JP2016047093A - 生体情報解析システム、生体情報処理システム及び生体情報解析装置 - Google Patents

生体情報解析システム、生体情報処理システム及び生体情報解析装置 Download PDF

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Abstract

【課題】脈波情報を用いた心房細動の解析結果に基づいて、適切な閲覧情報を生成、出力する生体情報解析システム、生体情報処理システム及び生体情報解析装置等を提供する。【解決手段】生体情報解析システム200は、ユーザーに装着される脈波測定装置100により収集された脈波情報を受信する受信部210と、脈波情報に基づいて、ユーザーの心房細動の解析処理を行い、解析処理の解析結果の閲覧情報を生成する処理を行う処理部230と、生成された閲覧情報を出力する出力部250を含む。【選択図】図2

Description

本発明は、生体情報解析システム、生体情報処理システム及び生体情報解析装置等に関する。
循環器疾患である心房細動は、心臓で血液の塊ができ脳梗塞のリスクもあるため、早期の段階で治療を行う必要がある。従来、心房細動の検査は、ホルター心電図計を患者に24時間〜48時間(一般的には24時間)装着して、その間の心電図から心房細動の発症を確認するのが一般的であった。
しかし初期の心房細動ではその発症頻度が低く、48時間以内のホルター心電図検査では、たまに発症する心房細動を見逃すことがある。また無症候性の心房細動は患者が症状を感じないため、病院に来ないことが多く、重症化してから(例えば脳梗塞を発症してから)心房細動と分かることも多い。なお、ホルター心電計を長時間使用できない要因は、複数の電極を人体胸部に貼る必要があり、電極や電極を押さえるためのテープにより、皮膚がかぶれることが課題となっているためである。また、近年では40日間の記録が可能な心電計もみられるが、かぶれの問題は解決されておらず、連続して長時間使用することは現実的でない。
それに対して、特許文献1では、脈波情報からRR間隔に相当するパラメータを精度よく求めることで、脈波情報に基づいて心房細動を求める手法が開示されている。脈波情報は、例えば光電センサー等の脈波センサーにより取得することが可能である。そして、脈波センサーを有する機器は例えば腕時計型のウェアラブルデバイスとして実現可能であるため、皮膚のかぶれ等の可能性を抑止しつつ、長時間の連続装着が可能となる。
特開2013−55982号公報
特許文献1等のように脈波情報を用いることで、長期間(例えば3日〜10日程度)に渡って装置を装着することが可能であるため、初期の心房細動等も適切に検出することが可能になる。
しかし、特許文献1では脈波情報に基づく心房細動の判定手法は開示されているものの、判定結果を適切に閲覧者に対して提示する手法については十分な説明がない。例えば閲覧者が医師である場合、当該医師による判断を容易にするためには、適切な情報の選択、或いは加工が重要となる。具体的には、血栓のできやすさという観点から見れば、単純に心房細動が起こっている、起こっていないという情報だけでなく、連続発症時間や合計発症時間といった情報を演算、提示することは有用である。或いは、心房細動の検出結果と他の情報を関連づけて出力することが重要な場合もある。ここでの他の情報とは、例えば発症時や発症前後のユーザーの行動に関する情報である。
本発明の幾つかの態様によれば、脈波情報を用いた心房細動の解析結果に基づいて、適切な閲覧情報を生成、出力する生体情報解析システム、生体情報処理システム及び生体情報解析装置等を提供することができる。
本発明の一態様は、ユーザーに装着される脈波測定装置により収集された脈波情報を受信する受信部と、前記脈波情報に基づいて、前記ユーザーの心房細動の解析処理を行い、前記解析処理の解析結果の閲覧情報を生成する処理を行う処理部と、生成された前記閲覧情報を出力する出力部と、を含む生体情報解析システムに関係する。
本発明の一態様では、脈波情報に基づいて心房細動の解析処理を行うとともに、当該解析処理の結果から閲覧情報を生成して出力する。心房細動を脈波情報から判定するため、ホルター心電図等の心電計と比較した場合に、長時間の機器装着が可能である。さらに、解析結果から閲覧情報を生成して出力することで、解析結果を種々の形態で閲覧者に提示すること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記心房細動の合計発症時間情報を含む前記閲覧情報を生成してもよい。
これにより、血栓のできやすさに関連する合計発症時間を表す情報を閲覧情報に含めること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記合計発症時間情報の時系列での変化を表す情報を含む前記閲覧情報を生成してもよい。
これにより、患者の心房細動に関する状態の時系列変化を、わかりやすい形態で提示すること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記心房細動の連続発症時間情報を含む前記閲覧情報を生成してもよい。
これにより、血栓のできやすさに関連する連続発症時間を表す情報を閲覧情報に含めること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記連続発症時間情報が日時に対応づけられた情報を含む前記閲覧情報を生成してもよい。
これにより、単純な時間の長さだけでなく、心房細動の発症のタイミング(期間)を表す情報を閲覧情報に含めること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、前記受信部は、前記脈波測定装置により収集された前記ユーザーの体動情報、又は前記体動情報によって判定される前記ユーザーの行動情報を受信し、前記処理部は、前記体動情報又は前記行動情報が、前記心房細動の前記解析結果に関連付けられた情報を含む前記閲覧情報を生成してもよい。
これにより、心房細動の解析結果に対して、適切な情報を関連づけて出力すること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記脈波情報に基づいて得られた自律神経活動情報が、前記心房細動の前記解析結果に関連付けられた情報を含む前記閲覧情報を生成してもよい。
これにより、心房細動の解析結果に対して、適切な情報を関連づけて出力すること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記心房細動の前記解析結果の信頼度を表す情報を含む前記閲覧情報を生成してもよい。
これにより、脈波情報に基づく心房細動の解析結果が、どの程度信頼できるかの目安を、閲覧者に提示すること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記ユーザーに処方された薬を表す処方薬履歴情報が、前記心房細動の前記解析結果に関連付けられた情報を含む前記閲覧情報を生成してもよい。
これにより、心房細動の解析結果に対して、適切な情報を関連づけて出力すること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記脈波情報に基づいて得られた前記ユーザーの脈拍数情報の時系列での変化を表す情報が、前記心房細動の前記解析結果に関連付けられた情報を含む前記閲覧情報を生成してもよい。
これにより、心房細動の解析結果に対して、適切な情報を関連づけて出力すること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記脈波測定装置が操作された事を表すイベント情報が、前記心房細動の前記解析結果に関連付けられた情報を含む前記閲覧情報を生成してもよい。
これにより、心房細動の解析結果に対して、適切な情報を関連づけて出力すること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、前記受信部は、前記閲覧情報の閲覧者から、前記心房細動に関するモニタリング項目の設定情報を受信し、前記処理部は、前記解析結果のうち、前記モニタリング項目に対応する情報を前記閲覧情報として抽出し、前記出力部は、抽出された前記閲覧情報を出力してもよい。
これにより、閲覧者からの設定情報に基づいて、閲覧者が閲覧を望む、或いは望んでいると推定される情報を適切に抽出して、閲覧情報に含めて提示すること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、前記受信部は、前記ユーザーが前記心房細動に関するスクリーニング検査段階にあることを表す前記設定情報を、前記閲覧者から受信し、前記処理部は、前記心房細動の連続発症時間情報、所定期間において前記心房細動の発症が終了したか否かを表す情報、及び前記心房細動の合計発症時間情報の少なくとも1つの情報を、前記モニタリング項目として前記解析結果から抽出してもよい。
これにより、ユーザーがスクリーニング検査段階にあることが閲覧者から通知された場合に、適切な情報を抽出することが可能になる。
また、本発明の一態様では、前記受信部は、前記ユーザーが前記心房細動に関する投薬効果確認段階にあることを表す前記設定情報を、前記閲覧者から受信し、前記処理部は、前記心房細動の発症履歴情報、前記心房細動の合計発症時間情報、前記心房細動の連続発症時間情報、前記ユーザーに処方された薬を表す処方薬履歴情報、及び前記脈波情報に基づいて得られた前記ユーザーの脈拍数情報の時系列での変化を表す情報の少なくとも1つの情報を、前記モニタリング項目として前記解析結果から抽出してもよい。
これにより、ユーザーが投薬効果確認段階にあることが閲覧者から通知された場合に、適切な情報を抽出することが可能になる。
また、本発明の一態様では、前記受信部は、前記ユーザーが前記心房細動に関するカテーテルアブレーション効果確認段階にあることを表す前記設定情報を、前記閲覧者から受信し、前記処理部は、前記心房細動の発症履歴情報、前記心房細動の合計発症時間情報、及び前記心房細動の連続発症時間情報の少なくとも1つの情報を、前記モニタリング項目として前記解析結果から抽出してもよい。
これにより、ユーザーがカテーテルアブレーションの効果確認段階にあることが閲覧者から通知された場合に、適切な情報を抽出することが可能になる。
また、本発明の他の態様は、ユーザーに装着され、脈波情報を収集する脈波測定装置と、情報処理装置と、を含み、前記情報処理装置は、前記脈波測定装置により収集された前記脈波情報を受信する受信部と、前記脈波情報に基づいて、前記ユーザーの心房細動の解析処理を行い、前記解析処理の解析結果の閲覧情報を生成する処理を行う処理部と、生成された前記閲覧情報を出力する出力部と、を含む生体情報処理システムに関係する。
本発明の他の態様では、生体情報処理システムは脈波測定装置と情報処理装置を含み、脈波測定装置が収集した脈波情報を用いて、情報処理装置において心房細動の解析処理を行うとともに、当該解析処理の結果から閲覧情報を生成して出力する。心房細動を脈波情報から判定するため、ホルター心電図等の心電計と比較した場合、脈波測定装置は長時間の装着が可能である。さらに、解析結果から閲覧情報を生成して出力することで、解析結果を種々の形態で閲覧者に提示すること等が可能になる。
また、本発明の一態様では、閲覧者の操作する第2の情報処理装置を含み、前記第2の情報処理装置は、前記情報処理装置に対して前記解析結果の閲覧要求を行い、前記情報処理装置の出力部は、前記閲覧要求に応じて、前記第2の情報処理装置に対して前記閲覧情報を出力し、前記第2の情報処理装置は、前記情報処理装置から出力された前記閲覧情報を表示してもよい。
これにより、生体情報処理システムに閲覧者側の装置である第2の情報処理装置を含めることが可能になるとともに、情報処理装置では、閲覧者からの閲覧要求に基づいて、閲覧者が閲覧を望む、或いは望んでいると推定される情報を適切に抽出して閲覧情報に含めて提示することが可能になる。
また、本発明の他の態様は、ユーザーの脈波情報を取得する脈波センサーと、前記脈波情報に基づいて、前記ユーザーの心房細動の解析処理を行い、前記解析処理の解析結果の閲覧情報を生成する処理を行う処理部と、生成された前記閲覧情報を出力する出力部と、を含む生体情報解析装置に関係する。
本実施形態に係る生体情報解析システムの構成例。 本実施形態に係る生体情報解析システムの詳細な構成例。 図3(A)、図3(B)は脈波測定装置の構成例。 脈波測定装置の構成例。 図5(A)〜図5(C)は脈波測定装置及び生体情報解析システムの具体的な実現例。 本実施形態に係る生体情報処理システムの構成例。 図7(A)、図7(B)は閲覧情報を提示する際の画面例。 図8(A)、図8(B)は閲覧情報を提示する際の画面例。 図9(A)は脈AC信号と脈拍間隔を説明する図、図9(B)は脈波情報からLF,HFを求める処理を説明する図。 閲覧情報を提示する際の画面例。 図11(A)、図11(B)は閲覧情報を提示する際の画面例。 図12(A)、図12(B)は閲覧情報を提示する際の画面例。 心房細動判定部の詳細な構成例。 図14(A)、図14(B)は心電RR間隔に基づく周波数解析処理結果を表すグラフ。 図15(A)、図15(B)は平均脈波RR間隔に基づく周波数解析処理結果を表すグラフ。 心房細動として判定された期間を説明する図。 心房細動判定処理(解析処理)を説明するフローチャート。
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
1.本実施形態の手法
まず本実施形態の手法について説明する。上述したように、心臓に関する疾患の1つとして、心房細動が知られている。心房細動は心房がけいれん(部分的に興奮収縮)するものであり、心室の収縮が不規則な間隔となる。このため、血液の流れがよどむこととなり、心房細動が長時間継続することで血栓ができやすくなる。結果として、脳梗塞や心筋梗塞と行った重篤な症状の原因となることがある。
心房細動の発症時には、心電図を測定したときのRR間隔(心拍間隔)が不規則になることが知られている。そのため従来では、ホルター心電図を24時間(或いは48時間)といった期間でユーザーに装着させ、装着時に取得された心電図から心房細動の検出が行われていた。なお、心電図を用いた心房細動の検出では、RR間隔の他にも、P波やf波といった他の波形の出現、消失を用いた判定も行われるが、ここでは詳細な説明は省略する。
しかし、心房細動は初期段階では発症頻度が低く、例えば3日のうちで1回、数時間だけ心房細動の症状が出るといったことが起こりえる。その場合、発症期間とホルター心電図の装着期間が重複しない可能性もあり、心房細動の検出ができない。仮に、ホルター心電図を長期間(例えば3日〜10日程度)装着することが可能であれば、心房細動を適切に検出可能であるが、心電図測定ではテープ等を用いて電極をユーザーの皮膚に貼り付ける必要がある。そのため、皮膚のかぶれが生じやすく、心電図を測定する装置の長時間の装着は容易でない。
また、心房細動では、患者が症状を自覚しない無症候性の心房細動が認められることがある。この場合、患者が積極的に心房細動に関する検査を受けることは考えにくく、場合によっては無自覚のまま症状が進行し、脳梗塞等の重篤な症状を引き起こすおそれがある。これに対しては、心房細動を検出するためのスクリーニング検査を定期的に受診するとよいが、上述したようにホルター心電図はかぶれの問題があり、頻繁且つ定期的なスクリーニング検査は患者の負担が大きく容易でなかった。
これに対して、特許文献1には、脈波情報を用いて心房細動を検出する手法が開示されている。脈波情報は脈波センサーにより取得することができ、脈波センサーは例えば光電センサーにより実現することができる。受光部が透過光を受光するか、或いは反射光を受光するかに応じて、脈波測定装置の具体的な形態は異なることになるが、いずれの形態にせよ、脈波測定装置はバンド等の支持部材によりユーザーの所与の部位に固定されればよい。ここでの所与の部位とは、図5(A)等を用いて後述するように手首であってもよいし、指や頸部、足首等の他の部位であってもよい。
そのため、ホルター心電図のような心電図測定装置(心電計)に比べて、脈波測定装置は皮膚のかぶれ等の問題が生じにくく、長期間の連続装着が可能である。3日〜10日程度の期間、継続して脈波情報を取得できれば、発症頻度の低い状態であっても心房細動を検出することが可能である。また、心房細動の自覚がないユーザーにとっても、気軽にスクリーニング検査を受けられるという利点がある。
脈波情報から心房細動を検出する手法については後述するが、当該手法により直接的に求められるのは、各処理タイミングにおいて心房細動が検出されたか否か(より具体的には後述する図17のステップS410でYesとなったかNoとなったか)である。しかし、心房細動の解析結果を閲覧する閲覧者からすれば、多角的に発症状況や発症原因を検証するためには、そのようなシンプルな情報だけでなく、より多様な情報が提示される方が望ましいことも多い。
例えば、閲覧者が医師である場合、当該医師は患者の状態を診断することになる。そのため、閲覧者である医師は、患者の重篤度がわかりやすい形態、或いは投与する薬の決定等、治療方針の決定に資する形態での情報の提供を望むと考えられる。そうでなければ、心房細動の検出、非検出だけから医師自身がデータを解析する必要が生じてしまい、医師の負担が増大するためである。例えば、血液のよどみにより血栓が生じることから、よどみの継続時間、すなわち心房細動の連続発症時間は血栓のできやすさや血栓サイズにも関係し、症状の重篤度を表す情報となる。この場合、後述する手法により求められる判定結果をさらに用いて、連続発症時間情報を求め、当該連続発症時間情報を閲覧情報に含めるとよい。
また、心房細動の解析結果の表示形態を決定するだけでなく、解析結果を他の情報と関連づけて提示することも考えられる。例えば、脈波情報から自律神経活動に関する情報を求めてもよいし、体動センサーを用いて体動情報(或いはユーザーの行動情報)を求めてもよく、それらの情報を心房細動の解析結果と関連づけて表示することも可能である。
つまり、脈波情報を用いた心房細動の解析処理では、解析結果をどのような形態でユーザーに閲覧させるかが重要であるところ、特許文献1等の従来手法ではこの点が特に考慮されていなかった。そこで本出願人は、適切な情報をユーザーに提示可能なシステムを提案する。
具体的には、本実施形態に係る生体情報解析システム200は図1に示したように、ユーザーに装着される脈波測定装置(図2の脈波測定装置100に対応し、狭義にはウェアラブル型の脈波測定装置)により収集された脈波情報を受信する受信部210と、脈波情報に基づいて、ユーザーの心房細動の解析処理を行い、解析処理の解析結果の閲覧情報を生成する処理を行う処理部230と、生成された閲覧情報を出力する出力部250を含む。
つまり生体情報解析システム200の処理部230では、受信部210が受信した脈波情報に基づいて、後述する心房細動の解析処理を行うとともに、解析結果から適切な情報を含む閲覧情報を生成する処理を行う。このようにすれば、適切な閲覧情報を出力できるため、出力結果を利用(閲覧)する閲覧者の利便性を高めること等が可能になる。ここでの「適切な情報」とは、上述した連続発症時間情報のように、心房細動を考慮する上で汎用的に用いることのできる情報であってもよいが、患者の状態等に応じてその内容が変化しうるものであってもよい。例えば、心房細動の発症履歴があり治療中の患者と、発症履歴がなくスクリーニング検査を受けている患者とで、閲覧情報に含める情報を変化させることも可能である。
以下、生体情報解析システム等のシステム構成例について説明した後、閲覧情報に含まれる情報の具体例について説明する。その後、脈波情報に基づいて心房細動を判定(解析)する手法について詳細に説明する。
2.システム構成例
図1に示したように、本実施形態に係る生体情報解析システム200は、受信部210と、処理部230と、出力部250を含む。受信部210は、脈波測定装置に含まれる脈波センサーからのセンサー情報を取得する。ここで脈波センサーは、脈波信号を検出するためのセンサーであり、例えば発光部と受光部とを含む光電センサー等が考えられる。光電センサーや、その他の形態のセンサー(例えば超音波センサー)等、脈波センサーは種々のセンサーにより実現できることが知られており、本実施形態の脈波センサーはそれらのセンサーを広く適用可能である。
処理部230は、受信部210が取得した脈波情報に基づいて、心房細動の解析処理を行い、解析結果に基づいて閲覧情報を生成する。この処理部230の機能は、各種プロセッサ(CPU等)、ASIC(ゲートアレイ等)などのハードウェアや、プログラムなどにより実現できる。
出力部250は、処理部230で生成された閲覧情報を出力する。出力部250の出力形態は種々考えられ、例えばネットワークを介して閲覧情報を他の機器に対して送信してもよい。この場合、出力部250は通信部により実現される。ここでのネットワークは、WAN(Wide Area Network)やLAN(Local Area Network)などにより実現することができ、有線・無線を問わない。或いは、出力部250は閲覧情報を印刷するものであってもよく、この場合、閲覧者は印刷された閲覧情報を紙媒体等で閲覧することになる。
図2に生体情報解析システム200を含むシステムの詳細な構成例を示す。ただし、生体情報解析システム200は図2の構成に限定されず、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。図2の例では、生体情報解析システム200の受信部210は、脈波センサー110を含む脈波測定装置100から、脈波情報を取得する。
処理部230は、心房細動の解析処理を行う心房細動判定部220と、閲覧情報を生成する閲覧情報生成部240を含む。閲覧情報生成部240で生成される閲覧情報の詳細、心房細動判定部220の構成及び各部での処理の詳細については、それぞれ後述する。
また、図2の例では、出力部250は他の提示装置300に対して、閲覧情報を出力している。つまり図2は、上述したようにネットワーク等を介して閲覧情報を送信する例である。提示装置300では、出力部250から取得した閲覧情報を、閲覧者に対して提示する。狭義には提示装置300は表示部を含み、当該表示部に閲覧情報を表示すればよい。
図3(A)〜図4に脈波情報を収集する脈波測定装置100(ウェアラブル装置)の外観図の一例を示す。本実施形態のウェアラブル装置はバンド部10とケース部30とセンサー部40を有する。ケース部30はバンド部10に取り付けられる。センサー部40は、ケース部30に設けられる。
バンド部10はユーザーの手首に巻き付けてウェアラブル装置を装着するためのものである。バンド部10はバンド穴12、バックル部14を有する。バックル部14はバンド挿入部15と突起部16を有する。ユーザーは、バンド部10の一端側を、バックル部14のバンド挿入部15に挿入し、バンド部10のバンド穴12にバックル部14の突起部16を挿入することで、ウェアラブル装置を手首に装着する。
ケース部30は、ウェアラブル装置の本体部に相当するものである。ケース部30の内部には、センサー部40や不図示の回路基板等のウェアラブル装置の種々の構成部品が設けられる。即ち、ケース部30は、これらの構成部品を収納する筐体である。
ケース部30には発光窓部32が設けられている。発光窓部32は透光部材により形成されている。そしてケース部30には、フレキシブル基板に実装されたインターフェースとしての発光部が設けられており、この発光部からの光が、発光窓部32を介してケース部30の外部に出射される。
ウェアラブル装置は、図5(A)等に示すようにユーザーの手首に装着され、当該装着された状態で脈波情報(広義には生体情報)の計測が行われる。
次に、本実施形態に係る生体情報解析システム200を実現する具体的な装置の例について説明する。本実施形態に係る生体情報解析システム200は、例えばサーバーシステムであってもよい。この場合の例が図5(A)であり、サーバーシステムである生体情報解析システム200は、ネットワークNEを介して脈波測定装置100と接続され、当該脈波測定装置100から脈波情報を取得する。ユーザーが装着するウェアラブル装置(脈波測定装置100)は、小型軽量となる必要があるため、バッテリーや装置内部の処理部の処理性能、或いはデータの記憶容量に制約が大きい。それに対して、サーバーシステムはリソースの制約が比較的小さいため、心房細動の解析処理や閲覧情報の生成処理を高速で行ったり、より多くのデータ(脈波情報、或いは心房細動の解析結果)を保持することが可能である。
なお、生体情報解析システム200は脈波測定装置100で収集された脈波情報を取得可能であればよいため、脈波測定装置100と直接的に接続されるものに限定されない。例えば、図5(B)に示したように、脈波測定装置100が他の処理装置400と接続され、生体情報解析システム200は当該処理装置400とネットワークNEを介して接続される形態であってもよい。この場合の処理装置400としては、例えば脈波測定装置100を装着するユーザーが使用するスマートフォン等の携帯端末装置が考えられる。そして、脈波測定装置100と処理装置400との接続は、ネットワークNEと同様のものを利用してもよいが、短距離無線通信等を利用することも可能である。
また、本実施形態に係る生体情報解析システム200はサーバーシステムではなく、スマートフォン等の処理装置(狭義には携帯端末装置)により実現されてもよい。この場合の構成例が図5(C)である。スマートフォン等の携帯端末装置は、サーバーシステムに比べれば処理性能や記憶領域、バッテリー容量に制約があることが多いが、近年の性能向上を考慮すれば、十分な処理性能等を確保可能となることも考えられる。よって、処理性能等の要求が満たされるのであれば、図5(C)に示したようにスマートフォン等を本実施形態に係る生体情報解析システム200とすることが可能である。
さらにいえば、端末性能の向上、或いは利用形態等を考慮した場合、脈波測定装置100が本実施形態に係る生体情報解析システム200を含む実施形態も否定されない。この場合、受信部210は、同一装置内の脈波センサー110からの情報を受信(取得)することになる。脈波測定装置100に生体情報解析システム200が搭載される場合、当該生体情報解析システム200では、大量のユーザーを対象としたデータ解析、保存等に対する要求は低く、脈波測定装置100を使用する1又は少数のユーザーを対象とすればよい。つまり、脈波測定装置100の処理性能等でもユーザーの要求を満たす可能性は十分考えられる。
つまり本実施形態の手法は、ユーザーの脈波情報を取得する脈波センサー110と、脈波情報に基づいて、ユーザーの心房細動の解析処理を行い、解析処理の解析結果の閲覧情報を生成する処理を行う処理部230と、生成された閲覧情報を出力する出力部250と、を含む生体情報解析装置(生体情報測定装置、生体情報検出装置)に適用できる。
また、以上ではサーバーシステム、処理装置400、脈波測定装置100のいずれか1つの装置により生体情報解析システム200が実現されるものとしたがこれに限定されることもない。例えば、脈波情報の取得、心房細動の解析処理、閲覧情報の生成処理及び出力処理が、複数の装置の分散処理により実現されてもよい。具体的には、サーバーシステム、処理装置400、脈波測定装置100のうちの少なくとも2つ以上の装置により生体情報解析システム200が実現されてもよい。或いは、図2の提示装置300のように、他の装置が生体情報解析システム200の処理の一部を行ってもよく、本実施形態に係る生体情報解析システム200は種々の装置(或いは装置の組み合わせ)により実現が可能である。
以上では生体情報解析システム200に着目して説明を行ったが、本実施形態の手法は生体情報処理システムに適用することができる。具体的には、本実施形態の手法は図6に示したように、ユーザーに装着され、脈波情報を収集する脈波測定装置100と、情報処理装置500を含み、情報処理装置500は、脈波測定装置100により収集された脈波情報を受信する受信部510と、脈波情報に基づいて、ユーザーの心房細動の解析処理を行い、解析処理の解析結果の閲覧情報を生成する処理を行う処理部530と、生成された閲覧情報を出力する出力部550を含む。
ここで、情報処理装置500は、例えば図5(A)等のサーバーシステムであり、上述してきた生体情報解析システム200を実現する装置である。受信部510、処理部530、出力部550は、それぞれ受信部210、処理部230、出力部250に対応する。このようにすれば、脈波情報の収集から、収集した脈波情報に基づく心房細動の解析、解析結果に基づく閲覧情報を出力までを一括して行うシステムを実現することが可能になる。
また、生体情報処理システムは図6に示したように、閲覧者の操作する第2の情報処理装置600を含んでもよい。ここでの第2の情報処理装置600は、図2の提示装置300に対応し、例えば医師の操作するPC等である。そして、第2の情報処理装置600は、情報処理装置500に対して解析結果の閲覧要求を行い、情報処理装置500の出力部550は、閲覧要求に応じて、第2の情報処理装置600に対して閲覧情報を出力し、第2の情報処理装置600は、情報処理装置500から出力された閲覧情報を表示する。
このようにすれば、脈波情報の収集、収集した脈波情報に基づく心房細動の解析、解析結果に基づく閲覧情報の出力だけでなく、出力された閲覧情報の表示(提示)までを一括して行うシステムを実現することが可能になる。その際、閲覧要求に対して閲覧情報を出力、表示するものとすれば、第2の情報処理装置600を操作する閲覧者の要求に沿ったタイミングで、当該要求に沿った内容の閲覧情報を出力すること等が可能になる。
3.閲覧情報の具体例
閲覧情報に含まれる情報を詳細に説明する。まず、図7(A)、図7(B)等の画面例を用いて、解析結果から求められる情報であって、閲覧情報に含まれる項目(モニタリング項目)の候補となる情報について説明する。その後、閲覧者から設定情報を受信した場合に、当該設定情報に従ったモニタリング項目を抽出して閲覧情報を生成する手法について説明する。
3.1 各モニタリング項目の詳細
図7(A)、図7(B)が閲覧情報を表示した際の表示画面例であり、図7(A)は1回の検査結果から生成された閲覧情報に対応し、図7(B)は複数回の検査結果から生成された閲覧情報に対応する。すなわち処理部230は、第1の期間で取得された脈波情報の解析結果に対応する第1の閲覧情報と、第1の期間に比べて長い期間で取得された脈波情報の解析結果に対応する第2の閲覧情報とを生成し、出力部250は第1の閲覧情報と第2の閲覧情報を合わせて出力してもよい。
ここでの第1の期間とは狭義には1回の検査が行われた期間を表し、第2の期間とは複数回の検査が行われた期間を表す。また「1回の検査」とは、脈波測定装置100により連続的に脈波情報が取得される単位を表すものであり、例えば1回の検査に対応する第1の期間とは数日〜10日程度である。ただし、脈波測定装置100のバッテリー等の制約もあるため、1回の検査の中で脈波情報が取得されない空白期間があってもよい。当該空白期間は数分〜数時間程度であって第1の期間に対して十分短いものであり、数日〜数ヶ月といったスパンは想定されない。逆に、複数回の検査が行われる場合、各検査の間は数日(検査の効率や患者負担等を考慮すれば数週間)〜数ヶ月程度の空白期間があることになる。
このようにすれば、第1の閲覧情報を表示した場合には、図7(A)に示したようにより詳細な情報を提示することが可能になる。一方、第2の閲覧情報を表示した場合には、詳細な情報の表示が容易でないものの、検査結果の時系列的な変化といった患者の状態の概要を把握しやすい表示となる。第2の閲覧情報は、言い換えれば心房細動の発症履歴情報を表す情報である。つまり、閲覧者の望む情報の粒度に応じて、適切な閲覧情報を提示することが可能になる。なお、図7(B)は5回の検査結果をまとめて表示している画面であり、図7(A)はそのうちの5回目の検査結果の詳細を表示している画面である。
閲覧者側の機器(第2の情報処理装置600等)では、第1の閲覧情報と第2の閲覧情報を同時に表示してもよいが、表示部のサイズ等に制約がある場合も多い。その際には、閲覧者の操作に応じて表示する閲覧情報を切り替えるものとすればよい。例えば、第1の閲覧情報に対応する図7(A)の画面の表示中に所与の操作を行うことで、第2の閲覧情報に対応する図7(B)の画面の表示に遷移させる。また、図7(B)の画面の表示中に、複数回の検査のうちのいずれか1つの検査が選択された場合に、対応する検査の詳細を表す第1の閲覧情報の表示に遷移すればよい。図7(A)は図7(B)のうちの5回目の検査の詳細を表す情報であるが、図7(B)でi(i=1〜5)回目のいずれかの検査が選択された場合には、i回目の検査に対応する第1の閲覧情報を表示する。ここで、i回目の検査を選択する操作は種々考えられるが、例えば図7(B)の画面のうち、i回目の検査を表す四角い枠中をクリック(或いはタッチパネル表示であればタッチ)する等の操作であってもよい。この表示制御は、第2の情報処理装置600(提示装置300)において行われることが想定されるが、生体情報解析システム200(情報処理装置500)で行われてもよい。
また、処理部230は、心房細動の連続発症時間情報を含む閲覧情報を生成してもよい。上述したように、心房細動が継続して発症している時間は血栓のできやすさ、及び当該血栓により引き起こされる症状の重篤度に関係する。そのため、解析処理により心房細動が継続して発症している時間を表す連続発症時間情報を求め、当該情報を閲覧情報に含めることで、重要な情報を適切に閲覧者に提示することが可能になる。
ここで、連続発症時間情報とは、連続発症時間を表す情報であればよく、具体的にはx分、或いはy時間といった情報である。連続発症時間が数分〜1時間程度であれば血栓ができにくく、5時間程度継続した場合に血栓ができやすいことが知られている。よって、1回或いは複数回の検査結果から取得された連続発症時間のうち、最大の時間を表す情報を連続発症時間情報としてもよい。この場合の連続発症時間情報は「連続発症時間:3時間」といったテキスト情報でもよいし、種々のグラフにより表現されたものであってもよい。
また、処理部230は、連続発症時間情報が日時に対応づけられた情報を含む閲覧情報を生成してもよい。具体的には、「2月8日の10:00から2時間」といった情報や、「2月8日の10:00〜12:00」といった情報であってもよい。
このようにすれば、単純な連続発症時間の長さだけでなく、心房細動がいつ発症していたかを閲覧者に提示することが可能になる。心房細動には交感神経依存型心房細動と迷走神経依存型心房細動という分類もあり、前者は日中に起こりやすく、後者は夜間に起こりやすいという傾向が見られる。つまり、連続発症時間情報を日時と対応付けることで、上述した血栓のできやすさという観点に加えて、対象患者の心房細動が発症する時間的な傾向を知ることができる。特に、交感神経依存型心房細動と迷走神経依存型心房細動とでは有効な薬剤も異なるため、適切な分類ができれば治療方針の決定等にも有用である。
図7(A)の例では、A1に示した四角い枠(特にそのうちの横幅)が連続発症時間情報に対応する。図7(A)の横軸は時間であることから、このような表示とすることで、何月何日の何時から、何時間にわたって心房細動を発症しているかを、わかりやすい形式でユーザーに提示することが可能である。もちろん、閲覧情報は「2月8日の10:00から2時間」のような開始日時と連続発症時間とを組み合わせたデータを、発症回数分だけリストにした情報としておいてもよい。この場合、当該閲覧情報からどのような表示画面を生成するかは任意である。
また、図7(B)の例では、横軸が検査日、縦軸が1日のうちでの時間を表す。この場合、1日(24時間)が上下方向の1本の線に対応することになり、表示画面全体としては、検査日の日数に対応するだけの線により全検査期間での心房細動の発症状況を表現できる。図7(B)の例では、心房細動が発症していない期間では線を描画せず、心房細動が発症している期間で線の描画を行っている。例えば、1回目の検査の2/4では、12:00から2時間強の期間、及び20:00から2時間弱の期間において心房細動が発症し、他の期間では心房細動が発症していないことになる。
このようにすれば、連続する縦線の長さが連続発症時間を表し、縦線が描画される位置により発症した日時を表すことが可能になる。具体的には描画位置の横軸方向での位置により発症日が表され、縦軸方向での位置により発症日の中での発症時間が表される。心房細動の発症が日をまたいだ場合には縦線が連続しなくなるという例外はあるものの、連続発症時間情報をわかりやすく表示することが可能である。例えば、3回目の検査結果を見た場合、縦線が長い傾向にある、或いは検査期間において縦線が密であることが容易に認識でき、患者の状態が好ましくないことが理解されやすい。
また、心房細動の発症履歴情報を提示することを考えれば、検査ごとの結果の比較も容易である。例えば、図7(B)では3回目の検査は線が長く、線の密度も高いため状態がよくないのに対して、4回目5回目では線の密度が低く、1本当たりの線も短い傾向にある。つまり、図7(B)の表示を行うことで、患者が回復傾向にあることが容易に理解可能である。
以上では、連続発症時間情報について説明したが、処理部230は、心房細動の合計発症時間情報を含む閲覧情報を生成してもよい。上述したように、血栓は心房細動が継続して発症した場合にできやすく、発症が収まれば血栓ができることは抑止される。そのような意味では血栓に直結した情報は連続発症時間情報である。
しかし図7(A)、図7(B)からもわかるように、心房細動の発症は1回の検査内で複数回起こることも多く、その全てを表示したとしても閲覧者にとっては情報が過多となるおそれもある。よって患者の大まかな状態を表す情報として、心房細動の発症時間を累計した合計発症時間を表す情報を用いてもよい。上述したように、連続しているかいないかといった情報が含まれないことになるが、血栓のできやすさの傾向を表す情報としては十分であり、且つ情報量を少なくできるため閲覧者の理解が非常に容易であるという利点がある。ここでの合計発症時間情報とは、例えば検査毎に1つの値が求められるものであってもよく、「2回目の検査までの合計発症時間:8時間」といった情報であってもよい。また、検査が複数回行われた場合、発症時間の累計処理は各検査毎に行われてもよいが、2回目以降の検査では過去の検査も含めて累計処理を行ってもよい。つまり同じ解析結果であっても、「1回目の検査の合計発症時間:5時間」、「2回目の検査の合計発症時間:4時間」といった情報を合計発症時間情報としてもよいし、「1回目の検査までの合計発症時間:5時間」、「2回目の検査までの合計発症時間:9時間」といった情報を合計発症時間情報としてもよい。検査毎の変化をみるという点では前者がよいし、合計発症時間の長さが血栓のできやすさを表すと考えれば後者がよいと言える。
また、処理部230は、合計発症時間情報の時系列での変化を表す情報を含む閲覧情報を生成してもよい。このようにすれば、心房細動の発症履歴情報を非常に明快に提示することが可能になる。図7(B)のB1に示した折れ線グラフが合計発症時間情報の時系列での変化であり、ここでの合計発症時間情報は過去の検査も含めて累計処理を行ったものであり、B1の点のそれぞれが合計発症時間を表す。このようにすれば、折れ線の傾きにより病状の変化が容易に理解される。図7(B)の例であれば、ある程度大きい傾きが続いている1〜3回目の検査までは患者の状態がよくないのに対し、4回目5回目では傾きが非常に小さくなっており、病状が回復していることがわかる。
以上では、後述する脈波情報に基づく心房細動の解析処理の直接的な解析結果や、そこから求められる情報を閲覧情報に含める例を説明した。しかし閲覧情報はこれに限定されず、解析結果に関する情報と他の情報とを関連づけた情報が含まれてもよい。
例えば、受信部210は、脈波測定装置100により収集されたユーザーの体動情報、又は体動情報によって判定されるユーザーの行動情報を受信し、処理部230は、体動情報又は行動情報が、心房細動の解析結果に関連付けられた情報を含む閲覧情報を生成してもよい。
この場合、脈波測定装置100は体動情報を取得する体動センサーを含むことになる。体動センサーは加速度センサー、ジャイロセンサー、方位センサー等、種々のセンサーにより実現できる。ここでの体動情報とは、体動センサーにより取得される情報であり、ユーザーの体の動きの程度を表す情報となる。一例としては加速度の大きさを表す情報であってもよい。
また、行動情報とは体動情報により求められる情報であり、ユーザーの具体的な行動を表す情報である。行動情報の具体例も種々考えられるが、例えばユーザーが覚醒状態か睡眠状態かを表す情報であってもよいし、その場合、覚醒状態を運動状態と安静状態に細分化してもよい。さらにいえば、運動状態を歩行状態や走行状態等に細分化することや、安静状態を座位状態、臥位状態、立位状態等に細分化することもできる。体動情報から行動情報を求める手法は種々知られており、本実施形態ではそれらの手法を広く適用可能であるため、これ以上の詳細な説明は省略する。
体動情報(行動情報)と解析結果の関連づけは、例えば各情報が取得されたタイミングに基づき行われればよい。例えば、所与の時刻での解析結果と、当該所与の時刻(或いはそれに十分近い時刻)で取得された体動情報(行動情報)を紐付ける処理を行う。このように関連づけられた閲覧情報の表示例が、図7(A)のA2である。A1には上述したように心房細動の発症の有無を四角い枠の有無で表わしているが、それに合わせて、A2に示したように対応するタイミングでの加速度値(すなわち体動情報)が表示されている。このようにすれば、対象としている患者は運動時に心房細動が発症しやすいのか、或いは安静時や睡眠時に心房細動が発症しやすいのか、といった発症タイミングとユーザーの行動状態との対応づけを容易に行うことが可能になる。
図7(A)の例では、心房細動の発症は加速度値が大きいときに起こる傾向があると判定できるため、当該患者は交感神経依存型心房細動との推定が可能である。一方、図8(A)、図8(B)は別の患者の例であるが、この場合には心房細動の発症は加速度値が小さいときに起こる傾向があると判定できる。つまり、当該患者は迷走神経依存型心房細動との推定が可能である。
また、自律神経系としての迷走神経は副交感神経としての働きが強いことを鑑みれば、ユーザーの自律神経の活動状態に関する情報を取得することは、上記交感神経依存型心房細動と迷走神経依存型心房細動の分類を容易にするという観点から、有用と考えられる。よって処理部230は、脈波情報に基づいて得られた自律神経活動情報が、心房細動の解析結果に関連付けられた情報を含む閲覧情報を生成してもよい。
脈波情報から自律神経活動状態を判定するには、まず図9(A)のtに示した脈拍間隔をある程度の期間にわたって計測することで、脈拍間隔の時系列的なデータを取得する。脈拍間隔は常時一定となるものではなく変動(揺らぎ)が生じる。そして、当該変動は交感神経の活動と副交感神経の活動により生じることが知られており、且つ交感神経の活動による変動度合いと、副交感神経の活動による変動度合いが異なることも知られている。
そこで、脈拍間隔の時系列的なデータを周波数変換する。周波数変換後のデータの一例を図9(B)に示す。図9(B)からわかるように、周波数変換後のデータからは、比較的低い周波数のピークLFと、比較的高い周波数のピークHFが取得される。
LFは脈拍間隔のゆっくりとした変化を表すものであり、主として交感神経の活動を反映したものとなる。それに対して、HFは脈拍間隔のLFよりも早い変化を表すものであり、主として副交感神経の活動を反映したものとなる。なお、厳密にはLFは交感神経と副交感神経の両方を反映しうるものであるが、以下では、説明を簡略化するために主として交感神経の活動を反映するものと記載する。
このような特性を考慮すれば、LFとHFの比(例えばそれぞれのピークでの信号強度の比)を求めることで、脈波情報の計測期間において交感神経が優位であるか副交感神経が優位であるかを判定することが可能である。
図7(A)や図8(A)の例であれば、HFの値、及びLF/HFの値の2つを求め、それぞれの値を時系列での心房細動の発症の有無に関する解析結果と関連づけている。具体的には、横軸(時間)を共通として、表の中にHFとLF/HFの値をプロットしている。図7(A)では縦軸がHF,LF/HFそれぞれの値を表す。HFの値が大きければ副交感神経が優位であるし、LF/HFの値が大きければ交感神経が優位であると判定できる。
なお、心房細動の発症時には心拍間隔(脈拍間隔)がランダムな状態となる。つまり、心房細動の発症中には、適切な脈拍間隔の情報を求められないため、LFやHFの値も求められない。結果として、図7(A)や図8(A)に示したように、心房細動が発症しているA1の枠内では、LF,HFの値がプロットされることはない。
この場合、心房細動が発症したタイミングでの自律神経活動の状態は直接的には求められないため、発症前後での情報から推測を行うことになる。例えば、発症前後でのHF,LF/HFの値を補完して発症中での各値を求める等の処理を行ってもよい。図7(A)の例であれば、発症前後の情報から、LF/HFの値が大きい、すなわち交感神経が優位であると判定できるため、交感神経依存型心房細動と推定できるし、逆に図8(B)ではHFの値が大きいため、迷走神経依存型心房細動との推定ができる。
また、処理部230は、ユーザーに処方された薬を表す処方薬履歴情報が、心房細動の解析結果に関連付けられた情報を含む閲覧情報を生成してもよい。図7(B)の例であれば、1〜5回目の各検査毎に処方された薬の種類(或いは名称)を、検査を表す枠の上部(B2)に表示している。図7(B)の例では、1回目2回目の検査後にはワルファリンが処方され、3〜5回目の検査後にはワルファリンに加えてβブロッカーが処方されている。
このようにすれば、処方した薬の履歴を検査結果画面から確認できるとともに、処方した薬により効果が出ているか(病状が回復し、心房細動の発症時間等が短くなっているか)を容易に判定することが可能になる。例えば、図7(B)の例では、1〜3回目までは改善がみられないため、ワルファリンの処方だけでは効果が十分でないと判定できる。また、3回目の検査後からβブロッカーが処方されたことで、その後の4,5回目の検査で改善がみられるため、βブロッカーが有効であると判定できる。
なお、図8(B)では、2回目の検査後からワルファリンに加えて抗コリン薬が処方されている。これは、図7(A)、図7(B)の患者については、βブロッカーが有効な交感神経依存型心房細動であり、図8(A)、図8(B)の患者については抗コリン作用のある薬剤が有効な迷走神経依存型心房細動であるとの判断が、医師により行われたためと考えられる。上述したように体動情報や自律神経活動情報を関連づけて表示しておくことで、このような医師による判断を容易にすることが可能である。
また、上述したように心房細動には患者に自覚症状がない場合がある。無症候性の心房細動では、患者が気づかないまま病状が悪化するおそれがあるため、単純な発症の有無だけでなく、当該発症を患者が自覚しているか否かという情報も重要である。そこで処理部230は、脈波測定装置100が操作された事を表すイベント情報が、心房細動の解析結果に関連付けられた情報を含む閲覧情報を生成してもよい。
脈波測定装置100の操作は種々考えられるが、図3(A)〜図4に示した装置であれば本体側面等にボタンが設けられ当該ボタンが押されることによる操作であってもよい。或いは、脈波測定装置100がマイク等を有し、音声認識が可能であれば、上記操作とはユーザーによる音声入力(発話)であってもよい。また、脈波測定装置100が加速度センサー等の体動センサーを有する場合、装置自体をタップする(叩く)操作を認識することも可能であり、その場合の上記操作はタップ操作となる。つまりここでの操作とは種々の形態のインターフェースにより実現が可能である。
この場合の閲覧情報の表示例が図10であり、C1に示した箇所に「イベントボタン」という項目が設けられている。この箇所でも横軸は時間で共通であり、ユーザーによる操作が行われた(イベントボタンが押下された)タイミングの位置に、縦線が表示される。図10の例であれば、検査中の6回の心房細動発症のうち、2/9の18時頃の1回については自覚症状がなく、それ以外の5回については自覚症状があるということがわかる。
また、処理部230は、脈波情報に基づいて得られたユーザーの脈拍数情報の時系列での変化を表す情報が、心房細動の解析結果に関連付けられた情報を含む閲覧情報を生成してもよい。
ここでの脈拍数情報とは、脈拍数に関する情報であり具体的には脈拍数の値そのものであってもよい。この場合の閲覧情報の表示例が図11(A)である。心房細動、特に後述する持続性心房細動においては、脈拍数をコントロールするレイトコントロールという手法が治療に用いられることがある。その場合、レイトコントロールが適切に行われているか否かは、脈拍数の数値が適切な範囲に収まっているかにより判定可能である。つまり、処方薬の効果確認に処方薬履歴情報が有用であることと同様に、レイトコントロールの効果確認には脈拍数の時系列での変化情報が有用と言える。ここでの脈拍数情報の時系列での変化情報とは、図11(A)のD1に示したように、横軸を時間、縦軸を脈拍数としたときの変化グラフであってもよい。なお、LF,HFと同様に、心房細動の発生時には脈拍数の値も適切に求められない可能性があるため、図11(A)では四角い枠内では脈拍数のグラフが途切れた状態となっている。また、レイトコントロールを行う場合も、複数回の検査が行われていることが想定されるため、図11(B)のように心房細動の発症履歴情報を表示することが有用である。
また、心電図を用いた判定であれば、心房細動を医学的見地から確定的に診断できるものとされている。それに対して、脈波情報を用いた場合、後述するようにノイズを低減する手法を用いてはいるものの、精度が十分でない可能性が否定できない。よって処理部230は、心房細動の解析結果の信頼度を表す情報を含む閲覧情報を生成してもよい。
ここでの信頼度とは、検出した事象が心房細動に起因するものであることの確からしさのことであり、具体的には後述するAF割合であり、脈波情報に基づく解析処理の中で求められる情報である。ただし、信頼度はこれに限定されず、脈波情報に基づく心房細動の解析処理の精度、解析結果の確からしさを表す情報であれば、他の情報を用いてもよい。
このようにすれば、閲覧情報を閲覧する閲覧者(医師等)により、誤った判断がされることを抑止できる。図7(A)の例であれば、表示画面の下部のA3に示した箇所にAF割合を表示している。AF割合についても横軸が時間で共通であり、対応する時刻でのAF(心房細動)の発症度合いを0〜100パーセントの間の値で表示している。
ここでは、AF割合が50以上であれば心房細動が発症していると判定している。そのため、単純な発症の有無であれば、2/8の10時からの発症と、同日の16時過ぎからの発症に差はない。しかしAF割合を合わせて表示するものとすれば、10時からのものは50をわずかに超えただけであるのに対して、16時過ぎのものについては70程度の値であるとの相違が生じる。つまり閲覧者にしてみれば、16時過ぎの発症はある程度確からしいが、10時からの発症については、生体情報解析システム200が誤判定している可能性もある、という予備情報を持った上で自身の判断を行うことが可能になる。つまり、信頼度を関連づけることで、閲覧者による適切な判断の可能性を高めることが可能になる。
3.2 設定情報に基づくモニタリング項目の抽出
以上では、閲覧情報に含めることが有用な情報、すなわちモニタリング項目について個別に説明を行った。しかし上記のモニタリング項目は、その全てが常に閲覧情報に含まれるものには限定されない。例えば、モニタリング項目が多すぎれば、画面が見づらくなって閲覧者による情報の認識が妨げられる可能性がある。また、心房細動の発症履歴が無く、スクリーニング検査を受けただけの患者であれば、それ以前に検査を受けていない、或いは受けていても発症無しという結果であるため、過去の履歴情報の表示の意義は薄い。さらに、薬を処方されることもないはずで、処方薬履歴情報の表示も不要である。つまり、何らかの手法により、モニタリング項目のうち必要なものだけを抽出し、抽出結果を閲覧情報に含めるとよい。
よって受信部210は、閲覧情報の閲覧者から、心房細動に関するモニタリング項目の設定情報を受信し、処理部230は、解析結果のうち、モニタリング項目に対応する情報を閲覧情報として抽出し、出力部250は、抽出された閲覧情報を出力してもよい。
この場合の設定情報とは、例えば閲覧者が閲覧を希望するモニタリング項目のリスト情報であってもよい。このようにすれば、閲覧者の望む情報を適切に提示することができるため、閲覧者による解析結果の理解を容易にすることが可能である。
ただし、上述したようにモニタリング項目は多数あることが想定されるため、閲覧者が希望する項目を1つ1つ選択していくのでは負担が大きい。よって、ここでの設定情報とは患者の状態(段階)を表す情報としてもよい。
一例としては、受信部210は、ユーザーが心房細動に関するスクリーニング検査段階にあることを表す設定情報を、閲覧者から受信し、処理部230は、心房細動の連続発症時間情報、所定期間において心房細動の発症が終了したか否かを表す情報、及び心房細動の合計発症時間情報の少なくとも1つの情報を、モニタリング項目として解析結果から抽出してもよい。
患者がスクリーニング検査段階にある場合、図7(B)のような心房細動の発症履歴情報の重要性は低く、対象としているスクリーニング検査1回分の結果が表示されればよい。その場合には、上述したように連続発症時間や合計発症時間を表す情報を閲覧情報に含めるとよい。スクリーニング検査段階での閲覧情報の表示例が上述した図10である。図10では四角い枠の横幅が連続発症時間、その合計値が合計発症時間となる。図10の例では、合計発症時間の表示(合計値の演算)を行っていないため、必要に応じて閲覧者が自身で求めることになる。
また、心房細動の分類として、発作性心房細動と持続性心房細動というものがあり、前者は発症が7日以内に自然停止するのに対して、後者は7日以内に自然停止しない。このような分類を行う場合、上記所定期間として例えば7日を設定し、当該期間内に発症が終了したか否かの情報を提示するとよい。この情報は、「7日以内に終了した」「7日以内に終了しなかった」という情報であってもよい。ただし、図10等のように発症している期間を明確に表示する形態であれば、発症が終了しているか否かは閲覧者により容易に判定可能である。そのため、終了した、終了していないという情報を明確に表示せずとも、検査期間における心房細動の発症タイミング(連続発症時間情報と日時が関連づけられた情報)を表示すれば十分な場合もある。
また、図10からわかるように、上記以外の情報、例えば体動情報、自律神経活動情報、イベント情報、信頼度等の情報を関連づけた情報を表示することは妨げられない。
また、受信部210は、ユーザーが心房細動に関する投薬効果確認段階にあることを表す設定情報を、閲覧者から受信し、処理部は、心房細動の発症履歴情報、心房細動の合計発症時間情報(狭義には検査日における合計発症時間情報)、心房細動の連続発症時間情報、ユーザーに処方された薬を表す処方薬履歴情報、及び脈波情報に基づいて得られたユーザーの脈拍数情報の時系列での変化を表す情報の少なくとも1つの情報を、モニタリング項目として解析結果から抽出してもよい。
この場合の閲覧情報の表示例が、図7(A)、図7(B)、図8(A)、図8(B)、図11(A)、図11(B)である。図7(A)、図7(B)と図8(A)、図8(B)は、患者が交感神経依存型か迷走神経依存型かという結果の違いであり、表示項目は同様である。投薬段階では、複数回の検査を経ているはずであるから、図7(B)のように発症履歴情報が有用であるし、この段階においても連続発症時間情報、合計発症時間情報は血栓のできやすさという観点から重要である。図7(A)では連続発症時間情報が表示され、図7(B)では折れ線グラフとして合計発症時間情報が表示されている。
また、図7(B)のB2に示したように、投薬の効果を確認するためにも、処方薬履歴情報を表示することが好ましい。また、レイトコントロールをしている場合であれば、上述したようにレイトコントロールがうまくいっているか否かを確認したいはずであるため、図11(A)のD1に示したように脈拍数の時系列での変化を表す情報が有用である。
また、受信部210は、ユーザーが心房細動に関するカテーテルアブレーション効果確認段階にあることを表す設定情報を、閲覧者から受信し、処理部230は、心房細動の発症履歴情報、心房細動の合計発症時間情報、及び心房細動の連続発症時間情報の少なくとも1つの情報を、モニタリング項目として解析結果から抽出してもよい。
カテーテルアブレーションとは、心臓内にカテーテルを挿入し、当該カテーテルに電気を流すことで心臓の一部(例えば頻脈の原因となる部位)を焼灼する治療法である。
この場合の閲覧情報の表示例が、図12(A)、図12(B)である。閲覧者としては、カテーテルアブレーションの前後で症状が変化したか否かにより、効果を確認したいという要求があると考えられる。そのため、図12(B)に示した発症履歴情報を表示するとよい。図12(B)の例では2回目の検査と3回目の検査の間でカテーテルアブレーションが行われ、それにより病状が改善していることがわかる。なお、効果を確認するという意味では、図12(B)に示したように、発症履歴情報に対してカテーテルアブレーションが実行されたタイミングを表す情報を関連づけておくとよい。
また、この場合でも連続発症時間情報、合計発症時間情報は血栓のできやすさという観点から重要であるため、図12(A)では連続発症時間情報が表示され、図12(B)では折れ線グラフとして合計発症時間情報が表示されている。
以上に示したように、モニタリング項目の設定情報とは、患者の治療(或いは検査)の段階を表す情報であってもよい。その場合、閲覧者がモニタリング項目を1つ1つ設定せずとも、各段階において提示することが有用である情報をシステム側で自動選択することが可能であり、閲覧者の負担を軽減すること等が可能である。
4.脈波情報に基づく心房細動の判定手法
最後に、脈波情報に基づいて心房細動を判定(解析)する手法について説明する。脈波を測定する場合には、測定中に被験者が自由に動きまわることができる場合が多いことから、体動ノイズの影響が脈波信号に含まれやすい。心電を測定する場合においても、脈波を測定する場合と比べて程度の差はあるものの、体動ノイズの影響が心電図の波形信号に含まれる場合がある。このように体動ノイズの影響を受けた場合には、1拍毎のRR間隔を正確に計測することは非常に困難であった。本実施形態では、体動ノイズの影響を抑止して、脈波情報を用いた場合でも精度よく心房細動を検出する手法を用いる。
処理部230の心房細動判定部220は、図13に示したように、ノイズ低減部221、RR間隔算出部222、パワー算出部223、及び判定部224を有するとともに、各種データの記憶領域となる検出波形信号記憶領域225、RR波形信号記憶領域226、及びパワー波形信号記憶領域227の各機能構成により実現される。
ノイズ低減部221は、検出波形信号記憶領域225に記憶された検出波形信号Lから、RR間隔に相当する周波数帯域以外の体動ノイズ成分を低減するフィルター処理を施して出力する。検出波形信号記憶領域225及びノイズ低減部221は、RR間隔算出部222において周波数解析に用いられる検出波形信号Lを取得する取得部として機能する。
なお、この処理においては体動ノイズ成分が低減され、その影響が検出波形信号Lから減少することにはなるが、心電図を用いた場合と同程度の心房細動の判定ができるほど、正確なRR間隔を計測することができるまでには至らない。
RR間隔算出部222は、ノイズ低減部221において体動ノイズ成分が低減された検出波形信号Lについて、サンプリング毎にフレームを切り出し、短時間での周波数解析(STFT(Short-Time Fourier transform)解析)により周波数スペクトルを算出する。そして、RR間隔算出部222は、算出した周波数スペクトルに基づいて、フレーム毎にRR間隔に相当するパラメータを算出し、このパラメータの時間変化を示すRR波形信号FRRを、RR波形信号記憶領域226に記憶する。
算出されるパラメータは、この例においては、フレーム内におけるRR間隔の平均を示す値(平均脈波RR間隔)であり、例えば、周波数スペクトルの最大ピークとなる周波数である。したがって、RR波形信号FRRは、平均脈波RR間隔の時間変化を示すことになる。RR間隔算出部222における処理により、ノイズ低減部221において体動ノイズが完全に除去されなくても、RR波形信号FRRに含まれる体動ノイズの影響を大幅に低減することができる。
図14(A)、図14(B)は、心電RR間隔の変動を示す波形信号について、480秒間を1フレームとし、そのフレームにおいて0.01Hzから0.2Hzの帯域で周波数解析を行い、ピーク周波数とパワーとを対数変換して表したグラフであり、図15(A)、図15(B)は、RR間隔算出部222の出力、すなわち平均脈波RR間隔に対して同様の周波数解析を行った場合のグラフである。図14(A)、図15(A)が心房細動を発症していない場合、図14(B)、図15(B)が心房細動を発症している場合のグラフである。
図14(A)、図14(B)からわかるように、心電RR間隔を用いた場合には、心房細動の発症の有無により回帰直線の切片と傾きが変化するため、当該切片及び傾きから心房細動を判定可能である。しかし、図15(A)、図15(B)からわかるように、平均脈波RR間隔を用いた場合、体動ノイズは低減できるものの、発症の有無による切片と傾きの差異が小さくなってしまい、同様の判定が困難である。
しかし図15(A)、図15(B)の高周波数帯域に着目した場合、心房細動を発症しているときには、発症していないときに比べて、パワーが数倍に増加して有意差が見られる。したがって、この周波数帯域におけるパワーの変化は、心房細動の有無を判定する指標となり得る。本実施形態ではこのパワー変化により心房細動の判定を行う。
パワー算出部223は、RR波形信号記憶領域226に記憶されたRR波形信号FRRについて、短時間での周波数解析(STFT解析)を行い、得られる周波数スペクトルに基づいて、一部の周波数帯域(以下、算出周波数帯域という)のパワー(以下、帯域パワーという)を算出する。パワー算出部223は、算出した帯域パワーの時間変化を示すパワー波形信号Paを、パワー波形信号記憶領域227に記憶する。
判定部224は、パワー波形信号記憶領域227に記憶されたパワー波形信号Paについて、特定の判定条件を満たすか否かを判定し、判定結果に応じた情報を出力する。特定の判定条件とは、この例においては、判定時点から過去30分の観測時間に対して、パワー波形信号Paの値(帯域パワー)が、予め決められた閾値Pth(例えば「1」)を超えた時間が50%以上の割合となることである。すなわち、この特定の判定条件を満たす場合には、その判定時点において心房細動であると判定する。
なお、特定の判定条件は、様々に設定可能であり、パワー波形信号Paの値が一定時間にわたって閾値Pthを超えた場合に心房細動であると判定されるようにしてもよい。また、30分の観測時間に対して、閾値Pthを超えた時間が50%未満であっても、閾値Pthを超えた回数が一定回数を超えていることを条件として、心房細動であると判定されるようにしてもよいし、30分間の帯域パワーの積分値が一定の値を超えていれば、心房細動であると判定されるようにしてもよい。
また、リアルタイムの判定で無ければ、上記の過去30分の観測時間ではなく、例えば、判定時点の前後15分ずつの観測時間としてもよい。
本実施形態では、観測時間のうち、パワーがPthを超えた時間をAF割合(信頼度)として用いることができる。つまり判定部224は、心房細動の判定結果を閲覧情報生成部240に出力するものであるが、合わせてAF割合の情報を出力してもよい。
図16は、心房細動として判定された期間を説明する図である。図16に示す波形は、所定周波数におけるパワー波形信号Paの波形の例であり、24時間にわたって脈波を検出して得られた波形である。期間Ta、Tb、Tcは、判定部224によって心房細動であると判定された期間を示している。この期間Ta、Tb、Tcにおいては、図16に示すように、パワー波形信号Paの値が、大きくなっている。
図17は、本実施形態における心房細動判定処理を説明するフローチャートである。まずユーザーにより心房細動の判定処理を開始する指示が入力されると、処理部230は、図17に示すフローを開始する。処理部230は、ユーザーが判定処理を終了する指示が入力されているか否かを判定する(ステップS110)。処理部230は、判定処理を終了する指示が入力されている場合(ステップS110;Yes)には、心房細動の判定処理を終了する。
処理部230は、判定処理を終了する指示が入力されていない場合(ステップS110;No)には、受信部210から脈波情報(検出波形信号L)を取得し(ステップS120)、ノイズ低減部221により体動ノイズ低減処理を行う(ステップS130)。このとき、処理部230は、検出波形信号Lを検出波形信号記憶領域225に記憶するが、体動ノイズ低減処理を行った検出波形信号Lを記憶するようにしてもよい。
処理部230は、体動ノイズ低減処理を行った波形信号がRAMに1フレーム蓄積されたか否かを判定する(ステップS140)。処理部230は、1フレームの蓄積がされていない場合(ステップS140;No)には、ステップS110に戻って処理を続ける。一方、1フレームの蓄積がされた場合(ステップS140;Yes)には、処理部230は、RR間隔算出部222により平均脈波RR間隔を算出する(ステップS210)。
処理部230は、RR間隔算出部222により算出した平均脈波RR間隔をRR波形信号記憶領域226に記憶する(ステップS220)。この記憶領域に記憶された平均脈波RR間隔の時間変化はRR波形信号FRRとなる。
処理部230は、RR波形信号記憶領域226に記憶されたRR波形信号FRRが1フレーム蓄積されたか否かを判定する(ステップS230)。処理部230は、1フレームの蓄積がされていない場合(ステップS230;No)には、ステップS110に戻って処理を続ける。一方、1フレームの蓄積がされた場合(ステップS230;Yes)には、処理部230は、パワー算出部223により帯域パワーを算出する(ステップS310)。
処理部230は、パワー算出部223により算出した帯域パワーをパワー波形信号記憶領域227に記憶する(ステップS320)。この記憶領域に記憶された帯域パワーの時間変化はパワー波形信号Paとなる。
処理部230は、記憶されているパワー波形信号Paを参照し、判定部224により、過去30分における帯域パワーの50%以上が閾値Pthを超えていることという心房細動の判定条件を満たすか否かを判定する(ステップS410)。処理部230は、判定条件を満たしていないと判定した場合(ステップS410;No)には、心房細動を発症していないと判定し(ステップS415)、ステップ110に戻って処理を続ける。
一方、処理部230は、判定条件を満たしていると判定した場合(ステップS410;Yes)には、心房細動を発症していると判定し(ステップS420)、ステップS110に戻って処理を続ける。
このように、本実施形態における心房細動判定部220においては、1拍毎の脈波RR間隔の代わりに平均脈波RR間隔を計測することにより体動ノイズの影響を低減しつつ、心房細動の判定を行うことができる。
なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また生体情報解析システム、生体情報処理システムの構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
10 バンド部、12 バンド穴、14 バックル部、15 バンド挿入部、
16 突起部、30 ケース部、32 発光窓部、40 センサー部、
100 脈波測定装置、110 脈波センサー、200 生体情報解析システム、
210 受信部、220 心房細動判定部、221 ノイズ低減部、
222 RR間隔算出部、223 パワー算出部、224 判定部、
225 検出波形信号記憶領域、226 RR波形信号記憶領域、
227 パワー波形信号記憶領域、230 処理部、240 閲覧情報生成部、
250 出力部、300 提示装置、400 処理装置、500 情報処理装置、
510 受信部、530 処理部、550 出力部、600 第2の情報処理装置、
NE ネットワーク

Claims (18)

  1. ユーザーに装着される脈波測定装置により収集された脈波情報を受信する受信部と、
    前記脈波情報に基づいて、前記ユーザーの心房細動の解析処理を行い、前記解析処理の解析結果の閲覧情報を生成する処理を行う処理部と、
    生成された前記閲覧情報を出力する出力部と、
    を含むことを特徴とする生体情報解析システム。
  2. 請求項1において、
    前記処理部は、
    前記心房細動の合計発症時間情報を含む前記閲覧情報を生成することを特徴とする生体情報解析システム。
  3. 請求項2において、
    前記処理部は、
    前記合計発症時間情報の時系列での変化を表す情報を含む前記閲覧情報を生成することを特徴とする生体情報解析システム。
  4. 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
    前記処理部は、
    前記心房細動の連続発症時間情報を含む前記閲覧情報を生成することを特徴とする生体情報解析システム。
  5. 請求項4において、
    前記処理部は、
    前記連続発症時間情報が日時に対応づけられた情報を含む前記閲覧情報を生成することを特徴とする生体情報解析システム。
  6. 請求項1乃至5のいずれかにおいて、
    前記受信部は、
    前記脈波測定装置により収集された前記ユーザーの体動情報、又は前記体動情報によって判定される前記ユーザーの行動情報を受信し、
    前記処理部は、
    前記体動情報又は前記行動情報が、前記心房細動の前記解析結果に関連付けられた情報を含む前記閲覧情報を生成することを特徴とする生体情報解析システム。
  7. 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
    前記処理部は、
    前記脈波情報に基づいて得られた自律神経活動情報が、前記心房細動の前記解析結果に関連付けられた情報を含む前記閲覧情報を生成することを特徴とする生体情報解析システム。
  8. 請求項1乃至7のいずれかにおいて、
    前記処理部は、
    前記心房細動の前記解析結果の信頼度を表す情報を含む前記閲覧情報を生成することを特徴とする生体情報解析システム。
  9. 請求項1乃至8のいずれかにおいて、
    前記処理部は、
    前記ユーザーに処方された薬を表す処方薬履歴情報が、前記心房細動の前記解析結果に関連付けられた情報を含む前記閲覧情報を生成することを特徴とする生体情報解析システム。
  10. 請求項1乃至9のいずれかにおいて、
    前記処理部は、
    前記脈波情報に基づいて得られた前記ユーザーの脈拍数情報の時系列での変化を表す情報が、前記心房細動の前記解析結果に関連付けられた情報を含む前記閲覧情報を生成することを特徴とする生体情報解析システム。
  11. 請求項1乃至10のいずれかにおいて、
    前記処理部は、
    前記脈波測定装置が操作された事を表すイベント情報が、前記心房細動の前記解析結果に関連付けられた情報を含む前記閲覧情報を生成することを特徴とする生体情報解析システム。
  12. 請求項1において、
    前記受信部は、
    前記閲覧情報の閲覧者から、前記心房細動に関するモニタリング項目の設定情報を受信し、
    前記処理部は、
    前記解析結果のうち、前記モニタリング項目に対応する情報を前記閲覧情報として抽出し、
    前記出力部は、
    抽出された前記閲覧情報を出力することを特徴とする生体情報解析システム。
  13. 請求項12において、
    前記受信部は、
    前記ユーザーが前記心房細動に関するスクリーニング検査段階にあることを表す前記設定情報を、前記閲覧者から受信し、
    前記処理部は、
    前記心房細動の連続発症時間情報、所定期間において前記心房細動の発症が終了したか否かを表す情報、及び前記心房細動の合計発症時間情報の少なくとも1つの情報を、前記モニタリング項目として前記解析結果から抽出することを特徴とする生体情報解析システム。
  14. 請求項12において、
    前記受信部は、
    前記ユーザーが前記心房細動に関する投薬効果確認段階にあることを表す前記設定情報を、前記閲覧者から受信し、
    前記処理部は、
    前記心房細動の発症履歴情報、前記心房細動の合計発症時間情報、前記心房細動の連続発症時間情報、前記ユーザーに処方された薬を表す処方薬履歴情報、及び前記脈波情報に基づいて得られた前記ユーザーの脈拍数情報の時系列での変化を表す情報の少なくとも1つの情報を、前記モニタリング項目として前記解析結果から抽出することを特徴とする生体情報解析システム。
  15. 請求項12において、
    前記受信部は、
    前記ユーザーが前記心房細動に関するカテーテルアブレーション効果確認段階にあることを表す前記設定情報を、前記閲覧者から受信し、
    前記処理部は、
    前記心房細動の発症履歴情報、前記心房細動の合計発症時間情報、及び前記心房細動の連続発症時間情報の少なくとも1つの情報を、前記モニタリング項目として前記解析結果から抽出することを特徴とする生体情報解析システム。
  16. ユーザーに装着され、脈波情報を収集する脈波測定装置と、
    情報処理装置と、
    を含み、
    前記情報処理装置は、
    前記脈波測定装置により収集された前記脈波情報を受信する受信部と、
    前記脈波情報に基づいて、前記ユーザーの心房細動の解析処理を行い、前記解析処理の解析結果の閲覧情報を生成する処理を行う処理部と、
    生成された前記閲覧情報を出力する出力部と、
    を含むことを特徴とする生体情報処理システム。
  17. 請求項16において、
    閲覧者の操作する第2の情報処理装置を含み、
    前記第2の情報処理装置は、
    前記情報処理装置に対して前記解析結果の閲覧要求を行い、
    前記情報処理装置の出力部は、
    前記閲覧要求に応じて、前記第2の情報処理装置に対して前記閲覧情報を出力し、
    前記第2の情報処理装置は、
    前記情報処理装置から出力された前記閲覧情報を表示することを特徴とする生体情報処理システム。
  18. ユーザーの脈波情報を取得する脈波センサーと、
    前記脈波情報に基づいて、前記ユーザーの心房細動の解析処理を行い、前記解析処理の解析結果の閲覧情報を生成する処理を行う処理部と、
    生成された前記閲覧情報を出力する出力部と、
    を含むことを特徴とする生体情報解析装置。
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