特開 2024-151016 生体情報解析装置、生体情報解析方法、および生体情報解析プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151016

(43)【公開日】2024-10-24

(54)【発明の名称】生体情報解析装置、生体情報解析方法、および生体情報解析プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/366 20210101AFI20241017BHJP

   A61B 5/022 20060101ALI20241017BHJP

   A61B 5/33 20210101ALI20241017BHJP

   A61B 5/349 20210101ALI20241017BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20241017BHJP

   A61B 5/02 20060101ALN20241017BHJP

【ＦＩ】

A61B5/366

A61B5/022 A

A61B5/33 200

A61B5/349

A61B5/0245 100B

A61B5/02 310A

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023064123

(22)【出願日】2023-04-11

(71)【出願人】

【識別番号】000230962

【氏名又は名称】日本光電工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】木村 圭

【テーマコード（参考）】

4C017

4C127

【Ｆターム（参考）】

4C017AA08

4C017AA09

4C017AA12

4C017AA19

4C017AC01

4C017AC16

4C017AC28

4C017AD01

4C017BC08

4C017BD06

4C017CC01

4C017FF15

4C127AA02

4C127FF02

4C127GG10

4C127GG16

(57)【要約】

【課題】心停止に関する報知を精度良く行うことができる生体情報解析装置、生体情報解析方法、および生体情報解析プログラムを提供する。
【解決手段】生体情報解析装置は、取得部、判定部、および報知制御部を有する。取得部は、被検者の関連する複数の生体情報を取得する。判定部は、複数の生体情報の有効性を判定する。報知制御部は、複数の生体情報のうち対応する第１の生体情報および第２の生体情報の有効性が一致している場合、当該有効性に応じて所定の報知を行い、第１および第２の生体情報の有効性が一致していない場合、第１および第２の生体情報のうちいずれかの生体情報の有効性に応じて所定の報知を行う。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検者の関連する複数の生体情報を取得する取得部と、
前記複数の生体情報の有効性を判定する判定部と、
前記複数の生体情報のうち対応する第１の生体情報および第２の生体情報の有効性が一致している場合、当該有効性に応じて所定の報知を行い、前記第１および第２の生体情報の有効性が一致していない場合、前記第１および第２の生体情報のうちいずれかの生体情報の有効性に応じて前記所定の報知を行う報知制御部と、を有する、生体情報解析装置。

【請求項2】

前記複数の生体情報は、心拍に関する情報、脈波に関する情報、および血圧に関する情報からなる群から選択される、請求項１に記載の生体情報解析装置。

【請求項3】

前記所定の報知は、前記被検者の心停止、または心室細動に関する報知である、請求項１または２に記載の生体情報解析装置。

【請求項4】

前記第１の生体情報は、心拍信号であり、前記第２の生体情報は、脈波信号であり、
前記報知制御部は、前記心拍信号および前記脈波信号の有効性が一致している場合、当該有効性に応じて前記被検者の心停止に関する報知を行い、前記心拍信号および前記脈波信号の有効性が一致していない場合、前記脈波信号の有効性に応じて前記被検者の心停止に関する報知を行う、請求項１に記載の生体情報解析装置。

【請求項5】

前記判定部は、前記心拍信号の心拍を心電図解析した結果、前記心拍のＱＲＳ形状が所定のＱＲＳ形状である場合に前記心拍信号が有効であると判定し、所定のＱＲＳ形状ではない場合に前記心拍信号が無効であると判定する、請求項４に記載の生体情報解析装置。

【請求項6】

前記心拍信号が有効の期間における、前記脈波信号の脈波の振幅の平均値と、脈波の間隔の平均値とを算出する平均脈波算出部をさらに有し、
前記判定部は、前記心拍信号が無効の期間において、前記脈波の振幅の前記振幅の平均値からの誤差、および前記脈波の間隔の前記間隔の平均値からの誤差が各々所定の範囲内である場合、前記脈波信号が有効であると判定し、いずれかの前記誤差が前記所定の範囲外である場合、前記脈波信号が無効であると判定する、請求項４または５に記載の生体情報解析装置。

【請求項7】

前記心拍信号が有効の期間における前記脈波信号の脈波の形状に基づいて基準脈波を作成する基準脈波作成部をさらに有し、
前記判定部は、前記心拍信号が無効の期間において、所定の第１閾値以上の数の前記脈波の形状が前記基準脈波の形状と一致する場合、前記脈波信号が有効であると判定し、前記第１閾値未満の数の前記脈波の形状が前記基準脈波の形状と一致するか、または前記基準脈波の形状と一致する前記脈波が無い場合、前記脈波信号が無効であると判定する、請求項４または５に記載の生体情報解析装置。

【請求項8】

前記心拍信号が有効の期間における脈波の平均の脈波間隔を算出する脈波間隔算出部と、
前記平均の脈波間隔に基づいて前記心拍信号が無効の期間における前記脈波の出現タイミングを推定する脈波間隔推定部と、をさらに有し、
前記判定部は、前記心拍信号が無効の期間において前記出現タイミングで脈波が出現する場合、前記脈波信号が有効であると判定し、出現しない場合、前記脈波信号が無効であると判定する、請求項４または５に記載の生体情報解析装置。

【請求項9】

心拍が検出されてから脈波が検出されるまでの遅れ時間を測定する計測部をさらに有し、
前記報知制御部は、前記遅れ時間が所定の第２閾値以下である場合、前記脈波信号の脈波が前記心拍信号の心拍に対応していると判断し、前記遅れ時間が所定の第２閾値を超える場合、前記脈波信号の脈波が前記心拍信号の心拍に対応していないと判断する、請求項４または５に記載の生体情報解析装置。

【請求項10】

前記複数の生体情報の有効性が一致していない場合に、前記複数の生体情報に関するログ情報を出力するログ出力部をさらに有する、請求項１または２に記載の生体情報解析装置。

【請求項11】

被検者の関連する複数の生体情報を取得するステップ（ａ）と、
前記複数の生体情報の有効性を判定するステップ（ｂ）と、
前記複数の生体情報のうち対応する第１および第２の生体情報の有効性が一致している場合、当該有効性に応じて所定の報知を行い、前記第１および第２の生体情報の有効性が一致していない場合、前記第１および第２の生体情報のうちいずれかの生体情報の有効性に応じて前記所定の報知を行うステップ（ｃ）と、を含む、生体情報解析方法。

【請求項12】

被検者の関連する複数の生体情報を取得するステップ（ａ）と、
前記複数の生体情報の有効性を判定するステップ（ｂ）と、
前記複数の生体情報のうち対応する第１および第２の生体情報の有効性が一致している場合、当該有効性に応じて所定の報知を行い、前記第１および第２の生体情報の有効性が一致していない場合、前記第１および第２の生体情報のうちいずれかの生体情報の有効性に応じて前記所定の報知を行うステップ（ｃ）と、を含む処理を、コンピュータに実行させるための生体情報解析プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体情報解析装置、生体情報解析方法、および生体情報解析プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

病院等の医療現場においては、患者の生体情報を監視し、医師等の医療従事者に対して患者の生体情報や、生体情報に基づく各種のアラームを出力する生体情報モニタが使用されている。このような生体情報モニタのうち、例えば、ベッドサイドモニタは、患者の心電図を解析し、心電図（心拍波形）が平坦または低振幅になった場合に医師等の医療従事者に報知する機能（心停止アラーム機能）を備えうる。しかし、心電計の電極同士がショートした場合にも心電図波形が平坦になるため、心停止により波形が平坦になる場合と区別がつかず、心停止アラームが発生する可能性がある。

【0003】

これに関連して、心停止の誤報知を低減することを目的とする患者モニタが下記特許文献１に開示されている。この患者モニタにおいては、同時に測定された心電図および脈波を各々独立に解析し、心停止の報知条件（例えば、心拍が平坦または低振幅）を満たす場合であっても、規則的な脈波が取得されている場合には、心停止に関する報知を抑制する機能を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５９５７３７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の患者モニタでは、例えば、ノイズ、アーチファクト、呼吸性変動等の要因が心停止に関する報知の抑制に与える影響が考慮されていないため、精度良く心停止に関する報知が行われない可能性がある。

【0006】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものである。したがって、本発明の主な目的は、心停止に関する報知を精度良く行うことができる生体情報解析装置、生体情報解析方法、および生体情報解析プログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の上記課題は、以下の手段によって解決される。

【0008】

本発明の生体情報解析装置は、取得部、判定部、および報知制御部を有する。取得部は、被検者の関連する複数の生体情報を取得する。判定部は、複数の生体情報の有効性を判定する。報知制御部は、複数の生体情報のうち対応する第１の生体情報および第２の生体情報の有効性が一致している場合、当該有効性に応じて所定の報知を行い、第１および第２の生体情報の有効性が一致していない場合、第１および第２の生体情報のうちいずれかの生体情報の有効性に応じて所定の報知を行う。

【0009】

本発明の生体情報解析方法は、被検者の関連する複数の生体情報を取得するステップ（ａ）と、複数の生体情報の有効性を判定するステップ（ｂ）と、複数の生体情報のうち対応する第１および第２の生体情報の有効性が一致している場合、当該有効性に応じて所定の報知を行い、第１および第２の生体情報の有効性が一致していない場合、第１および第２の生体情報のうちいずれかの生体情報の有効性に応じて所定の報知を行うステップ（ｃ）と、を含む。

【0010】

本発明の生体情報解析プログラムは、被検者の関連する複数の生体情報を取得するステップ（ａ）と、複数の生体情報の有効性を判定するステップ（ｂ）と、複数の生体情報のうち対応する第１および第２の生体情報の有効性が一致している場合、当該有効性に応じて所定の報知を行い、第１および第２の生体情報の有効性が一致していない場合、第１および第２の生体情報のうちいずれかの生体情報の有効性に応じて所定の報知を行うステップ（ｃ）と、を含む処理を、コンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、生体情報解析装置は、複数の生体情報の有効性に基づき心停止に関する報知の抑制を制御するので、心停止に関する報知を精度良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１の実施形態における生体情報解析装置の概略構成を例示するブロック図である。

【図2】図１に示す心電図処理部の概略構成を例示するブロック図である。

【図3】図１に示すＰＰＧ処理部の概略構成を例示するブロック図である。

【図4】第１の実施形態の生体情報解析装置による生体情報解析方法の処理手順の概略を例示するフローチャートである。

【図5】第１の実施形態において心拍信号および脈波信号の有効性が一致する場合における心拍信号と脈波信号との対応関係の一例を示す模式図である。

【図6】第１の実施形態において心拍信号および脈波信号の有効性が一致しない場合における心拍信号と脈波信号との対応関係の一例を示す模式図である。

【図7】第１の実施形態において心拍信号および脈波信号の有効性が一致しない場合における心拍信号と脈波信号との対応関係の他の例を示す模式図である。

【図8】不整脈履歴のログ情報を例示する模式図である。

【図9】長時間波形のログ情報を例示する模式図である。

【図10】第１の実施形態において心拍信号の有効性を判定する処理（ステップＳ１０３）の手順を例示するサブルーチンフローチャートである。

【図11】第１の実施形態において脈波信号の有効性を判定する処理（ステップＳ１０３）の手順を例示するサブルーチンフローチャートである。

【図12】第１の実施形態の変形例における生体情報解析装置の概略構成を例示するブロック図である。

【図13】図１２に示す血圧処理部の概略構成を例示するブロック図である。

【図14】第２の実施形態において脈波信号の有効性を判定する処理（ステップＳ１０３）の手順を例示するサブルーチンフローチャートである。

【図15】第３の実施形態において脈波信号の有効性を判定する処理（ステップＳ１０３）の手順を例示するサブルーチンフローチャートである。

【図16】第３の実施形態において心拍信号および脈波信号の有効性が一致しない場合における心拍信号と脈波信号との対応関係の一例を示す模式図である。

【図17】心拍信号にＰ波が現れている場合を例示する模式図である。

【図18】心拍信号に振幅が高い波形が現れている場合を例示する模式図である。

【図19】第５の実施形態において心拍信号および血圧信号の有効性が一致する場合における心拍信号と脈波信号との対応関係の一例を示す模式図である。

【図20】心拍信号および血圧信号の有効性が一致しない場合における心拍信号と血圧信号との対応関係の一例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る生体情報解析装置、生体情報解析方法、および生体情報解析プログラムについて詳細に説明する。図中、同一の部材には同一の符号を用いた。図面における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。

【0014】

（第１の実施形態）
＜生体情報解析システムの構成＞
図１は、本実施形態の生体情報解析装置１００の概略構成を例示するブロック図である。同図に示すように、生体情報解析装置１００は、心電図センサ１１０、心電図処理部１２０、ＳｐＯ２センサ１３０、ＰＰＧ処理部１４０、制御装置２００、入力装置３００，および出力装置４００を有する。心電図処理部１２０、ＰＰＧ処理部１４０、入力装置３００、および出力装置４００は、各々制御装置２００に接続され、制御装置２００により制御される。

【0015】

心電図センサ１１０は、四肢用電極部および胸部用電極部（いずれも不図示）を通じて心臓からの生体電気信号を取得し、心電図処理部１２０に伝達する、四肢用電極部は複数の四肢用電極を備え、胸部用電極部は複数の胸部用電極を備える。四肢用電極は患者（被検者）の四肢の所定の位置に取り付けられ、胸部用電極は患者の胸部の所定の位置に取り付けられる。

【0016】

心電図処理部１２０は、心電図センサ１１０からの生体電気信号を処理して患者の心拍を抽出する。

【0017】

ＳｐＯ２センサ１３０は、ヘモグロビンにより吸収される波長帯の光を発する発光素子と、発光素子からの光を受光する受光素子とを有し、患者の指先や耳等に装着されて光電容積脈波を検出するセンサである。

【0018】

ＰＰＧ処理部１４０は、ＳｐＯ２センサ１３０からの光電容積脈波の電気信号を処理して患者の脈波を抽出する。

【0019】

制御装置２００は、患者の複数の生体情報として心拍信号および脈波信号を取得し、これらの情報をモニタ（監視）する。また、制御装置２００は、医師等の医療従事者に対して患者の生体情報や、生体情報に基づく各種のアラームを出力する。本実施形態の生体情報解析装置１００は、例えば、病院等の医療施設に設置されたベッドサイドモニタであり、心拍信号および脈波信号に基づき患者の心停止を判定し、医療従事者に心停止を報知する機能（「心停止アラーム機能」という）を備える。制御装置２００は、コンピュータを構成する。

【0020】

入力装置３００は、例えばタッチパネル、各種キー、スイッチ等を有し、医療従事者であるユーザによる指示、各種設定、患者に関する情報等を受け付ける。ユーザによる指示には、例えば、モニタリング開始／終了の指示が含まれ、各種設定には、例えば、モード設定、アラーム設定等が含まれる。また、患者に関する情報には、患者の性別、年齢、既往歴（例えば、心疾患に関する情報）等が含まれる。

【0021】

出力装置４００は、生体情報の解析結果、アラーム等のデータを出力する。ここで、出力装置４００の出力には、例えばデータのディスプレイへの表示、プリンタへの印刷出力、スピーカへの音声出力等が含まれる。出力装置４００は、ディスプレイ、プリンタ、スピーカ等を有する。

【0022】

図２は、図１に示す心電図処理部１２０の概略構成を例示するブロック図である。同図に示すように、心電図処理部１２０は、心電図アンプ１２１、心電図フィルタ１２２、心電図信号品質評価部１２３、ＱＲＳ検出部１２４、および拍分類部１２５を有する。

【0023】

心電図アンプ１２１は、患者に装着された心電図センサ１１０（電極）から入力される生体信号を増幅することにより心電図信号を生成し、心電図フィルタ１２２に出力する。心電図信号は、患者の心筋の興奮により生じる活動電位を示し、時間軸上に連続して発生する複数の心拍波形を含む。心拍波形は、心拍、すなわち心臓の拍動を示す波形である。

【0024】

心電図フィルタ１２２は、心電図信号に対して所定のフィルタリング処理を行い、心電図信号に含まれるノイズ成分を除去する。心電図フィルタ１２２は、例えば、ローパスフィルタ、またはバンドパスフィルタを含みうる。

【0025】

心電図信号品質評価部１２３は、心電図フィルタ１２２によってフィルタリングを行った後の心電図信号の品質を評価する。ＣＰＵ２１０は、心電図信号の品質が著しく低い場合、取得データの破棄や、警告メッセージの表示を行うように制御しうる。

【0026】

ＱＲＳ検出部１２４は、心電信号から拍（ＱＲＳ）を検出し、心拍信号を生成して出力する。具体的には、ＱＲＳ検出部１２４は、例えば、心電図フィルタ１２２によってフィルタリングを行った後の心電図信号について所定振幅以上の振幅を有する部分を拍として検出し、ディジタル信号に変換して生体情報解析装置１００に心拍信号として出力する。

【0027】

拍分類部１２５は、ＱＲＳ検出部１２４が検出した拍を解析して拍の種類を分類する。拍分類部１２５は、例えば、パターンマッチングを用いて拍の種類を分類する。拍の種類は、正常拍（Ｎ）、および不整脈、例えば心室性期外収縮拍（Ｖ）等を含む複数種類である。

【0028】

図３は、図１に示すＰＰＧ処理部１４０の概略構成を例示するブロック図である。同図に示すように、ＰＰＧ処理部１４０は、ＰＰＧアンプ１４１、ＰＰＧフィルタ１４２、ＰＰＧ信号品質評価部１４３、およびＰＰＧ脈波検出部１４４を有する。

【0029】

ＰＰＧアンプ１４１は、光電容積脈波（ＰＰＧ：Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ）の電気信号を受信し、これを適当な大きさの電圧信号に増幅してＰＰＧフィルタ１４２に出力する。

【0030】

ＰＰＧフィルタ１４２は、光電容積脈波の電圧信号（以下、「光電容積脈波信号」という）に対して所定のフィルタリング処理を行い、光電容積脈波信号に含まれるノイズ成分を除去する。ＰＰＧフィルタ１４２は、例えば、ローパスフィルタ、またはバンドパスフィルタを含みうる。

【0031】

ＰＰＧ信号品質評価部１４３は、ＰＰＧフィルタ１４２によってフィルタリングを行った後の光電容積脈波信号の品質を評価する。ＣＰＵ２１０は、光電容積脈波信号の品質が著しく低い場合、取得データの破棄や、警告メッセージの表示を行うように制御しうる。

【0032】

ＰＰＧ脈波検出部１４４は、光電容積脈波信号から脈波信号を生成して出力する。具体的には、ＰＰＧ脈波検出部１４４は、ＰＰＧフィルタ１４２によってフィルタリングされた光電容積脈波信号をディジタル信号に変換して脈波信号を生成し、制御装置２００に出力する。

【0033】

＜制御装置２００のハードウェア構成＞
制御装置２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１０、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２２０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２３０、補助記憶部２４０、および入出力Ｉ／Ｆ２５０を有する。補助記憶部２４０は、例えば、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、またはＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）を有する。ＣＰＵ２１０、ＲＯＭ２２０、ＲＡＭ２３０、および補助記憶部２４０は、コンピュータを構成する。

【0034】

ＣＰＵ２１０は、ＲＯＭ２２０または補助記憶部２４０に予め保存されている生体情報解析プログラムをＲＡＭ２３０にロードし、実行することにより、様々な機能を実現する。

【0035】

ＲＯＭ２２０は、不揮発性のメモリである。ＲＯＭ２２０には、ＣＰＵ２１０の演算処理に必要な各種のパラメータ等が保存されている。

【0036】

ＲＡＭ２３０は、揮発性のメモリであり、ＣＰＵ２１０による判定結果や各種データを一時的に保存する。

【0037】

補助記憶部２４０には、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、生体情報解析プログラム等のプログラムや、ＣＰＵ２１０による演算処理の結果等が保存されている。また、補助記憶部２４０には、予め定められた標準的な心拍波形（以下、「標準波形」という）に関する情報（例えば、ＱＲＳ形状等）や、患者ごとの正常拍に関する情報（例えば、ＱＲＳ形状等）が保存されている。さらに、本実施形態では、補助記憶部２４０には、モニタリング中に取得された第１の生体情報としての心拍に関する情報（心拍信号）および第２の生体情報として脈波に関する情報（脈波信号）に基づき生成された基準テンプレートが保存されている。基準テンプレートの詳細については後述する。

【0038】

入出力Ｉ／Ｆ２５０は、所定の通信プロトコルに従って、各々心電図処理部１２０、ＰＰＧ処理部１４０、入力装置３００、および出力装置４００との間においてデータを送受する入出力インターフェースである。

【0039】

ＣＰＵ２１０は、生体情報解析プログラムを実行することにより、様々な機能を実現する。例えば、ＣＰＵ２１０は、心電図センサ１１０、心電図処理部１２０、ＳｐＯ２センサ１３０、ＰＰＧ処理部１４０、制御装置２００、入力装置３００、および出力装置４００を統合的に制御する。

【0040】

具体的には、ＣＰＵ２１０は、モニタリングが開始されると、入出力Ｉ／Ｆ２５０を通じて、患者の心拍信号脈波信号を常時取得し、これらの信号を解析して解析結果、および各種アラームを出力装置４００に出力する。出力装置４００は、ディスプレイに解析結果、および各種アラームを表示する。

【0041】

生体情報解析装置１００において、患者の生体情報を解析し、表示する基本的な構成は、従来の生体情報モニタと同様の構成であるので、その詳細な説明を省略し、以下では、本実施形態の心停止アラーム機能について主に説明する。心停止アラーム機能において、ＣＰＵ２１０、ＲＡＭ２３０、および入出力Ｉ／Ｆ２５０は、取得部を構成する。また、ＣＰＵ２１０は、判定部、報知制御部、平均脈波算出部、およびログ出力部を構成する。

【0042】

＜生体情報解析方法＞
以下、図４～図７を参照して、生体情報解析装置１００による生体情報解析方法の処理手順の概略を説明する。図４は、第１の実施形態の生体情報解析装置１００による生体情報解析方法の処理手順の概略を例示するフローチャートである。同図に示すフローチャートの処理は、ＣＰＵ２１０が生体情報解析プログラムを実行することにより実現される。また、図５は心拍信号および脈波信号の有効性が一致する場合における心拍信号と脈波信号との対応関係の一例を示す模式図である。また、図６は心拍信号および脈波信号の有効性が一致しない場合における心拍信号と脈波信号との対応関係の一例を示す模式図であり、図７は心拍信号および脈波信号の有効性が一致しない場合における心拍信号と脈波信号との対応関係の他の例を示す模式図である。また、図８は不整脈履歴のログ情報を例示する模式図であり、図９は長時間波形のログ情報を例示する模式図である。

【0043】

図４に示すように、ＣＰＵ２１０は、患者の生体情報モニタリングを開始する（ステップＳ１０１）。ＣＰＵ２１０は、入力装置３００からユーザによるモニタリング開始の指示を受け付けると、患者の生体情報（心拍信号および脈波信号）のモニタリングを開始する。

【0044】

取得部は、複数の生体情報を取得する（ステップＳ１０２）。取得部は、モニタリング中に、患者の生体情報としての心拍信号および脈波信号を常時取得する。例えば、取得部は、取得された心拍信号および脈波信号のうち少なくとも過去８拍分のデータをＲＡＭ２３０に順次記憶させる。

【0045】

図５に示すように、脈波は心拍に起因して発生するので、通常時、心拍信号のＱＲＳと脈波信号の脈波とは１対１で対応する（同図においては矢印により対応関係を示す）。したがって、通常時に、心拍信号のＱＲＳと脈波信号の脈波とが１対１で対応し、かつＱＲＳから脈波までの遅れ時間が一定である場合、ＱＲＳと脈波とは共通の心拍に起因して生じ、同一の患者の心拍、および当該心拍に対応する脈波であることが保証される（詳細については、Ｘｉａｎｌｉａｎｇ Ｈｅ ｅｔ ａｌ．，Ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｍｕｌｔｉ－Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｆｕｓｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ， ２０１９年，Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｉｎ Ｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ ２０１９，Ｖｏｌ ４６を参照）。

【0046】

平均脈波算出部は、次のステップ（ステップＳ１０３）の処理の前処理として、通常時に取得された脈波信号を使用して、脈波の平均振幅、および平均間隔（インターバル）を算出し、ＲＡＭ２３０に記憶する。また、平均脈波算出部は、脈波の平均振幅、および平均間隔を適宜算出し、ＲＡＭ２３０のデータを更新する。より具体的には、平均脈波算出部は、１拍ごと（例えば、新たなＱＲＳを検出するたび）にＲＡＭ２３０に記憶されている過去Ｎ拍に対応する脈波の平均振幅、および平均間隔を算出し、更新する。あるいは、平均脈波算出部は、脈波の振幅および間隔について、１拍ごとに平均値の（Ｎ－１）／Ｎ倍＋最新値の１／Ｎ倍を算出し、脈波の平均振幅、および平均間隔を更新することもできる。ここで、Ｎは、任意の自然数であり、好適には、例えば８に設定されるが、１６や３２のような自然数を適用してもよい。

【0047】

次に、判定部は、複数の生体情報の有効性を判定する（ステップＳ１０３）。判定部は、所定の判定処理の手順に従って複数の生体情報の有効性を判定する。図５～図７には、心拍信号および脈波信号について有効性の判定結果が例示されている。判定処理の具体的な手順については後述する。

【0048】

次に、判定部は、複数の生体情報の有効性が一致しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。例えば、判定部は、心拍信号および脈波信号がともに有効である場合、または心拍信号および脈波信号がともに無効である場合、心拍信号および脈波信号の有効性が一致していると判定する。図５には、心拍信号および脈波信号がともに有効から無効に変化した場合が例示されている。この場合は、患者の心拍が停止し、心停止の状態になったことにより、脈波も停止したと考えられる。患者の心停止は、医療従事者に報知されるべき状態である。

【0049】

図６における□部分ＪＰ１は、判定部による判定対象の期間を表している。判定部は、心拍信号が有効であり、かつ脈波信号が無効である場合については、心拍信号および脈波信号の有効性が一致していないと判定する。同図には、心拍信号が有効を維持し、脈波信号が有効から無効に変化している場合について例示されている。この場合は、何らかの理由により心拍信号は維持しているが、脈波信号は停止している。判定部は、振幅が高い波をＱＲＳと誤って認識する可能性があり、心拍信号が有効と判定されうる。この場合は医療従事者に報知されるべき状態である。

【0050】

一方、通常、心電図センサ１１０とＳｐＯ２センサ１３０とが同じ患者に装着されて正しく測定され、患者が心停止していない場合、このような状況は起こり得ない。したがって、ＳｐＯ２センサ１３０が患者から外れた可能性がある。

【0051】

また、図７における□部分ＪＰ２は、判定部による判定対象の期間を表している。判定部は、心拍信号が無効であり、かつ脈波信号が有効である場合についても、心拍信号および脈波信号の有効性が一致していないと判定する。同図には、心拍信号が有効から無効に変化し、脈波信号が有効を維持している場合について例示されている。この場合は、何らかの理由により心拍信号が停止しているが、脈波信号は維持されている。したがって、患者の心拍は停止しておらず、医療従事者に心停止を報知する必要はないと考えられる。

【0052】

一方、通常、心電図センサ１１０とＳｐＯ２センサ１３０とが同じ患者に装着されて正しく測定されている場合、このような状況は起こり得ない。したがって、心電図センサ１１０が患者から外れたか、あるいはショートした可能性がある。

【0053】

報知制御部は、心拍信号および脈波信号の有効性が一致している場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、当該有効性に応じて所定の報知を行う（ステップＳ１０５）。本実施形態では、所定の報知は、患者の心停止に関する報知（例えば、心停止アラーム、心室細動アラーム）である。本実施形態では、報知制御部は、心拍信号および脈波信号の有効性に応じて、下記表１に示すように所定の報知を行う。

【0054】

【表1】

【0055】

例えば、報知制御部は、心拍信号および脈波信号がともに有効である場合、患者が心停止ではないと推定されるので報知を行わない。すなわち、心拍信号が有効である場合、所定の報知を行う条件（例えば、心停止アラーム条件）が満足されず、脈波信号が有効である場合、所定の報知が抑制される（所定の報知を抑制する条件が満足される）。所定時間は、例えば５秒間でありうる。

【0056】

一方、報知制御部は、心拍信号および脈波信号がともに無効である場合、患者が心停止であると推定されるため、所定の報知として心停止に関する報知を行う。すなわち、心拍信号が無効である場合、心停止に関する報知を行う条件が満足されるが、脈波信号が無効であるため所定の報知を抑制する条件は満足されない。

【0057】

一方、報知制御部は、心拍信号、および脈波信号の有効性が一致していない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、心拍信号、および脈波信号の有効性のうちいずれかの生体情報の有効性に応じて所定の報知を行う（ステップＳ１０６）。本実施形態では、例えば、報知制御部は、脈波信号の有効性に応じて所定の報知を行うように予め定められうる。例えば、報知制御部は、心拍信号が有効であり、かつ脈波信号が無効である場合、脈波信号が無効であることに基づいて所定の報知を抑制しない（所定の報知を行う）。

【0058】

また、報知制御部は、心拍信号が無効であり、かつ脈波信号が有効である場合、脈波信号が有効であることに基づいて所定の報知を抑制する（所定の報知を行わない）。すなわち、報知制御部は、判定部により心拍信号が有効のときの脈波信号と、心拍信号が無効なときの脈波信号とを比較した結果、脈波信号が有効を維持して変化がなければ、心停止に関する報知を行わない。心拍信号が無効であることにより所定の報知を行う条件が満足されるが、脈波信号が有効であることにより所定の報知を抑制する条件も同時に満足されるため、報知制御部は、脈波信号の有効性を優先して所定の報知を抑制するように制御する。

【0059】

次に、ログ出力部は、生体情報に関するログ情報（履歴）を出力する（ステップＳ１０７）。より具体的には、ログ出力部は、心拍信号および脈波信号の有効性が一致していない場合に、生体情報に関するログ情報を出力する。これは、心拍信号が無効（すなわち心電図が平坦または低振幅）であり、所定の報知を行う条件が満足されている場合において、脈波信号が有効であるために所定の報知が抑制されたことをデータログに残すことにより、医療従事者が後に確認できるようにするためである。

【0060】

図８に示すように、ログ出力部は、ログ情報として、例えば、不整脈履歴を出力（表示／印刷）または補助記憶部２４０に保存できる。不整脈履歴には、例えば、イベント、イベントが発生した日時（日付・時刻）、およびイベントに関連する波形が含まれる。また、イベントには、例えば、心停止（Ａｓｙｓｔｏｌｅ）、平坦心電図、心房細動（Ａｔｒｉａｌ Ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ：ＡＦ）、心室細動（Ｖｅｎｔｒｉｃｕｌａｒ Ｆｉｂｒｉｌｌａｔｉｏｎ：ＶＦ）等が含まれうる。

【0061】

また、図９に示すように、ログ出力部は、ログ情報として、長時間波形を出力（表示／印刷）または補助記憶部２４０に保存できる。ログ出力部は、長時間波形において、アラーム発生部に色やマーク等の識別子を付して出力できる。これにより、医療従事者がアラーム発生時の波形を見分けやすくなる。図９には、心停止アラームが報知された時の波形ｗ１と、脈波信号に基づき心停止アラームが抑制された時の波形ｗ２とに別の色（例えば、各々赤色および緑色）が付されて表示される場合を例示している。

【0062】

このように、図４に示すフローチャートの処理においては、制御装置２００は、患者の心拍信号および脈波信号を取得し、心拍信号および脈波信号の有効性を判定する。そして、制御装置２００は、有効性の判定の結果、心拍信号および脈波信号の有効性が一致している場合、当該有効性に応じて所定の報知を行い、心拍信号および脈波信号の有効性が一致していない場合、脈波信号の有効性に応じて所定の報知を行う。

【0063】

なお、上述の例では、心拍信号、および脈波信号の有効性が一致していない場合に、脈波信号の有効性に応じて所定の報知を行うように予め定められている場合について説明した。しかしながら、本実施形態では、このような場合に限定されず、心拍信号、および脈波信号の有効性が一致していない場合に、心拍信号の有効性に応じて所定の報知を行うように予め定められるように構成されてもよい。

【0064】

［心拍信号の有効性の判定（ステップＳ１０３）］
図１０は、心拍信号の有効性を判定する処理（ステップＳ１０３）の手順を例示するサブルーチンフローチャートである。同図に示すフローチャートの処理は、ＣＰＵ２１０が生体情報解析プログラムを実行することにより実現される。

【0065】

まず、判定部は、心拍信号において有効なＱＲＳを検出する（ステップＳ２０１）。判定部は、所定の心電図解析、例えば、テンプレートマッチング方式により心拍信号のＱＲＳ形状が所定のＱＲＳ形状と一致し、かつ拍分類部１２５により拍分類した結果、ＱＲＳ形状がＮｏｒｍａｌ（Ｎ）と判定された場合に有効なＱＲＳが検出されたと判定する。所定のＱＲＳ形状は、標準波形のＱＲＳ形状、または患者ごとの正常拍のＱＲＳ形状と同等の形状である。例えば、通常時に測定された心拍信号のＱＲＳ形状を平均化、あるいは患者ごとに通常のＱＲＳ形状を予め学習することによって患者の正常拍のＱＲＳ形状を取得することができる。したがって、正常拍は、患者間において疾患や患者の状態によって多少のバラツキが生じうる。例えば、脚ブロックの患者や、ペースメーカーを使用している患者では、正常拍が、幅広であたかも心室性期外収縮のように見えるＱＲＳ形状を有しうる。このように、心拍信号のＱＲＳ形状が所定のＱＲＳ形状と一致するか否かを判定することにより、様々な状態の患者の有効なＱＲＳを検出できる。

【0066】

次に、判定部は、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ２０２）。判定部は、所定時間が経過していなければ（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ステップＳ２０１の処理に戻り、所定時間が経過するまでＱＲＳの検出を継続する。

【0067】

一方、所定時間が経過した場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、判定部は、所定時間内に有効なＱＲＳが検出されたか否かを判定する（ステップＳ２０３）。判定部は、所定時間に有効なＱＲＳが検出された場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、心拍信号は有効と判定し（ステップＳ２０４）、処理を終了する（リターン）。一方、判定部は、心拍信号において所定時間にわたり有効なＱＲＳがまったく検出されない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、心拍信号が無効であると判定し（ステップＳ２０５）、処理を終了する（リターン）。

【0068】

［脈波信号の有効性の判定（ステップＳ１０３）］
図１１は、脈波信号の有効性を判定する処理（ステップＳ１０３）の手順を例示するサブルーチンフローチャートである。同図に示すフローチャートの処理は、ＣＰＵ２１０が生体情報解析プログラムを実行することにより実現される。

【0069】

まず、判定部は、脈波信号において有効な脈波を検出する（ステップＳ３０１）。例えば、判定部は、振幅が所定の閾値以上である場合に有効な脈波が検出されたと判定する。

【0070】

次に、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３０２）。判定部は、所定時間が経過していなければ（ステップＳ３０２：ＮＯ）、ステップＳ３０１の処理に戻り、所定時間が経過するまで脈波の検出を継続する。所定時間は、例えば５秒間でありうる。

【0071】

一方、所定時間が経過した場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、判定部は、所定時間内に有効な脈波が検出されたか否かを判定する（ステップＳ３０３）。判定部は、所定時間内に有効な脈波が検出されなかった場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）、脈波信号は無効と判定する（ステップＳ３０４）。一方、判定部は、所定時間内に有効な脈波が検出された場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、すべての脈波の振幅と、脈波の間隔とが各々規定範囲に収まっているか否かを判定する（ステップＳ３０５）。判定部は、すべての脈波について、振幅および脈波の間隔が各々規定範囲に収まっている場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、脈波信号は有効と判定する（ステップＳ３０６）。一方、少なくとも１つの脈波について、振幅または脈波の間隔が規定範囲に収まっていない場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、脈波信号は無効と判定する（ステップＳ３０７）。振幅および間隔についての規定範囲は、各々振幅の平均値±許容誤差、および間隔の平均値±許容誤差でありうる。許容誤差は、例えば標準偏差でありうる。

【0072】

このように、本実施形態では、通常時の平均振幅および平均間隔からの継続性を基準に脈波の有効性を判定する。具体的には、モニタリング中に、脈波の平均振幅と平均間隔を算出し、適宜更新する。例えば、判定部は所定時間内のすべての脈波の振幅および間隔について平均値±許容誤差（例えば標準偏差）の規定範囲に収まっていれば、有効な脈波が継続していると判定し、収まっていなければ継続していないと判定する。これにより、検出された脈波が患者の心拍に起因する脈波であり、かつ有効な脈波であることを確認できる。

【0073】

［変形例］
図１２は第１の実施形態の変形例における生体情報解析装置１０１の概略構成を例示するブロック図であり、図１３は図１２に示す血圧処理部１６０の概略構成を例示するブロック図である。

【0074】

上述の例では、ＳｐＯ２センサ１３０からの光電容積脈波の電気信号を処理して患者の脈波を抽出する場合について説明したが、図１２に示すように、ＳｐＯ２センサ１３０の代わりに、血圧センサ１５０からの圧力の電気信号を処理して患者の脈波を抽出するように構成してもよい。血圧センサ１５０は、例えば、観血式血圧センサ（トランスジューサ）、または非観血式血圧センサ（カフ＋圧力センサ）でありうる。以下では、血圧センサ１５０が観血式血圧センサである場合について説明する。

【0075】

図１３に示すように、血圧処理部１６０は、血圧アンプ１６１、血圧フィルタ１６２、血圧信号品質評価部１６３、および血圧脈波検出部１６４を有する。

【0076】

血圧アンプ１６１は、トランスジューサによって検出された圧力の電気信号を受信し、これを適当な大きさの電圧信号に増幅して血圧フィルタ１６２に出力する。

【0077】

血圧フィルタ１６２は、増幅された電圧信号に対して所定のフィルタリング処理を行い、電圧信号に含まれるノイズ成分を除去する。血圧フィルタ１６２は、例えば、ローパスフィルタ、またはバンドパスフィルタを含みうる。

【0078】

血圧信号品質評価部１６３は、血圧フィルタ１６２によってフィルタリングを行った後の電圧信号の品質を評価する。ＣＰＵ２１０は、電圧信号の品質が著しく低い場合は、取得データの破棄や、警告メッセージの表示を行うように制御しうる。

【0079】

血圧脈波検出部１６４は、血圧フィルタ１６２によるフィルタリング処理後の電圧信号から脈波を検出し、脈波信号を生成して出力する。具体的には、血圧脈波検出部１６４は、血圧フィルタ１６２によってフィルタリングされた電圧信号をディジタル信号に変換して脈波信号を生成し、制御装置２００に出力する。

【0080】

制御装置２００は、血圧処理部１６０によって抽出された脈波信号を使用して、上述した生体情報解析方法にしたがって、患者の心拍信号および脈波信号の有効性を判定し、判定結果に応じて心停止に関する報知を行う。具体的な処理手順については、光電容積脈波に基づく脈波信号を使用した場合と同じであるので、詳細な説明を省略する。

【0081】

以上で説明した本実施形態の生体情報解析装置１００によれば、下記の効果を奏することができる。

【0082】

生体情報解析装置１００は、複数の生体情報の有効性に基づき心停止に関する報知の抑制を制御するので、心停止に関する報知を精度良く行うことができる。とくに、本実施形態では、心拍に関連する心電図と脈波とを関連付けて解析することにより、心停止に関する報知を行うか否かの判定をより的確に行うことができる。

【0083】

例えば、ノイズやアーチファクトによって脈波状の規則的な信号が脈波信号に偶然に混入したような場合は、有効な脈波信号の条件を満たさないので、心停止に関する報知が抑制されない。ここで、有効な脈波信号の条件とは、所定時間内に有効な脈波が検出され、すべての脈波の振幅と、脈波の間隔が各々規定範囲に収まっていることである。したがって、心停止に関する報知が過剰に抑制されることを防止できる。

【0084】

また、心電図センサ１１０とＳｐＯ２センサ１３０（血圧センサ１５０）とが誤って別の患者に装着されたことにより、心電図と脈波とが各々別の患者から取得されている場合も、有効な脈波信号の条件を満たさないので、心停止に関する報知が抑制されない。したがって、心停止アラームが過剰に抑制されることを防止できる。

【0085】

また、本実施形態では、脈波の間隔が一定であるか否か、すなわち脈波の規則性ではなく、脈波の間隔が規定範囲に収まっているか否かに応じて脈波信号の有効性を判定する。したがって、呼吸性変動のように脈波の間隔が徐々に変化する場合であっても、心停止に関する報知を行うことができる。

【0086】

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、通常時の平均振幅および平均間隔からの継続性に基づいて脈波信号の有効性を判定する場合について説明した。第２の実施形態では、脈波信号における脈波の形状と予め生成された基準テンプレートの脈波形状との比較結果に基づいて脈波信号の有効性を判定する場合について説明する。なお、説明の重複を避けるため、第１の実施形態と同じ構成については詳細な説明を省略する。

【0087】

本実施形態における生体情報解析装置１００による生体情報解析方法は、脈波信号の有効性を判定する処理（図４に示すフローチャートのステップＳ１０３）を除き、第１の実施形態における生体情報解析装置１００による生体情報解析方法と同じである。したがって、以下の説明では、脈波信号の有効性を判定する処理とその前処理について詳細に説明し、第１の実施形態と共通する処理については説明を省略する。

【0088】

［前処理］
ＣＰＵ２１０は、基準脈波作成部として機能し、図４のフローチャートにおけるステップＳ１０３の処理の前処理として、通常時に取得された心拍信号、および脈波信号を使用して、基準テンプレートを作成する。より具体的には、基準脈波作成部は、心拍信号のＱＲＳと、対応する脈波信号の脈波とをグループとして扱い（以下「心拍テンプレートグループ」という）、モニタリング中に、生成された心拍テンプレートグループの中から、類似する特徴を集めて加算平均し、各々の特徴に関する基準テンプレートを作成する。特徴としては、例えば、ＱＲＳ形状、脈波形状、脈波から抽出した振幅、脈波の幅、脈波の傾き、ＱＲＳから脈波までの遅れ時間等が挙げられる。基準テンプレートは、テンプレートマッチング方式により、心拍信号のＱＲＳ形状が所定のＱＲＳ形状と一致し、かつ拍分類部１２５により拍分類した結果、ＱＲＳ形状がＮｏｒｍａｌ（Ｎ）と判定されている場合に生成される。

【0089】

ＱＲＳの平均波形は、ＱＲＳピークを基準に加算平均波形が作成される。また、脈波の平均波形についてもＱＲＳピークを基準に加算平均波形が作成されうる。もしくは脈波の平均波形は、脈波のピークを基準にして加算平均波形が作成されてもよい。これは、ＱＲＳピークを基準に脈波の平均波形を作成する場合、ＱＲＳから脈波までの遅れ時間のゆらぎが平均波形の形状に影響を与える可能性があるためである。

【0090】

ＣＰＵ２１０は、計測部として機能し、ＱＲＳ（心拍）が検出されてから脈波が検出されるまでの遅れ時間を測定する。本実施形態では、計測部は、ＱＲＳピークから脈波ピークまでの間を遅れ時間として測定するように構成されうる。ＱＲＳから脈波までの遅れ時間が一定であることを判定することにより、ＱＲＳと脈波とは共通の心拍に起因して生じていることを確認できる。なお、計測部は、ＱＲＳの起始部から脈波の立ち上がりまでを遅れ時間として測定するように構成することもできるが、測定の安定性の観点から、ピーク間で測定するように構成されることが好ましい。報知制御部は、遅れ時間が所定の閾値（第２閾値）以下である場合、脈波信号の脈波が心拍信号の心拍に対応していると判断し、遅れ時間が所定の閾値を超える場合、脈波信号の脈波が心拍信号の心拍に対応していないと判断する。

【0091】

図１４は、第２の実施形態において脈波信号の有効性を判定する処理（ステップＳ１０３）の手順を例示するサブルーチンフローチャートである。同図に示すサブルーチンフローチャートの処理は、ＣＰＵ２１０が生体情報解析プログラムを実行することにより実現される。

【0092】

ステップＳ４０１～Ｓ４０４、Ｓ４０６の処理は、図１１に示す第１の実施形態における脈波信号の有効性を判定する処理のステップＳ３０１～Ｓ３０４、Ｓ３０６の処理と各々同じであるので、詳細な説明を省略する。

【0093】

ステップＳ４０５において、すべての脈波の形状が基準テンプレートの脈波の形状と一致するかを判定する。判定部は、例えば、テンプレートマッチングにより、所定時間内に検出されたすべての脈波の形状が基準テンプレートの脈波の形状と概ね一致するかを判定する。

【0094】

判定部は、例えば、検出された脈波の波形と、基準テンプレートの脈波の波形との相互相関を計算するか、あるいは両脈波の波形を重ね合わせたときの差分を計算する等の判定手法を使用してテンプレートマッチングにより両脈波が一致するか否かを判定しうる。

【0095】

判定部は、例えば、両脈波の波形データについて相関係数を算出し、相関係数が所定の第１判定閾値以上である場合、両脈波は概ね一致していると判定し、相関係数が所定の第１判定閾値未満である場合、両脈波は一致していないと判定する。また、判定部は、例えば、両脈波の波形を重ね合わせたときの差分を算出し、差分が所定の第２判定閾値以下である場合、両脈波は概ね一致していると判定し、相関係数が所定の第２判定閾値を超える場合、両脈波は一致していないと判定する。

【0096】

なお、検出された脈波の形状と、基準テンプレートの脈波の形状とが概ね一致する場合は、検出された脈波の間隔は必ずしも一定でなくてもよい。

【0097】

また、ＡＦの患者の場合は脈波の振幅が一定しない。そのため、例えば、判定部は、患者に関する情報に基づいて、ＡＦの患者に対して、上記第１または第２判定閾値に余裕をもたせる（すなわち判定基準を緩める）ように構成されてもよい。

【0098】

また、判定対象の期間中に不整脈（例えば、期外収縮）が発生した場合には、一部の脈波が基準テンプレートと一致しない可能性がある。そのため、判定部は、すべての脈波の形状が基準テンプレートの脈波の形状と一致するか否かを判定する代わりに、所定数以上脈波が一致するか否かを判定するように構成されてもよい。判定部は、心拍信号が無効の所定時間において、所定数（第１閾値）以上の脈波の形状が基準テンプレートの脈波の形状と一致する場合、脈波信号が有効であると判定する。一方、判定部は、所定数未満の数の脈波の形状が基準テンプレートの脈波の形状と一致するか、または基準テンプレートの脈波の形状と一致する脈波が無い場合、脈波信号が無効であると判定する。所定数は、例えば、心拍信号が無効の所定時間におけるすべての脈波に対して、脈波の数－１、脈波の数の３／４等でありうる。

【0099】

以上で説明した本実施形態の生体情報解析装置１００によれば、第１の実施形態の効果に加えて下記の効果を奏することができる。

【0100】

ＡＦのような不規則な心拍であっても、心停止に関する報知を行うことができる。

【0101】

また、判定対象の期間に不整脈が発生した場合であっても、心停止に関する報知を行うことができる。

【0102】

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、心停止でなければ脈波が出現すべきタイミングを推定し、そのタイミングにおいて脈波が検出されたか否かに基づいて脈波信号の有効性を判定する場合について説明する。なお、説明の重複を避けるため、第２の実施形態と同じ構成については詳細な説明を省略する。

【0103】

図１５は、第３の実施形態において脈波信号の有効性を判定する処理（ステップＳ１０３）の手順を例示するサブルーチンフローチャートである。同図に示すサブルーチンフローチャートの処理は、ＣＰＵ２１０が生体情報解析プログラムを実行することにより実現される。また、図１６は、第３の実施形態において心拍信号および脈波信号の有効性が一致しない場合における心拍信号と脈波信号との対応関係の一例を示す模式図である。

【0104】

本実施形態では、ＣＰＵ２１０は、脈波間隔算出部および脈波間隔推定部として機能する。脈波間隔算出部は、心拍信号が有効の期間における脈波の平均の脈波間隔を算出する。また、脈波間隔推定部は、平均の脈波間隔に基づいて心拍信号が無効の所定時間における脈波の出現タイミングを推定する。

【0105】

図１５に示すように、まず、判定部は、図１６に示す判定対象の期間ＪＰ３において脈波のピークが検出されると予想されるタイミングを算出する（ステップＳ５０１）。判定部は、ＱＲＳが検出されていた期間において生成された心拍テンプレートグループに基づき、判定対処の期間ＪＰ３において脈波のピークが検出されると予想されるタイミングＴ＝Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔ５を算出する。同図において、心拍テンプレートグループの有効な脈波を〇で示している。タイミングＴは、心拍テンプレートグループの最後に検出された脈波のピークＴ０＋脈波の平均間隔×ｍ（ｍは自然数）によって算出されうる。

【0106】

次に、判定部は、各々のタイミングに想定ウィンドウを設定する（ステップＳ５０２）。判定部は、脈波が出現すべきタイミングＴに対してＴ－Δｔ～Ｔ＋Δｔに想定ウィンドウＷ＝Ｗ１、Ｗ２、…、Ｗ５を設定する。例えば、Δｔは８０［ｍｓ］でありうる。

【0107】

次に、すべての想定ウィンドウＷに有効な脈波が検出されたか否かを判定する（ステップＳ５０３）。判定部は、有効な脈波が検出されたか否かを、脈波の特徴（例えば、振幅、上昇時間等）によって判定しうる。あるいは、判定部は、有効な脈波が検出されたか否かを、テンプレートマッチングにより、検出された脈波の形状と基準テンプレートの脈波の形状とが一致するか否かによって判定しうる。

【0108】

以上で説明した本実施形態の生体情報解析装置１００によれば、第１および第２の実施形態の効果に加えて下記の効果を奏することができる。

【0109】

生体情報解析装置１００は、脈波が出現すべきタイミング、および脈波の特徴に基づいて有効な脈波が検出されたか否かを判定するので、より精度良く有効な脈波が検出されたか否かを判定できる。

【0110】

（第４の実施形態）
第４の実施形態においては、心拍信号が有効であり、脈波信号が無効である場合について、さらに心拍信号の波形を分析する場合について説明する。図１７は心拍信号にＰ波が現れている場合を例示する模式図であり、図１８は心拍信号に振幅が高い波形が現れている場合を例示する模式図である。なお、説明の重複を避けるため、第１の実施形態と同じ構成については詳細な説明を省略する。

【0111】

図１７における判定対象の期間ＪＰ４に示すように、例えば、心室ブロックに起因して心房から心室に刺激が伝わらなくなった場合、Ｐ波だけが続くことがある。このような場合、判定部は、振幅が高いＰ波をＱＲＳと誤って認識する可能性があり、心拍信号が有効と判定されうる。

【0112】

また、図１８における判定対象の期間ＪＰ５に示すように、心拍信号に振幅が高い波形が現れている場合、判定部は、振幅が高い波形をＱＲＳと誤って認識する可能性があり、心拍信号が有効と判定されうる。

【0113】

下記表２に示すように、例えば、Ｐ波やＶＦのように、心拍信号に振幅が高い波形が現れる場合、判定部は、振幅が高い波形をＱＲＳと誤って認識する可能性がある。そこで、本実施形態では、判定部は、心拍信号が有効であり、脈波信号が無効である場合に、さらに心拍信号の波形を分析し、Ｐ波、あるいはＶＦらしい波形か否かを判定するように構成されている。

【0114】

【表2】

【0115】

判定部は、例えば、心拍信号の波形が下記の（ａ）、（ｂ）のいずれかを満たす場合、心拍信号の波形がＰ波らしいと判定する。

【0116】

（ａ）心拍信号の波形の振幅が、補助記憶部２４０に予め保存されている患者の正常拍（以下、単に「正常拍」という）のＱＲＳ振幅よりも極端に小さい（例えば、正常拍の１／３未満）。

【0117】

（ｂ）心拍信号の波形が正常拍のＰ波の形状と等しい、または類似する。例えば、判定部は、テンプレートマッチング等を使用して、心拍信号の波形と、正常拍のＰ波とが一致するか否かを判定するように構成されうる。また、判定部は、心拍信号の波形と、正常拍のＰ波とについて、波形の特徴（振幅、幅、極性、面積）が概ね等しい場合、心拍信号の波形が正常拍のＰ波の形状と等しい、または類似すると判定する。

【0118】

同様に、判定部は、心拍信号の波形がＶＦらしいか否かを判定する。例えば、判定部は、周波数解析や特定の振幅を持つ波形の数をカウントすることにより、心拍信号の波形がＶＦらしいと判定する（ＶＦの判定方法については、例えば、特開２０２０－１５６９２７号公報を参照）。心拍信号の波形がＶＦであるとすれば、心停止の場合と同様に患者の心臓のポンプ機能は失われているので、脈波は出現しないと考えられる。したがって、図１８に示す例においては、脈波信号が有効であるので、心拍信号の波形は、ＶＦではないと判定される。

【0119】

報知制御部は、判定部による判定の結果、脈波信号が無効であり、かつ心拍信号の波形がＰ波らしいと判定される場合は、心停止に関する報知を行い、心拍信号の波形がＶＦである場合は、ＶＦ（心室細動）の報知を行うように構成されうる。

【0120】

また、心拍信号の波形のＱＲＳ形状が正常波のＱＲＳ形状から変化していない場合などは、ＳｐＯ２のセンサが外れている等の可能性が高いので、心停止に関する報知を行わずに、ＳｐＯ２のセンサが外れている旨の報知を行うように判定部を構成しうる。

【0121】

以上で説明した本実施形態の生体情報解析装置１００によれば、第１～第３の実施形態の効果に加えて下記の効果を奏することができる。

【0122】

生体情報解析装置１００は、心拍信号が有効であり、脈波信号が無効である場合について、さらに心拍信号の波形を分析するので、心拍信号の波形の形状（種類）に応じて、より適切な報知を行うことができる。

【0123】

（第５の実施形態）
第１～４の実施形態においては、脈波信号が有効か否かを判定する場合について説明した。第５の実施形態では、血圧信号が有効か否かを判定する場合について説明する。なお、説明の重複を避けるため、第１の実施形態と同じ構成については詳細な説明を省略する。

【0124】

図１９は第５の実施形態において心拍信号および血圧信号の有効性が一致する場合における心拍信号と血圧信号との対応関係の一例を示す模式図であり、図２０は心拍信号および血圧信号の有効性が一致しない場合における心拍信号と血圧信号との対応関係の一例を示す模式図である。

【0125】

本実施形態では、制御装置２００は、患者の心拍信号（第１の生体情報）および血圧信号（第２の生体情報）を取得し、心拍信号および血圧信号の有効性を判定する。そして、制御装置２００は、有効性の判定の結果、心拍信号および血圧信号の有効性が一致している場合、当該有効性に応じて所定の報知を行い、心拍信号および血圧信号の有効性が一致していない場合、血圧信号の有効性に応じて所定の報知を行う。取得した血圧信号が上限値と下限値の範囲内にある場合、血圧信号は有効と判定され、取得した血圧信号が上限値を超えるか、あるいは下限値を下回る場合、血圧信号は無効と判定される。

【0126】

より具体的には、図１９に示すように、制御装置２００は、心拍信号および血圧信号（平均血圧）がともに有効である場合、心停止に関する報知を行わず、心拍信号および血圧信号（平均血圧）がともに無効である場合、心停止に関する報知を行う。

【0127】

また、図２０に示すように、制御装置２００は、心拍信号が無効であり、血圧信号が有効である場合、心停止に関する報知を行わない。このように、制御装置２００は、心拍信号が有効のときの血圧信号と、心拍信号が無効なときの血圧信号とを比較して、血圧信号が有効を維持して変化がなければ心停止に関する報知を行わない。一方、図示はしていないが、制御装置２００は、心拍信号が有効であり、血圧信号が無効である場合、心拍信号をさらに分析し、心拍信号の波形がＰ波、またはＶＦらしいと判定した場合、心停止に関する報知、またはＶＦの報知を行う。一方、心拍信号の波形がＰ波、またはＶＦではない場合、心停止に関する報知を行わずに、センサ異常の報知を行う。

【0128】

以上、本発明の実施形態に係る生体情報解析装置、生体情報解析方法、および生体情報解析プログラムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されない。

【0129】

例えば、上述した実施形態では、脈波信号、または血圧信号の有効性を判定する場合について例示したが、本発明は脈波信号、または血圧信号の有効性を判定する場合に限定されず、心拍信号に対応する他の生体情報の有効性を判定する構成についても採用できる。

【0130】

また、上述した実施形態では、第２の生体情報として脈波信号、または血圧信号を取得し、第２の生体情報の有効性を判定する場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されない。例えば、制御装置２００は、第２の生体情報として脈波信号、および血圧信号の両方を取得し、第２の生体情報の有効性を判定するように構成されてもよい。さらに、制御装置２００は、３つ以上の生体情報を第２の生体情報として取得し、第２の生体情報の有効性を判定するように構成されてもよい。

【0131】

また、上記実施形態において生体情報解析プログラムにより実行される機能の一部または全部を電子回路などのハードウェアにより実行してもよい。

【符号の説明】

【0132】

１００ 生体情報解析装置、
１１０ 心電図センサ、
１２０ 心電図処理部、
１２１ 心電図アンプ、
１２２ 心電図フィルタ、
１２３ 心電図信号品質評価部、
１２４ ＱＲＳ検出部、
１２５ 拍分類部、
１３０ ＳｐＯ２センサ、
１４０ ＰＰＧ処理部、
１４１ ＰＰＧアンプ、
１４２ ＰＰＧフィルタ、
１４３ ＰＰＧ信号品質評価部、
１４４ ＰＰＧ脈波検出部、
２００ 制御装置、
２１０ ＣＰＵ、
２２０ ＲＯＭ、
２３０ ＲＡＭ、
２４０ 補助記憶部、
２５０ 入出力Ｉ／Ｆ、
３００ 入力装置、
４００ 出力装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】