JP7155041B2 - 脈波測定装置および脈波測定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、脈波測定装置および脈波測定プログラムに関する。

医療現場では、医師が患者の心臓の状態を把握するために、心電計を使用した心電図測定が行われる。通常、心電図測定は、患者の症状から心疾患が疑われる場合等に行われる。心電計には、数分間程度の心電図を記録する通常の心電計の他に、長時間（例えば、１日）を通じて心電図を記録することが可能なホルター心電計がある（例えば、下記特許文献１を参照）。通常の心電図検査が病院等での短時間における心臓の状態を記録するのに対し、ホルター心電図検査は、睡眠時、運動時等の日常生活を通して長時間にわたり心電図を記録するために行われる。医師が、心疾患の診断を行う上で、心電図検査は必要不可欠な検査となっている。

その一方で、心電図検査は、患者の体表に電極を装着するために、患者が衣服を脱ぎ着する必要があるので、時間や手間がかかる。さらに、ホルター心電図検査では、患者は、携帯用の心電計を長時間装着する必要があるため、身体的および心理的な負担が大きい。また、通常、心電図測定は、電極を患者の体表に装着し、測定結果の心電図波形を解釈する必要があるため、医師や看護士等の医療従事者の介入が必要となる。したがって、体温測定や血圧測定のように、一般家庭で心電図測定を手軽に行うことは難しい。

このように、現状では、職場等の健康診断、あるいは患者が来院し、不調を訴える等しない限り、心電図検査を行う機会は少ない。このため、患者が来院しても、患者に自覚症状がない場合や症状が軽度である場合は、心電図検査が行われず、心疾患が見過ごされる可能性がある。また、来院する機会がない場合、心電図検査が行われることはない。

特開２０１８－１６１３２４号公報

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の主たる目的は、心疾患の潜在的な患者に対して早期に心電図検査を受けることを促す脈波測定装置および脈波測定プログラムを提供することである。

本発明の上記目的は、下記によって達成される。

脈波測定装置は、抽出部、算出部、解析部、および出力部を有する。抽出部は、生体から収集した生体情報から脈波形を抽出する。算出部は、抽出された複数の前記脈波形から脈波の間隔および脈拍数を算出する。解析部は、算出された複数の前記脈波の間隔に基づいて、前記脈波の間隔の変動に関する解析を行う。出力部は、前記脈拍数に関する情報と前記変動に関する情報とを出力する。
一態様では、前記出力部は、前記脈拍数に関する情報および前記変動に関する情報の少なくともいずれかと併せて、睡眠および／または行動を含む前記生体の状態に関する情報を出力する。
さらに、他の態様では、前記出力部は、前記生体の睡眠状態に応じて、前記脈拍数に関する情報および前記変動に関する情報の各々について、出力／非出力を切り替える。
さらに、他の態様では、前記出力部は、前記脈拍数に関する情報および前記変動に関する情報の各々について、前記生体の睡眠状態に応じて異なる色または濃淡で出力する。
さらに、他の態様では、前記生体の前記生体情報の収集に合せて収集した前記生体の動体情報を取得する取得部をさらに有し、前記抽出部は、前記動体情報に基づいて、前記生体が激しい運動をしている期間に取得された脈波信号の脈波形は適切ではないと判断して、前記脈波形を除外する。

また、脈波測定プログラムは、以下の手順をコンピュータに実行させるように構成されている。生体から収集した生体情報から脈波形を抽出し、抽出された複数の前記脈波形から脈波の間隔および脈拍数を算出する。続いて、算出された複数の前記脈波の間隔に基づいて、前記脈波の間隔の変動に関する解析を行い、前記脈拍数に関する情報と前記変動に関する情報とを出力する。
一態様では、前記脈拍数に関する情報および前記変動に関する情報の少なくともいずれかと併せて、睡眠および／または行動を含む前記生体の状態に関する情報を出力する。
さらに、他の態様では、前記生体の睡眠状態に応じて、前記脈拍数に関する情報および前記変動に関する情報の各々について、出力／非出力を切り替える。
さらに、他の態様では、前記脈拍数に関する情報および前記変動に関する情報の各々について、前記生体の睡眠状態に応じて異なる色または濃淡で出力する。
さらに、他の態様では、生体の生体情報および動体情報を取得し、脈波形を抽出する際に、前記動体情報に基づいて、前記生体が激しい運動をしている期間に取得された脈波信号の脈波形は適切ではないと判断して、前記脈波形を除外する。

本発明によれば、脈波間隔の変動具合に応じて、被検者に心疾患の疑いがあるか否かを容易に切り分けることができるので、心疾患の潜在的な患者に対して早期の心電図検査を促すことができる。

一実施形態に係る脈波測定システムのハードウェア構成を例示するブロック図である。 図１に示すＣＰＵが脈波測定プログラムを実行することにより実現される脈波測定装置の主要な機能を例示する機能ブロック図である。 一実施形態における脈波の測定方法の処理手順について説明するためのフローチャートである。 抽出された脈波形を例示する模式図である。 心拍と脈波との関係について例示する模式図である。 健常者の脈波ローレンツプロットを例示するグラフである。 心房細動の患者の脈波ローレンツプロットを例示するグラフである。 心室性期外収縮の患者の脈波ローレンツプロットを例示するグラフである。 脈波の測定結果の出力を例示する模式図である。 脈波ローレンツプロットに閾値を設定する場合について例示するグラフである。 パルスレートトレンドの代わりにパルスレートを出力する場合について例示する模式図である。 脈波間隔の変動を表示する他の方法を例示するグラフである。 図１２に示す方法の他の形態を例示するグラフである。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、図中、同一の部材には同一の符号を用いた。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

（一実施形態）
図１は、一実施形態に係る脈波測定システム１００のハードウェア構成を例示するブロック図である。また、図２は、図１に示すＣＰＵ１３１が脈波測定プログラムを実行することにより実現される脈波測定装置１３０の主要な機能を例示する機能ブロック図である。

本実施形態の脈波測定システム１００は、被検者（生体）１０の脈波を測定し、測定した脈波に基づいて、脈拍数に関する情報および脈波間隔の変動（またはバラツキとも表現される）に関する情報を生成して、ディスプレイやプリンタ等に出力する。

本実施形態では、脈拍数に関する情報として、パルスレート（脈拍数）、または脈拍数の時間変化を表すパルスレートトレンドを例示して説明するが、これらに限定されない。また、脈波間隔の変動に関する情報は、例えば脈波ローレンツプロット、または脈波間隔の変動と測定時刻との関係を示すグラフを例示して説明するが、これらに限定されない。パルスレートトレンド、脈波ローレンツプロット等の詳細については後述する。

医師をはじめとする医療従事者（以下、単に医師と記載する）は、脈波測定システム１００から出力された脈拍数に関する情報および脈波間隔の変動に関する情報から被検者１０の心臓の状態を推定できる。これにより、医師は、被検者１０に心電図検査が必要であるか否かを判断することが可能となる。

＜脈波測定システム１００＞
脈波測定システム１００は、生体情報検出センサ１１０、加速度センサ１２０、脈波測定装置１３０、および出力装置１４０を有する。

生体情報検出センサ１１０は、被検者１０の生体情報を取得するためのセンサである。生体情報検出センサ１１０は、例えば、動脈血酸素飽和度を測定するためのＳｐＯ２プローブであり、例えば被検者１０の手の指や耳等に取り付けられる。

生体情報検出センサ１１０は、赤色光または赤外光を所定の発光タイミングで被検者１０に照射し、透過光を受光する。生体情報検出センサ１１０は、発光部および受光部を備え、脈波測定装置１３０に接続されている。

発光部は、例えば、波長が６６０ｎｍ付近（赤色）または９４０ｎｍ付近（赤外）で発光する発光ダイオードを備え、被検者１０の指先や耳等の生体表面に向けて発光する。受光部は、例えば、フォトダイオードを備え、血管および生体組織を透過した透過光を受光し、透過光に応じた電流信号に変換し、生体情報信号として、脈波測定装置１３０に出力する。

なお、生体情報検出センサ１１０は、被検者１０に赤色光または赤外光を照射し、血管および生体組織から反射された反射光を受光し、反射光に応じた電流信号を出力するように構成されてもよい。

加速度センサ１２０は、被検者１０の体に装着され、被検者１０の動きに関する情報（以下、「動体情報」いう）を取得するためのセンサである。加速度センサ１２０によって収集された動体情報は、脈波測定装置１３０において、被検者１０の生体情報と合せて保存され、被検者１０の状態を推定するために用いられる。

脈波測定装置１３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１３１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１３２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）１３４、および信号処理部１３５を有する。ＣＰＵ１３１、ＲＯＭ１３２、ＲＡＭ１３３、およびＨＤＤ１３４は、コンピュータを構成する。

ＣＰＵ１３１は、ＲＯＭ１３２またはＨＤＤ１３４に予め保存されているプログラムをＲＡＭ１３３にロードし、実行することにより、様々な機能を実現する。図２に示すように、ＣＰＵ１３１は、脈波測定装置１３０を制御するためのプログラム（脈波測定プログラム）を実行することにより、抽出部２０１、算出部２０２、解析部２０３、出力部２０４、取得部２０５、および状態推定部２０６として機能する。これらの各機能部の詳細については後述する。

ＲＯＭ１３２は、不揮発性のメモリである。ＲＯＭ１３２には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、脈波測定プログラム等のプログラムや、ＣＰＵ１３１の演算処理に必要な各種のパラメーター等が保存されている。

ＲＡＭ１３３は、揮発性のメモリであり、ＣＰＵ１３１による演算処理の結果や各種データを一時的に保存する。また、ＨＤＤ１３４は、生体情報および動体情報のデータや、ＣＰＵ１３１による演算処理の結果（例えば、脈波間隔等）を保存する。なお、ＨＤＤ１３４は、脈波測定装置１３０の外側に配置された外付けのＨＤＤでもよい。

信号処理部１３５は、生体情報検出センサ１１０の受光部で生成された電流信号を電圧信号に変換したのち、生体情報検出センサ１１０の発光部における赤色光および赤外光の発光タイミングで、電圧信号を復調し、赤色光または赤外光の透過光または反射光信号を生成する。生成された透過光または反射光信号は、ＡＤ変換器によりディジタル信号に変換され、ＨＤＤ１３４に時系列で保存される。

生体情報検出センサ１１０が透過型のセンサである場合、発光部から被検者１０に入射した赤色光または赤外光は、生体組織、静脈、および動脈を透過したのち受光部で受光される。被検者１０の動脈の血液内には、酸化ヘモグロビンが存在しているため、心臓が収縮して動脈内の血液量が増加しているとき透過光信号は弱まる一方で、心臓が拡張して動脈内の血液量が減少しているとき透過光信号は強まる。したがって、透過光信号は、心臓の拍動による動脈内の血液量の変化に応じて変化する。

また、信号処理部１３５は、加速度センサ１２０から受信した、被検者１０の動体情報を、ＡＤ変換器によりディジタル信号に変換し、ＨＤＤ１３４時系列で保存する。

また、図示はされていないが、脈波測定装置１３０は、ＲＴＣ（Ｒｅａｌ－Ｔｉｍｅ Ｃｌｏｃｋ）を備えており、ＨＤＤ１３４時系列で保存される各種のデータと測定時刻との対応関係を管理する。

出力装置１４０は、脈拍数に関する情報と脈波間隔の変動に関する情報とを出力する。出力装置１４０は、例えばディスプレイを備え、脈拍数に関する情報と脈波間隔の変動に関する情報とをディスプレイの画面に表示する。病院などの医療現場においては、例えば、パーソナルコンピュータ用の大型のディスプレイが使用されうる。

また、出力装置１４０は、例えばプリンタを備え、脈拍数に関する情報と脈波間隔の変動に関する情報とを用紙に印刷することもできる。さらに、出力装置１４０は、スピーカを備え、医師や被検者１０に対して注意を喚起するために音（アラーム）または音声を出力することもできる。

＜脈波の測定方法＞
図３～図９を参照して、本実施形態における脈波の測定方法について説明する。図３は、本実施形態における脈波の測定方法の処理手順について説明するためのフローチャートである。図４は抽出された脈波形を例示する模式図であり、図５は心拍と脈波との関係について例示する模式図である。図６は、健常者の脈波ローレンツプロットを例示するグラフであり、図７は心房細動の患者の脈波ローレンツプロットを例示するグラフであり、図８は心室性期外収縮の患者の脈波ローレンツプロットを例示するグラフである。図６～図８に示す脈波ローレンツプロットの縦軸および横軸の単位はミリ秒（ｍｓ）である。また、図９は、脈波の測定結果の出力を例示する模式図である。図９において、パルスレートトレンドの縦軸は拍数（回／分）であり、横軸は測定時刻（時）である。また、脈波ローレンツプロットの縦軸および横軸の単位は秒（ｓ）であるが、後述の図６～図８と同様にミリ秒（ｍｓ）でも構わない。

図３に示すように、まず、脈波形を抽出する（ステップＳ１０１）。抽出部２０１は、被検者１０の生体情報から脈波形を抽出する。被検者１０の生体情報は、所定の収集期間（例えば、１日）に渡って収集され、被検者１０の動体情報と紐付けられてＨＤＤ１３４に予め保存されている。

また、抽出部２０１は、被検者１０の動体情報に基づいて、生体情報を使用して抽出した脈波形の適否を判断し、脈波形として適さないものついては使用しないようにすることもできる。例えば、被検者１０が激しい運動をしている期間に取得された脈波信号は、被検者１０に対して心疾患が疑われるか否かを切り分ける上では、適切ではない可能性がある。このような場合、抽出部２０１は、脈波形として適さないと判断されたものについては除外することができる。さらに、抽出部２０１は、ＳｐＯ２のＳＱＩ（Ｓｉｇｎａｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ）等の情報を使用し、脈波信号の質などを判断し、適さないものについては除外するように構成されてもよい。このように抽出部２０１を構成することにより、脈波ローレンツプロット等の精度を向上することができる。

次に、脈波間隔および脈拍数を算出する（ステップＳ１０２）。図４に示すように、算出部２０２は、抽出された複数の脈波形から脈波間隔を算出する。脈波間隔は、各脈波のピークポイントを特定し、その時間間隔を計測することにより算出できる。ピークポイントの特定は、公知のピーク検出アルゴリズムより行われうる。図４には、脈波間隔として、５つの脈波の間隔ＰＲｎ－１～ＰＲｎ＋３が算出された場合が例示されている。算出された脈波間隔は、時系列でＨＤＤ１３４に保存される。

また、算出部２０２は、収集期間における一定の時間内（例えば１分間）の脈波の数（例えばピークポイントの数）をカウントすることにより脈拍数を算出する。算出部２０２は、上記一定の時間を含む所定時間における脈拍数の平均値、最大値、および最小値を算出し、ＨＤＤ１３４に保存する。

図３に戻り、脈波間隔の変動に関して解析する（ステップＳ１０３）。解析部２０３は、算出された脈波間隔ＰＲｎ－１～ＰＲｎ＋３に基づいて、脈波間隔の変動に関する解析を行う。

図５に示すように、脈波は、心臓から血液が送り出された結果、動脈に生じる拍動であるので、基本的に心拍（心電図のＲ波）と同期して発生する。健常者の心拍、すなわち心電図のＲ波の間隔（「ＲＲ間隔」とも呼ばれる）は、ほぼ一定のリズムで刻まれることが知られている。したがって、隣り合うＲ波同士の間隔の変動は少ない。

これに対して、不整脈が発生した場合、ＲＲ間隔が短く、あるいは長くなることがある。図５に示す例では、後方拍と基準拍との間の間隔ＲＲｎ＋１は、前方拍と基準拍との間の間隔ＲＲｎよりも短くなっている。例えば、心室性期外収縮や上室性期外収縮が発生すると、ＲＲ間隔は急に縮小する場合がある。一方、例えば一時的に心拍が停止した場合、ＲＲ間隔は拡大する。

また、不整脈によっては、心臓が不規則に拍動し、ＲＲ間隔が不定期になる場合がある。例えば、心房細動が発生した場合、ＲＲ間隔が不定期になることが知られている。

上述のとおり、脈波は、基本的には心電図のＲ波と同期して発生するが、心室性期外収縮等の発生時は、心臓によって単位時間あたりに送り出される血液量である心拍出量が変化することにより、脈波が検出できない場合がある。

その結果、健常者の脈波間隔は変動が小さいのに対し、不整脈がある患者の脈波間隔は、拡大または縮小したり、あるいは不定期となったりする等の特徴がある。

図５に示すように、ｎ番目の脈波とその１つ前の脈波との間の間隔をＰＲｎ、ｎ番目の脈波とその１つ後の脈波との間の間隔をＰＲｎ＋１とする。解析部２０３は、横軸（Ｘ軸）にＰＲｎの値を、縦軸（Ｙ軸）にＰＲｎ＋１の値をとってプロットする処理を、ｎを１つずつ増加させながらＮ－１（Ｎ：データ数）まで繰り返すことにより、脈波ローレンツプロットを生成する。

例えば、図６に例示する脈波ローレンツプロット２１０では、脈波間隔の変動が小さいため、脈波ローレンツプロット２１０の原点から引いた４５度線上にプロットが集中している。健常者では、通常、プロットの分布２１２が概ね４５度線２１１を中心にして狭い範囲に収まることが多い。

また、脈波間隔が狭いほど脈拍数が高く、広いほど脈拍数が低くなるので、プロットが原点に近い領域に多く分布している場合は頻脈の傾向が強く、原点から離れた位置に多く分布している場合は除脈の傾向が強いことを表す。なお、健常者でも、運動時、安静時、および睡眠時のどの状態にあるかよって脈拍数は増減するため、４５度線２１１上におけるプロットの分布の位置（原点からの距離）のみで頻脈／除脈の判定を行うことは難しい。しかし、プロットの分布の位置に明らかな偏りがある場合は、被検者１０に心疾患がある可能性があるため、被検者１０に心電図検査を受けることを促すように、脈波測定装置１３０を構成する。

一方、図７に例示する脈波ローレンツプロット２２０では、４５度線２２１を中心にしてプロットの分布２２２が概ねひとまとまりになっているものの、プロットの分布２２２は、４５度線２２１から大きく広がっている。このようなプロットの分布２２２は、例えば心房細動の患者の脈波について見られる。

また、図８に例示する脈波ローレンツプロット２３０では、プロットの分布２３２は、４５度線２３１を中心にして原点に近い方から遠い方に向けて広がり、枝分かれする形態を有する。プロットの分布２３２は、４５度線２３１から大きく広がっている。このようなプロットの分布２３２は、例えば心室性期外収縮の患者の脈波について見られる。

このように、脈波ローレンツプロット２１０，２２０，２３０により、医師は、プロットの分布２１２，２２２，２３２の広がり具合および原点からの位置に基づいて、被検者１０の心臓の状態を推測できる。

再び図３に戻り、脈拍数に関する情報と脈波間隔の変動に関する情報とを出力する（ステップＳ１０４）。図９に示すように、出力部２０４は、脈拍数に関する情報として、縦軸および横軸にそれぞれ脈波数および測定時刻をとったパルスレートトレンド３１０を出力装置（例えば、ディスプレイ）１４０に出力する。出力部２０４は、脈拍数の最大値３１１、最小値３１２、および平均値３１３を出力する。

なお、必要に応じて、脈拍数の最大値３１１、最小値３１２、および平均値３１３の少なくともいずれかを出力することが可能である。

また、パルスレートトレンド３１０では、１日にわたって連続的（１分毎）に脈拍数のプロットを出力する場合について例示されている。しかし、本実施形態は、このような場合に限定されず、ウィンドウ３００の大きさや、パルスレートトレンド３１０を確認する医師などの確認の都合に合わせて、脈拍数のプロットの出力間隔（例えば、５分毎など）を適宜変更することもできる。

さらに、医師が脈拍数の大まかな傾向をつかむため、出力部２０４は、隣接するプロットを線分で結び、折れ線グラフとして出力することもできる。例えば、ウィンドウ３００の大きさが限られている環境で、医師が１日のうちの朝、昼、夕、および晩の各時間帯における脈拍数を大まかに知ることができれば十分である場合などに有効である。

パルスレートトレンド３１０は、心拍数の時間変化を示すハートレートトレンドと類似し、医師は、パルスレートトレンド３１０により、心臓の状態（例えば、頻脈や除脈等）を長期間（例えば、２４時間）にわたり、時間の経過を追って確認できる。

また、出力部２０４は、脈波間隔の変動に関する情報として、脈波ローレンツプロット３２０を出力装置１４０に出力する。図９に示す例では、パルスレートトレンド３１０および脈波ローレンツプロット３２０は、ディスプレイの画面のウィンドウ３００内に上下に並べて表示されている。

脈波ローレンツプロット３２０は、それぞれ全時間（例えば、２４時間）、覚醒時、および睡眠時に対応する脈波ローレンツプロット３２１，３２２，３２３を有する。全時間は、覚醒時および睡眠時の合計時間である。

このように、脈波ローレンツプロット３２０を用いて、脈波間隔の変動を表示することにより、医師は、被検者１０に心疾患の疑いがあるか否かを容易に切り分けることができる。したがって、心疾患の潜在的な患者に対して早期の心電図検査を促すことができる。

また、覚醒時の脈波ローレンツプロット３２２と睡眠時の脈波ローレンツプロット３２３とが別々に出力されるので、医師が、覚醒／睡眠と、心疾患との関連性を把握する上で有効である。

また、パルスレートトレンド３１０と脈波ローレンツプロット３２０とを並べて（同時に）表示することにより、医師は、脈拍数を長期間にわたり確認できるので、頻脈や除脈等の有無を容易に推測できる。これにより、医師は、一時的な脈波間隔の変動による不整脈のみならず、心臓の全体的な動きを推測することも可能である。

また、パルスオキシメータ、血圧計、睡眠時無呼吸症候群の検査装置等、通常、心電図を記録しない検査装置に脈波測定装置１３０を搭載することにより、医師は、心臓の状態を推定することが可能となる。

したがって、医師は、被検者１０に心疾患の疑いがある場合に、早期の心電図検査を促すことができる。

（変形例）
以上のように、本実施形態の脈波測定装置１３０は、パルスレートトレンド３１０および脈波ローレンツプロット３２０を同時に出力することにより、医療現場において、医師が被検者１０の心臓の動きを早期に確認することを可能にするものである。

以下では、医師が被検者１０の心臓の動きをより良く把握できるようにするため、パルスレートトレンド３１０および脈波ローレンツプロット３２０に補助的な情報を付加する場合について説明する。また、脈拍数に関する情報として、パルスレートトレンド３１０の代わりにパルスレートを表示する場合と、脈波間隔の変動に関する情報として、脈波ローレンツプロット３２０の代わりに、脈波間隔の変動と測定時刻との関係を示すグラフを出力する場合とについて説明する。

図１０は、脈波ローレンツプロットに閾値を設定する場合について例示するグラフである。図１０に示す脈波ローレンツプロットの縦軸および横軸の単位はミリ秒（ｍｓ）である。また、図１１は、パルスレートトレンドの代わりにパルスレートを出力する場合について例示する模式図である。図１１に示す脈波ローレンツプロットの縦軸および横軸の単位は秒（ｓ）である。

脈拍数は、被検者１０の状態（例えば、覚醒／睡眠、安静、運動等）に応じて変化しうる。そこで、例えばディスプレイに表示されている被検者１０の脈拍数が、被検者１０のどのような状態における場合のものであるのかについて医師に提示することにより、医師が被検者１０の心臓の状態を把握する助けとなりうる。

より具体的には、パルスレートトレンド３１０および脈波ローレンツプロット３２０の少なくともいずれかの表示に併せて、被検者１０の状態に関する情報（覚醒／睡眠、安静、運動等）を出力するように出力部２０４を構成する。例えば、パルスレートトレンド３１０の表示に併せて、被検者１０が覚醒／睡眠している時間帯や、行動している時間帯を示す状態表示領域３３０を配置することができる。被検者１０の状態に関する情報が表示されることにより、医師は、被検者１０の状態を加味して脈拍数の評価を行うことができる。

状態表示領域３３０は、脈波測定装置１３０により自動的に生成することができる。取得部２０５は、被検者１０の生体情報の収集に合せて収集した動体情報をＨＤＤ１３４から取得する。状態推定部２０６は、被検者１０の動体情報に基づいて、生体情報の収集時における被検者１０の状態を推定する。

状態推定部２０６は、例えば、動体情報として、被検者１０から検出された加速度の大きさ、方向、検出の継続時間等に応じて、被検者１０が睡眠状態であるか、あるいは覚醒状態であるかを判断する。

また、状態推定部２０６は、動体情報に基づいて、被検者１０の行動を推定し、推定結果を状態表示領域３３０に示すように構成されうる。例えば、状態推定部２０６は、被検者１０が覚醒状態であると判断された時間帯において、被検者１０の加速度の変化のパターンが、人が歩行しているときの加速度の変化のパターンに対応する場合、被検者１０が歩行中であると判断する。また、被検者１０が睡眠状態であると判断された時間帯において、一時的に加速度が検出されている場合、加速度が検出されている継続時間から被検者１０がトイレ等で一時的に目を覚ましていた状態であると判断する。

なお、脈波測定装置１３０は、医師や看護士が手入力した、被検者１０の起床時刻および就寝時刻に関する情報等に基づいて、被検者１０の状態を推定し、状態表示領域３３０を生成することもできる。

また、図９に示すように、脈波ローレンツプロット３２１，３２２，３２３のグラフには、それぞれ「全時間」、「覚醒時」、および「睡眠時」のタイトルが付加されうる。

また、出力部２０４は、被検者１０の状態に応じて、パルスレートトレンド３１０および脈波ローレンツプロット３２０の各々について、出力／非出力を切り替えることもできる。例えば、出力部２０４は、パルスレートトレンド３１０および脈波ローレンツプロット３２０の両方について、「睡眠時」のみ出力することができる。あるいは、出力部２０４は、脈波ローレンツプロット３２０については「覚醒時」のみ出力することもできる。これにより、医師は、被検者１０に心疾患が疑われるか否かを判断する上で必要となる情報のみを選択的に取得できる。例えば、睡眠時無呼吸症候群との関連では、覚醒時よりも睡眠時の心臓の状態を重点的に確認する必要があり、医師は、睡眠時の心臓の状態を選択的に確認できる。

また、出力部２０４は、パルスレートトレンド３１０および脈波ローレンツプロット３２０の各々について、被検者１０の状態に応じて異なる形態で出力することもできる。例えば、出力部２０４は、覚醒時と睡眠時とで色または濃淡を変えて出力することができる。例えば、覚醒時と睡眠時とで異なる色または濃淡でパルスレートトレンド３１０および脈波ローレンツプロット３２０のプロットを出力することにより、両者の識別が容易になる。

さらに、出力部２０４は、医師や被検者１０に対するコメント３４０を出力することもできる。例えば、出力部２０４は、パルスレートトレンド３１０または脈波ローレンツプロット３２０の分布が全体として所定の範囲内に入っていない場合、「心電図検査を受けることをお勧めします。」のようなメッセージを出力できる。

例えば、脈波ローレンツプロット３２０の分布に対して、上限および下限を設定し、脈波ローレンツプロットの分布が全体として上限から下限の範囲の領域（以下、「正常領域」という）に収まっているか否かを判定する。

本実施形態では、例えば、プロットの全数に対する所定割合（例えば、９０％）以上が正常領域内に入っている場合に、脈波ローレンツプロット３２０が全体として正常領域に収まっていると判定する。図１０に示すように、閾値としての上限および下限は、脈波ローレンツプロットの原点から引いた４５度線４０３の両側に出力された、正常領域と正常領域以外の異常領域とを区分する２本の区分線４０１，４０２にそれぞれ対応する。閾値を出力することにより、医師は、脈波ローレンツプロット３２０における正常領域および異常領域を明確に区別できる。

また、出力部２０４は、脈波ローレンツプロット３２０の分布が正常領域に収まっていない場合、アラーム音や音声を出力装置１４０のスピーカに出力して医師や被検者１０に注意を喚起することにより、異常を報知するように構成することもできる。

このように、脈波測定装置１３０は、コメントやアラーム音により、被検者１０に心電図検査を促す構成を有することにより、医療現場のみならず、家庭において使用することも可能である。

より具体的には、脈波測定装置１３０は、脈波を測定する医療機器、例えば、家庭用のパルスオキシメータ、血圧計等に搭載することができる。パルスオキシメータに搭載される場合、上述のとおり、生体情報検出センサ１１０としてＳｐＯ２プローブが使用され、血圧計に搭載される場合、生体情報検出センサ１１０としてカフが使用される。

また、出力装置１４０としては、パルスオキシメータ、血圧計等の小型のディスプレイが使用されうる。また、出力装置１４０として、遠隔地の病院などにある大型のディスプレイや、プリンタを使用してもよい。この場合、脈波測定装置１３０は、有線／無線の通信手段やネットワークを通じて、パルスレートトレンド３１０および脈波ローレンツプロット３２０等を含む画像データを、遠隔地の出力装置１４０に送信する。

また、出力装置１４０として、家庭用のパルスオキシメータや血圧計に搭載されている小型のディスプレイを使用する場合、図１１に示すように、ディスプレイの画面に表示される情報量の多いパルスレートトレンド３１０の代わりに、情報量の少ないパルスレート４１０を表示するように脈波測定装置１３０を構成してもよい。あるいは、表示領域のスクロールによって、パルスレートトレンド３１０を部分的に表示するように構成してもよい。

脈波測定装置１３０は、家庭用の血圧計に搭載される場合、血圧測定時の脈拍数の集計時に、上述した脈波の測定方法に沿って脈波間隔の変動を算出し、例えばパルスレート４１０および脈波ローレンツプロット４２０を出力する。

また、脈波間隔の変動の算出結果に基づいて、ユーザー（被検者１０）の心疾患の可能性を推定する。一般家庭では、ユーザーがパルスレート４１０や脈波ローレンツプロット４２０から心臓の状態を読み取るのは困難である場合が多い。そのため、脈波測定装置１３０は、心疾患の可能性が推定された場合、上述のように、ユーザーに心電図検査を受けることを勧めるコメント（図１１においては不図示）やアラーム音を出力する。

また、脈波測定システム１００が、病院など医療現場において使用される場合、脈波間隔の変動に関する情報として、脈波ローレンツプロットの代わりに、脈波間隔の変動を表示する他の方法を使用することもできる。

図１２は脈波間隔の変動を表示する他の方法を例示するグラフであり、図１３は図１２に示すグラフの他の形態を例示するグラフである。図１２および図１３において、縦軸は脈波間隔（ｓ）であり、横軸は測定時刻（時）である。

図１２に示すグラフ５００では、測定時刻（例えば、１分毎）について所定の時間範囲（例えば、１分間）が設定され、各測定時刻に対して、時間範囲内の全ての脈波間隔の値について、対応する測定時刻の位置にプロットされている。

例えば、１５時００分から１５時０１分までの１分間における全ての脈波間隔のそれぞれの値について、横軸の１５時００分に対応する位置にプロットされている。同様に、１５時０１分から１５時０２分までの１分間における全ての脈波間隔のそれぞれの値について、横軸１５時０１分に対応する位置にプロットされている。

各時刻において、脈波間隔の変動が大きい場合、プロットは縦軸方向の広い範囲にわたって分布し、脈波間隔の変動が小さい場合、プロットは縦軸方向の狭い範囲に分布する。

例えば、符号５０１で示される１５時前頃から１９時半頃までの時間帯では、脈波間隔の変動が大きく、符号５０２で示される１９時半頃から翌日の１４時半頃までの時間帯では、脈波間隔の変動が小さくなっている。

このように、図１２に示すグラフ５００によれば、医師は、脈波間隔の変動と測定時刻との関係を容易に確認できる。

なお、時間範囲は測定時刻に対して一定であるので、脈波間隔が狭い（脈拍数が大きい）ほど、時間範囲のプロット数は多くなり、脈波間隔が広い（脈拍数が小さい）ほど、時間範囲のプロット数は少なくなる。

また、図１３に示すように、縦軸の脈波間隔を所定の区分時間（例えば、１０［ｍｓ］）で区分し、各々の区分に該当する脈波間隔の数に応じて、プロットの表示色が異なるようにしてもよい。例えば、グラフ５１０では、区分内の脈波の数が５未満である場合は青色、５以上１０未満である場合は水色、１０以上２０未満である場合は黄色、２０以上の場合は赤色のように、プロットの表示色が異なる。

図１３に示すグラフ５１０によれば、医師は、図１２のグラフ５００の効果に加えて、どのくらいの長さの脈波間隔がどのくらいの数だけあるのかを一目で確認できる。

以上のとおり、実施形態において、本発明の脈波測定装置および脈波測定プログラムを説明した。しかしながら、本発明は、その技術思想の範囲内において当業者が適宜に追加、変形、および省略できることはいうまでもない。

たとえば、生体情報検出センサ１１０および加速度センサ１２０は、脈波測定装置１３０に接続するものとしたが、脈波測定装置１３０内に搭載されていてもよい。

また、出力装置１４０は、脈波測定装置１３０に接続するものとしたが、脈波測定装置１３０内に搭載されていてもよい。

また、上述の例では、生体が人（被検者１０）である場合を想定して説明したが、生体は人である場合限定されることはなく、生体は、犬や猫等の動物であってもよい。

１００ 脈波測定システム、
１１０ 生体情報検出センサ、
１２０ 加速度センサ、
１３０ 脈波測定装置、
１３１ ＣＰＵ、
１３２ ＲＯＭ、
１３３ ＲＡＭ、
１３４ ＨＤＤ、
１３５ 信号処理部、
１４０ 出力装置。

Claims (14)

1. 生体から収集した生体情報から脈波形を抽出する抽出部と、
   抽出された複数の前記脈波形から脈波の間隔および脈拍数を算出する算出部と、
   算出された複数の前記脈波の間隔に基づいて、前記脈波の間隔の変動に関する解析を行う解析部と、
   前記脈拍数に関する情報と前記変動に関する情報とを出力する出力部と、を有し、
   前記出力部は、
   前記脈拍数に関する情報および前記変動に関する情報の少なくともいずれかと併せて、睡眠および／または行動を含む前記生体の状態に関する情報を出力する、脈波測定装置。
2. 生体から収集した生体情報から脈波形を抽出する抽出部と、
   抽出された複数の前記脈波形から脈波の間隔および脈拍数を算出する算出部と、
   算出された複数の前記脈波の間隔に基づいて、前記脈波の間隔の変動に関する解析を行う解析部と、
   前記脈拍数に関する情報と前記変動に関する情報とを出力する出力部と、を有し、
   前記出力部は、
   前記生体の睡眠状態に応じて、前記脈拍数に関する情報および前記変動に関する情報の各々について、出力／非出力を切り替える、脈波測定装置。
3. 生体から収集した生体情報から脈波形を抽出する抽出部と、
   抽出された複数の前記脈波形から脈波の間隔および脈拍数を算出する算出部と、
   算出された複数の前記脈波の間隔に基づいて、前記脈波の間隔の変動に関する解析を行う解析部と、
   前記脈拍数に関する情報と前記変動に関する情報とを出力する出力部と、を有し、
   前記出力部は、
   前記脈拍数に関する情報および前記変動に関する情報の各々について、前記生体の睡眠状態に応じて異なる色または濃淡で出力する、脈波測定装置。
4. 生体から収集した生体情報から脈波形を抽出する抽出部と、
   抽出された複数の前記脈波形から脈波の間隔および脈拍数を算出する算出部と、
   算出された複数の前記脈波の間隔に基づいて、前記脈波の間隔の変動に関する解析を行う解析部と、
   前記脈拍数に関する情報と前記変動に関する情報とを出力する出力部と、
   前記生体の前記生体情報の収集に合せて収集した前記生体の動体情報を取得する取得部と、を有し、
   前記抽出部は、
   前記動体情報に基づいて、前記生体が激しい運動をしている期間に取得された脈波信号の脈波形は適切ではないと判断して、前記脈波形を除外する、脈波測定装置。
5. 前記出力部は、
   前記脈拍数に関する情報と前記変動に関する情報とを並べて出力する、請求項１～４のいずれか１項に記載の脈波測定装置。
6. 前記出力部は、
   前記脈拍数に関する情報として、前記脈拍数の時間変化を表すパルスレートトレンドを出力する、請求項１～５のいずれか１項に記載の脈波測定装置。
7. 前記出力部は、
   前記変動に関する情報として、複数の前記脈波の間隔に基づく脈波ローレンツプロットを出力する、請求項１～６のいずれか１項に記載の脈波測定装置。
8. 前記出力部は、
   前記脈波ローレンツプロットの原点から引いた４５度線の両側に、当該４５度線を中心とした正常領域と当該正常領域以外の異常領域とを区分する区分線を出力する、請求項７に記載の脈波測定装置。
9. 前記出力部は、
   前記脈波ローレンツプロットの分布が前記正常領域に収まっていない旨を報知する、請求項８に記載の脈波測定装置。
10. 前記生体の前記生体情報の収集に合せて収集した前記生体の動体情報を取得する取得部と、
    前記動体情報に基づいて、前記生体の状態を推定する状態推定部と、をさらに有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の脈波測定装置。
11. 生体から収集した生体情報から脈波形を抽出する手順（ａ）と、
    抽出された複数の前記脈波形から脈波の間隔および脈拍数を算出する手順（ｂ）と、
    算出された複数の前記脈波の間隔に基づいて、前記脈波の間隔の変動に関する解析を行う手順（ｃ）と、
    前記脈拍数に関する情報と前記変動に関する情報とを出力する手順（ｄ）であって、前記脈拍数に関する情報および前記変動に関する情報の少なくともいずれかと併せて、睡眠および／または行動を含む前記生体の状態に関する情報を出力する手順（ｄ）と、をコンピュータに実行させるための脈波測定プログラム。
12. 生体から収集した生体情報から脈波形を抽出する手順（ａ）と、
    抽出された複数の前記脈波形から脈波の間隔および脈拍数を算出する手順（ｂ）と、
    算出された複数の前記脈波の間隔に基づいて、前記脈波の間隔の変動に関する解析を行う手順（ｃ）と、
    前記脈拍数に関する情報と前記変動に関する情報とを出力する手順（ｄ）であって前記生体の睡眠状態に応じて、前記脈拍数に関する情報および前記変動に関する情報の各々について、出力／非出力を切り替える手順（ｄ）と、をコンピュータに実行させるための脈波測定プログラム。
13. 生体から収集した生体情報から脈波形を抽出する手順（ａ）と、
    抽出された複数の前記脈波形から脈波の間隔および脈拍数を算出する手順（ｂ）と、
    算出された複数の前記脈波の間隔に基づいて、前記脈波の間隔の変動に関する解析を行う手順（ｃ）と、
    前記脈拍数に関する情報と前記変動に関する情報とを出力する手順（ｄ）であって前記脈拍数に関する情報および前記変動に関する情報の各々について、前記生体の睡眠状態に応じて異なる色または濃淡で出力する手順（ｄ）と、をコンピュータに実行させるための脈波測定プログラム。
14. 生体の生体情報および動体情報を取得する手順（ａ）と、
    前記生体から取得した生体情報から脈波形を抽出する手順（ｂ）であって、前記動体情報に基づいて、前記生体が激しい運動をしている期間に取得された脈波信号の脈波形は適切ではないと判断して、前記脈波形を除外する手順（ｂ）と、
    抽出された複数の前記脈波形から脈波の間隔および脈拍数を算出する手順（ｃ）と、
    算出された複数の前記脈波の間隔に基づいて、前記脈波の間隔の変動に関する解析を行う手順（ｄ）と、
    前記脈拍数に関する情報と前記変動に関する情報とを出力する手順（ｅ）と、をコンピュータに実行させるための脈波測定プログラム。

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