JP6630750B2

JP6630750B2 - 歩行試験システム

Info

Publication number: JP6630750B2
Application number: JP2018008158A
Authority: JP
Inventors: 直人鰤岡; 忠雄下地; 和也川田; 学叶
Original assignee: Fukuda Denshi Co Ltd; Tottori University
Current assignee: Fukuda Denshi Co Ltd; Tottori University
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2020-01-15
Anticipated expiration: 2034-04-04
Also published as: JP2018079360A

Description

本発明は、例えば呼吸リハビリテーションや薬物投与の効果確認テストに用いられる歩行試験システムに関する。

呼吸リハビリテーションの効果を確認するテストとして、６分間歩行試験などの時間内歩行試験がある。時間内歩行試験は、被検者に例えば３０ｍの距離を一定時間に可能な限り往復歩行させ、このときの、歩行距離、ＳｐＯ_２（動脈血酸素飽和度）、脈拍を測定する。時間内歩行試験では、途中息切れのために立ち止まることや、壁にもたれて休むことなどは許される。

このような呼吸リハビリテーションの効果確認テストに、パルスオキシメータが用いられる。パルスオキシメータは、被検者の所定の生体部位に装着され、当該生体部位に向けて光を出力し、生体部位を透過又は反射した光の光量変化をパルス信号として測定することで、ＳｐＯ_２を求める。また、パルスオキシメータは、一般に、ＳｐＯ_２に加えて、脈拍も測定できるようになっている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−２８９４６２号公報

上述したように従来の呼吸リハビリテーションの効果確認テストでは、被検者に与える運動パラメータ（あるいは負荷パラメータといってもよい）として歩行距離が用いられ、生体情報のパラメータとしてＳｐＯ_２及び脈拍が用いられている。

ところで、被検者は歩行試験中に息苦しくなり休憩してしまうことがしばしばあり、この休憩中にＳｐＯ_２及び脈拍の値は回復してしまう。しかしながら、従来の歩行試験では、運動パラメータとして歩行距離だけを用いており、歩行距離だけからは被検者の状態が回復したのは休憩によるものなのか或いはリハビリテーションや薬物投与の効果によるものなのかを、一目で判断することは困難である。よって、従来の呼吸リハビリテーションや薬物投与の効果確認テストでは、定量的な評価を行う上で未だ不十分であった。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、呼吸リハビリテーションや薬物投与による効果確認をより的確かつ容易に行うことができる歩行試験システムを提供する。

本発明の歩行試験システムの一つの態様は、
被検者に取り付けられた測定装置から端末装置に、少なくともＳｐＯ _２を含む生体情報データと、歩行データと、を含む測定データを送信し、前記端末装置が試験時間内での被検者の生体情報と歩行状態との関係を取得する歩行試験システムであり、
前記測定装置は、前記被検者の前記ＳｐＯ _２を含む生体情報を測定する生体情報測定部と、前記被検者の秒単位での歩行状態を取得する歩行状態取得部と、を有し、
前記端末装置は、前記測定装置から送信された前記ＳｐＯ _２を含む生体情報と前記秒単位での歩行状態とをグラフ表示する表示部を有し、
前記端末装置は、前記ＳｐＯ _２を含む生体情報と前記秒単位での歩行状態とをグラフ表示する機能に加えて、当該グラフを含む時間内歩行レポートを作成する機能を有し、
前記端末装置は、前記時間内歩行レポートに、薬物を投与した時間及び又は薬物名を含める。

本発明によれば、呼吸リハビリテーションや薬物投与による効果の確認をより的確かつ容易に行うことができるようになる。

実施の形態に係る歩行試験システムの全体構成を示す概略図パルスオキシメータの要部構成を示すブロック図タブレット端末の要部構成を示すブロック図メニュー画面を示す図入力画面を示す図薬物吸入前の測定結果の表示例薬物吸入後の測定結果の表示例薬物吸引前に行った歩行試験でのＮＳＰＳの推移と、薬物吸引後に行った歩行試験でのＮＳＰＳの推移とを、同一グラフ上に表示した例時間内歩行試験レポートの例時間内歩行試験レポートの例

先ず、本発明に至った過程について説明する。

本発明の発明者らは、歩行試験の被検者のうち、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）患者や重症患者などは、試験時間内に継続して歩行を続けることができず、呼吸困難等によって試験中に何度か休憩していることに着目した。

そして、試験中の休憩時間や患者歩行速度は、結果判定に下記の影響を与えることを見出した。
・酸素不飽和化（ＳｐＯ_２の低下）は休憩後に改善されてしまい、休憩するほど実力値よりも良い傾向のデータになってしまう。
・歩行試験は、そもそも被検者が最大限努力して歩行したときの生体情報（ＳｐＯ_２及び脈拍）を評価するものであるが、遅く歩行した場合、被検者への負荷が軽い状態となり、正常な評価ができない。

つまり、発明者らは、評価項目であるＳｐＯ_２及び脈拍は、休憩や歩行速度などに大きな影響を受けるにもかかわらず、従来は休憩や歩行速度と、ＳｐＯ_２及び脈拍との関係性が配慮されていなかったため、歩行試験の評価を行う上で不十分であると考えた。

そこで、本発明では、歩行試験に、瞬間歩行速度などの時間依存型パラメータを導入する。実際には、単位時間当たりの歩行状態の推移を、ＳｐＯ_２及び又は脈拍の推移と共に表示する。これにより、呼吸リハビリテーションや薬物投与による効果の確認をより的確かつ容易に行うことができるようになる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る歩行試験システムの全体構成を示す概略図である。歩行試験システム１は、パルスオキシメータ１００と、タブレット端末２００とから構成されている。パルスオキシメータ１００とタブレット端末２００は、互いに無線通信可能な機能を有する。本実施の形態の場合には、パルスオキシメータ１００とタブレット端末２００はBluetooth（登録商標）規格に準拠した近距離通信が可能とされている。パルスオキシメータ１００は、測定データを無線によりタブレット端末２００に送信する。タブレット端末２００は、パルスオキシメータ１００から受信した測定データを収集して測定結果を表示するとともに、歩行試験レポートを作成する。

パルスオキシメータ１００は、本体部１１０と、プローブ部１２０とを有する。本体部１１０とプローブ部１２０とはケーブル１３０を介して接続されている。本体部１１０は図示しないベルトを用いて被検者の手首付近に装着可能とされており、プローブ部１２０は被検者の指に装着可能とされている。

図２は、パルスオキシメータ１００の要部構成を示すブロック図である。パルスオキシメータ１００のプローブ部１２０には、発光部１２１及び受光部１２２が設けられている。発光部１２１は、動脈血酸素飽和度の変化に対する感度が高い赤色光（例えば、波長６６０［ｎｍ］）で発光する第１の発光ダイオードと、動脈血酸素飽和度による影響が少ない赤外光（例えば、波長９４０［ｎｍ］）で発光する第２の発光ダイオードと、から構成されている。受光部１２２は、フォトダイオードにより構成されており、指を透過した発光部１２１の光を検出する。なお、受光部１２２を、指からの光の透過経路ではなく、指からの光の反射経路に配置し、受光部１２２によって指からの反射光を検出するようにしてもよい。

本体部１１０は、プローブ部１２０によって得られた検出光に基づいて、被検者のＳｐＯ_２及び脈拍を求める。具体的に説明する。発光回路１１１は、発光部１２１の第１の発光ダイオード及び第２の発光ダイオードを所定の間隔で交互に発光させる。そのときの指からの透過光又は反射光が受光部１２２によって検出され、光電変換されて受光回路１１２に入力される。受光回路１１２は、プローブ部１２０の受光部１２２から入力された電流信号を電圧信号に変換する。また、受光回路１１２は、変換した電圧信号を、上述した赤色光及び赤外光の波長に対応する各成分に分離して２つの観測信号を復調する。また、受光回路１１２は、復調した観測信号に対して増幅やアナログディジタル変換などの処理を施し、処理後の観測信号をＣＰＵ１１３に出力する。

ＣＰＵ１１３は、所定のプログラムを実行することで、観測信号からＳｐＯ_２及び脈拍を算出する。この算出方法については、例えば特許文献１にも記載されているように既知の技術なので、ここでの説明は省略する。また、ＣＰＵ１１３は、パルスオキシメータ１００の各部の制御を行う。具体的には、ＣＰＵ１１３は、操作部１１７から入力される操作信号に基づいて、各種の設定を行う。また、ＣＰＵ１１３は、発光回路１１１の動作制御、表示部１１５の表示制御、通信部１１６の通信制御などを行う。

かかる構成に加えて、パルスオキシメータ１００の本体部１１０には、加速度センサ１１８が設けられている。ＣＰＵ１１３は、加速度センサ１１８の出力に基づいて、被検者の歩数を測定する。つまり、加速度センサ１１８及びＣＰＵ１１３は、被検者が歩いた歩数を測定する歩数測定部として機能する。

パルスオキシメータ１００は、測定したＳｐＯ_２、脈拍及び歩数を、通信部１１６によってタブレット端末２００にリアルタイムで送信する。

図３に示すように、タブレット端末２００は、タッチパネル付き液晶表示器からなる表示部２１０を有すると共に、パルスオキシメータ１００から送信された測定データを無線受信する通信部２１１を有する。タブレット端末２００は、パルスオキシメータ１００から受信した情報のうち、歩数を歩行状態算出部２１２に入力する。

歩行状態算出部２１２は、入力した歩数に基づいて、単位時間当たりの歩行状態を算出する。単位時間当たりの歩行状態とは、例えば１秒当たりの歩数（以下、この指標をＮＳＰＳ（the Number of Steps walked Per Second）と呼ぶ）、単位時間当たりの歩行速度などである。本実施の形態の場合、歩行状態算出部２１２は、ＮＳＰＳを算出する。また、本実施の形態の場合、ＮＳＰＳ（歩数／秒）は、５秒間の歩数を秒数つまり５で割ることで算出した。つまり、５秒ごとにＮＳＰＳを算出した。このＮＳＰＳを算出する間隔は、５秒に限らないが、あまり長い間隔だと休憩したか否かが分からなくなってしまうので、１０秒以下の間隔で算出することが好ましい。

ＣＰＵ２１３は、記憶部２１４に格納された歩行試験を行うためのアプリケーションプログラムに従って、表示部２１０への測定結果の表示及びレポートの作成を行うようになっている。

なお、歩行状態算出部２１２で行う単位時間当たりの歩行状態の算出処理を、ＣＰＵ２１３で行うように構成してもよい。

また、単位時間当たりの歩行状態を取得する構成は、上述したような加速度センサ１１８及び歩行状態算出部２１２によって取得する構成に限らない。例えば、タブレット端末２００に、医療従事者によって目視にてカウントされた単位時間当たりの歩数を入力するモードを設けることで、単位時間当たりの歩行状態を取得するようにしてもよい。このようにすれば、加速度センサ１１８及び歩行状態算出部２１２を省略できる。ただし、実施の形態のように加速度センサ１１８及び歩行状態算出部２１２によって単位時間当たりの歩行状態を取得すれば、単位時間当たりの歩行状態を容易に取得できるようになる。

＜測定結果の表示、及び、歩行試験レポートの作成＞
次に、本実施の形態の歩行試験システムによる測定結果の表示及び歩行試験レポートの作成について説明する。

図４は、タブレット端末２００の表示部２１０に表示される時間内歩行試験のメニュー画面を示す。このメニュー画面は、タブレット端末２００のアプリケーション起動時に表示される。図４の例の場合、メニューとして、「入力」、「測定」、「結果」、「設定」の項目が表示され、ユーザ（検査員）によってタップされた項目の処理が実行される。

ユーザが「入力」の項目をタップすると、図５に示すような入力画面が表示される。図５の入力画面を用いて被検者情報の入力を行うことができる。被検者情報の入力は、図５の画面表示時にタブレット端末２００がパルスオキシメータ１００と通信し、パルスオキシメータ１００の記憶部１１４に保持されている被検者情報（被検者ＩＤ、氏名、生年月日、性別、身長、体重）及び設定情報（試験を行う歩行時間、リカバリー（回復）時間、歩行検出レベル（つまり加速度センサの出力から歩数を求めるときの感度））を取得することで行われる。タブレット端末２００は、身長及び体重よりＢＭＩを計算する。タブレット端末２００は、図５の入力画面において、「登録」の項目がタップされると、現在表示されている被検者情報及び設定情報を登録する。「メニューに戻る」の項目がタップされると、図４のメニュー画面に移行する。

図６、図７及び図８に、本実施の形態による表示例を示す。図６−図８の例は、ＣＯＰＤ患者に６分間歩行試験を行った場合の測定結果の表示例である。図６及び図７に示すように、本実施の形態においては、ＳｐＯ_２及び脈拍の推移と、ＮＳＰＳの推移とを、同一グラフ上に表示するようになっている。これにより、ＳｐＯ_２や脈拍の値が回復した原因が、休憩（図中の「停止」）や歩行速度を遅くしたことによるものなのか、或いはリハビリテーションや薬物の効果によるものなのかを、一目で判断することができるようになる。因みに、図６は気管支拡張剤などの薬物を吸入前の測定結果であり、図７は薬物を吸入後の測定結果である。

図６及び図７のような表示画像を見れば、医療従事者は、ＮＳＰＳの値から被検者がいつ歩行を停止していたかを認識できる。そして、ＮＳＰＳの推移とＳｐＯ_２の推移を見比べることで、歩行停止直後にＳｐＯ_２の値が上昇（改善）しているのであれば、それは休憩（図中の「停止」）によって上昇したものであり、リハビリテーションや薬物の効果によって上昇（改善）したのではないと評価できる。

また、図８に示したように、薬物吸引前に行った歩行試験でのＮＳＰＳ１の推移と、薬物吸引後に行った歩行試験でのＮＳＰＳ２の推移とを、同一グラフ上に表示すれば、薬物による効果を評価することができるようになる。図８の例では、薬物吸引後のＮＳＰＳ２の方が、薬物吸引前のＮＳＰＳ１よりも値０、すなわち歩行を停止した時間（休憩した時間）が短いことが分かるので、薬物による効果があったと評価できる。また、薬物吸引後では、歩行を開始してから患者が最初に歩行停止するまでの期間（値０になるまでの期間）が伸びている。これにより、薬物の治療効果として、患者の運動耐容能が向上していると判断できる。

なお、ＳｐＯ_２、脈拍、ＮＳＰＳの各波形は、色分けされて同一グラフ上に表示される。加えて、ＳｐＯ_２、脈拍、ＮＳＰＳの各波形の色と、各波形のスケール表示の色とが対応付けられて表示される。例えば、ＮＳＰＳの波形とそのスケール表示である「０、０．５、１、１．５、２」は黒色で表示し、ＳｐＯ_２の波形とそのスケール表示である「９０、９１、………、９９、１００」は赤色で表示し、脈拍の波形とそのスケール表示である「０、２０、………、１００、１２０」は青色で表示する。これにより、同一グラフ上に異なるパラメータを表示したときの視認性が向上されている。

図９及び図１０は、タブレット端末２００によって作成され表示される時間内歩行試験レポートの例を示す。

図９に示すレポートは、薬物吸入後の歩行試験のグラフ（図中上側のグラフ）と、薬物吸入前の歩行試験のグラフ（図中下側のグラフ）とを表示した例である。各グラフには、ＳｐＯ_２及び脈拍（ＰＲ）の推移に加えて、ＮＳＰＳの推移が同一グラフ上に表示されている。また、各歩行試験における総歩行距離も表示される。図の例では、薬物吸入後の歩行試験の総歩行距離は１８８［ｍ］であり、薬物吸入前の歩行試験の総歩行距離は１２５［ｍ］である。

図１０に示すレポートは、薬物吸引前に行った歩行試験でのＮＳＰＳ１の推移と、薬物吸引後に行った歩行試験でのＮＳＰＳ２の推移とを、同一グラフ上に表示した例である。また、各歩行試験における、総歩行距離、歩数、ＮＳＰＳの平均、停止時間、Δボルグスケール、最小ＳｐＯ_２、ＳｐＯ_２平均の値も表示され、それらの値がレーダーチャートにプロットされて表示されている。さらに、吸入薬物の名前も表示される。図の例では、「気管支拡張剤」と表示されているが、薬物の具体的な名前を表示してもよい。

なお、タブレット端末２００に表示される図６−図１０の画像は、タブレット端末２００に有線又は無線により接続されたプリンタによって印刷することもできる。

以上説明したように、本実施の形態の歩行試験システムによれば、ＳｐＯ_２及び脈拍の推移と、単位時間当たりの歩数の推移とを、同一グラフ上に表示したことにより、ＳｐＯ_２及び又は脈拍に大きな影響を与える単位時間当たりの歩数と、ＳｐＯ_２及び脈拍との関係性を明確に把握できるようになるため、呼吸リハビリテーションや薬物投与による効果の確認をより的確かつ容易に行うことができるようになる。

また、図８に示したように、同一被検者に対する薬物投与前と薬物投与後の各歩行試験で得られた単位時間当たりの歩行状態の推移を、同一グラフ上に表示したことにより、薬物投与の効果を的確かつ容易に確認できるようになる。同様に、同一被検者に対するリハビリテーション前とリハビリテーション後の各歩行試験で得られた単位時間当たりの歩行状態の推移を、同一グラフ上に表示すれば、リハビリテーションの効果を的確かつ容易に確認できるようになる。つまり、同一被検者に対する異なる歩行試験で取得された単位時間当たりの歩行状態の推移を、同一グラフ上に表示すればよい。

なお上述の実施の形態では、単位時間当たりの歩行状態として、単位時間当たりの歩数（ＮＳＰＳ）を用いた場合について述べたが、これに換えて、例えば単位時間当たりの歩行速度や、単位時間当たりの歩行距離を用いてもよい。

また上述の実施の形態では、パルスオキシメータ１００から、ＳｐＯ_２、脈拍及び歩数の情報を受信し、ＳｐＯ_２及び脈拍の推移と、単位時間当たりの歩数の推移とを同一グラフ上に表示する装置として、タブレット端末２００を用いた場合について述べたが、本発明は、タブレット端末２００に換えて、パソコン等の他の装置により行ってもよい。また、上述の実施の形態では、ＳｐＯ_２、脈拍及び歩数の情報を測定する装置としてパルスオキシメータ１００を用いた場合について述べたが、パルスオキシメータ１００に限らず、要は、ＳｐＯ_２、脈拍及び歩数の情報を測定できる生体情報測定装置を用いればよい。さらに、生体情報測定装置によってＳｐＯ_２、脈拍及び歩数のための元データのみを測定し、表示装置側で、ＳｐＯ_２、脈拍及び単位時間当たりの歩行状態の最終的な値を計算により求めてもよい。

また上述の実施の形態では、単位時間当たりの歩行状態の推移と一緒に、ＳｐＯ_２及び脈拍を表示した場合について述べたが、ＳｐＯ_２又は脈拍の一方のみを表示してもよい。

さらに図６及び図７では、ＳｐＯ_２及び脈拍の推移と、ＮＳＰＳの推移とを同一グラフ上に重ねて表示した例を示したが、必ずしも同一グラフ上に表示する必要はなく、要は、ＳｐＯ_２及び脈拍の推移と、ＮＳＰＳの推移とを時間軸を合わせて表示すればよい。例えば、横軸を時間軸にした場合には、横軸の時間軸を合わせて、ＳｐＯ_２及び又は脈拍の推移のグラフと、ＮＳＰＳの推移のグラフとを縦方向（上下方向）に並べて表示してもよい。ただし、図６及び図７に示したように、ＳｐＯ_２及び脈拍の推移と、ＮＳＰＳの推移とを同一グラフ上に重ねて表示すると、ＳｐＯ_２及び脈拍の変化と、ＮＳＰＳの変化との関連性がより分かり易くなる。

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、呼吸リハビリテーションや薬物投与の効果確認テストに用いることができる。

１歩行試験システム
１００パルスオキシメータ
１１０本体部
１１１発光回路
１１２受光回路
１１３、２１３ＣＰＵ
１１４、２１４記憶部
１１５、２１０表示部
１１６、２１１通信部
１１７操作部
１１８加速度センサ
１２０プローブ部
１２１発光部
１２２受光部
１３０ケーブル
２００タブレット端末
２１２歩行状態算出部
ＮＳＰＳ１秒当たりの歩数

Claims

被検者に取り付けられた測定装置から端末装置に、少なくともＳｐＯ _２を含む生体情報データと、歩行データと、を含む測定データを送信し、前記端末装置が試験時間内での被検者の生体情報と歩行状態との関係を取得する歩行試験システムであり、
前記測定装置は、前記被検者の前記ＳｐＯ _２を含む生体情報を測定する生体情報測定部と、前記被検者の秒単位での歩行状態を取得する歩行状態取得部と、を有し、
前記端末装置は、前記測定装置から送信された前記ＳｐＯ _２を含む生体情報と前記秒単位での歩行状態とをグラフ表示する表示部を有し、
前記端末装置は、前記ＳｐＯ _２を含む生体情報と前記秒単位での歩行状態とをグラフ表示する機能に加えて、当該グラフを含む時間内歩行レポートを作成する機能を有し、
前記端末装置は、前記時間内歩行レポートに、薬物を投与した時間及び又は薬物名を含める、
歩行試験システム。
前記端末装置は、
同一の時間内歩行レポートに、薬物投与前の前記ＳｐＯ _２を含む生体情報の推移と前記秒単位での歩行状態の推移とを示す第１のグラフと、薬物投与後の前記ＳｐＯ _２を含む生体情報の推移と前記秒単位での歩行状態の推移とを示す第２のグラフと、を含める、
請求項１に記載の歩行試験システム。