生物体信息测量装置的制作方法

1.本发明属于卫生保健相关的技术领域，特别涉及一种生物体信息测量装置。


背景技术：

2.近年来，通过测量设备对血压值、心电波形等与个人的身体/健康相关的信息(以下，也称为生物体信息)进行测量，并通过信息终端对该测量结果进行记录、分析，由此进行健康管理的情况正在普及。
3.作为如上所述的测量设备的一个例子，提出了一种在日常生活中胸部的疼痛、心悸等异常发生时立即测量心电波形的便携式的心电测量装置，期待对心脏病的早期发现、适当的治疗的贡献(例如，专利文献1等)。
4.专利文献1中公开了在主体具备测定用的三个电极的便携式心电图仪，在该文献中，提出了一种防止由抓持主体的手的按压变化引起的心电信号的基线摇摆，得到正确的心电信号的技术。具体而言，记载了如下技术：设置以抓持心电图仪的手的一部分为基准电位的第三测定电极，将该第三测定电极与接触于胸部的第一测定电极间的电位差和第三测定电极与进行抓持的手所接触的第二测定电极间的电位差的差分放大为心电信号。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开平9-56686号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的问题
9.然而，即使根据该专利文献1中所记载的技术，也存在如下问题：在三个电极未正确地与测量对象接触的状态下进行了测量的情况下，电极与测量对象(的皮肤)的接触电阻不足够小，结果无法进行准确的生物体信息的测量。
10.鉴于如上所述的现有技术，本发明的目的在于提供如下技术：在使用三个以上的电极的生物体信息测量装置中，能仅在所述三个电极全部适当地与测量对象接触的情况下执行测量，能高精度地测量生物体信息。
11.技术方案
12.为了解决上述的问题，本发明的生物体信息测量装置是一种具备第一电极、第二电极以及第三电极并基于所述第一电极与所述第二电极的电位差来对测量对象的生物体信息进行测量的生物体信息测量装置，其特征在于，具有：电极接触感测单元，感测并输出所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极全部与所述测量对象的表面接触的状态；以及控制单元，执行测量所述生物体信息的测量处理，所述电极接触感测单元具备：偏压(bias)用电源，以所述第一电极和所述第二电极成为比所述第三电极高电位的接触感测电位的方式，分别对所述第一电极和所述第二电极施加电压；第一比较器和第二比较器，分别与所述第一电极和所述第二电极连接，对所述接触感测电位与所述第一电极、所述第二电极各自
的电位进行比较；以及接触状态判定部，基于所述第一比较器的输出和所述第二比较器的输出，判定是否为所述第一电极、所述第二电极以及所述第三电极的全部电极与所述测量对象的表面接触的状态，所述控制单元在所述电极接触感测单元输出了是所述第一电极、所述第二电极、所述第三电极的全部电极与所述测量对象的表面接触的状态的情况下，执行将所述第一电极和所述第二电极与所述偏压用电源断开的处理，执行所述测量处理。
13.在此，所述偏压用电源既可以是在所述第一电极和所述第二电极共用的电源，也可以是针对各个电极的分别的电源。
14.根据如上所述的构成，三个电极未全部适当地与测量对象的表面接触就不会开始测量，因此，能通过s(signal：信号)/n(noise：噪声)比(信噪比)高的信号更高精度地测量生物体信息。此外，所述控制单元在执行所述测量处理前会进行从电路断开(off)所述偏压用电源的处理，因此，能排除由于连接有该电源而产生的噪声。
15.此外，本发明的生物体信息测量装置也可以是如下装置：所述第三电极为接地电极，所述生物体信息测量装置具备第一差动放大器，该第一差动放大器与所述第一电极和所述第二电极连接，放大并输出所述第一电极与所述第二电极间的电位差，所述控制单元基于所述第一差动放大器的输出来测量所述测量对象的生物体信息。
16.当是这样的构成时，能使信号的ad(analog to digital：模拟到数字)转换器与地线(gnd：ground)共用，在ad转换时容易去除信号的共模噪声。
17.此外，本发明的生物体信息测量装置也可以是如下装置：具备：第二差动放大器，与所述第一电极和所述第三电极连接，放大并输出所述第一电极与所述第三电极间的电位差；第三差动放大器，与所述第二电极和所述第三电极连接，放大并输出所述第二电极与所述第三电极间的电位差；以及第四差动放大器，与所述第二差动放大器的输出侧和所述第三差动放大器的输出侧连接，放大并输出所述第二差动放大器的输出电压与所述第三差动放大器的输出电压的电位差，所述控制单元基于所述第四差动放大器的输出来测量所述测量对象的生物体信息。
18.当是这样的构成时，能在放大所述第四差动放大器输出的模拟信号时，容易地去除信号的共模噪声。
19.此外，所述生物体信息可以是心电波形，即所述生物体信息测量装置可以是心电图仪。在心电波形的测量中，需要测量更细小的信号的变化，因此，优选的是，应用能得到噪声少、精度高的信号的本技术发明。
20.发明效果
21.根据本发明，能提供一种如下技术：在使用三个以上的电极的生物体信息测量装置中，能仅在所述三个电极全部适当地与测量对象接触的情况下执行测量，能高精度地测量生物体信息。
附图说明
22.图1是表示实施方式的便携式心电测量装置的构成的六视图。图1的(a)是表示实施方式的便携式心电测量装置的构成的主视图。图1的(b)是表示实施方式的便携式心电测量装置的构成的后视图。图1的(c)是表示实施方式的便携式心电测量装置的构成的左视图。图1的(d)是表示实施方式的便携式心电测量装置的构成的右视图。图1的(e)是表示实
施方式的便携式心电测量装置的构成的俯视图。图1的(f)是表示实施方式的便携式心电测量装置的构成的仰视图。
23.图2是说明实施方式的便携式心电测量装置的功能构成的框图。
24.图3是表示第一实施方式的便携式心电测量装置的电气电路构成的一部分的电路图。
25.图4是表示实施方式的便携式心电测量装置中的心电波形测量处理的流程的流程图。
26.图5是表示在实施方式的便携式心电测量装置中进行电极接触感测的处理的子程序的流程图。
27.图6是表示变形例的便携式心电测量装置的电气电路构成的一部分的电路图。
具体实施方式
28.《实施方式1》
29.以下，基于附图对本发明的具体的实施方式进行说明。其中，关于本实施方式中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别记载，就不意味着将本发明的范围仅限定于这些。
30.(心电测量装置)
31.图1是表示本实施方式中的便携式心电图仪10的构成的图。图1的(a)是表示主体的正面的主视图，同样地，图1的(b)为后视图，图1的(c)为左视图，图1的(d)为右视图，图1的(e)为俯视图，图1的(f)为仰视图。
32.在便携式心电图仪10的底面设有在心电测量时与身体的左侧接触的左侧电极12a，在相反侧面的上表面侧同样地设有接触右手食指的中节的第一右侧电极12b和接触右手食指的基节的第二右侧电极12c。
33.在心电测量时，用右手保持便携式心电图仪10，将右手食指以与第一右侧电极12b、第二右侧电极12c正确地接触的方式配置于便携式心电图仪10的上表面部。在此基础上，使左侧电极接触于与期望的测量法对应的位置的皮肤。例如，在通过所谓的i导联进行测量的情况下，使左侧电极与左手手掌紧贴接触，在通过所谓的v4导联进行测量的情况下，使左侧电极与左胸部的心窝部稍左方/乳头下方的皮肤接触。
34.此外，在便携式心电图仪10的左侧面配置有各种操作部和指示器。具体而言，具备电源开关16、电源led16a、ble(bluetooth(注册商标)low energy：蓝牙低功耗)通信按钮17、ble通信led17a、存储器剩余显示led18以及电池更换led19等。
35.此外，在便携式心电图仪10的正面设有测量状态通知led13、解析结果通知led14，在便携式心电图仪10的背面配置有电池的容纳口、电池盖15。
36.此外，在图2中记载有表示便携式心电图仪10的功能构成的框图。如图2所示，便携式心电图仪10为如下构成：具备控制部101、电极部12、放大部102、ad(analog to digital：模拟到数字)转换部103、计时部104、存储部105、显示部106、操作部107、电源部108、通信部109、解析部110、接触感测部111的各功能部。
37.控制部101是负责便携式心电图仪10的控制的单元，例如构成为包括cpu(central processing unit：中央处理器)等。当经由操作部107受理用户的操作时，控制部101以按照
规定的程序执行心电测量、信息通信等各种处理的方式控制便携式心电图仪10的各构成要素。需要说明的是，规定的程序保存于后述的存储部105并从其读出。
38.此外，控制部101具备进行解析心电波形的解析部110作为功能模块。解析部110针对测量到的心电波形，解析波形的紊乱的有无等，至少输出测量时的心电波形是否正常的结果。
39.电极部12由左侧电极12a、第一右侧电极12b、第二右侧电极12c构成，作为检测心电波形的传感器发挥功能。放大部102具有放大表示如后述那样地从电极部12输出的心电波形的信号的功能。ad转换部103具有将由放大部102放大的模拟信号转换为数字信号并向控制部101传输的功能。
40.计时部104具有参照rtc(real time clock：实时时钟)来测量时间的功能。例如，如后述那样地，在进行电极接触感测的处理时，对左侧电极12a、第一右侧电极12b、第二右侧电极12c的全部电极与身体接触的时间进行计数。此外，也可以是，在心电测量时，对到测量结束为止的时间进行计数并将其输出。
41.存储部105构成为包括ram(random access memory：随机存取存储器)等主存储装置，存储应用程序、测量心电波形、解析结果等各种信息。此外，也可以是，除了具备ram之外，还具备例如闪存等长期存储介质。
42.显示部106构成为包括前述的电源led16a、ble通信led17a、存储器剩余显示led18以及电池更换led19等，通过led的点亮、闪烁等来向用户传达装置的状态。此外，操作部107包括电源开关16、通信按钮17等，受理来自用户的输入操作，具有用于使控制部101执行与操作相应的处理的功能。
43.电源部108构成为包括供给装置的运转所需的电力的电池。电池既可以是例如锂离子电池等二次电池，也可以采用一次电池。
44.通信部109包括无线通信用的天线，至少具有通过ble通信来与信息处理终端等其他设备通信的功能。此外，也可以具备用于通过有线进行的通信的端子。
45.接触感测部111构成为包括与左侧电极12a和第一右侧电极12b连接的电气电路，具有感测并输出左侧电极12a、第一右侧电极12b、第二右侧电极12c的全部电极正确地与身体的各部位接触的状态的功能。以下，基于图3，对接触感测部111进行详细说明。图3是对构成接触感测部111的电气电路进行说明的电路图。
46.接触感测部111大概为如下构成：具有与左侧电极12a连接的左侧感测部91、与第一右侧电极12b连接的右侧感测部92、基于左侧感测部91的输出和右侧感测部92的输出来判定是否全部电极为接触状态的接触状态判定部93。
47.左侧感测部91构成为包括左侧比较器910、左侧偏压电源911、左侧开关元件912、左侧上拉(pull-up)电阻913、左侧rc(resistance-capacitance：阻容)滤波器914、左侧基准电压电源915、左侧基准电压电阻916a、916b以及左侧迟滞电阻917a、917b。
48.左侧偏压电源911以使左侧电极12a为比第二右侧电极12c高电位的偏压电位的方式对左侧电极12a施加偏压(例如，3v左右)。左侧开关元件912例如由场效应晶体管(fet：field effect transistor)等构成，通过控制部101的控制，对左侧偏压电源911和电路进行接通/断开。左侧上拉电阻913将所连接的电路的电位保持在高电位，左侧rc滤波器914去除高频分量并向左侧比较器910的-输入端子输入来自左侧偏压电源911的电压。以下，将向
左侧比较器910的-输入端子进行输入的电位称为左侧偏压电位。
49.向左侧比较器910的+输入端子输入从左侧基准电压电源915供给并通过左侧基准电压电阻916a、916b调整的规定的接触感测基准电压(例如，1.5v左右)。以下，将向左侧比较器910的+输入端子进行输入的电位称为左侧感测基准电位。
50.左侧比较器910例如由运算放大器构成，在左侧偏压电位相对于左侧感测基准电位降低了规定的迟滞量的情况下，左侧比较器910输出高(high)。另一方面，在左侧偏压电位为与左侧感测基准电位同等程度以上的情况下，左侧比较器910输出低(low)。
51.当左侧电极12a和第二右侧电极12c都与身体的皮肤正确地接触时，电流经由人体的阻抗流向比左侧电极12a低电位的第二右侧电极12c，在左侧上拉电阻913产生电压降，左侧偏压电位下降。于是，左侧比较器910的输出从低变化为高。需要说明的是，图中的虚线部的电路示出了经由人体的阻抗的电流的路径。
52.与左侧感测部91同样地，右侧感测部92也构成为包括右侧比较器920、右侧偏压电源921、右侧开关元件922、右侧上拉电阻923、右侧rc滤波器924、右侧基准电压电源925、右侧基准电压电阻926a、926b以及右侧迟滞电阻927a、927b。
53.右侧偏压电源921以使第一右侧电极12b为比第二右侧电极12c高电位的偏压电位的方式对第一右侧电极12b施加偏压。除此之外，右侧感测部92的各要素的构成、功能与左侧感测部91相对于左侧电极12a的构成、功能相同，因此，省略详细的说明。
54.接触状态判定部93例如由and(与)电路等构成，在左侧比较器910和右侧比较器920均输出高的情况下，判断为是左侧电极12a、第一右侧电极12b、第二右侧电极12c的全部电极正确地接触的状态，向控制部101输出该意思。
55.需要说明的是，如图3所示，左侧电极12a与差动放大器94的+输入端子连接，第一右侧电极12b与差动放大器94的-输入端子连接，第二右侧电极12c与gnd连接。差动放大器94放大并输出左侧电极12a与第一右侧电极12b的电位差，该输出经由未图示的滤波电路向放大部102、ad转换部103传递，由此，进行心电测量。
56.(使用便携式心电图仪的心电测量处理)
57.接着，基于图1至图5对进行心电测量时的便携式心电图仪10的动作进行说明。图4是表示使用便携式心电图仪10进行心电测量时的处理的顺序的流程图，图5是表示在便携式心电图仪10中进行电极接触感测的处理的子程序的流程图。
58.参照图4，首先，在测量之前，用户操作电源开关16来接通便携式心电图仪10的电源。于是，电源led16a点亮表示电源为接通。然后，用右手保持便携式心电图仪10，使右手食指与第一右侧电极12b、第二右侧电极12c接触，使左侧电极12a与进行测量的位置的皮肤接触。于是，控制部101经由电极部12、接触状态感测部111来检测各电极的接触状态(s101)。
59.在此，基于图5，对步骤s101的子程序的处理进行说明。首先，当接通电源开关16时，控制部101接通左侧开关元件912、右侧开关元件922，对左侧电极12a、第一右侧电极12b施加偏压(s201)。
60.如已经叙述的那样，若左侧电极12a、第一右侧电极12b、第二右侧电极12c全部与身体接触，则左侧比较器910和右侧比较器920均输出高，接触状态判定部93向控制部101输出该意思。然后，若该高的信号持续规定时间(例如三秒)地输出，则设为各电极正确地与测量对象接触的状态。在此，参照计时部104进行是否经过了规定时间即可，在步骤s202中，控
制部101将测量全电极为接触状态的时间的计时器计数值(以下，称为接触时间计数值)重置(设定为0)。
61.接着，在步骤s203中，控制部101在判定为左侧电极12a、第一右侧电极12b、第二右侧电极12c分别与身体接触的情况下，前进至步骤s204，判定是否在该状态下经过了规定时间。另一方面，在步骤s203中，在判定为全部电极未正确地接触的情况下，返回至步骤s202，重置接触时间计数值，重复之后的处理。
62.在步骤s204中，在判定为未经过规定时间的情况下，返回至步骤s203，重复之后的处理。另一方面，在步骤s204中，在判定为经过了规定时间的情况下，断开左侧开关元件912和右侧开关元件922、使上拉电阻无效(步骤s205)，结束子程序。
63.若返回至图4的说明，则在步骤s101的子程序结束后，控制部101执行实际的心电测量处理(步骤s102)。控制部101在进行心电测量期间，随时将测量值保存于存储部105，并且使主体正面的测量状态通知led13以规定的节奏闪烁，由此，显示心电测量中(s103)。
64.接着，控制部101进行如下处理：判定心电测量的时间是否经过了规定的测量时间(例如三十秒)(步骤s104)。在此，在判断为尚未经过规定的时间的情况下，返回至步骤s102，重复之后的处理。另一方面，在判断为经过了规定的测量时间的情况下，结束测量，并且进行结束测量状态通知led13的闪烁的处理(步骤s105)。
65.接着，通过控制部101的解析部110，进行保存于存储部105的测量数据(心电波形)的解析(s106)，解析结果与心电波形一起保存于长期存储装置(s107)。然后，控制部101通过解析结果通知led14显示解析的结果(s108)，结束一系列的处理。需要说明的是，解析结果的显示例如既可以是仅在心电波形出现异常的情况下点亮led，也可以设为通过与解析结果相应的点亮/闪烁方法来使led点亮。
66.根据如上所述的构成的本实施方式的便携式心电图仪10，用户能在操作电源开关16后，不进行除了使电极与测量部位接触之外的操作而开始测量，并且若全部的电极未适当地接触，则不会开始测量，因此，能得到精度高的测量结果。
67.此外，第一右侧电极12b与gnd连接，实现作为gnd电极的功能，因此，能使信号的ad转换器与gnd共用，在ad转换时容易去除信号的共模噪声。
68.《变形例》
69.需要说明的是，在上述的实施方式中，第一右侧电极12b作为gnd电极发挥功能，但未必需要采用这样的构成。在图6中示出便携式心电图仪的其他构成例。需要说明的是，对于与实施方式1同样的构成，标注了相同的附图标记，省略详细的说明。
70.如图6所示，本变形例的便携式心电图仪具备左侧差动放大器95a、右侧差动放大器95b、左右差动放大器95c这三个差动放大器，形成了通过这些输出测量心电波形的构成。
71.具体而言，在左侧差动放大器95a中，在+侧输入供左侧电极12a的电位输入，在-侧输入供第二右侧电极12c的电位输入，输出它们的电位差。此外，在右侧差动放大器95b中，在+侧输入供第一右侧电极12b的电位输入，在-侧输入供第二右侧电极12c的电位输入，输出它们的电位差。
72.此外，在左右差动放大器95c中，在+侧输入供左侧差动放大器95a的输出电位输入，在-侧输入供右侧差动放大器95b的输出电位输入，输出它们的电位差。然后，从左右差动放大器95c输出的信号经由未图示的滤波电路向放大部102、ad转换部103传递，由此，进
行心电测量。
73.当是这样的构成时，以第二右侧电极12c为基准电极，放大左侧电极12a与第一右侧电极12b的电位差而得到信号，因此，能在放大信号时，容易地去除其共模噪声。
74.《其他》
75.上述的实施方式的说明仅仅是对本发明示例性地进行说明，本发明不限定于上述的具体的方式。本发明可以在其技术构思的范围内进行各种变形和组合。
76.例如，上述实施方式中的开关元件不限于fet，比较器、差动放大器也未必由运算放大器实现。此外，虽然在上述的实施方式中未详细说明，但也能通过基于通信部109的ble通信功能来将心电图仪与其他信息终端设备协作而有效利用。反过来，也可以设为不具备通信功能、led显示部的心电图仪。
77.需要说明的是，在上述中，将本发明适用于便携式的心电图仪，但既可以适用于非便携式的心电图仪，也可以适用于人体成分分析仪等其他生物体测量装置。
78.附图标记说明
79.10：便携式心电图仪
80.13：测量状态通知led
81.12a：左侧电极
82.12b：第一右侧电极
83.12c：第二右侧电极
84.14：解析结果通知led
85.15：电池盖
86.16：电源开关
87.16a：电源led
88.17：通信按钮
89.17a：ble通信led
90.18：存储器剩余显示led
91.19：电池更换led
92.91：左侧感测部
93.910：左侧比较器
94.911：左侧偏压电源
95.912：左侧开关元件
96.913：左侧上拉电阻
97.914：左侧rc滤波器
98.915：左侧基准电压电源
99.916a、916b：左侧基准电压电阻
100.917a、917b：左侧迟滞电阻
101.92：右侧感测部
102.93：接触状态判定部
103.94：差动放大器
104.95a：左侧差动放大器
105.95b：右侧差动放大器
106.95c：左右差动放大器。