WO2018150849A1 - 生体情報測定装置、生体情報測定装置の制御方法、及び生体情報測定装置の制御プログラム - Google Patents

生体情報測定装置、生体情報測定装置の制御方法、及び生体情報測定装置の制御プログラム Download PDF

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山田 幸光
高井 大輔
俊季 中村
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アルプス電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a biological information measuring device, a biological information measuring device control method, and a biological information measuring device control program.
  • Patent Document 1 an electrocardiogram information measuring device provided on one surface of the electrocardiogram information measurement apparatus is attached to the chest and an electrocardiogram waveform is measured.
  • an electrocardiogram electrode provided on one surface of the electrocardiogram information measurement apparatus is attached to the chest and an electrocardiogram waveform is measured.
  • Patent Document 2 discloses an automatic attachment recognition device for recognizing that a detection instrument for detecting a biological signal of a living body is attached to a living body.
  • the automatic attachment recognition device of Patent Document 2 includes two electrodes, and when the detection instrument is attached to the living body, the two electrodes also contact the living body.
  • the automatic attachment recognition device recognizes that the detection instrument has been attached to the living body based on a high-frequency signal flowing between the two electrodes.
  • Patent Document 2 has a disadvantage that the configuration is large because it is necessary to provide electrodes separately from the detection instrument. Note that Patent Document 2 does not disclose any mention or specific configuration regarding the combined use of electrodes.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a biological information measuring device, a biological information measuring device control method, and a living body capable of measuring biological information with high accuracy with a simple configuration with few human operations. It is to provide a control program for an information measuring device.
  • the present invention includes a plurality of electrodes attached to a living body, a first signal applying unit that applies a first applied signal to one or more electrodes during biological information measurement for measuring biological information based on an electrical signal from the living body.
  • a biological information measuring unit that measures biological information
  • a mounting state detection that detects the mounting state of one or more electrodes with respect to the living body
  • a second signal applying unit that applies two applied signals to one or more electrodes, and a detection signal detected at the time of mounting state detection in one or more electrodes different from the electrodes to which the second applied signal is applied
  • a wearing state detection unit that detects a wearing state, and at least one or more electrodes to which the first application signal is applied during biological information measurement and one or more electrodes from which the detection signal is detected during biological information measurement Some are wearing One or more electrodes and the detection signal when the mounting state detecting second applied signal is applied is the same as at least a portion of the one or more electrodes that is detected during an electrical signal from the living body.
  • the living body information is measured and the wearing state is detected. Since the electrode is also used, it is possible to automatically detect the mounting state with a simple configuration as compared with the case where the electrode is prepared separately. Therefore, biological information can be measured with high accuracy with a simple configuration with few human operations. By detecting the wearing state, the reliability of the measurement data is increased, so that biological information can be measured with high accuracy with a simple configuration with few human operations.
  • the biological information measuring device of the present invention further includes a switching unit that switches at least part of the connection between the one or more electrodes, the first signal applying unit, and the second signal applying unit, and the plurality of electrodes includes
  • the switching unit includes a first connection state in which the first application signal is applied to the first electrode during measurement of biological information, and a second application signal is applied to the first electrode during detection of the wearing state. Can be switched to the second connection state.
  • the electrode can be used both at the time of biological information measurement and at the time of wearing state detection by a simple configuration in which the switching unit switches the connection between the first connection state and the second connection state.
  • the biological information measuring apparatus of the present invention further includes a relationship detection unit that detects a relationship signal representing a relative relationship between the plurality of input electrical signals, the plurality of electrodes includes a second electrode, and the switching unit includes At least part of the connection between the one or more electrodes, the first signal applying unit, the second signal applying unit, and the relationship detecting unit can be switched, and is detected at the first electrode in the first connection state.
  • a relationship detection unit that detects a relationship signal representing a relative relationship between the plurality of input electrical signals
  • the plurality of electrodes includes a second electrode
  • the switching unit includes At least part of the connection between the one or more electrodes, the first signal applying unit, the second signal applying unit, and the relationship detecting unit can be switched, and is detected at the first electrode in the first connection state.
  • the detection signal and the detection signal detected at the second electrode are input to the relationship detection unit, and in the second connection state, the first application signal and the detection signal detected at the second electrode are input to the relationship detection unit,
  • the relationship detection unit detects a relationship signal representing a relative relationship between the detection signal detected at the first electrode and the detection signal detected at the second electrode at the time of biological information measurement, and the relationship detection unit detects at the time of wearing state detection.
  • First A relationship signal representing a relative relationship between the additional signal and the detection signal detected at the second electrode is detected, and the biological information measurement unit measures the biological information based on the relationship signal detected at the time of the biological information measurement by the relationship detection unit.
  • the mounting state detection unit detects the mounting state based on the relationship signal detected when the relationship detection unit detects the mounting state.
  • the relationship detection unit can be used both when measuring biological information and when detecting the wearing state, with a simple configuration in which the switching unit switches the connection between the first connection state and the second connection state.
  • the second application signal includes at least one combination of a period during which a low voltage value is applied and a period during which a high voltage value higher than the low voltage value is applied
  • the detection unit calculates a low voltage average value that represents the average value of the related signal when the low voltage value is applied, and a low voltage dispersion that represents the dispersion of the related signal when the low voltage value is applied.
  • the state detection unit calculates a high voltage average value representing an average value of the related signal when the high voltage value is applied, and a high voltage dispersion representing a dispersion of the related signal when the high voltage value is applied,
  • the wearing state detection unit determines the absolute value of the difference between the first condition in which the low voltage dispersion is less than the low voltage threshold, the second condition in which the high voltage dispersion is less than the high voltage threshold, and the low voltage average value and the high voltage average value. Normal when all the third conditions are greater than the absolute value threshold Determines that the mounted state, it is determined that the wearing state detection unit, when at least one of the first and second conditions and the third condition is not satisfied, an abnormal mounted state.
  • the first application signal is a DC voltage
  • the second application signal is a rectangular wave voltage
  • the attachment state detection unit detects the first application signal when the attachment state is detected.
  • the mounting state is detected based on at least one of a rise time and a fall time of a signal representing a difference between the detection signal and the detection signal.
  • the configuration by detecting the rounding of the detection signal passing through the living body from at least one of the rising time and the falling time of the signal representing the difference between the first application signal and the detection signal, the configuration can be simplified.
  • the wearing state can be detected.
  • the wearing state detecting unit responds that the detection signal at the time of wearing state detection satisfies the condition corresponding to the abnormal wearing state, and the biological information by the biological information measuring unit. Stop measuring at least temporarily.
  • the wearing state detecting unit responds that the detection signal at the time of wearing state detection satisfies the condition corresponding to the normal wearing state, and the biological information by the biological information measuring unit. Start measuring.
  • the second applied signal has a signal waveform different from that of the noise signal.
  • the present invention relates to a method for controlling a biological information measuring device including a plurality of electrodes attached to a living body, wherein the biological information measuring device is configured to measure the biological information based on an electrical signal from the living body. Applying one applied signal to one or more electrodes, measuring biological information at the time of measuring biological information based on detection signals detected in the one or more electrodes, and mounting one or more electrodes on the living body Detected when applying a second applied signal to one or more electrodes at the time of detecting a wearing state for detecting a state, and at one or more electrodes different from the electrodes to which the second applied signal is applied.
  • Detecting a mounting state based on a detection signal and including one or more electrodes to which a first application signal is applied during biological information measurement and one or more electrodes from which the detection signal is detected during biological information measurement At least Biological information measurement, a part of which is the same as at least a part of one or more electrodes to which the second application signal is applied when the wearing state is detected and one or more electrodes from which the detection signal is detected when the wearing state is detected.
  • the present invention is a control program for a biological information measurement apparatus that causes a computer to execute the control method for the biological information measurement apparatus.
  • biological information can be measured with high accuracy with a simple configuration with few human operations.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a biological information measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a control system of the biological information measuring apparatus of FIG. 1 when measuring biological information.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a control system of the biological information measuring device of FIG. 1 when the wearing state is detected.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining a control method of the biological information measuring apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining a method for detecting the wearing state of the biological information measuring apparatus shown in FIG.
  • FIG. 6 is a graph illustrating exemplary control signals output from the arithmetic processing device illustrated in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a biological information measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a control system of the biological information measuring apparatus of FIG. 1 when measuring biological information.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a control system of the biological information measuring
  • FIG. 7 is a diagram showing an exemplary measurement signal obtained by measuring the second applied signal and the related signal shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing an exemplary measurement signal obtained by measuring the related signal shown in FIG.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the wearing state detection method of the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an exemplary applied signal and a first exemplary relationship signal in the first example.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an exemplary applied signal and a second exemplary relationship signal in the second example.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an exemplary applied signal and a third exemplary relationship signal in the second example.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a biological information measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the biological information measuring apparatus 100 includes a control device 110, a C pad 111C, an L pad 111L, an R pad 111R, a C wiring 112C, an L wiring 112L, and an R wiring 112R.
  • the C pad 111C includes a flat C insulator 113C and a flat plate-like first electrode 211C bonded to one surface of the C insulator 113C (also referred to as a common electrode, hereinafter may be referred to as a C electrode 211C).
  • the L pad 111L includes a flat plate-like L insulator 113L and a left second electrode 211L (hereinafter also referred to as an L electrode 211L) bonded to one surface of the L insulator 113L.
  • the R pad 111R includes a flat plate R insulator 113R and a right second electrode 211R (hereinafter also referred to as an R electrode 211R) bonded to one surface of the R insulator 113R.
  • each of the electrodes 211 is formed of a conductive member such as a metal and is exposed to the outside so as to be in contact with a living body.
  • the control device 110 accommodates parts constituting an electrical system described later.
  • the C wiring 112C connects the control device 110 and the C electrode 211C.
  • the L wiring 112L connects the control device 110 and the L electrode 211L.
  • the R wiring 112R electrically connects the control device 110 and the R electrode 211R.
  • the biological information measuring device 100 executes biological information measurement for measuring biological information based on an electrical signal from the living body and mounting state detection for detecting a mounting state of one or more electrodes 211 with respect to the living body.
  • the living body is, for example, a person.
  • the biological information is, for example, an electrocardiogram.
  • the biological information measuring apparatus 100 operates with the power of a built-in battery (not shown).
  • the C electrode 211C, the L electrode 211L, and the R electrode 211R are arranged on the skin near the heart of the human body.
  • the C electrode 211C is disposed closest to the heart between the L electrode 211L and the R electrode 211R.
  • the L electrode 211L and the R electrode 211R are arranged symmetrically about the C electrode 211C.
  • a voltage waveform between the C electrode 211C and the L electrode 211L is detected.
  • a voltage waveform between the C electrode 211C and the R electrode 211R is detected. The difference between the two detected voltage waveforms represents the electrocardiogram information of the human body.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a control system of the biological information measuring apparatus 100 when measuring biological information.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a control system of the biological information measuring apparatus 100 when the wearing state is detected.
  • the control device 110 includes a storage device 220 and an arithmetic processing device 230.
  • the storage device 220 stores the control program 221.
  • the control program 221 is read by the arithmetic processing device 230 and causes the arithmetic processing device 230 to implement a function for performing a part of the control method of the biological information measuring device 100 and other functions.
  • the storage device 220 is controlled by the arithmetic processing device 230 and stores necessary information as appropriate.
  • the storage device 220 is a non-transitory tangible storage medium.
  • the storage device 220 includes a ROM (read only memory) and a RAM (random access memory).
  • the storage device 220 is a volatile or nonvolatile storage medium.
  • the storage device 220 may be removable or non-removable.
  • the arithmetic processing unit 230 functions as the wearing state detection unit 231 and the biological information measurement unit 232 by reading and executing the control program 221 stored in the storage device 220.
  • the arithmetic processing unit 230 according to the present embodiment is a general-purpose computer, but may be an application specific integrated circuit (ASIC), and other functions that can implement the functions described in the present embodiment. It may be a circuit.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the control device 110 includes a C node 241C, an L node 241L, an R node 241R, a power supply node 243, a relay node 244, a first capacitor 251 to a fifth capacitor 255, and first resistors 261 to sixth. It includes a resistor 266, a first signal applying unit 271, a second signal applying unit 272, and a limiting circuit 273, and further includes a first switching unit 274a and a second switching unit 274b (hereinafter referred to as a switching unit 274 without distinction). A relationship detection unit 275 and a buffer 276.
  • the first capacitor 251 is connected between the C electrode 211C and the C node 241C.
  • the second capacitor 252 is connected between the L electrode 211L and the L node 241L.
  • the third capacitor 253 is connected between the R electrode 211R and the R node 241R.
  • the fourth capacitor 254 is connected between the C node 241C and the L node 241L.
  • the fifth capacitor 255 is connected between the C node 241C and the R node 241R.
  • the first resistor 261 is connected between the power supply node 243 and the L node 241L.
  • the second resistor 262 is connected between a ground voltage (GND) of about 0 V and the L node 241L.
  • the third resistor 263 is connected between the power supply node 243 and the R node 241R.
  • Fourth resistor 264 is connected between GND and R node 241R.
  • the fifth resistor 265 is connected between the power supply node 243 and the relay node 244.
  • the sixth resistor 266 is connected between the GND and the relay node 244.
  • the first signal applying unit 271 supplies a DC voltage (BIAS) of 1.5 V to the power supply node 243 via the buffer 276 in accordance with an instruction from the arithmetic processing unit 230.
  • BIAS DC voltage
  • the voltage division observed at the L node 241L, the R node 241R, and the relay node 244 due to the influence of the DC voltage BIAS between the power supply node 243 and GND is referred to as a first application signal 291.
  • the resistance values of the first resistor 261 to the sixth resistor 266 are determined so that the first applied signals 291 are all 1.2V.
  • the voltage applied from the first signal applying unit 271 to the L node 241L, the R node 241R, and the relay node 244 is applied from the first signal applying unit 271 to the C electrode 211C, the L electrode 211L, and the R electrode 211R, respectively. Treated as an electrical signal. That is, the first signal application unit 271 applies the first application signal 291 to the one or more electrodes 211.
  • the second signal applying unit 272 outputs a second applied signal 292 that is a rectangular wave voltage to the limiting circuit 273 in accordance with an instruction from the arithmetic processing unit 230.
  • the second signal application unit 272 applies the second application signal 292 to the one or more electrodes 211 as will be described later.
  • the second applied signal 292 has a signal waveform different from the noise signal generated when measuring biological information (FIG. 2) and detecting the wearing state (FIG. 3).
  • the limiting circuit 273 is connected between the second signal applying unit 272 and the first switching unit 274a.
  • the limiting circuit 273 limits the second applied signal 292 so that a current that is dangerous to the living body does not flow.
  • the voltage observed at the C node 241C at the time of biological information measurement (FIG. 2) is treated as an electrical signal detected at the C electrode 211C, and is called a C detection signal 293C.
  • the voltage observed at the L node 241L at the time of biological information measurement (FIG. 2) and at the time of wearing state detection (FIG. 3) is treated as an electrical signal detected at the L electrode 211L, and is called an L detection signal 293L.
  • the voltage observed at the R node 241R at the time of biological information measurement (FIG. 2) and at the time of wearing state detection (FIG. 3) is treated as an electrical signal detected at the R electrode 211R, and is called an R detection signal 293R.
  • the C detection signal 293C, the L detection signal 293L, and the R detection signal 293R may be referred to as a detection signal 293 without distinction.
  • the switching unit 274 switches at least a part of the connections among the one or more electrodes 211, the first signal applying unit 271, the second signal applying unit 272, and the relationship detecting unit 275, so It is configured to be switchable between a first connection state (FIG. 2) and a second connection state (FIG. 3) when the mounting state is detected.
  • the first switching unit 274a selectively connects the C node 241C to either the relay node 244 or the limit circuit 273 in accordance with an instruction from the arithmetic processing device 230.
  • the first switching unit 274a connects the C node 241C to the relay node 244, whereby the first applied signal 291 is applied from the first signal applying unit 271 to the C electrode 211C.
  • the first switching unit 274a connects the C node 241C to the limiting circuit 273, whereby the second applied signal 292 is applied from the second signal applying unit 272 to the C electrode 211C.
  • the second switching unit 274b selectively connects the relationship detection unit 275 to either the C node 241C or the relay node 244 in accordance with an instruction from the arithmetic processing device 230.
  • the second switching unit 274b connects the relationship detection unit 275 to the C node 241C, whereby the C detection signal 293C is input to the relationship detection unit 275.
  • the second switching unit 274 b connects the relationship detection unit 275 to the relay node 244, whereby the first application signal 291 is input to the relationship detection unit 275.
  • the relationship detection unit 275 includes a first differential amplifier 281, a first LPF 282, a second differential amplifier 283, and a second LPF 284.
  • the relationship detection unit 275 may refer to an L relationship signal 294L and an R relationship signal 294R (hereinafter referred to as a relationship signal 294 without distinction) representing a relative relationship (difference in the present embodiment) of a plurality of input electrical signals. ) Is detected.
  • the first differential amplifier 281 amplifies the change of the L detection signal 293L with respect to the input voltage from the second switching unit 274b, and generates an amplified signal.
  • the first LPF 282 is a low-pass filter, removes high-frequency noise from the amplified signal output from the first differential amplifier 281, generates an L-related signal 294 ⁇ / b> L, and sends the L-related signal 294 ⁇ / b> L to the arithmetic processing device 230.
  • the L-related signal 294L at the time of biological information measurement (FIG. 2) represents the difference between the C detection signal 293C and the L detection signal 293L with reference to the C detection signal 293C.
  • the L-related signal 294L at the time of detecting the wearing state (FIG. 3) represents the difference between the first application signal 291 and the L detection signal 293L with the first application signal 291 as a reference.
  • the second differential amplifier 283 amplifies the change of the R detection signal 293R with respect to the input voltage from the second switching unit 274b, and generates an amplified signal.
  • the second LPF 284 is a low-pass filter, removes high-frequency noise from the amplified signal output from the second differential amplifier 283, generates an R-related signal 294R, and sends it to the arithmetic processing unit 230.
  • the R-related signal 294R at the time of measuring biological information (FIG. 2) represents a difference between the C detection signal 293C and the R detection signal 293R with reference to the C detection signal 293C.
  • the R-related signal 294R at the time of mounting state detection (FIG. 3) represents the difference between the first application signal 291 and the R detection signal 293R with the first application signal 291 as a reference.
  • the mounting state detection unit 231 detects the mounting state of one or more electrodes 211 based on the relationship signal 294 detected by the relationship detection unit 275 when the mounting state is detected.
  • the attachment state detection unit 231 is one or more electrodes 211 different from the electrode 211 to which the second application signal 292 is applied when the attachment state is detected, in that the relationship signal 294 is generated based on the detection signal 293. It can also be said that the mounting state of the one or more electrodes 211 is detected based on the detection signal 293 detected in step.
  • the wearing state detection unit 231 responds that at least one of the L-related signal 294L and the R-related signal 294R at the time of wearing state detection satisfies the condition corresponding to the abnormal wearing state, and the biological information measuring unit 232 Stop measuring information at least temporarily. In response to the fact that at least one of the L-related signal 294L and the R-related signal 294R satisfies the condition corresponding to the normal wearing state when the wearing state is detected, the wearing state detecting unit 231 Start measuring information.
  • the biological information measurement unit 232 measures biological information based on the L relationship signal 294L detected by the relationship detection unit 275 when measuring the biological information.
  • the biological information measuring unit 232 measures biological information (in this embodiment, electrocardiogram) based on the R-related signal 294R when measuring biological information.
  • the biological information measurement unit 232 measures the biological information based on the detection signal 293 detected at the one or more electrodes 211 when measuring the biological information, in that the relationship signal 294 is generated based on the detection signal 293. I can say.
  • One or more electrodes 211 (that is, the C electrode 211C, the L electrode 211L, and the R electrode 211R) to which the first application signal 291 is applied during the biological information measurement and one or more detection signals 293 are detected during the biological information measurement.
  • One or more electrodes 211 (that is, C electrodes) to which the second applied signal 292 is applied when at least a part of the electrodes 211 (that is, the C electrode 211C, the L electrode 211L, and the R electrode 211R) is detected.
  • 211C and at least a part of one or more electrodes 211 (that is, the L electrode 211L and the R electrode 211R) from which the detection signal 293 is detected when the mounting state is detected.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining a control method of biological information measuring apparatus 100 shown in FIG.
  • the control method shown in FIG. 4 will be described with reference to the configurations of FIGS.
  • the control method is executed when the power is turned on for the first time or at regular intervals.
  • the wearing state detection unit 231 determines whether to start the wearing state detection. For example, if the setting is set to detect the mounting state, the mounting state detection unit 231 determines to start the detection of the mounting state, and proceeds to step 304. For example, if the setting indicates that the mounting state is not detected, the mounting state detection unit 231 determines that the detection of the mounting state is not started, and proceeds to step 310.
  • step 304 the mounting state detection unit 231 executes a mounting state detection method described later.
  • the mounting state detection method a determination is made between a normal mounting state and an abnormal mounting state.
  • the normal wearing state means that, for example, the C electrode 211C is in contact with the living body near the heart, the L electrode 211L is in proper contact with the left side of the C electrode 211C, and the R electrode 211R is C That is, the electrode 211C is in proper contact with the right side of the electrode 211C, and the L electrode 211L and the R electrode 211R are arranged symmetrically.
  • An abnormal wearing state is, for example, a state in which the C electrode 211C is displaced from the heart, a state in which one or more of the electrodes 211 are not sufficiently in contact with the living body, or the L electrode 211L and the R electrode 211R are symmetrical. It is in a state where it is not arranged.
  • step 306 when the determination result by the mounting state detection method is an abnormal mounting state, the mounting state detection unit 231 proceeds to step 308, and the determination result by the mounting state detection method is normal. If yes, go to Step 310.
  • the wearing state detection unit 231 places the biological information measuring apparatus 100 in the sleep state and ends the process.
  • the wearing state detection unit 231 stops measurement of biological information by the biological information measurement unit 232 at least temporarily in the sleep state.
  • the sleep state is a state of lower power than that at the time of measuring biological information. In other words, since vital information cannot be measured appropriately in an abnormal wearing state, wasteful power consumption can be suppressed.
  • the wearing state detection unit 231 confirms whether or not a normal wearing state is achieved by periodically executing this control method in the sleep state.
  • step 310 the wearing state detection unit 231 switches the switching unit 274 to the first connection state for measuring biological information (FIG. 2). After step 310, the wearing state detection unit 231 proceeds to step 312.
  • FIG. 6 is a graph showing an exemplary control signal 500 output from the mounting state detection unit 231 to the first signal application unit 271, the second signal application unit 272, and the switching unit 274.
  • Periods t1 to t7 indicate changes at the time of detection of a mounting state described later.
  • the switching unit 274 switches to the first connection state (FIG. 2) after the time t8, and the second signal applying unit 272 2
  • the application signal 292 is stopped, and the first signal application unit 271 outputs the first application signal 291.
  • a first application signal 291, that is, a DC voltage is applied from the first signal application unit 271 to the C electrode 211 ⁇ / b> C, the L electrode 211 ⁇ / b> L, and the R electrode 211 ⁇ / b> R.
  • the biological information measuring unit 232 measures biological information.
  • the first differential amplifier 281 amplifies a change in the L detection signal 293L with respect to the C detection signal 293C and generates an amplified signal.
  • the first LPF 282 removes high frequency noise from the amplified signal generated by the first differential amplifier 281 to generate the L-related signal 294L.
  • the biological information measurement unit 232 measures electrocardiogram based on the L relationship signal 294L.
  • the second differential amplifier 283 amplifies the change of the R detection signal 293R with respect to the C detection signal 293C, and generates an amplified signal.
  • the second LPF 284 removes high frequency noise from the amplified signal generated by the second differential amplifier 283 to generate an R-related signal 294R.
  • the biological information measuring unit 232 measures the electrocardiogram of the living body based on the R-related signal 294R. After step 312, the biological information measurement unit 232 proceeds to step 314.
  • step 314 the biological information measuring unit 232 returns to step 302 when one minute has elapsed since switching to the first connection state for measuring biological information (FIG. 2), and returns to step 312 when one minute has not elapsed. Return. That is, biological information is continuously measured for 1 minute.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining a wearing state detection method of biological information measuring apparatus 100 shown in FIG.
  • the wearing state detection method is executed, for example, in step 304 of the control method of the biological information measuring apparatus 100 shown in FIG.
  • step 402 of FIG. 5 the mounting state detection unit 231 switches the switching unit 274 to the second connection state (FIG. 3) for detecting the mounting state.
  • step 402 the wearing state detection unit 231 proceeds to step 404.
  • the switching unit 274 is switched to the second connection state (FIG. 3).
  • the second signal applying unit 272 outputs the second applied signal 292, and the first signal applying unit 271 outputs the first applied signal 291.
  • the second signal application unit 272 applies the second application signal 292 to the C electrode 211C.
  • the second applied signal 292 is a rectangular wave AC voltage that is the same as the control signal 500 in the periods t1 to t7 shown in FIG.
  • a first applied signal 291, that is, a DC voltage is applied from the first signal applying unit 271 to the L electrode 211 ⁇ / b> L and the R electrode 211 ⁇ / b> R.
  • step 404 of FIG. 5 the wearing state detection unit 231 sets the detection flag F to 0 and sets the count C to 0.
  • the detection flag F is used to determine whether the wearing state is normal.
  • the count C represents how many times the detection flag F has been confirmed continuously.
  • step 406 the wearing state detection unit 231 outputs a control signal 500 having a low voltage value VL in the period t1 to t2, as shown in FIG.
  • the second signal application unit 272 outputs the second application signal 292 having the same low voltage value VL as that of the control signal 500 in the period t1 to t2.
  • the wearing state detection unit 231 proceeds to step 408.
  • FIG. 7 shows the first measurement signal 502, the second measurement signal 504, and the third measurement signal 506.
  • the first measurement signal 502 is an exemplary signal obtained by measuring the second applied signal 292 applied to the C electrode 211C.
  • the second measurement signal 504 is an exemplary signal obtained by measuring the L-related signal 294L when the L electrode 211L is separated from the living body.
  • the third measurement signal 506 is an exemplary signal obtained by measuring the L-related signal 294L when the L electrode 211L is correctly in contact with the living body. For simplicity of explanation, it is assumed that the R-related signal 294R is the same as the L-related signal 294L.
  • the first measurement signal 502 changes in the same manner as the control signal 500 shown in FIG.
  • step 408 of FIG. 5 the wearing state detection unit 231 determines whether the related signal 294 satisfies the low voltage condition.
  • the wearing state detection unit 231 proceeds to step 410 when the low voltage condition is satisfied, and proceeds to step 412 when the low voltage condition is not satisfied.
  • the low voltage condition is satisfied.
  • the low voltage condition is not satisfied unless at least one of the L-related signal 294L and the R-related signal 294R is less than the threshold value TH1 over a predetermined period.
  • step 410 of FIG. 5 the wearing state detection unit 231 increments the detection flag F by one. That is, when the low voltage condition is satisfied, the detection flag F is increased by 1, and when the low voltage condition is not satisfied, the detection flag F does not change. After step 410, the wearing state detection unit 231 proceeds to step 412.
  • step 412 the wearing state detection unit 231 outputs a control signal 500 having a high voltage value VH in the period t 2 to t 3 as shown in FIG.
  • the second signal application unit 272 outputs the second application signal 292 having the same high voltage value VH as that of the control signal 500 in the period t1 to t2.
  • the wearing state detection unit 231 proceeds to step 414.
  • step 414 the wearing state detection unit 231 determines whether the related signal 294 satisfies the high voltage condition.
  • the wearing state detection unit 231 proceeds to step 416 when the high voltage condition is satisfied, and proceeds to step 418 when the high voltage condition is not satisfied.
  • the high voltage condition is satisfied if the L-related signal 294L and the R-related signal 294R both exceed the threshold value TH2 over a predetermined period in the period t2 to t3.
  • the high voltage condition is not satisfied unless at least one of the L relation signal 294L and the R relation signal 294R exceeds the threshold value TH2 over a predetermined period.
  • step 416 of FIG. 5 the wearing state detection unit 231 increments the detection flag F by one. That is, when the high voltage condition is satisfied, the detection flag F is incremented by 1, and when the high voltage condition is not satisfied, the detection flag F does not change. After step 416, the wearing state detection unit 231 proceeds to step 418.
  • step 418 the mounting state detection unit 231 proceeds to step 420 when the detection flag F exceeds 2, and proceeds to step 422 when the detection flag F does not exceed 2.
  • step 420 the wearing state detection unit 231 determines that the wearing state is normal. That is, when the condition that the sum of the number of times satisfying the low voltage condition and the number of times satisfying the high voltage condition exceeds 2 is determined, it is determined that the wearing state is normal. After step 420, the wearing state detection unit 231 ends the wearing state detection method.
  • step 422 the wearing state detection unit 231 proceeds to step 424 if the count C does not exceed 10, and proceeds to step 426 if the count C exceeds 10.
  • step 424 the wearing state detection unit 231 increments the count C by 1, and returns to step 406.
  • the control signal 500 repeats the same changes in the periods t3 to t5 and the periods t5 to t7 until the wearing state detection method ends.
  • the number of repetitions may be greater or less than three.
  • the wearing state detection unit 231 determines that the wearing state is abnormal. That is, when the condition that the total of the number of times satisfying the low voltage condition and the number of times satisfying the high voltage condition does not exceed 2 after the determination of the low voltage condition and the repetition of the high voltage condition are performed 12 times A determination is made that the wearing state is abnormal. After step 426, the wearing state detection unit 231 ends the wearing state detection method.
  • the wearing state detection unit 231 outputs the high voltage value VH over a period exceeding the threshold after time t7.
  • both the L-related signal 294L and the R-related signal 294R are used in the determination of the low voltage condition and the high voltage condition, but either one may be used.
  • the mounting state of at least one of the C electrode 211C and the L electrode 211L may be determined.
  • the mounting state of at least one of the C electrode 211C and the R electrode 211R may be determined.
  • the low voltage condition and the high voltage condition may be determined using a signal obtained by adding the L relation signal 294L and the R relation signal 294R.
  • the wearing state detection unit 231 determines that the wearing state is normal when the difference between the L relationship signal 294L and the R relationship signal 294R is equal to or smaller than the threshold value, and the difference between the L relationship signal 294L and the R relationship signal 294R has the threshold value. When it exceeds, you may determine with an abnormal mounting state.
  • FIG. 8 shows an exemplary fourth measurement signal 508 obtained by measuring the relational signal 294 when the electrode 211 is correctly in contact with the living body.
  • the wearing state detection unit 231 may detect the wearing state based on at least one of the rising time d1 and the falling time d2 of the relationship signal 294 when the wearing state is detected.
  • the rise time d1 and the fall time d2 of the fourth measurement signal 508 are small.
  • the resistance is large, and therefore the rise time d1 and the fall time d2 of the fourth measurement signal 508 are large.
  • the control signal 500 in FIG. 6 rises at time t2
  • the normal time is satisfied if the rise time d1 when the fourth measurement signal 508 in FIG. 8 changes from the low voltage threshold TH3 to the high voltage threshold TH4 is within the threshold.
  • the wearing state is determined, and if the threshold value is exceeded, an abnormal wearing state is determined.
  • the control signal 500 in FIG. 6 falls at time t3, it is normal if the fall time d2 when the fourth measurement signal 508 in FIG. 8 changes from the high voltage threshold TH4 to the low voltage threshold TH3 is within the threshold.
  • the wearing state is determined, and if the threshold value is exceeded, an abnormal wearing state is determined.
  • the biological information measuring apparatus 100 applies the second applied signal 292 to the living body. Since the electrode 211 is also used at the time of detection, the mounting state can be automatically detected with a simple configuration as compared with the case where the electrode 211 is prepared separately. By detecting the wearing state, the reliability of the measurement data is increased, so that biological information can be measured with high accuracy with a simple configuration with few human operations.
  • the switching unit 274 is configured to switch the connection between the first connection state (FIG. 2) and the second connection state (FIG. 3), so that the electrodes can be used when measuring biological information and detecting the wearing state. 211 can also be used.
  • connection between the first connection state (FIG. 2) and the second connection state (FIG. 3) is switched by the switching unit 274, and the relationship between the biological information measurement and the wearing state detection is related.
  • the detection unit 275 can also be used.
  • the wearing state can be detected with a simple configuration.
  • the measurement of biological information can be automatically started based on the wearing state, it is possible to avoid the complicated operation of the user and improve the convenience.
  • the present embodiment it is possible to accurately detect the mounting state of the electrode 211 without misidentifying the second application signal 292 as a noise signal.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining the wearing state detection method of the present embodiment.
  • the wearing state detection method of the present embodiment is executed by the biological information measuring apparatus 100 shown in FIG. 3 of the first embodiment, and is executed, for example, in step 304 of the control method of the first embodiment shown in FIG.
  • step 304 of the control method of the first embodiment shown in FIG. hereinafter, when referring to the constituent elements, reference is mainly made to FIG. 3 of the first embodiment.
  • FIG. 10 shows an exemplary applied signal 641 representing the second applied signal 292 in the first example and a first exemplary related signal representing the L related signal 294L obtained when the exemplary applied signal 641 is applied in the first example. 642.
  • the first example corresponds to a normal wearing state in which the L electrode 211L is correctly in contact with the living body.
  • FIG. 11 shows an example applied signal 641 representing the second applied signal 292 in the second example, and a second example related signal representing the L related signal 294L obtained when the example applied signal 641 is applied in the second example. 643.
  • the example applied signal 641 of the second example is the same as the example applied signal 641 of the first example.
  • the second example corresponds to an abnormal wearing state in which the L electrode 211L is separated from the living body.
  • FIG. 12 shows an example applied signal 641 representing the second applied signal 292 in the third example, and a third example related signal representing the L related signal 294L obtained when the example applied signal 641 is applied in the third example.
  • the example applied signal 641 of the third example is the same as the example applied signal 641 of the first example.
  • the third example corresponds to an abnormal wearing state in which the L electrode 211L is separated from the living body.
  • the third exemplary relationship signal 644 includes a larger amount of noise than in the second example.
  • the mounting state detection method of the present embodiment will be described with reference to the examples of FIGS. 10 to 12, but the examples shown in FIGS. 10 to 12 do not cover all cases. 10 to 12, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage in arbitrary units. Although the present embodiment will be described only with respect to the mounting state of the L electrode 211L, it is similarly applied to the R electrode 211R.
  • Step 602 of FIG. 9 the mounting state detection unit 231 switches the switching unit 274 to the second connection state (FIG. 3) for mounting state detection. After step 602, the method proceeds to step 604.
  • step 604 of FIG. 9 the wearing state detection unit 231 sets the count C to zero.
  • the count C represents the number of times that the condition corresponding to the normal wearing state is satisfied.
  • step 606 of FIG. 9 the wearing state detection unit 231 sets the detection flag F to 0. As will be described later, the detection flag F is used to determine whether the wearing state is normal. After step 606, the method proceeds to step 608.
  • the wearing state detection unit 231 controls the first signal application unit 271 to output the first application signal 291 as a DC voltage.
  • the first applied signal 291 is applied to the L electrode 211L and the R electrode 211R, and is further input to the first differential amplifier 281 and the second differential amplifier 283.
  • the wearing state detection unit 231 controls the second signal application unit 272 to output the second application signal 292.
  • the second application signal 292 is applied to the C electrode 211C and transmitted to the human body.
  • the exemplary applied signal 641 shown in FIG. 10 that is the exemplary second applied signal 292 is about 0 before the time A1 and after the time A9. That is, the exemplary application signal 641 is applied in the period between the time A1 and the time A9 and is not applied in the other periods.
  • the exemplary applied signal 641 rises linearly from a low voltage value of about 0 at time A1 to a high voltage value of about 2000 at time A2, and remains at a substantially constant high voltage value from time A2 to time A3;
  • the voltage drops linearly from a high voltage value of about 2000 at time A3 to a low voltage value of about 0 at time A4, and is maintained at a substantially constant low voltage value from time A4 through time A5 to time A6.
  • the exemplary applied signal 641 rises linearly from a low voltage value of about 0 at time A6 to a high voltage value of about 2000 at time A7, and remains at a substantially constant high voltage value from time A7 to time A8. And decreases linearly from a high voltage value of about 2000 at time A8 to a low voltage value of about 0 at time A9.
  • the waveform from the time A1 to the time A4 and the waveform from the time A6 to the time A9 are substantially the same. That is, the example application signal 641 includes at least one combination of a period during which a low voltage value is applied and a period during which a high voltage value is applied.
  • the wearing state detection unit 231 acquires the relationship signal 294 while applying the first application signal 291 and the second application signal 292.
  • the relationship signal 294 is acquired at each time labeled between time A1 and time A9 shown in FIGS.
  • the wearing state detection unit 231 proceeds to step 610.
  • the first exemplary relationship signal 642 changes substantially following the change of the exemplary applied signal 641. That is, the first exemplary relationship signal 642 takes a relatively high value between time A2 and time A3, between time A7 and time A8, and takes a relatively low value between time A4 and time A6. .
  • the first exemplary relationship signal 642 forms two peaks as a whole.
  • the second exemplary relationship signal 643 is not significantly affected by changes in the exemplary applied signal 641, and is substantially constant between about 0 and about 500. is there.
  • the third exemplary relationship signal 644 is greatly affected by changes in the exemplary applied signal 641 as compared to the example of FIG. That is, it takes a higher value between time A1 and time A9 than in other periods.
  • the third exemplary relationship signal 644 forms a peak as a whole.
  • the wearing state detection unit 231 calculates the low voltage average value EL and the low voltage dispersion VL of the relation signal 294 acquired when the second applied signal 292 is at a low voltage. 10 to 12, when the second applied signal 292 is at a low voltage, it is between time A4 and time A6.
  • the wearing state detection unit 231 determines whether the first condition that the low voltage dispersion VL is less than the low voltage threshold is satisfied. Satisfying the first condition means that the relational signal 294 substantially follows the second applied signal 292 when the voltage is low. If the first condition is satisfied, there is a possibility that the wearing state is normal. Therefore, after 1 is added to the detection flag F in step 614, the method proceeds to step 616. If the first condition is not satisfied, the method proceeds to step 616 because of an abnormal mounting condition.
  • the value of the relational signal 294 at the time of low voltage is between about ⁇ 800 and about 0 and there is slight fluctuation, but it does not include the local maximum value before and after, so low voltage dispersion VL is determined to be less than the low voltage threshold. Even in the abnormal wearing state of FIG. 11 and FIG. 12, the value of the relational signal 294 at the time of low voltage does not change greatly, so the low voltage dispersion VL is determined to be less than the low voltage threshold.
  • the wearing state detection unit 231 calculates the high voltage average value EH and the high voltage variance VH of the relation signal 294 acquired when the second applied signal 292 is at a high voltage. 10 to 12, when the second applied signal 292 is at a high voltage, it is between time A2 and time A3 and between time A7 and time A8.
  • the wearing state detection unit 231 determines whether the second condition in which the high voltage dispersion VH is less than the high voltage threshold is satisfied. Satisfaction of the second condition means that the relational signal 294 substantially follows the second applied signal 292 when the voltage is high. If the second condition is satisfied, there is a possibility that the wearing state is normal. Therefore, after 1 is added to the detection flag F in step 620, the method proceeds to step 622. If the second condition is not satisfied, the method proceeds to step 622 because of an abnormal mounting condition.
  • the value of the relational signal 294 at the time of high voltage is between about 500 and about 1000, and although there is a slight fluctuation, it does not include the front and back local minimum values. Is determined to be less than the high voltage threshold. Even in the abnormal wearing state of FIG. 11 and FIG. 12, the value of the relationship signal 294 at the time of high voltage does not change greatly, so that the high voltage dispersion VH is determined to be less than the high voltage threshold.
  • the mounting state detection unit 231 determines whether the third condition in which the absolute value of the difference between the high voltage average value EH and the low voltage average value EL is greater than the absolute value threshold is satisfied. Satisfaction of the third condition means that the relational signal 294 substantially follows the second applied signal 292 that changes between a low voltage and a high voltage. When the third condition is satisfied, there is a possibility that the wearing state is normal. Therefore, after 1 is added to the detection flag F in step 624, the method proceeds to step 626. If the third condition is not satisfied, the method proceeds to step 626 because of an abnormal mounting condition.
  • the wearing state detection unit 231 determines whether the detection flag F is 3. The closer the detection flag F is to 3, the more the relationship signal 294 follows the change of the second application signal 292, which means that there is a high possibility of a normal wearing state.
  • step 628 the mounting state detection unit 231 determines that the mounting state is abnormal and ends the present method. That the detection flag F is not 3 means that at least one of the first condition, the second condition, and the third condition is not satisfied.
  • step 626 If it is determined in step 626 that the detection flag F is 3, the method proceeds to step 630.
  • the detection flag F being 3 means that the first condition, the second condition, and the third condition are all satisfied.
  • step 630 the wearing state detection unit 231 determines whether the count C is two.
  • the count C represents how many times it is determined that there is a high possibility of a normal wearing state. If it is determined in step 630 that the count C is not 2, the wearing state detection unit 231 adds 1 to the count C in step 632 and executes step 606 and the subsequent steps again. If it is determined in step 630 that the count C is 2, the mounting state detection unit 231 determines in step 634 that the mounting state is normal, and ends the present method.
  • the second application signal 292 includes at least one combination of a period during which a low voltage value is applied and a period during which a high voltage value higher than the low voltage value is applied.
  • a low voltage average value EL representing an average value of the relational signal 294 when the low voltage value is applied, and a low voltage dispersion VL representing a dispersion of the relational signal 294 when the low voltage value is applied;
  • the wearing state detection unit 231 has a high voltage average value EH representing the average value of the relationship signal 294 when a high voltage value is applied, and a high voltage dispersion representing the variance of the relationship signal 294 when a high voltage value is applied.
  • the wearing state detection unit 231 detects the first condition that the low voltage variance VL is less than the low voltage threshold, the second condition that the high voltage variance VH is less than the high voltage threshold, and the low voltage average value EL. And the absolute value of the difference between the high voltage average value EH When all the third conditions larger than the threshold value are satisfied, it is determined that the wearing state is normal, and the wearing state detection unit 231 does not satisfy at least one of the first condition, the second condition, and the third condition. In this case, it is determined that the wearing state is abnormal. Therefore, it can be accurately determined that the relational signal 294 follows the second application signal 292 compared to the case where any of the conditions is not used for the determination.
  • the present invention can be applied to various biological information measuring devices attached to a living body, for example, biological information measuring devices used for electrocardiographic measurement, electrooculogram measurement, and myoelectric potential measurement.
  • R detection signal 294 ... Relationship signal
  • 294 ... related signal (294L ... L related signal, 294R ... R related signal) 641 ... Exemplary applied signal, 642 ... First exemplary relationship signal 643 ... Second exemplary relationship signal, 644 ... Third exemplary relationship signal

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Abstract

生体情報測定装置100は、生体情報測定時に第1印加信号291を電極211に印加する第1信号印加部271と、電極211の検出信号293に基づいて生体情報測定時に生体情報を測定する生体情報測定部232と、装着状態検出時に第2印加信号292を電極211に印加する第2信号印加部272と、装着状態検出時に検出信号293に基づいて装着状態を検出する装着状態検出部231とを備え、生体情報測定時の電極211の少なくとも一部が、装着状態検出時の電極211の少なくとも一部と同じである。

Description

生体情報測定装置、生体情報測定装置の制御方法、及び生体情報測定装置の制御プログラム
 本発明は、生体情報測定装置、生体情報測定装置の制御方法、及び生体情報測定装置の制御プログラムに関するものである。
 従来、人などの生体に装着して、生体から発生する心電情報などの生体情報を測定する生体情報測定装置がある。生体情報測定装置の一つとして、特許文献1に心電情報計測装置が開示されている。特許文献1の心電情報計測装置では、心電情報計測装置の一面に設けられた心電電極を胸部に貼り付け、心電波形を測定する。特許文献1の心電情報計測装置にて高精度に心電を測定するには、はがれなく接触しているかを、人が確認する必要がある。
 特許文献2には、生体の生体信号を検出する検出器具が生体に装着されたことを認識するための自動装着認識装置が開示されている。特許文献2の自動装着認識装置は2つの電極を備え、生体に検出器具が装着されたときに2つの電極も生体に接触する。自動装着認識装置は、2つの電極間に流れる高周波信号に基づいて、検出器具が生体に装着されたことを認識する。
特開2014-108141号明細書 特開2004-313494号明細書
 しかしながら、特許文献2の自動装着認識装置は、検出器具とは別に電極を設ける必要があるので、構成が大きいという不利益がある。なお、特許文献2には、電極を兼用することについての、言及や具体的な構成については何ら開示がない。
 本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、人の操作が少なく簡単な構成で高精度に生体情報を測定できる生体情報測定装置、生体情報測定装置の制御方法、及び生体情報測定装置の制御プログラムを提供することにある。
 本発明は、生体に装着される複数の電極と、生体からの電気信号に基づいて生体情報を測定する生体情報測定時に第1印加信号を1つ以上の電極に印加する第1信号印加部と、1つ以上の電極において検出された検出信号に基づいて生体情報測定時に、生体情報を測定する生体情報測定部と、生体に対する1つ以上の電極の装着状態を検出する装着状態検出時に、第2印加信号を1つ以上の電極に印加する第2信号印加部と、第2印加信号を印加された電極とは異なる1つ以上の電極おいて装着状態検出時に検出された検出信号に基づいて装着状態を検出する装着状態検出部と、を備え、生体情報測定時に第1印加信号が印加される1つ以上の電極と生体情報測定時に検出信号が検出される1つ以上の電極との少なくとも一部が、装着状態検出時に第2印加信号が印加される1つ以上の電極と装着状態検出時に検出信号が検出される1つ以上の電極との少なくとも一部と同じである、生体情報測定装置である。
 この構成によれば、生体情報測定時には生体に第1印加信号を印加し、装着状態検出時には生体に第2印加信号を印加する生体情報測定装置において、生体情報測定時と装着状態検出時とで電極が兼用されるので、別々に電極を用意する場合に比べて、簡単な構成で自動的に装着状態を検出することができる。従って、人の操作が少なく簡単な構成で高精度に生体情報を測定できる。装着状態を検出することにより、測定データの信頼性が高くなるので、人の操作が少なく簡単な構成で高精度に生体情報を測定できる。
 好適には本発明の生体情報測定装置において、1つ以上の電極と第1信号印加部と第2信号印加部との間の少なくとも一部の接続を切り替える切り替え部をさらに備え、複数の電極が、第1電極を含み、切り替え部が、生体情報測定時において第1電極に第1印加信号が印加される第1接続状態と、装着状態検出時において第1電極に第2印加信号が印加される第2接続状態とに切り替え可能である。
 この構成によれば、切り替え部で第1接続状態と第2接続状態とに接続を切り替える簡単な構成により、生体情報測定時と装着状態検出時とで電極を兼用できる。
 好適には本発明の生体情報測定装置において、入力された複数の電気信号の相対関係を表す関係信号を検出する関係検出部をさらに備え、複数の電極が、第2電極を含み、切り替え部が、1つ以上の電極と第1信号印加部と第2信号印加部と関係検出部との間の少なくとも一部の接続を切り替え可能であり、第1接続状態において、第1電極において検出された検出信号と第2電極において検出された検出信号とが関係検出部に入力され、第2接続状態において、第1印加信号と第2電極において検出された検出信号とが関係検出部に入力され、関係検出部が、生体情報測定時に、第1電極において検出された検出信号と第2電極において検出された検出信号との相対関係を表す関係信号を検出し、関係検出部が、装着状態検出時に、第1印加信号と第2電極において検出された検出信号との相対関係を表す関係信号を検出し、生体情報測定部が、関係検出部により生体情報測定時に検出された関係信号に基づいて生体情報を測定し、装着状態検出部が、関係検出部により装着状態検出時に検出された関係信号に基づいて、装着状態を検出する。
 この構成によれば、切り替え部で第1接続状態と第2接続状態とに接続を切り替える簡単な構成により、生体情報測定時と装着状態検出時とで関係検出部を兼用できる。
 好適には本発明の生体情報測定装置において、第2印加信号が、低電圧値を印加する期間と低電圧値よりも高い高電圧値を印加する期間との組み合わせを少なくとも1つ含み、装着状態検出部が、低電圧値が印加されたときの関係信号の平均値を表す低電圧平均値と、低電圧値が印加されたときの関係信号の分散を表す低電圧分散とを算出し、装着状態検出部が、高電圧値が印加されたときの関係信号の平均値を表す高電圧平均値と、高電圧値が印加されたときの関係信号の分散を表す高電圧分散とを算出し、装着状態検出部が、低電圧分散が低電圧閾値未満である第1条件と、高電圧分散が高電圧閾値未満である第2条件と、低電圧平均値と高電圧平均値との差の絶対値が絶対値閾値より大きい第3条件と、をすべて満たす場合に、正常な装着状態であると判定し、装着状態検出部が、第1条件と第2条件と第3条件との少なくとも1つが満たされない場合に、異常な装着状態であると判定する。
 この構成によれば、第1条件と第2条件と第3条件とのいずれかを判定に使用しない場合に比べて、関係信号が第2印加信号に追従していることを正確に判定できる。
 好適には本発明の生体情報測定装置において、第1印加信号が、直流電圧であり、第2印加信号が、矩形波電圧であり、装着状態検出部が、装着状態検出時に、第1印加信号と検出信号との差分を表す信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間との少なくとも一方に基づいて装着状態を検出する。
 この構成によれば、第1印加信号と検出信号との差分を表す信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間との少なくとも一方から、生体を通った検出信号のなまりを検出することで、簡単な構成で装着状態を検出することができる。
 好適には本発明の生体情報測定装置において、装着状態検出部は、装着状態検出時における検出信号が、異常な装着状態に対応した条件を満たすことに応答して、生体情報測定部による生体情報の測定を少なくとも一時的に停止する。
 この構成によれば、装着状態に基づいて、生体情報の測定を少なくとも一時的に停止することができるので、異常な装着状態での不必要な生体情報の測定を防ぐことができ、無駄な電力消費を抑制できる。
 好適には本発明の生体情報測定装置において、装着状態検出部は、装着状態検出時における検出信号が、正常な装着状態に対応した条件を満たすことに応答して、生体情報測定部による生体情報の測定を開始する。
 この構成によれば、装着状態に基づいて、自動的に生体情報の測定を開始することができるので、使用者の煩雑な操作を回避して利便性を高めることができる。
 好適には本発明の生体情報測定装置において、第2印加信号が、ノイズ信号と異なる信号波形をもつ。
 この構成によれば、第2印加信号をノイズ信号と誤認することなく、電極の装着状態を正確に検出できる。
 本発明は、生体に装着される複数の電極を備える生体情報測定装置の制御方法であって、生体情報測定装置が、生体からの電気信号に基づいて生体情報を測定する生体情報測定時に、第1印加信号を1つ以上の電極に印加することと、1つ以上の電極において検出された検出信号に基づいて生体情報測定時に生体情報を測定することと、生体に対する1つ以上の電極の装着状態を検出する装着状態検出時に第2印加信号を1つ以上の電極に印加することと、第2印加信号を印加された電極とは異なる1つ以上の電極おいて装着状態検出時に検出された検出信号に基づいて装着状態を検出することと、を含み、生体情報測定時に第1印加信号が印加される1つ以上の電極と生体情報測定時に検出信号が検出される1つ以上の電極との少なくとも一部が、装着状態検出時に第2印加信号が印加される1つ以上の電極と装着状態検出時に検出信号が検出される1つ以上の電極との少なくとも一部と同じである、生体情報測定装置の制御方法である。
 本発明は、上記の生体情報測定装置の制御方法をコンピュータに実行させる生体情報測定装置の制御プログラムである。
 本発明によれば、人の操作が少なく簡単な構成で高精度に生体情報を測定できる。
図1は、本発明の実施形態の生体情報測定装置の構成図である。 図2は、生体情報測定時における図1の生体情報測定装置の制御系統の構成図である。 図3は、装着状態検出時における図1の生体情報測定装置の制御系統の構成図である。 図4は、図1に示す生体情報測定装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。 図5は、図1に示す生体情報測定装置の装着状態検出方法を説明するためのフローチャートである。 図6は、図2及び図3に示す演算処理装置から出力される例示的な制御信号を示すグラフである。 図7は、図3に示す第2印加信号と関係信号とを測定して得られる例示的な測定信号を示す図である。 図8は、図3に示す関係信号を測定して得られる例示的な測定信号を示す図である。 図9は、第2実施形態の装着状態検出方法を説明するためのフローチャートである。 図10は、第1例における例示的印加信号と第1例示的関係信号とを示す図である。 図11は、第2例における例示的印加信号と第2例示的関係信号とを示す図である。 図12は、第2例における例示的印加信号と第3例示的関係信号とを示す図である。
(全体構成)
 以下、本発明の実施形態に係る生体情報測定装置について説明する。図1は、本発明の実施形態の生体情報測定装置100の構成図である。生体情報測定装置100は、制御装置110と、Cパッド111CとLパッド111LとRパッド111Rと、C配線112CとL配線112LとR配線112Rとを含む。
 Cパッド111Cは、平板状のC絶縁体113Cと、C絶縁体113Cの片面に貼り合わせた平板状の第1電極211C(コモン電極とも呼ばれ、以下、C電極211Cと呼ぶ場合がある)とを含む。Lパッド111Lは、平板状のL絶縁体113Lと、L絶縁体113Lの片面に貼り合わせた左第2電極211L(以下、L電極211Lと呼ぶ場合がある)とを含む。Rパッド111Rは、平板状のR絶縁体113Rと、R絶縁体113Rの片面に貼り合わせた右第2電極211R(以下、R電極211Rと呼ぶ場合がある)とを含む。以下、C電極211CとL電極211LとR電極211Rとを区別せずに、電極211と呼ぶ場合がある。電極211は、いずれも、金属などの導電性部材で形成されており、生体に接触可能なように外部に露出されている。
 制御装置110は、後述の電気系統を構成する部品を収容している。C配線112Cは、制御装置110とC電極211Cとを接続している。L配線112Lは、制御装置110とL電極211Lとを接続している。R配線112Rは、制御装置110とR電極211Rとを電気的に接続している。
 生体情報測定装置100は、生体からの電気信号に基づいて生体情報を測定する生体情報測定と、生体に対する1つ以上の電極211の装着状態を検出する装着状態検出とを実行する。生体は、例えば、人である。生体情報は、例えば、心電である。生体情報測定装置100は、図示しない内蔵電池の電力により動作する。
 C電極211CとL電極211LとR電極211Rとが、人体の心臓近くの皮膚上に配置される。C電極211Cは、L電極211LとR電極211Rとの間で、心臓に一番近く配置される。生体に正しく装着したとき、L電極211LとR電極211Rとが、C電極211Cを中心として対称に配置される。C電極211CとL電極211Lとの間の電圧波形が検出される。さらに、C電極211CとR電極211Rとの間の電圧波形が検出される。検出された2つの電圧波形の差分が、人体の心電情報を表す。
(制御装置)
 図2は、生体情報測定時における生体情報測定装置100の制御系統の構成図である。図3は、装着状態検出時における生体情報測定装置100の制御系統の構成図である。図2に示すように、制御装置110は、記憶装置220と演算処理装置230とを含む。
 記憶装置220は、制御プログラム221を記憶する。制御プログラム221は、演算処理装置230によって読み出されて、演算処理装置230に、生体情報測定装置100の制御方法の一部を行うための機能、及び他の機能を実装させる。
 演算処理装置230が種々の機能を実行するとき、記憶装置220は、演算処理装置230に制御されて、適宜必要な情報を記憶する。記憶装置220は、非一時的な有形の記憶媒体である。記憶装置220は、ROM(read only memory)及びRAM(random access memory)を含む。記憶装置220は、揮発性または不揮発性の記憶媒体である。記憶装置220は、取り外し可能であってもよく、取り外し不能であってもよい。
 演算処理装置230は、記憶装置220に記憶された制御プログラム221を読み出して実行することにより、装着状態検出部231及び生体情報測定部232として機能する。本実施形態の演算処理装置230は、汎用コンピュータであるが、特定用途向け集積回路(ASIC;application specific integrated circuits)であってもよく、本実施形態で説明される各機能を実装可能な他の回路であってもよい。
 装着状態検出部231及び生体情報測定部232の動作については、後で詳細に説明する。
 図2に示すように、制御装置110は、Cノード241C、Lノード241L、Rノード241R、電源ノード243、中継ノード244、第1キャパシタ251~第5キャパシタ255、第1抵抗器261~第6抵抗器266、第1信号印加部271、第2信号印加部272、及び制限回路273を含み、さらに、第1切り替え部274a及び第2切り替え部274b(以下、区別せずに切り替え部274と呼ぶ場合がある)、関係検出部275、並びにバッファ276を含む。
 第1キャパシタ251は、C電極211CとCノード241Cとの間に接続されている。第2キャパシタ252は、L電極211LとLノード241Lとの間に接続されている。第3キャパシタ253は、R電極211RとRノード241Rとの間に接続されている。第4キャパシタ254は、Cノード241CとLノード241Lとの間に接続されている。第5キャパシタ255は、Cノード241CとRノード241Rとの間に接続されている。
 C電極211C、L電極211L、及びR電極211Rに電気信号を印加するという場合、それぞれ、Cノード241C、Lノード241L、及びRノード241Rに電気信号を印加することを意味する。
 第1抵抗器261は、電源ノード243とLノード241Lとの間に接続されている。第2抵抗器262は、約0Vのグランド電圧(GND)とLノード241Lとの間に接続されている。第3抵抗器263は、電源ノード243とRノード241Rとの間に接続されている。第4抵抗器264は、GNDとRノード241Rとの間に接続されている。第5抵抗器265は、電源ノード243と中継ノード244との間に接続されている。第6抵抗器266は、GNDと中継ノード244との間に接続されている。
 第1信号印加部271は、演算処理装置230からの指示に従って、バッファ276を介して電源ノード243に、1.5Vの直流電圧(BIAS)を供給する。電源ノード243とGNDとの間の直流電圧BIASの影響によるLノード241L、Rノード241R、及び中継ノード244で観測される分圧が、第1印加信号291と呼ばれる。
 第1印加信号291が、すべて1.2Vとなるように、第1抵抗器261~第6抵抗器266の抵抗値が決定される。第1信号印加部271からLノード241L、Rノード241R、及び中継ノード244に印加される電圧が、第1信号印加部271からC電極211C、L電極211L、及びR電極211Rにそれぞれ印加される電気信号として扱われる。すなわち、第1信号印加部271は、1つ以上の電極211に第1印加信号291を印加する。
 第2信号印加部272は、演算処理装置230からの指示に従って、制限回路273に矩形波電圧である第2印加信号292を出力する。第2信号印加部272は、後述のように、1つ以上の電極211に第2印加信号292を印加する。第2印加信号292は、生体情報測定時(図2)及び装着状態検出時(図3)に発生するノイズ信号と異なる信号波形をもつ。
 制限回路273は、第2信号印加部272と第1切り替え部274aとの間に接続されている。制限回路273は、生体に危険が及ぶほどの電流が流れないように、第2印加信号292を制限する。
 生体情報測定時(図2)にCノード241Cで観測される電圧が、C電極211Cにおいて検出される電気信号として扱われ、C検出信号293Cと呼ばれる。生体情報測定時(図2)及び装着状態検出時(図3)にLノード241Lで観測される電圧が、L電極211Lにおいて検出される電気信号として扱われ、L検出信号293Lと呼ばれる。生体情報測定時(図2)及び装着状態検出時(図3)にRノード241Rで観測される電圧が、R電極211Rにおいて検出される電気信号として扱われ、R検出信号293Rと呼ばれる。以下、C検出信号293C、L検出信号293L、及びR検出信号293Rを区別せずに、検出信号293と呼ぶ場合がある。
 切り替え部274は、1つ以上の電極211と第1信号印加部271と第2信号印加部272と関係検出部275との間の少なくとも一部の接続を切り替えることにより、生体情報測定時の第1接続状態(図2)と装着状態検出時の第2接続状態(図3)とに切り替え可能に構成されている。
 第1切り替え部274aは、演算処理装置230からの指示に従って、Cノード241Cを、中継ノード244と制限回路273とのいずれかに選択的に接続する。生体情報測定時(図2)に、第1切り替え部274aがCノード241Cを中継ノード244に接続することにより、第1信号印加部271からC電極211Cに第1印加信号291が印加される。装着状態検出時(図3)に、第1切り替え部274aがCノード241Cを制限回路273に接続することにより、第2信号印加部272からC電極211Cに第2印加信号292が印加される。
 第2切り替え部274bは、演算処理装置230からの指示に従って、関係検出部275を、Cノード241Cと中継ノード244とのいずれかに選択的に接続する。生体情報測定時(図2)に、第2切り替え部274bが関係検出部275をCノード241Cに接続することにより、関係検出部275にC検出信号293Cが入力される。装着状態検出時(図3)に、第2切り替え部274bが関係検出部275を中継ノード244に接続することにより、関係検出部275に第1印加信号291が入力される。
 関係検出部275は、第1差動増幅器281、第1LPF282、第2差動増幅器283、及び第2LPF284を含む。関係検出部275は、入力された複数の電気信号の相対関係(本実施形態では、差分)を表すL関係信号294L及びR関係信号294R(以下、区別せずに、関係信号294と呼ぶ場合がある)を検出する。
 第1差動増幅器281は、第2切り替え部274bからの入力電圧に対するL検出信号293Lの変化を増幅し、増幅信号を生成する。第1LPF282は、ローパスフィルター(law pass filter)であり、第1差動増幅器281から出力される増幅信号の高周波ノイズを除去してL関係信号294Lを生成し、演算処理装置230に送る。生体情報測定時(図2)のL関係信号294Lは、C検出信号293Cを基準としたC検出信号293CとL検出信号293Lとの差分を表す。装着状態検出時(図3)のL関係信号294Lは、第1印加信号291を基準とした第1印加信号291とL検出信号293Lとの差分を表す。
 第2差動増幅器283は、第2切り替え部274bからの入力電圧に対するR検出信号293Rの変化を増幅し、増幅信号を生成する。第2LPF284は、ローパスフィルターであり、第2差動増幅器283から出力される増幅信号の高周波ノイズを除去してR関係信号294Rを生成し、演算処理装置230に送る。生体情報測定時(図2)のR関係信号294Rは、C検出信号293Cを基準としたC検出信号293CとR検出信号293Rとの差分を表す。装着状態検出時(図3)のR関係信号294Rは、第1印加信号291を基準とした第1印加信号291とR検出信号293Rの差分を表す。
(装着状態検出部の動作の概要)
 装着状態検出部231は、関係検出部275により装着状態検出時に検出された関係信号294に基づいて、1つ以上の電極211の装着状態を検出する。関係信号294は、検出信号293に基づいて生成されるという点で、装着状態検出部231は、装着状態検出時に、第2印加信号292が印加された電極211とは異なる1つ以上の電極211において検出された検出信号293に基づいて、1つ以上の電極211の装着状態を検出するとも言える。
 装着状態検出部231は、装着状態検出時におけるL関係信号294LとR関係信号294Rとの少なくとも一方が、異常な装着状態に対応した条件を満たすことに応答して、生体情報測定部232による生体情報の測定を少なくとも一時的に停止する。装着状態検出部231は、装着状態検出時におけるL関係信号294LとR関係信号294Rとの少なくとも一方が、正常な装着状態に対応した条件を満たすことに応答して、生体情報測定部232による生体情報の測定を開始する。
(生体情報測定部の動作の概要)
 生体情報測定部232は、関係検出部275により生体情報測定時に検出されたL関係信号294Lに基づいて生体情報を測定する。生体情報測定部232は、生体情報測定時にR関係信号294Rに基づいて生体情報(本実施形態では、心電)を測定する。関係信号294は、検出信号293に基づいて生成されるという点で、生体情報測定部232は、生体情報測定時に、1つ以上の電極211において検出された検出信号293に基づいて生体情報を測定するとも言える。
 生体情報測定時に第1印加信号291が印加される1つ以上の電極211(すなわち、C電極211C、L電極211L、及びR電極211R)と生体情報測定時に検出信号293が検出される1つ以上の電極211(すなわち、C電極211C、L電極211L、及びR電極211R)との少なくとも一部が、装着状態検出時に第2印加信号292が印加される1つ以上の電極211(すなわち、C電極211C)と装着状態検出時に検出信号293が検出される1つ以上の電極211(すなわち、L電極211L、及びR電極211R)との少なくとも一部と同じである。
(生体情報測定装置の制御方法)
 図4は、図1に示す生体情報測定装置100の制御方法を説明するためのフローチャートである。図2及び図3の構成を参照しながら、図4に示す制御方法を説明する。例えば、始めて電源を投入したとき、または一定期間ごとに制御方法が実行される。
 まず、ステップ302において、装着状態検出部231は、装着状態の検出を開始するか判定する。例えば、設定により、装着状態の検出をするように設定されている場合、装着状態検出部231は、装着状態の検出を開始すると判定して、ステップ304に進む。例えば、設定により、装着状態の検出をしないように設定されている場合、装着状態検出部231は、装着状態の検出を開始しないと判定して、ステップ310に進む。
 ステップ304において、装着状態検出部231は、後述の装着状態検出方法を実行する。装着状態検出方法では、正常な装着状態と異常な装着状態とのいずれかの判定が下される。
 正常な装着状態とは、例えば、C電極211Cが心臓の近くで生体に接触しており、かつ、L電極211LがC電極211Cの左に適切に接触しており、かつ、R電極211RがC電極211Cの右に適切に接触しており、かつ、L電極211LとR電極211Rとが対称に配置されていることである。異常な装着状態とは、例えば、C電極211Cが心臓からずれている状態、電極211の1つ以上が生体に十分に接触していない状態、または、L電極211LとR電極211Rとが対称に配置されていない状態である。
 ステップ304の後、ステップ306において、装着状態検出部231は、装着状態検出方法による判定結果が異常な装着状態である場合、ステップ308に進み、装着状態検出方法による判定結果が正常な装着状態である場合、ステップ310に進む。
 ステップ308において、装着状態検出部231は、生体情報測定装置100をスリープ状態にして、処理を終了する。装着状態検出部231は、スリープ状態において、生体情報測定部232による生体情報の測定を少なくとも一時的に停止する。スリープ状態は、生体情報測定時に比べて小電力な状態である。すなわち、異常な装着状態においては適切に生体情報を測定できないので、無駄な電力消費を抑えることができる。装着状態検出部231は、スリープ状態において、定期的に本制御方法を実行することにより、正常な装着状態になったかを確認する。
 ステップ310において、装着状態検出部231は、切り替え部274を生体情報測定用の第1接続状態(図2)に切り替える。ステップ310の後、装着状態検出部231は、ステップ312に進む。
 図6は、装着状態検出部231から、第1信号印加部271、第2信号印加部272、及び切り替え部274に出力される例示的な制御信号500を示すグラフである。期間t1~t7は、後述の装着状態検出時の変化を示す。期間t7~t8に示すように高電圧値VHの期間の長さが閾値を超えると、時刻t8後に切り替え部274が、第1接続状態(図2)に切り替わり、第2信号印加部272が第2印加信号292を停止し、第1信号印加部271が第1印加信号291を出力する。第1信号印加部271から、C電極211C、L電極211L、及びR電極211Rに、第1印加信号291、すなわち、直流電圧が印加される。
 図4のステップ312において、生体情報測定部232は、生体情報を測定する。生体情報測定時、第1差動増幅器281は、C検出信号293Cに対するL検出信号293Lの変化を増幅し、増幅信号を生成する。第1LPF282は、第1差動増幅器281で生成された増幅信号の高周波ノイズを除去してL関係信号294Lを生成する。生体情報測定部232は、L関係信号294Lに基づいて心電を測定する。
 第2差動増幅器283は、C検出信号293Cに対するR検出信号293Rの変化を増幅し、増幅信号を生成する。第2LPF284は、第2差動増幅器283で生成された増幅信号の高周波ノイズを除去してR関係信号294Rを生成する。生体情報測定部232は、R関係信号294Rに基づいて生体の心電を測定する。ステップ312の後、生体情報測定部232は、ステップ314に進む。
 ステップ314において、生体情報測定部232は、生体情報測定用の第1接続状態(図2)に切り替わってから1分経過した場合、ステップ302に戻り、1分経過していない場合、ステップ312に戻る。すなわち、1分間、連続して生体情報が測定される。
(装着状態検出方法)
 図5は、図1に示す生体情報測定装置100の装着状態検出方法を説明するためのフローチャートである。装着状態検出方法は、例えば、図4に示す生体情報測定装置100の制御方法のステップ304において実行される。
 まず、図5のステップ402において、装着状態検出部231は、切り替え部274を装着状態検出用の第2接続状態(図3)に切り替える。ステップ402の後、装着状態検出部231は、ステップ404に進む。
 図6に示すように、第1接続状態(図2)の後の時刻t1において制御信号500が高電圧値VHから低電圧値VLに変化すると、切り替え部274が、第2接続状態(図3)に切り替わり、第2信号印加部272が第2印加信号292を出力し、第1信号印加部271が第1印加信号291を出力する。第2信号印加部272は、C電極211Cに第2印加信号292を印加する。第2印加信号292は、図6に示す期間t1~t7における制御信号500と同じ、矩形波の交流電圧である。第1信号印加部271から、L電極211L及びR電極211Rに、第1印加信号291、すなわち、直流電圧が印加される。
 図5のステップ404において、装着状態検出部231は、検出フラグFを0にし、カウントCを0にする。検出フラグFは、装着状態が正常であるか判定するのに使用される。カウントCは、連続して何回検出フラグFを確認したかを表す。ステップ404の後、装着状態検出部231は、ステップ406に進む。
 ステップ406において、装着状態検出部231は、図6に示すように、期間t1~t2において低電圧値VLの制御信号500を出力する。第2信号印加部272は、期間t1~t2において制御信号500と同じ低電圧値VLの第2印加信号292を出力する。ステップ406の後、装着状態検出部231は、ステップ408に進む。
 図7は、第1測定信号502、第2測定信号504、及び第3測定信号506を示す。第1測定信号502は、C電極211Cに印加される第2印加信号292を測定して得られる例示的な信号である。第2測定信号504は、L電極211Lが生体から離間しているときにL関係信号294Lを測定して得られる例示的な信号である。
 第3測定信号506は、L電極211Lが生体に正しく接触しているときのL関係信号294Lを測定した例示的な信号である。説明を簡単にするため、R関係信号294Rは、L関係信号294Lと同じとする。第1測定信号502は、図6に示す制御信号500と同様の変化をする。
 図5のステップ408において、装着状態検出部231は、関係信号294が低電圧条件を満たすか判定する。装着状態検出部231は、低電圧条件が満たされる場合、ステップ410に進み、低電圧条件が満たされない場合、ステップ412に進む。
 図7の第3測定信号506に示すように、期間t1~t2において、L関係信号294L及びR関係信号294Rが所定の期間にわたって閾値TH1未満であれば、低電圧条件が満たされる。期間t1~t2において、第2測定信号504に示すように、L関係信号294LとR関係信号294Rとの少なくとも一方が所定の期間にわたって閾値TH1未満でなければ、低電圧条件が満たされない。
 図5のステップ410において、装着状態検出部231は、検出フラグFを1増やす。すなわち、低電圧条件が満たされた場合に、検出フラグFが1増え、低電圧条件が満たされない場合に、検出フラグFが変化しない。ステップ410の後、装着状態検出部231は、ステップ412に進む。
 ステップ412において、装着状態検出部231は、図6に示すように、期間t2~t3において高電圧値VHの制御信号500を出力する。第2信号印加部272は、期間t1~t2において制御信号500と同じ高電圧値VHの第2印加信号292を出力する。ステップ412の後、装着状態検出部231は、ステップ414に進む。
 ステップ414において、装着状態検出部231は、関係信号294が高電圧条件を満たすか判定する。装着状態検出部231は、高電圧条件が満たされる場合、ステップ416に進み、高電圧条件が満たされない場合、ステップ418に進む。
 図7の第3測定信号506に示すように、期間t2~t3において、L関係信号294L及びR関係信号294Rが、いずれも所定の期間にわたって閾値TH2を上回れば、高電圧条件が満たされる。期間t2~t3において、第2測定信号504に示すように、L関係信号294LとR関係信号294Rとの少なくとも一方が所定の期間にわたって閾値TH2を上回らなければ、高電圧条件が満たされない。
 図5のステップ416において、装着状態検出部231は、検出フラグFを1増やす。すなわち、高電圧条件が満たされた場合に、検出フラグFが1増え、高電圧条件が満たされない場合に、検出フラグFが変化しない。ステップ416の後、装着状態検出部231は、ステップ418に進む。
 ステップ418において、装着状態検出部231は、検出フラグFが2を越えている場合、ステップ420に進み、検出フラグFが2を越えていない場合、ステップ422に進む。
 ステップ420において、装着状態検出部231は、正常な装着状態であるという判定を下す。すなわち、低電圧条件を満たす回数と高電圧条件を満たす回数との合計が2を越えるという条件が満たされた場合に、正常な装着状態であるという判定が下される。ステップ420の後、装着状態検出部231は、装着状態検出方法を終了する。
 ステップ422において、装着状態検出部231は、カウントCが10を上回っていない場合、ステップ424に進み、カウントCが10を上回っている場合、ステップ426に進む。
 ステップ424において、装着状態検出部231は、カウントCを1増やし、ステップ406に戻る。図6の期間t3~t7に示すように、装着状態検出方法が終わるまで、制御信号500は、期間t1~t3と同じ変化を、期間t3~t5及び期間t5~t7において繰り返す。繰り返し数は、3回より多くてもよく、少なくてもよい。
 図5のステップ426において、装着状態検出部231は、異常な装着状態であるという判定を下す。すなわち、低電圧条件の判定と高電圧条件との繰り返しを12回行った後、低電圧条件を満たす回数と高電圧条件を満たす回数との合計が2を越えないという条件が満たされた場合に、異常な装着状態であるという判定が下される。ステップ426の後、装着状態検出部231は、装着状態検出方法を終了する。
 図6の例示的な制御信号500に示すように、装着状態検出部231は、装着状態検出方法を終了すると、時刻t7以降、閾値を超える期間にわたって高電圧値VHを出力する。
 本実施形態では、低電圧条件及び高電圧条件の判定において、L関係信号294LとR関係信号294Rとの両方を使用しているが、いずれか一方が使用されてもよい。L関係信号294Lに基づいて、C電極211CとL電極211Lとの少なくとも一方の装着状態を判定してもよい。R関係信号294Rに基づいて、C電極211CとR電極211Rとの少なくとも一方の装着状態を判定してもよい。L関係信号294LとR関係信号294Rとを加算した信号を使用して、低電圧条件及び高電圧条件を判定してもよい。
 正常な装着状態において、C電極211Cが心臓の近くに接触し、L電極211LとR電極211RとがC電極211Cを中心として対称に配置される。従って、正しい装着状態において、L関係信号294LとR関係信号294Rとが類似した波形となる。装着状態検出部231は、L関係信号294LとR関係信号294Rとの差が閾値以下である場合に、正常な装着状態と判定し、L関係信号294LとR関係信号294Rとの差が閾値を上回る場合に、異常な装着状態と判定してもよい。
 図8は、電極211が生体に正しく接触しているときの関係信号294を測定して得られる例示的な第4測定信号508を示す。装着状態検出部231は、装着状態検出時に、関係信号294の立ち上がり時間d1と立ち下がり時間d2との少なくとも一方に基づいて装着状態を検出してもよい。正常な装着状態では、電極211と生体との間の抵抗が小さいので、第4測定信号508の立ち上がり時間d1及び立ち下がり時間d2が小さい。電極211が生体から部分的にまたは全体的に離間している場合、抵抗が大きいので、第4測定信号508の立ち上がり時間d1及び立ち下がり時間d2が大きい。
 例えば、図6の制御信号500が時刻t2において立ち上がるとき、図8の第4測定信号508が低電圧閾値TH3から高電圧閾値TH4まで変化するときの立ち上がり時間d1が、閾値以内であれば正常な装着状態と判定し、閾値を越えれば異常な装着状態と判定する。図6の制御信号500が時刻t3において立ち下がるとき、図8の第4測定信号508が高電圧閾値TH4から低電圧閾値TH3まで変化するときの立ち下がり時間d2が、閾値以内であれば正常な装着状態と判定し、閾値を越えれば異常な装着状態と判定する。
 本実施形態によれば、生体情報測定時には生体に第1印加信号291を印加し、装着状態検出時には生体に第2印加信号292を印加する生体情報測定装置100において、生体情報測定時と装着状態検出時とで電極211が兼用されるので、別々に電極211を用意する場合に比べて、簡単な構成で自動的に装着状態を検出することができる。装着状態を検出することにより、測定データの信頼性が高くなるので、人の操作が少なく簡単な構成で高精度に生体情報を測定できる。
 本実施形態によれば、切り替え部274で第1接続状態(図2)と第2接続状態(図3)とに接続を切り替える簡単な構成により、生体情報測定時と装着状態検出時とで電極211を兼用できる。
 本実施形態によれば、切り替え部274で第1接続状態(図2)と第2接続状態(図3)とに接続を切り替える簡単な構成により、生体情報測定時と装着状態検出時とで関係検出部275を兼用できる。
 本実施形態によれば、第1印加信号291と検出信号293との差分を表す信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間との少なくとも一方から、生体を通った検出信号293のなまりを検出することで、簡単な構成で装着状態を検出することができる。
 本実施形態によれば、装着状態に基づいて、生体情報の測定を少なくとも一時的に停止することができるので、異常な装着状態での不必要な生体情報の測定を防ぐことができ、無駄な電力消費を抑制できる。
 本実施形態によれば、装着状態に基づいて、自動的に生体情報の測定を開始することができるので、使用者の煩雑な操作を回避して利便性を高めることができる。
 本実施形態によれば、第2印加信号292をノイズ信号と誤認することなく、電極211の装着状態を正確に検出できる。
(第2実施形態)
 次に、第2実施形態の装着状態検出方法について説明する。図9は、本実施形態の装着状態検出方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態の装着状態検出方法は、第1実施形態の図3に示す生体情報測定装置100により実行され、例えば、図4に示す第1実施形態の制御方法のステップ304において実行される。以下、構成要素を参照するときは、主に第1実施形態の図3を参照する。
 図10は、第1例における第2印加信号292を表す例示的印加信号641と、第1例において例示的印加信号641を印加したときに得られるL関係信号294Lを表す第1例示的関係信号642とを示す。第1例は、L電極211Lが生体に正しく接触している正常な装着状態に対応する。
 図11は、第2例における第2印加信号292を表す例示的印加信号641と、第2例において例示的印加信号641を印加したときに得られるL関係信号294Lを表す第2例示的関係信号643とを示す。第2例の例示的印加信号641は、第1例の例示的印加信号641と同じである。第2例は、L電極211Lが生体から離間している異常な装着状態に対応する。
 図12は、第3例における第2印加信号292を表す例示的印加信号641と、第3例において例示的印加信号641を印加したときに得られるL関係信号294Lを表す第3例示的関係信号644とを示す。第3例の例示的印加信号641は、第1例の例示的印加信号641と同じである。第3例は、L電極211Lが生体から離間している異常な装着状態に対応する。第3例では、第2例に比べて大きなノイズが第3例示的関係信号644に含まれる。
 以下、図10から図12の例を参照しながら、本実施形態の装着状態検出方法について説明するが、図10から図12に示す例は、すべての事例を網羅するわけではない。図10から図12において、横軸は時間を表し、縦軸は電圧を任意単位で表す。本実施形態は、L電極211Lの装着状態についてのみ説明するが、R電極211Rにも同様に適用される。
 まず、図9のステップ602において、装着状態検出部231は、切り替え部274を装着状態検出用の第2接続状態(図3)に切り替える。ステップ602の後、本方法は、ステップ604に進む。
 図9のステップ604において、装着状態検出部231は、カウントCを0にする。後述のように、カウントCは、正常な装着状態に対応する条件が満足される回数を表す。ステップ604の後、本方法は、ステップ606に進む。
 図9のステップ606において、装着状態検出部231は、検出フラグFを0にする。後述のように、検出フラグFは、正常な装着状態であるか判定するのに使用される。ステップ606の後、本方法、ステップ608に進む。
 図9のステップ608において、装着状態検出部231は、第1信号印加部271を制御して直流電圧として第1印加信号291を出力させる。第1印加信号291は、L電極211LとR電極211Rとに印加され、さらに、第1差動増幅器281と第2差動増幅器283とに入力される。
 さらに、ステップ608において、装着状態検出部231は、第2信号印加部272を制御して第2印加信号292を出力させる。第2印加信号292は、C電極211Cに印加されて、人体に伝達される。
 例示的な第2印加信号292である図10に示す例示的印加信号641は、時間A1以前と時間A9以降とにおいて約0である。すなわち、例示的印加信号641は、時間A1から時間A9の間の期間において印加され、その他の期間において印加されない。
 例示的印加信号641は、時間A1における約0の低電圧値から時間A2における約2000の高電圧値まで直線的に上昇し、時間A2から時間A3まで略一定の高電圧値のまま維持され、時間A3における約2000の高電圧値から時間A4における約0の低電圧値まで直線的に低下し、時間A4から時間A5を経て時間A6まで略一定の低電圧値のまま維持される。
 さらに、例示的印加信号641は、時間A6における約0の低電圧値から時間A7における約2000の高電圧値まで直線的に上昇し、時間A7から時間A8まで略一定の高電圧値のまま維持され、時間A8における約2000の高電圧値から時間A9における約0の低電圧値まで直線的に低下する。例示的印加信号641において、時間A1から時間A4までの波形と時間A6から時間A9までの波形とは略同一である。すなわち、例示的印加信号641は、低電圧値を印加する期間と高電圧値を印加する期間との組み合わせを少なくとも1つ含む。
 さらに、図9のステップ608において、装着状態検出部231は、第1印加信号291と第2印加信号292とを印加しながら、関係信号294を取得する。関係信号294は、図10から図12に示す時間A1から時間A9の間のラベルのついた各時間において取得される。ステップ608の後、装着状態検出部231は、ステップ610に進む。
 図10に示すように、正常な装着状態では、第1例示的関係信号642は、例示的印加信号641の変化に概ね追従して変化する。すなわち、第1例示的関係信号642は、時間A2から時間A3の間と、時間A7から時間A8の間とにおいて比較的高い値をとり、時間A4から時間A6の間において比較的低い値をとる。第1例示的関係信号642は、全体として2つの山を形成する。
 図11に示すように、ノイズの小さい異常な装着状態では、第2例示的関係信号643は、例示的印加信号641の変化にあまり影響を受けず、約0から約500の間で略一定である。図12に示すように、ノイズの大きい異常な装着状態では、第3例示的関係信号644は、図11の例に比べて例示的印加信号641の変化に大きく影響を受ける。すなわち、時間A1から時間A9の間において、それ以外の期間に比べて高い値をとる。第3例示的関係信号644は、全体として1つの山を形成する。
 図9のステップ610において、装着状態検出部231は、第2印加信号292の低電圧時に取得された関係信号294の低電圧平均値ELと低電圧分散VLとを算出する。図10から図12において、第2印加信号292の低電圧時は、時間A4から時間A6の間である。
 図9のステップ612において、装着状態検出部231は、低電圧分散VLが低電圧閾値未満である第1条件を満たすか判定する。第1条件を満たすことは、低電圧時に関係信号294が第2印加信号292に概ね追従していることを意味する。第1条件が満たされる場合、正常な装着状態である可能性があるので、ステップ614において検出フラグFに1が加算された後、本方法がステップ616に進む。第1条件が満たされない場合、異常な装着状態であるので、本方法がステップ616に進む。
 図10の正常な装着状態では、低電圧時における関係信号294の値は、約-800から約0の間であり、若干の揺らぎがあるものの、前後の極大値を含まないので、低電圧分散VLは低電圧閾値未満と判定される。図11と図12との異常な装着状態でも、低電圧時における関係信号294の値は大きく変化しないので、低電圧分散VLは低電圧閾値未満と判定される。
 図9のステップ616において、装着状態検出部231は、第2印加信号292の高電圧時に取得された関係信号294の高電圧平均値EHと高電圧分散VHとを算出する。図10から図12において、第2印加信号292の高電圧時は、時間A2から時間A3の間と時間A7から時間A8の間とである。
 図9のステップ618において、装着状態検出部231は、高電圧分散VHが高電圧閾値未満である第2条件が満たされるか判定する。第2条件が満たされることは、高電圧時に関係信号294が第2印加信号292に概ね追従していることを意味する。第2条件が満たされる場合、正常な装着状態である可能性があるので、ステップ620において検出フラグFに1が加算された後、本方法がステップ622に進む。第2条件が満たされない場合、異常な装着状態であるので、本方法がステップ622に進む。
 図10の正常な装着状態では、高電圧時における関係信号294の値は、約500から約1000の間であり、若干の揺らぎがあるものの、前後の極小値を含まないので、高電圧分散VHは高電圧閾値未満と判定される。図11と図12との異常な装着状態でも、高電圧時における関係信号294の値は大きく変化しないので、高電圧分散VHは高電圧閾値未満と判定される。
 図9のステップ622において、装着状態検出部231は、高電圧平均値EHと低電圧平均値ELとの差の絶対値が絶対値閾値より大きい第3条件が満たされるか判定する。第3条件が満たされることは、関係信号294が、低電圧時と高電圧時との間で変化する第2印加信号292に概ね追従していることを意味する。第3条件が満たされる場合、正常な装着状態である可能性があるので、ステップ624において検出フラグFに1が加算された後、本方法がステップ626に進む。第3条件が満たされない場合、異常な装着状態であるので、本方法がステップ626に進む。
 図10の正常な装着状態では、差の絶対値が、1500程度であるため、絶対値閾値より大きいと判定される。図11の異常な装着状態では、差の絶対値が、100程度しかないので、絶対値閾値より大きくないと判定される。図12の異常な装着状態では、差の絶対値が、400程度しかないので、絶対値閾値より大きくないと判定される。
 ステップ626において、装着状態検出部231は、検出フラグFが3であるか判定する。検出フラグFが3に近いほど、関係信号294が、第2印加信号292の変化に追従しており、正常な装着状態である可能性が高いことを意味する。
 ステップ626において、検出フラグFが3でないと判定された場合、ステップ628において、装着状態検出部231は、異常な装着状態であるという判定を下し、本方法を終了する。検出フラグFが3でないことは、第1条件と第2条件と第3条件との少なくとも1つが満たされないことを意味する。
 ステップ626において、検出フラグFが3であると判定された場合、本方法が、ステップ630に進む。検出フラグFが3であることは、第1条件と第2条件と第3条件とがすべて満たされたことを意味する。
 ステップ630において、装着状態検出部231は、カウントCが2であるか判定する。カウントCは、正常な装着状態である可能性が高いという判定が、何回行われたかを表す。ステップ630において、カウントCが2ではないと判定された場合、装着状態検出部231は、ステップ632において、カウントCに1を加算してステップ606以降を再度実行する。ステップ630において、カウントCが2であると判定された場合、装着状態検出部231は、ステップ634において、正常な装着状態であるという判定を下して、本方法を終了する。
(まとめ)
 本実施形態によれば、装着状態検出方法の相違点を除いて、第1実施形態と同様の効果が得られる。
 本実施形態によれば、第2印加信号292が、低電圧値を印加する期間と低電圧値よりも高い高電圧値を印加する期間との組み合わせを少なくとも1つ含み、装着状態検出部231が、低電圧値が印加されたときの関係信号294の平均値を表す低電圧平均値ELと、低電圧値が印加されたときの関係信号294の分散を表す低電圧分散VLとを算出し、装着状態検出部231が、高電圧値が印加されたときの関係信号294の平均値を表す高電圧平均値EHと、高電圧値が印加されたときの関係信号294の分散を表す高電圧分散VHとを算出し、装着状態検出部231が、低電圧分散VLが低電圧閾値未満である第1条件と、高電圧分散VHが高電圧閾値未満である第2条件と、低電圧平均値ELと高電圧平均値EHとの差の絶対値が絶対値閾値より大きい第3条件とをすべて満たす場合に、正常な装着状態であると判定し、装着状態検出部231が、第1条件と第2条件と第3条件との少なくとも1つが満たされない場合に、異常な装着状態であると判定する。従って、いずれかの条件を判定に使用しない場合に比べて、関係信号294が第2印加信号292に追従していることを正確に判定できる。
 本発明は上述した実施形態には限定されない。すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
 本発明は、生体に装着される様々な生体情報測定装置、例えば、心電測定、眼電位測定、筋電位測定に使用される生体情報測定装置に適用可能である。
100…生体情報測定装置、110…制御装置
211…電極(211C…第1電極(C電極)、211L…左第2電極(L電極)、211R…右第2電極(R電極))
221…制御プログラム、231…装着状態検出部、232…生体情報測定部
271…第1信号印加部、272…第2信号印加部
274…切り替え部(274a…第1切り替え部、274b…第2切り替え部)
275…関係検出部、291…第1印加信号、292…第2印加信号
293…検出信号(293C…C検出信号、293L…L検出信号、293R…R検出信号、294…関係信号)
294…関係信号(294L…L関係信号、294R…R関係信号)
641…例示的印加信号、642…第1例示的関係信号
643…第2例示的関係信号、644…第3例示的関係信号

Claims (10)

  1.  生体に装着される複数の電極と、
     前記生体からの電気信号に基づいて生体情報を測定する生体情報測定時に第1印加信号を1つ以上の前記電極に印加する第1信号印加部と、
     1つ以上の前記電極において検出された検出信号に基づいて前記生体情報測定時に、前記生体情報を測定する生体情報測定部と、
     前記生体に対する1つ以上の前記電極の装着状態を検出する装着状態検出時に、第2印加信号を1つ以上の前記電極に印加する第2信号印加部と、
     前記第2印加信号を印加された前記電極とは異なる1つ以上の前記電極おいて前記装着状態検出時に検出された前記検出信号に基づいて前記装着状態を検出する装着状態検出部と、
     を備え、
     前記生体情報測定時に前記第1印加信号が印加される前記1つ以上の電極と前記生体情報測定時に前記検出信号が検出される前記1つ以上の電極との少なくとも一部が、前記装着状態検出時に前記第2印加信号が印加される前記1つ以上の電極と前記装着状態検出時に前記検出信号が検出される前記1つ以上の電極との少なくとも一部と同じである、
     生体情報測定装置。
  2.  1つ以上の前記電極と前記第1信号印加部と前記第2信号印加部との間の少なくとも一部の接続を切り替える切り替え部をさらに備え、
     前記複数の電極が、第1電極を含み、
     前記切り替え部が、前記生体情報測定時において前記第1電極に前記第1印加信号が印加される第1接続状態と、前記装着状態検出時において前記第1電極に前記第2印加信号が印加される第2接続状態とに切り替え可能である、
     請求項1に記載の生体情報測定装置。
  3.  入力された複数の電気信号の相対関係を表す関係信号を検出する関係検出部をさらに備え、
     前記複数の電極が、第2電極を含み、
     前記切り替え部が、1つ以上の前記電極と前記第1信号印加部と前記第2信号印加部と前記関係検出部との間の少なくとも一部の接続を切り替え可能であり、
     前記第1接続状態において、前記第1電極において検出された前記検出信号と前記第2電極において検出された前記検出信号とが前記関係検出部に入力され、
     前記第2接続状態において、前記第1印加信号と前記第2電極において検出された前記検出信号とが前記関係検出部に入力され、
     前記関係検出部が、前記生体情報測定時に、前記第1電極において検出された前記検出信号と前記第2電極において検出された前記検出信号との前記相対関係を表す前記関係信号を検出し、
     前記関係検出部が、前記装着状態検出時に、前記第1印加信号と前記第2電極において検出された前記検出信号との前記相対関係を表す前記関係信号を検出し、
     前記生体情報測定部が、前記関係検出部により前記生体情報測定時に検出された前記関係信号に基づいて前記生体情報を測定し、
     前記装着状態検出部が、前記関係検出部により前記装着状態検出時に検出された前記関係信号に基づいて、前記装着状態を検出する、
     請求項2に記載の生体情報測定装置。
  4.  前記第2印加信号が、低電圧値を印加する期間と前記低電圧値よりも高い高電圧値を印加する期間との組み合わせを少なくとも1つ含み、
     前記装着状態検出部が、前記低電圧値が印加されたときの前記関係信号の平均値を表す低電圧平均値と、前記低電圧値が印加されたときの前記関係信号の分散を表す低電圧分散とを算出し、
     前記装着状態検出部が、前記高電圧値が印加されたときの前記関係信号の平均値を表す高電圧平均値と、前記高電圧値が印加されたときの前記関係信号の分散を表す高電圧分散とを算出し、
     前記装着状態検出部が、前記低電圧分散が低電圧閾値未満である第1条件と、前記高電圧分散が高電圧閾値未満である第2条件と、前記低電圧平均値と前記高電圧平均値との差の絶対値が絶対値閾値より大きい第3条件と、をすべて満たす場合に、正常な装着状態であると判定し、
     前記装着状態検出部が、前記第1条件と前記第2条件と前記第3条件との少なくとも1つが満たされない場合に、異常な装着状態であると判定する、
     請求項3に記載の生体情報測定装置。
  5.  前記第1印加信号が、直流電圧であり、
     前記第2印加信号が、矩形波電圧であり、
     前記装着状態検出部が、前記装着状態検出時に、前記第1印加信号と前記検出信号との差分を表す信号の立ち上がり時間と立ち下がり時間との少なくとも一方に基づいて前記装着状態を検出する、
     請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
  6.  前記装着状態検出部は、前記装着状態検出時における前記検出信号が、異常な前記装着状態に対応した条件を満たすことに応答して、前記生体情報測定部による前記生体情報の測定を少なくとも一時的に停止する、
     請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
  7.  前記装着状態検出部は、前記装着状態検出時における前記検出信号が、正常な前記装着状態に対応した条件を満たすことに応答して、前記生体情報測定部による前記生体情報の測定を開始する、
     請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
  8.  前記第2印加信号が、ノイズ信号と異なる信号波形をもつ、
     請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
  9.  生体に装着される複数の電極を備える生体情報測定装置の制御方法であって、
     生体情報測定装置が、前記生体からの電気信号に基づいて生体情報を測定する生体情報測定時に、第1印加信号を1つ以上の前記電極に印加することと、
     1つ以上の前記電極において検出された検出信号に基づいて前記生体情報測定時に前記生体情報を測定することと、
     前記生体に対する1つ以上の前記電極の装着状態を検出する装着状態検出時に第2印加信号を1つ以上の前記電極に印加することと、
     前記第2印加信号を印加された前記電極とは異なる1つ以上の前記電極おいて前記装着状態検出時に検出された前記検出信号に基づいて前記装着状態を検出することと、
     を含み、
     前記生体情報測定時に前記第1印加信号が印加される前記1つ以上の電極と前記生体情報測定時に前記検出信号が検出される前記1つ以上の電極との少なくとも一部が、前記装着状態検出時に前記第2印加信号が印加される前記1つ以上の電極と前記装着状態検出時に前記検出信号が検出される前記1つ以上の電極との少なくとも一部と同じである、
     生体情報測定装置の制御方法。
  10.  請求項9に記載の生体情報測定装置の制御方法をコンピュータに実行させる生体情報測定装置の制御プログラム。
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