部２２３は、そのＲ波に対応する心電波形において、心電波形の特徴量のピークが出現する時刻をＲ波の出現時刻として特定する。心電波形の特徴量の大きさは種々の要因（身体状態、電極１１０の接触状態、個人差など）により影響を受ける。例えば、人体と電極１１０の接触状態が良好なときは、接触状態が悪いときと比較して、取得される心電波形の振幅が大きくなる。さらに、人体と電極１１０の接触状態などは時間によって変動する。これにより、取得される心電波形の振幅は時間によって変動するため、Ｒ波検出に適したＲ波検出用閾値も時間によって変動する。そこで、Ｒ波検出部２２３は、直近に検出したＲ波に対応する電圧波形の特徴量のピークの値に基づき、Ｒ波検出用閾値を更新する。メモリ２３０は、制御部２２０により特定されたＲ波の出現時刻を記憶する。また、メモリ２３０は、検出したＲ波と前回検出したＲ波との時間差（Ｒ－Ｒ間隔）を記憶しても良い。また、Ｒ波の出現時刻をメモリ２３０に記憶する代わりに、心電位検出装置１００に送信機を設けて、送信機が表示装置やサーバ等の外部装置に送信するように構成しても良い。
　［１－２．動作］
　以上のように構成された心電位検出装置１００について、その動作を説明する。
　本開示にかかる心電位検出装置１００は、異常電位発生期間４１０およびその前後の過渡期間ＴＴについてＲ波の検出を停止する。このＲ波の検出を停止する期間を検出停止期間ＳＴとする。本実施の形態では、過渡期間ＴＴは５００ｍｓである。図５は実施の形態１に係る心電位検出装置１００の動作例を示す模式図である。
　検出停止期間ＳＴのうち、異常電位発生期間４１０と、その後の過渡期間ＴＴについては、Ｒ波の検出を停止する。それ以外の期間については、所定の時間間隔でＲ波の検出を実施する。本実施の形態においては、さらに、異常電位発生期間４１０の開始時点から遡って過渡期間ＴＴにおいてもＲ波の検出を停止するが、この期間は実際に異常電位が検出されるより前である。すなわち、Ｒ波と判定される電圧波形を検出しても、検出された時点が検出停止期間ＳＴに含まれるかどうかは、検出時点では確定できない。そのため、Ｒ波検出部２２３は、一旦、検出停止期間ＳＴに含まれなければＲ波となる電圧波形を検出したとき、Ｒ波候補ＲＣとして、ピークが検出された時刻である検出時刻ＴＲを記憶する。Ｒ波候補ＲＣの検出時刻ＴＲから過渡期間ＴＴが経過するまでの期間に異常電位が検出されなかった場合には、Ｒ波候補ＲＣをＲ波として確定する。過渡期間ＴＴに異常電位を検出した場合には、Ｒ波候補ＲＣを破棄する。これにより異常電位が発生するまでの過渡期間ＴＴにおいてＲ波の検出を停止するという動作を実現できる。
　以下、実施の形態１の詳細な動作について、図５および、図６のフローチャートを用いて説明する。
　まず、ステップＳ１０１では、入力電位検出部２２２は、初期状態として検出モードをＮｏｒｍａｌに設定する。入力電位検出部２２２は、Ｒ波候補ＲＣを検出するＮｏｒｍａｌモードと、Ｒ波候補ＲＣを検出しないＳｕｓｐｅｎｄモードとを有する。すなわち、Ｒ波候補ＲＣを検出するか否かは、入力電位検出部２２２の検出モードにより決定される。
　次に、ステップＳ１０２では、Ｒ波検出部２２３は、時刻ｔにおけるＢＰＦ２２１により帯域制限された心電位Ｖ（ｔ）を取得する。具体的には、アンプ２１１は右電極１１０ａと左電極１１０ｂとの電位差を増幅し、Ａ／Ｄコンバータ２１２によりＡ／Ｄ変換することにより心電位Ｖ（ｔ）を取得する。
　次に、ステップＳ１０３では、入力電位検出部２２２は、心電位Ｖ（ｔ）の絶対値と予め設定された閾値ＳＨとを比較する。閾値ＳＨは、アンプ２１１あるいはＡ／Ｄコンバータ２１２の電圧レンジに基づいて決定される。例えば、Ａ／Ｄコンバータ２１２の電圧レンジが±２０ｍＶであれば、心電位Ｖ（ｔ）の絶対値が２０ｍＶよりも大きいか否を判定する。この閾値ＳＨは必ずしも電圧レンジに一致している必要はなく、電圧レンジに所定の割合を乗じたものを閾値ＳＨとしても良い。所定の割合としては、ＢＰＦ２２１の特性を考慮して決定することができ、例えば、９０％などとすればよい。あるいは、通常のＲ波として取りうる値を設定しても良い（例えば数ｍＶなど）。取得した心電位Ｖ（ｔ）の絶対値が閾値ＳＨよりも小さい場合（ステップＳ１０３においてＹｅｓの場合）、ステップＳ１０４へ進む。取得した心電位Ｖ（ｔ）の絶対値が閾値ＳＨ以上の場合（ステップＳ１０３においてＮｏの場合）、ステップＳ１１１へ進む。
　次に、ステップＳ１０４では、入力電位検出部２２２の検出モードがＮｏｒｍａｌか否かを判定する。入力電位検出部２２２の検出モードがＮｏｒｍａｌの場合（ステップＳ１０４においてＹｅｓの場合）、ステップＳ１０５へ進む。入力電位検出部２２２の検出モードがＮｏｒｍａｌでない場合（ステップＳ１０４においてＮｏの場合）、ステップＳ１１３に進む。
　次に、ステップＳ１０５では、Ｒ波検出部２２３は、心電位Ｖ（ｔ）に基づきＲ波候補を検出する。Ｒ波検出部２２３は、心電波形の微分値の絶対値を特徴量とし、一定の期間から特徴量のピークが出現する時刻ＴＲを特定する。この特徴量のピークにおける値が、Ｒ波検出用閾値を超えるとき、そのピークをＲ波候補ＲＣとして記憶する。なお、特徴量のピークが出現する時刻ＴＲは、特徴量がＲ波検出用閾値を超えた時刻から所定の時間後までの時間範囲において特徴量が最大となる時刻として求めてもよい。Ｒ波検出用閾値は、Ｒ波候補ＲＣを含む所定の時間範囲（例えば数秒）における特徴量の最大値に基づいて適応的に設定する（例えば最大値の６０％）。これにより、心電波形の振幅の時間変化に追従して、Ｒ波検出用閾値をＲ波検出に適した値に保つことができる。図５に示す心電波形の例においては、検出モードがＮｏｒｍａｌの期間についてＲ波候補ＲＣ（ＲＣ１～ＲＣ４）を特定する。さらに、心電位の時間波形に基づき算出された特徴量がピークを示す時点として、Ｒ波候補ＲＣ（ＲＣ１～ＲＣ４）のそれぞれに対応する検出時刻（ＴＲ１～ＴＲ４）を記憶する。
　次に、ステップＳ１０６では、Ｒ波検出部２２３は、未判定のＲ波候補の有無を判定する。未判定のＲ波候補があると判定された場合（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、その未判定のＲ波候補を対象Ｒ波候補ＲＣｘとして、ステップＳ１０７へ進む。未判定のＲ波候補がないと判定された場合（ステップＳ１０６でＮｏ）、ステップＳ１１０へ進む。
　ステップＳ１０７では、Ｒ波検出部２２３は、対象Ｒ波候補ＲＣｘについて、第１経過時間（ｔ－ＴＲ）が過渡期間ＴＴを超えるか否かを判定する。ここで、第１経過時間は、対象Ｒ波候補ＲＣｘに対応する検出時刻ＴＲｘから現在時刻ｔまでの経過時間である。第１経過時間が過渡期間ＴＴを超える場合、すなわち、対象Ｒ波候補ＲＣｘが検出されてから過渡期間ＴＴ以上経過している場合、ステップ１０８へ進む。このとき、対象Ｒ波候補ＲＣｘを検出した時刻ＴＲｘから過渡期間ＴＴが経過するまでの期間において、異常電位が検出されていないと判定される。第１経過時間が過渡期間ＴＴを超えない場合、ステップ１０９へ進む。
　次に、ステップＳ１０８では、対象Ｒ波候補ＲＣｘを検出した時刻ＴＲｘの前後の過渡期間ＴＴの期間において、異常電位が検出されていないことから、対象Ｒ波候補ＲＣｘをＲ波として確定する。具体的には、Ｒ波検出部２２３は、対象Ｒ波候補ＲＣｘおよび対応する検出時刻ＴＲｘをＲ波として確定し、メモリ２３０に記憶する。さらに、Ｒ波検出部２２３は、対象Ｒ波候補ＲＣｘより前に確定されたＲ波のうち最後のＲ波に対応する検出時刻ＴＲと、検出時刻ＴＲｘとの差であるＲ－Ｒ間隔を求め、メモリ２３０に記憶する。さらに、Ｒ波検出部２２３は、確定済みの対象Ｒ波候補ＲＣｘをＲ波候補から削除する。図５の例では、Ｒ波候補ＲＣ１、ＲＣ２、ＲＣ４は、それぞれ検出した時刻ＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ４から過渡期間ＴＴ経過した後、ステップＳ１０８においてＲ波として確定される。
　ステップＳ１０９では、Ｒ波検出部２２３は、対象Ｒ波候補ＲＣｘを判定済みとし、対象Ｒ波候補ＲＣｘはＲ波候補のままとする。その後、ステップＳ１０６へ戻り、未判定のＲ波候補に対して同様の処理を行う。
　ステップＳ１１０では、全てのＲ波候補を未判定に戻すとともに、ステップＳ１０２に戻り、心電位Ｖ（ｔ）の取得を継続する。
　ここで、ステップＳ１０３において、取得した心電位Ｖ（ｔ）の絶対値が閾値ＳＨよりも大きい場合（ステップＳ１０３においてＮｏの場合）について説明する。取得した心電位Ｖ（ｔ）の絶対値が閾値ＳＨよりも大きい場合、検出された心電波形はノイズの影響を大きく受けていると推測される。また、心電位Ｖ（ｔ）の絶対値が閾値ＳＨよりも大きい期間の前後の期間においても、ノイズの影響を大きく受けていることが推測される。これら、ノイズの影響が大きいと推測される期間においては、Ｒ波を特定する精度が低下することが想定されるため、Ｒ波の検出を停止することが望ましい。
　ステップＳ１１１では、入力電位検出部２２２は、検出モードをＳｕｓｐｅｎｄに変更し、Ｒ波候補の検出を停止する。図５に示す例においては、時刻Ｔ２において心電位Ｖ（ｔ）の絶対値が閾値ＳＨを超えるため、ステップＳ１１１において検出モードがＳｕｓｐｅｎｄに変更され、Ｒ波候補の検出を停止する。すなわち、時刻Ｔ２は、異常電位発生期間４１０の開始時点に相当する。
　次に、ステップＳ１１２では、Ｒ波検出部２２３は、全てのＲ波候補を破棄して、ステップＳ１０２に戻る。異常電位発生期間４１０の開始時点より過渡期間ＴＴだけ前の時点から異常電位発生期間４１０の開始時点までの期間は、検出停止期間ＳＴに含まれるため、この期間に検出されたＲ波候補はＲ波として検出せず破棄される。図５に示す例においては、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までに検出したＲ波候補は全て破棄されるため、Ｒ波候補ＲＣ３が破棄される。
　次に、ステップＳ１１３では、入力電位検出部２２２は、第２経過時間が過渡期間ＴＴを超えるか否かを判定する。ここで、第２経過時間は、異常電位発生期間４１０の終了時刻から現時刻ｔまでの期間である。
　第２経過時間が過渡期間ＴＴ以下の場合、ステップＳ１０２に戻り心電位の取得を継続する。反対に、第２経過時間が過渡期間ＴＴを超える場合（ステップＳ１１３においてＹｅｓの場合）、入力電位検出部２２２は、異常電位発生期間４１０の終了時刻から過渡期間ＴＴがすでに経過したと判定し、ステップＳ１１４へ進む。
　ステップＳ１１４では、入力電位検出部２２２は、検出モードをＮｏｒｍａｌに設定し、ステップＳ１０５へ進む。
　図５に示す例においては、心電位Ｖ（ｔ）の絶対値が閾値ＳＨを超える最後の時刻Ｔ３から過渡期間ＴＴを超えた時刻Ｔ４の時刻において、ステップＳ１１３で第２経過時間（ｔ－Ｔ３）が過渡期間ＴＴを超えたと判定され、ステップＳ１１４に進む。さらに、ステップＳ１１４では、状態ＳをＮｏｒｍａｌに設定し、ステップＳ１０５に進み、Ｒ波候補の検出を再開する。
　以上の動作により、異常電位発生期間４１０に加えて、その前後の期間のＲ波の検出を停止することで、過渡期間ＴＴにおける心電波形の急峻な変化をＲ波として過検出することを抑制できる。
　［１－３．効果］
　図７は、取得した心電波形と、閾値を設けて異常電位を検出することなく、Ｒ波を検出した場合のＲ波の検出結果を示す。図７において、電極１１０の接触状態の変化による異常電位発生期間４１０の周辺において、５箇所でＲ波を過検出（図７の三角印）している。
　一方、図８は、実施の形態１に係る心電位検出装置１００を用いて、取得した心電波形と、異常電位発生期間４１０の前後に５００ｍｓの過渡期間ＴＴを設けてＲ波の検出を停止した場合のＲ波の検出結果を示す。異常電位発生期間４１０に加えて、その前後の過渡期間ＴＴにおいてもＲ波の検出を停止するため、図８で示す体の動きに伴う心電波形の急峻な変化について検出停止期間ＳＴとして扱うため、Ｒ波の検出を停止し、過検出することを抑制できる。以上より、電極を設けた装着物を体に巻きつけて心電波形を取得する場合において、異常電位発生期間４１０およびその前後の過渡期間ＴＴについてＲ波の検出を停止することにより、体の動きに伴う心電波形の急峻な変化によるＲ波の過検出を抑制することができている。
　次に、過渡期間ＴＴの設定によるＲ波検出性能への影響について説明する。図９は、電極を貼付したベルト１３０を胸部に巻きつけた状態で、「体を左右に曲げる」動作をしたときの心電波形と、過渡期間を０ｍｓとした場合のＲ波の検出結果を示す。Ｒ波の検出停止期間ＳＴは、閾値ＳＨを超えた異常電位発生期間４１０と一致する。このとき、異常電位発生期間４１０同士の間の心電波形の急峻な変化をＲ波として過検出（図中三角印）している。
　一方、図１０は、取得した心電波形と、過渡期間を５００ｍｓとした場合のＲ波の検出結果を示す。図１０において、検出停止期間ＳＴは、異常電位発生期間４１０およびその前後の過渡期間ＴＴであり、異常電位発生期間４１０同士の間に発生する心電波形の急峻な変化をＲ波として過検出することを抑制できている。
　図１１は、過渡期間ＴＴとＲ波の過検出率の関係を示す。横軸は過渡期間ＴＴを示し、縦軸は過渡期間ＴＴが０ｍｓのときのＲ波の過検出数を１００％とし、過渡期間ＴＴを１００ｍｓごとに変化させたときの過検出率を示す。過渡期間ＴＴを長くすることにより、過検出率は減少し、過渡期間ＴＴが４００ｍｓのときに過検出率は最小値をとる。一方、過渡期間ＴＴを長くし過ぎると、Ｒ波を検出しない期間が長くなることから、過渡期間ＴＴは４００ｍｓ程度にすることが望ましい。
　以上のように、本実施の形態において心電位検出装置１００は、電極１１０（右電極１１０ａ，左電極１１０ｂ）とコントローラ２００とを備える。コントローラ２００は、電極１１０の接触状態の変化による異常電位を検出し、異常電位発生期間４１０およびその前後の過渡期間ＴＴについてＲ波の検出を停止する。これにより、Ｒ波の過検出を抑制できる。
　また、検出停止期間ＳＴにおいて、Ｒ波検出用閾値の更新をしないため、異常電位の検出に伴うＲ波検出用閾値の上昇によるＲ波の未検出を抑制できる。
　（実施例）
　以下、実施の形態１に係る心電位検出装置１００において、ディスポ電極を用いて心電波形を取得した場合、および導電性繊維電極を貼付したシャツを着て心電波形を取得した場合の実施例について示す。
　［実施例１］
　図１２はディスポ電極を体表面に貼付した状態で取得した心電波形を示す。図１２において異常電位発生期間４１０に「体を左右に曲げる」動作を実施しており、ディスポ電極と体表面との接触状態の変化による心電波形の急峻な変化が発生している。
　図１３は取得した心電波形と、異常電位を検出することなく、全ての期間についてＲ波を検出した場合のＲ波の検出結果を示す。図１３において、電極１１０の接触状態の変化による異常電位発生期間４１０の周辺において、２箇所でＲ波の過検出（図中三角印）が発生し、その後２箇所でＲ波の未検出が発生（図中×印）している。
　Ｒ波の特徴量は種々の要因（身体状態、電極の接触状態、個人差など）により、時間的な変動が発生するため、Ｒ波検出用閾値は直近に検出した特徴量のピークが出現する時刻の値を用いて更新する。このため、異常電位をＲ波として過検出したことによってＲ波検出用閾値が更新され上昇すると、異常電位終了後に本来検出Ｒ波の未検出が発生する。
　一方、図１４は取得した心電波形と、本発明により異常電位発生期間４１０およびその前後の過渡期間ＴＴ（５００ｍｓ）についてＲ波の検出を停止した場合の検出結果を示す。図１４に示す検出停止期間ＳＴについてＲ波の検出は停止され、体の動きに伴う心電波形の急峻な変化をＲ波として過検出することを抑制できている。また、Ｒ波の過検出に伴うＲ波検出用閾値の更新がないため、検出停止期間ＳＴが終了した後においてもＲ波を正しく検出できている。
　以上より、ディスポ電極を体表面に貼付した場合においても、異常電位発生期間４１０およびその前後の過渡期間ＴＴについてＲ波の検出を停止しているため、体の動き等に伴う心電波形の急峻な変化によるＲ波の過検出を抑制することができている。また、異常電位の検出に伴うＲ波検出用閾値の上昇によるＲ波の未検出を抑制することができている。
　［実施例２］
　図１５は、導電性繊維電極を貼付したシャツを着た状態で取得した心電波形を示す。図１５において、異常電位発生期間４１０に「体を前に倒す」動作を実施しており、導電性繊維電極と体表面との接触状態の変化による心電波形の急峻な変化が発生している。
　図１６は、取得した心電波形と、閾値を設けて異常電位を検出することなく、Ｒ波を検出した場合のＲ波の検出結果を示す。異常電位発生期間４１０の周辺において、５箇所でＲ波を過検出（図中三角印）している。また、Ｒ波の過検出に伴うＲ波検出用閾値の上昇により、異常電位終了後の期間において、４箇所でＲ波の未検出が発生（図中×印）している。
　一方、図１７は、実施の形態１の心電位検出装置１００で取得した心電波形と、異常電位発生期間４１０およびその前後の過渡期間ＴＴ（５００ｍｓ）についてＲ波の検出を停止した場合の検出結果を示す。図１７に示す検出停止期間ＳＴについてＲ波の検出は停止され、体の動きに伴う心電波形の急峻な変化をＲ波として過検出することを抑制できている。
　このように、Ｒ波の検出を停止することにより、過渡期間ＴＴ内のＲ波について２箇所でＲ波の未検出が発生しているが、Ｒ波の過検出に伴うＲ波検出用閾値の上昇がないため、検出停止期間ＳＴが終了した後においては、Ｒ波を正しく検出できている。
　以上のことから、導電性繊維電極を貼付したシャツを着た状態で心電波形を取得した場合においても、異常電位発生期間４１０およびその前後の過渡期間ＴＴについてＲ波の検出を停止することにより、体の動き等に伴う心電波形の急峻な変化によるＲ波の過検出を抑制することができている。また、Ｒ波の過検出によって生じるＲ波検出用閾値の上昇を防ぐことができ、Ｒ波の未検出を抑制することができている。
　図１８は、電極１１０を装着する装着媒体を変更したときの過渡期間ＴＴと過検出率の関係を示す。横軸は過渡期間ＴＴを示し、縦軸は過渡期間ＴＴが０ｍｓのときの過検出数を１００％とし、過渡期間ＴＴを１００ｍｓごとに変化させたときの過検出率を示す。どの装着媒体に電極１１０を装着した場合においても、異常電位発生期間４１０の前後に５００ｍｓ程度の過渡期間ＴＴを設けることで、過検出率が最小となっている。以上のことから過渡期間ＴＴは５００ｍｓ程度が望ましい。
　なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　本開示は、体表面と電極の接触状況の変化によるＲ波の誤検出を抑制することができる心電位検出装置に適用可能である。具体的には、心電計や心拍計などに、本開示は適用可能である。
　１００　心電位検出装置
　１１０　電極
　１１０ａ　右電極
　１１０ｂ　左電極
　１２０　配線
　１３０　ベルト（装着媒体）
　２００　コントローラ
　２１０　ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ　Ｆｒｏｎｔ　Ｅｎｄ）
　２１１　アンプ
　２１２　Ａ／Ｄコンバータ
　２２０　制御部
　２２１　ＢＰＦ（Ｂａｎｄ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）
　２２２　入力電位検出部
　２２３　Ｒ波検出部
　２３０　メモリ
　４１０　異常電位発生期間
　ＳＨ　閾値
　ＳＴ　検出停止期間
　ＴＴ　過渡期間

Claims (10)

  1. 　心電波形からＲ波を検出する心電位検出装置であって、
    　複数の電極と、
    　前記電極から入力される入力電圧を検出する検出部と、
    　前記入力電圧を基にＲ波を特定する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、前記入力電圧が所定の閾値を超える期間を含む検出停止期間において、Ｒ波の特定を停止する、
    心電位検出装置。
  2. 　前記検出停止期間は、さらに前記入力電圧が前記所定の閾値を超える期間の前後の所定の期間を含む、
    請求項１に記載の心電位検出装置。
  3. 　前記制御部は、さらに、Ｒ波の特定に係るＲ波検出用閾値を有し、
    　前記制御部は、Ｒ波候補検出期間において、前記Ｒ波検出用閾値に基づきＲ波候補を特定し、
    　前記Ｒ波候補検出期間は、前記入力電圧が前記所定の閾値を超える期間の終わりから所定の時間が経過するまでの期間と前記入力電圧が前記所定の閾値を超える期間とを除いた期間であり、
    　前記Ｒ波候補は、当該Ｒ波候補が特定されてから所定の時間が経過するまでの期間に、前記入力電圧が前記所定の閾値を超えないとき、Ｒ波として特定される、
    請求項１に記載の心電位検出装置。
  4. 　前記制御部は、さらに、Ｒ波の特定に係るＲ波検出用閾値を有し、
    　前記制御部は、前記検出停止期間を除く期間において、前記Ｒ波検出用閾値に基づきＲ波候補を特定し、
    　前記Ｒ波候補は、当該Ｒ波候補が特定されてから所定の時間が経過するまでの期間に、前記入力電圧が前記所定の閾値を超えないとき、Ｒ波として特定される、
    請求項１に記載の心電位検出装置。
  5. 　前記制御部は、Ｒ波の特定に係るＲ波検出用閾値を有し、
    　前記制御部は、前記検出停止期間を除いた期間においては前記入力電圧に基づいて前記Ｒ波検出用閾値を適応的に設定し、前記検出停止期間においては前記Ｒ波検出用閾値を変化させない、
    請求項１に記載の心電位検出装置。
  6. 　前記所定の閾値は、前記検出部の入力レンジに基づいて決定される、
    請求項１に記載の心電位検出装置。
  7. 　前記検出停止期間は、さらに前記入力電圧が前記所定の閾値を超える期間の前後の５００ｍｓを含む、
    請求項１に記載の心電位検出装置。
  8. 　前記電極は、人体に装着される装着物に設けられる、
    請求項１に記載の心電位検出装置。
  9. 　前記電極は、把持部材に設けられる、
    請求項１に記載の心電位検出装置。
  10. 　心電波形からＲ波を検出する心電位検出方法であって、
    　複数の電極から入力される入力電圧を検出し、
    　前記入力電圧を基にＲ波を特定し、
    　前記入力電圧が所定の閾値を超える期間について、Ｒ波の特定を停止する、
    心電位検出方法。
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