JP6226828B2

JP6226828B2 - 生体情報測定装置、生体情報測定方法、及びプログラム

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Publication number: JP6226828B2
Application number: JP2014135007A
Authority: JP
Inventors: 井上　正行; 正行井上; 文男広瀬
Original assignee: Nihon Kohden Corp
Current assignee: Nihon Kohden Corp
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: JP2016010651A

Description

本発明は生体情報測定装置、生体情報測定方法、及びプログラムに関する。

脈拍や血圧等をはじめとするバイタルサインを測定する場合、被験者の生体に生体インターフェイス（カフや電極等）が取り付けられる。医療機器は、生体インターフェイスから生体信号を取り込み、当該生体信号を基に測定値（例えば心電図）を算出して表示する。医師等は測定値が表示されたモニタ等を参照することにより被験者の状況を把握する。

ここで測定対象となる被験者の状態は様々である。例えば被験者が痛みで静かにしていられない場合がある。また被験者が小児である場合には、当該小児が測定中に動いてしまう可能性がある。すなわち測定中の体動が生じる場合がある。体動が生じた場合、生体信号に誤差が生じ、正確な測定値が得られないという問題があった。

以下、被験者の体動をキャンセルする（測定値を体動を考慮して補正する）技術について例示する。特許文献１には、脈波信号から体動ノイズを適切に除去できる脈波信号計測装置が開示されている。また特許文献２には、心電図信号に加えて被験者の小さな体動も計測することができる生体センサ装置を開示している。

特開２０１２−１５７４２３号公報特開２００７−２９６２６６号公報

しかしながら被験者の体動が非常に大きい場合、測定値の補正を十分に行えない可能性がある。この場合、医師や看護師は正確ではない測定値を参照してしまう恐れがある。また意図しない生体情報アラームの鳴動が生じてしまう場合がある。すなわち被験者の体動が大きい場合に、医師や看護師が誤った測定値やアラームを参照して診断や治療にあたってしまう恐れがあった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、被験者の体動が大きい場合に、測定値が正確ではない可能性があることを報知できる生体情報測定装置、生体情報測定方法、及びプログラムを提供することを主たる目的とする。

本発明にかかる生体情報測定装置の一態様は、
被験者が装着した生体インターフェイスから生体情報を取得する測定部と、
センサから得られた前記被験者の体動情報と閾値を比較する体動比較部と、
前記被験者の生体情報を出力する出力部と、を有し、
前記出力部は、前記体動情報が前記閾値よりも大きいと判定された場合、前記体動情報が前記閾値よりも小さいと判定された場合とは出力方式を変更する、ものである。

本発明にかかる生体情報測定方法の一態様は、
被験者が装着した生体インターフェイスから生体情報を取得する測定ステップと、
センサから得られた前記被験者の体動情報と閾値を比較する体動比較ステップと、
前記被験者の生体情報を出力する出力ステップと、を有し、
前記出力ステップでは、前記体動情報が前記閾値よりも大きいと判定された場合、前記体動情報が前記閾値よりも小さいと判定された場合とは出力方式を変更する、ものである。

本発明にかかるプログラムの一態様は、
コンピュータに、
被験者が装着した生体インターフェイスから生体情報を取得する測定ステップと、
センサから得られた前記被験者の体動情報と閾値を比較する体動比較ステップと、
前記被験者の生体情報を出力する出力ステップと、を実行させ、
前記出力ステップでは、前記体動情報が前記閾値よりも大きいと判定された場合、前記体動情報が前記閾値よりも小さいと判定された場合とは出力方式を変更させる、ものである。

本発明では、被験者の体動情報を閾値と比較し、体動が大きい場合には出力方式を変更している。これにより医師等のユーザは、被験者の体動の大きい状態であることを容易に認識でき、誤った診断や治療を行うことを回避することができる。

本発明は、被験者の体動が大きい場合に、測定値が正確ではない可能性があることを報知できる生体情報測定装置、生体情報測定方法、及びプログラムを提供することができる。

実施の形態１にかかる生体情報測定装置１の構成を示すブロック図である。実施の形態１にかかる体動比較部１０が使用する閾値を示す概念図である。実施の形態１にかかる生体情報測定装置１の動作を示すフローチャートである。実施の形態１にかかる生体情報測定装置１の表示画面例を示す図である。実施の形態１にかかる生体情報測定装置１の表示画面例を示す図である。一般的な１２誘導心電図測定における第１〜３誘導を示す図である。実施の形態１にかかる体動比較部１０が使用する閾値を示す概念図である。実施の形態１にかかる生体情報測定装置１の表示画面例を示す図である。

＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる生体情報測定装置１の構成を示すブロック図である。生体情報測定装置１は、カフや電極といった生体インターフェイスを介して生体情報を測定する装置である。生体情報測定装置１は、例えば生体情報モニタ、心電図測定装置、脳波計、生体用テレメータ等である。以下の説明では、生体情報測定装置１は複数のパラメータ（呼吸、血圧、心電図、体温等）を測定可能な生体情報モニタであるものとして説明する。

生体情報測定装置１は、体動比較部１０、測定部２０、出力部３０、及び記憶部４０を備える。測定部２０は、補正部２１を備える。出力部３０は、表示出力部３１及び音出力部３２を備える。生体情報測定装置１は、生体インターフェイス１００とケーブルを介して接続する。生体インターフェイス１００とは、例えばカフや電極（シール電極、クリップ電極等の様々な形態を含む）であり、被験者の生体に装着されて生体信号を取得するものである。図１の例では、生体情報測定装置１はカフ状の生体インターフェイス１００−１及び１００−２と接続している。なお被験者が装着する生体インターフェイスの数は任意の数でよく、３つ以上装着されていてもよい。以下の説明では、生体インターフェイス１００−１と１００−２を区別しない場合、単に「生体インターフェイス１００」と記載する。

生体インターフェイス１００−１には、センサ１１０−１が取り付けられている。同様に生体インターフェイス１００−２には、センサ１１０−２が取り付けられている。以下の説明では、センサ１１０−１と１１０−２を区別しない場合、単に「センサ１１０」と記載する。センサ１１０は、ジャイロセンサ、加速度センサ等から構成される。

センサ１１０−１は、被験者の左足の動き(動きの量、方向、生じた圧力等）を検出する。同様にセンサ１１０−２は、被験者の左手の動き(動きの量、方向、生じた圧力等）を検出する。以下、センサ１１０が検出した動きの情報を体動情報と記載する。例えば体動情報は、動きの量、動きの角度、動きの方向に加え、圧力（例えば手を握った時に掌に生じる力）等も含む概念である。以下の説明では、体動情報は加速度（ｍＶ／ｇ）に関する情報から構成されるものとする。

なおセンサ１１０は、カフや電極の表面に固定されていてもよく、カフ等に内蔵されるように設けられていてもよい。センサ１１０は、生体インターフェイス１００に内蔵又は取り付けられていることが好ましいが、被験者の体動を取得できる態様であればセンサ１１０と生体インターフェイス１００が独立して被験者に取り付けられていてもよい。

記憶部４０は、生体情報測定装置１の各種情報を記憶するものであり、例えばハードディスク等の二次記憶装置により構成される。記憶部４０は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリのように着脱可能な構成であってもよい。

体動比較部１０には、各センサ（１１０−１、１１０−２）が検出した体動情報が供給される。体動比較部１０は、どのセンサ１１０から送られた情報であるかを識別することにより、被験者の各部位（右腕、左腕、左足、右足等）がどれだけ動いているかを検出することができる。体動比較部１０は、検出した体動情報と、記憶部４０に格納された閾値と、を比較する。当該閾値の例を図２に示す。

記憶部４０は、図２に示すようなテーブルを記憶する。図２に示すように、測定パラメータ（体温、心電図、血圧、筋電図、ＳｐＯ２、呼吸等）に応じて、閾値と後述する出力部３０の出力方式が設定されている。各測定パラメータは、その性質が異なる。例えば体温は体動の影響を受けにくいが、血圧や心電図は体動の影響を受けやすい。そのため、図２に示すようにパラメータ毎の閾値が設けられている方が望ましい。

図２において体温の測定中には、各センサ１１０−１〜１１０−ｎから検出された加速度の合計がＹＹｍＶ／ｇ（閾値）よりも大きければ表示を一時中断して音出力することが規定されている。体動比較部１０は、測定しているパラメータに応じて体動情報と閾値との比較をリアルタイムで行い、体動情報が閾値よりも大きくなった場合に出力方式の変更を出力部３０に通知する。また体動比較部１０は、体動が閾値よりも小さくなった場合、出力方式の変更の解除を出力部３０に通知する。

測定部２０には、各生体インターフェイス１００（１００−１、１００−２）から取得された生体情報の測定値、及び各センサ１１０（１１０−１、１１０−２）が取得した体動情報が入力される。測定部２０内の補正部２１は、記憶部４０に格納された補正用マトリックス（図示せず）を用いて生体情報の測定値を補正する。補正部２１は、補正した測定値を出力部３０に供給する。

出力部３０は、補正部２１から供給された測定値の補正値を出力する（表示または音出力する。）。表示出力部３１は、一般的なモニタ及びモニタを制御する制御回路等から構成される。音出力部３２は、一般的な音出力スピーカや当該スピーカの制御回路等から構成される。

出力部３０は、体動比較部１０から出力方式の変更及び変更解除の通知を受信する。出力部３０は、当該通知に応じて出力方式を切り替える。すなわち出力部３０は、体動が閾値よりも大きい場合には、体動が閾値よりも小さい場合と比べて出力方式を変更する。ここで出力方式の変更とは、表示を一時中断する、表示の色や文字の大きさを変えて注意喚起を行う、注意喚起を行う音を出力する、等を含むものである。

図３を参照して、生体情報測定装置１の動作を改めて説明する。図３は、生体情報測定装置１の動作を示すフローチャートである。体動比較部１０は、各センサ１１０からリアルタイムで体動情報を取得する（Ｓ１１）。体動比較部１０は、測定中のパラメータに応じた閾値と、体動情報と、を比較する（Ｓ１２）。

体動が閾値よりも小さい場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、出力部３０は補正部２１によって補正された測定値を表示出力する（Ｓ１３）。一方、体動が閾値よりも大きい場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、出力部３０は体動が小さい場合とは出力方式を変更して出力を行う（Ｓ１４）。例えば出力部３０は、体動が大きい場合には測定値の表示を一時中断する（Ｓ１４）。

図４は、体動が閾値よりも大きい場合の生体情報測定装置１の表示画面例を示す図である。図示するように、「警告！！体動が激しいため、表示を一時中断しています。」といったメッセージが大きく表示されている。医師等は、これを参照することにより、被験者の体動が大きいためにバイタルサインが正確に取得できていない状況であることを容易に認識できる。

なお図４の表示画面はあくまでも一例であり、これ以外の表示手法を用いてもよい。例えば表示出力部３１は、体動によって正確に測定値が取得できなかったパラメータについては表示を一時中断し、その他のパラメータについては引き続き測定値を表示するような表示画面を生成してもよい。当該表示画面例を図５に示す。図５の例では、心電図の表示を一時停止し、その他のパラメータについては表示を継続している。

また複数の生体インターフェイス１００を用いて測定するパラメータ（例えば心電図）の場合、１つのパラメータに関する一部の情報（例えば誘導の一部）を表示し、一部の情報（例えば誘導の一部）を非表示にすることも可能である。当該変形例について、以下に説明する。

（変形例）
当該変形例は、複数の生体インターフェイス１００を被験者の各部位（四肢等）に取り付け、体動の検出位置と大きさに応じてパラメータを構成する一部の情報を表示し、一部の情報を非表示する（または表示効果を変更する）。本変形例について、心電図測定を例にして説明する。

図６は、一般的な１２誘導心電図測定における第１〜３誘導を示す図である。第１誘導は、左室の側壁を見る誘導である。換言すると第１誘導は、右腕につけたクリップ電極（生体インターフェイス１００−３）から左腕につけたクリップ電極（生体インターフェイス１００−４）を見た場合の電位変化を示す誘導である。第２誘導は、心臓の心尖部から見る誘導であり、四肢誘導中で波形が最も明瞭に描かれる誘導である。換言すると第２誘導は、右腕に付けたクリップ電極（生体インターフェイス１００−３）から左足につけたクリップ電極（生体インターフェイス１００−５）を見た場合の電位変化を示す誘導である。第３誘導は、右室側面と左室下壁を見る誘導である。換言すると第３誘導は、左手につけたクリップ電極(生体インターフェイス１００−４)から左足につけたクリップ電極（生体インターフェイス１００−５）を見た場合の電位変化を示す誘導である。各生体インターフェイス１００−３〜１００−５には、センサ１１０−３〜１１０−５が取り付けられている。

一般的な心電図は、各誘導の電位変化を総合して描画された波形である。一般的な心電図測定装置や生体情報モニタでは、心電図波形に加え、各誘導の波形が表示される表示モードを有している。

ここで左腕のみに動きが生じた場合、第１誘導と第３誘導は正確な測定値が取得できなくなる恐れがあるが、第２誘導には影響が生じない。同様に右腕のみに動きが生じた場合、第１誘導と第２誘導は正確な測定値が取得できなくなる恐れがあるが、第３誘導には影響が生じない。左足のみに動きが生じた場合、第２誘導と第３誘導は正確な測定値が取得できなくなる恐れがあるが、第１誘導には影響が生じない。すなわち、心電図を測定する場合、動きの位置に応じて表示してもよい誘導が定まるという特性がある。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、記憶部４０に記憶された心電図測定にかかる各閾値等を示すテーブルである。体動評価部１０は、図７（Ａ）に示すような各測定位置の体動の閾値を読み出し、各部位から取得した体動情報と閾値との比較を行う。例えば体動評価部１０は、左腕の体動情報と、左腕の閾値と、を比較する。体動評価部１０は、各条件を満たすか（体動が閾値よりも大きいか）を判定し、図７（Ｂ）に示すようなテーブルに従って各誘導の表示可否を判断する。その後に体動評価部１０は、各誘導の表示可否を出力部３０に通知する。

出力部３０は、体動評価部１０からの通知に応じて心電図の表示を行う。図８は、出力部３０により生成された心電図表示例を示す表示画面である。図８の例では、左足にのみ体動が生じているため、第１誘導のみが表示されている。また第２誘導や第３誘導については、左足の動きの影響により、表示を一時停止している旨が表示されている。なお図８の例では、明確化のため第１〜第３誘導についてのみ表示しているが、他の誘導（ａＶＲ等）についても同様に表示してもよい。

なお図６〜図８を参照して説明した変形例は、心電図測定に限られるものではなく、複数の生体インターフェイス１００を用いて測定する任意のパラメータに応用することができる。例えば上述の変形例は、生体情報測定装置１がいわゆるデュアルＳｐＯ２測定を行う場合にも応用することができる。例えば新生児の下半身と上半身にそれぞれＳｐＯ２プローブを装着し、各ＳｐＯ２プローブにセンサ１１０を取り付ける。この場合、体動がない場合には出力部３０は上半身と下半身のＳｐＯ２値や上下差の値を表示する。一方で上半身のみ（または下半身のみ）に大きな体動がある場合、出力部３０は上下差の値や体動の大きい側のＳｐＯ２値の表示は中断するが、体動の小さい側のＳｐＯ２値の表示は続行すればよい。

また睡眠時無呼吸検査（ポリソムノグラフィ検査）の場合にも、被験者に対して複数のセンサ１１０を取り付けて測定を行う。睡眠時無呼吸検査の場合にも、生体情報測定装置１は体動の位置に応じて表示可能な情報については表示を継続し、表示すべきでない（体動の影響を受けすぎた）情報については表示を一時停止すればよい。

すなわち図６〜図８を参照して説明した変形例は、各部位の動きに応じて、一つのパラメータを構成する一部の情報を通常出力し、一部の情報を通常出力とは異なる出力を行う構成であれば良い。

続いて本実施の形態にかかる生体情報測定装置１の効果について説明する。上述のように生体情報測定装置１は、体動情報を閾値と比較し、体動が大きい場合には出力方式を変更している。これにより医師等のユーザは、体動の大きい状態であることを容易に認識でき、誤った診断や治療を行うことを回避することができる。

体動が大きい場合、出力部３０は表示出力を一時停止するように制御することが好ましい。これにより医師や看護師は、誤ったバイタルサインの測定値を参照することがなくなり、被験者の状態を誤って認識してしまうことを回避できる。

またセンサ１１０は、生体インターフェイス１００に内蔵されているか、生体インターフェイス１００の外装に装着されていることが望ましい。これによりセンサ１１０は、生体インターフェイス１００に生じた動きをより正確に取得することができる。

また図２に示すように各パラメータ（体温、心電図、呼吸、筋電図、ＳｐＯ２等）に応じた閾値をそれぞれ設けることが好ましい。これにより各パラメータに応じた比較処理が可能となる。これにより、小さな体動が生じた場合には、影響を受けてしまうパラメータのみ表示を中断するような制御を行うことができる。

更に変形例で示したように、１つのパラメータ（例えば心電図）においても一部の情報（例えば第１誘導）を通常出力し、その他の情報（例えば第２誘導、第３誘導）を通常とは異なる出力を行うことも可能である。これにより、医師等は、１つのパラメータ内において正確性の高い情報を参照できると共に、正確性の低い情報を参照してしまうことがなくなる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

例えば測定部２０が補正部２１を有さない構成とすることも可能である。すなわち測定値の補正を行わない構成とすることも可能である。測定値の補正を行わない場合であっても、上述の生体情報測定装置１は体動が大きい場合には出力方式が変更する。これにより、体動の影響が大きい場合には測定値が表示されない等の出力になるため、医師等が体動の影響が大きい測定値をそのまま鵜呑みにしてしまうことがなくなる。

なお体動比較部１０の比較処理や出力部３０による出力処理（表示画面生成や音出力制御）は、生体情報測定装置１内で動作するコンピュータプログラムとして実現することができる。すなわち生体情報測定装置１は、一般的なコンピュータが備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）、ハードディスクドライブ、キャッシュメモリ等も備えているものとする。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１生体情報測定装置
１０体動比較部
２０測定部
２１補正部
３０出力部
３１表示出力部
３２音出力部
４０記憶部
１００生体インターフェイス
１１０センサ

Claims

被験者が装着した生体インターフェイスから生体情報を取得する測定部と、
センサから得られた前記被験者の体動情報と閾値を比較する体動比較部と、
前記被験者の生体情報を出力する出力部と、
複数の生体情報パラメータの各々に対応した前記閾値及び前記体動情報が当該閾値よりも大きい場合の出力方式を保持する記憶部と、を有し、
前記体動比較部は、測定対象の生体情報パラメータに対応した前記閾値と前記出力方式を前記記憶部から読み出し、前記体動情報と読み出した前記閾値との比較処理を行い、
前記出力部は、前記体動情報が前記閾値よりも大きいと判定された場合に、前記体動比較部が読み出した前記出力方式に従って測定対象の生体情報パラメータにかかる出力を行う、
生体情報測定装置。
前記センサは前記生体インターフェイスに内蔵されている、又は、前記センサは前記生体インターフェイスに外装に固定されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
前記被験者は前記センサを複数装着し、
前記体動比較部は、複数の前記センサの各々が取得した前記被験者の体動情報が各センサに対応した前記閾値よりも大きいかを其々判定し、当該判定に応じて１つのパラメータを構成する各情報について通常の出力が可能な情報と通常出力を行わない情報を決定し、
前記出力部は、前記体動比較部の決定に応じて出力を行う、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生体情報測定装置。
前記生体情報測定装置は、心電図を測定する装置であり、
前記被験者は前記センサとして第１〜第３センサを装着し、
前記体動比較部は、前記第１〜第３センサの各々が取得した前記被験者の体動情報が各センサに対応する前記閾値よりも大きいかを判定し、前記第１〜第３センサの各々に関する判定に基づいて、第１〜３誘導に関する出力表示が可能かを誘導毎に決定し、
前記出力部は、前記体動比較部による決定に基づいて、第１〜３誘導に関する出力表示を独立して切り替える、
ことを特徴とする請求項３に記載の生体情報測定装置。
前記測定部は、補正用マトリックスに基づいて、前記生体情報を補正して前記出力部に供給する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
被験者が装着した生体インターフェイスから生体情報を取得する測定ステップと、
センサから得られた前記被験者の体動情報と閾値を比較する体動比較ステップと、
前記被験者の生体情報を出力する出力ステップと、を有し、
前記体動比較ステップでは、複数の生体情報パラメータの各々に対応した前記閾値及び前記体動情報が当該閾値よりも大きい場合の出力方式を保持する記憶部から、測定対象の生体情報パラメータに対応した前記閾値と前記出力方式を読み出し、前記体動情報と読み出した前記閾値との比較処理を行い、
前記出力ステップでは、前記体動情報が前記閾値よりも大きいと判定された場合に、前記体動比較ステップにおいて読み出した前記出力方式に従って測定対象の生体情報パラメータにかかる出力を行う、生体情報測定方法。
コンピュータに、
被験者が装着した生体インターフェイスから生体情報を取得する測定ステップと、
センサから得られた前記被験者の体動情報と閾値を比較する体動比較ステップと、
前記被験者の生体情報を出力する出力ステップと、を実行させ、
前記体動比較ステップでは、複数の生体情報パラメータの各々に対応した前記閾値及び前記体動情報が当該閾値よりも大きい場合の出力方式を保持する記憶部から、測定対象の生体情報パラメータに対応した前記閾値と前記出力方式を読み出し、前記体動情報と読み出した前記閾値との比較処理を行い、
前記出力ステップでは、前記体動情報が前記閾値よりも大きいと判定された場合に、前記体動比較ステップにおいて読み出した前記出力方式に従って測定対象の生体情報パラメータにかかる出力を行う、プログラム。