JP7222301B2 - 生体情報測定装置、生体情報解析システム及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、生体情報測定装置、生体情報解析システム及びプログラムに関する。

従来、生体情報測定装置として、プローブ等の光検出器を指先等の生体部位に付けて血中酸素飽和度（ＳｐＯ２値）や脈拍数等の生体情報を測定するパルスオキシメーターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
かかるパルスオキシメーターを用いた検査は、例えば、以下のように行われる。患者が医療機関を受診し、睡眠時無呼吸症候群（以下、ＳＡＳという）の疑いがあるとされた場合、医療機関は専門のＳＡＳ業者に申請を行うことがある。ＳＡＳ業者は、患者宅にパルスオキシメーターと測定マニュアルなどを郵送する。患者は自宅において、マニュアルに従ってパルスオキシメーターを指に取り付けて、指定期間測定を行う。その後、患者は、測定データなどをＳＡＳ業者へ返送し、ＳＡＳ業者は、専用の解析ソフトなどで解析を行った結果を、医療機関へ送付する。

特表２００３－５２７１４９号公報

例えば上述のような手法で検査が行われた場合、ＳＡＳ業者による解析時に、必要な時間分の測定データが得られていない、或いは、正しく指に取り付けられておらず無効なデータになっている等の問題が発覚することがある。
患者は普通、正しく測定したつもりであるので、このような問題は、ＳＡＳ業者による解析作業時に初めて発覚することが多く、問題が発覚した時点で患者にパルスオキシメーターなどを再送し、再測定を促していたため、手間やコストがかかっていた。

本発明の課題は、無駄な解析作業の実施頻度を抑え、効率よくデータ取得することのできる生体情報測定装置及び生体情報解析システムを提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の生体情報測定装置は、
被験者のバイタルデータを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部による測定中、測定状態又はバイタルデータの異常の発生を検知する異常検知部と、
前記データ取得部による測定中に前記異常検知部により前記異常の検知されなかった期間である正常測定期間の長さを算出する算出部と、
前記正常測定期間の長さが、予め設定された有効測定期間の長さに満たない場合、前記正常測定期間の長さが不足していることを報知する報知部と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の生体情報解析システムは、
上記の生体情報測定装置と、
前記生体情報測定装置と通信可能な情報処理装置と、を備え、
前記生体情報測定装置は、
前記データ取得部によって取得したバイタルデータ、及び前記正常測定期間を示す時間情報を記録する記録部と、
前記記録部に記録したバイタルデータ及び前記時間情報を、前記情報処理装置に送信可能な通信部と、
を備え、
前記情報処理装置は、
前記生体情報測定装置から送信されたバイタルデータ及び前記時間情報に基づいて、前記異常の検知されていない期間のバイタルデータと、前記異常の検知された期間のデータとを、表示部に識別可能に表示させる制御部を備えることを特徴とする。

また、本発明のプログラムは、
被験者のバイタルデータを取得するデータ取得部を備える生体情報測定装置のコンピューターを、
前記データ取得部による測定中、測定状態又はバイタルデータの異常の発生を検知する異常検知部、
前記データ取得部による測定中に前記異常検知部により前記異常の検知されなかった期間である正常測定期間の長さを算出する算出部、前記正常測定期間の長さが、予め設定された有効測定期間の長さに満たない場合、前記正常測定期間の長さが不足していることを報知する報知部、
として機能させるためのプログラムである。

本発明によれば、無駄な解析作業の実施頻度を抑え、効率よくデータ取得することができる。

生体情報解析システムの全体構成例を示す図である。 パルスオキシメーターの機能構成例を示す図である。 パルスオキシメーターの外観構成例を示す図である。 情報処理装置の機能構成例を示す図である。 バイタルデータ取得処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、図面に例示したものに限定されるものではない。

［生体情報解析システムの構成］
図１に、本実施の形態における生体情報解析システム１００の全体構成例を示す。
図１に示すように、生体情報解析システム１００は、例えば、パルスオキシメーター１と、情報処理装置３と、を備えて構成されている。
パルスオキシメーター１と情報処理装置３とは通信可能に接続されており、パルスオキシメーター１にて取得されたバイタルデータ（測定データ）は情報処理装置３に出力され、情報処理装置３にて解析可能である。

［パルスオキシメーターの構成］
パルスオキシメーター１は、患者（被験者）の指等の生体部位に装着され、経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）や脈拍数等の生体情報（すなわち、バイタルデータ）を測定する機器である。パルスオキシメーター１は、例えば数分から数時間にわたる所定期間、患者に装着され、バイタルデータを連続的に測定する。

図２に、パルスオキシメーター１の機能構成例を示す。図２に示すように、パルスオキシメーター１は、制御部１１、操作部１２、記録部１３、検出部１４、表示部１５、無線通信部１６、電力供給部１７等を備えて構成されている。

制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。制御部１１のＣＰＵは、記録部１３に記録されているシステムプログラムや処理プログラム等の各種プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムに従って各種処理を実行する。
例えば、制御部１１は、異常検知部として、バイタルデータの測定中に、測定状態又はバイタルデータに異常が発生したことを検知する異常検知処理を実行する。異常検知処理の詳細については後述する。制御部１１は、かかる処理を実行することにより、異常検知部として機能している。

また、制御部１１は、時計機能部を有しており、この時計機能部からバイタルデータの測定日時の日付及び時刻を得ることができる。これにより、制御部１１は、異常の検出されなかった期間である正常測定期間の長さを算出することができる。

操作部１２は、各種スイッチ、各種機能ボタン等を備えており、操作者の指示操作に応じて操作信号を制御部１１に出力する。

記録部１３は、半導体の不揮発性メモリー等で構成されている。記録部１３には、本実施の形態におけるパルスオキシメーター１を機能させるのに必要なシステムプログラムや各種プログラム、当該プログラムの実行に必要なパラメーターやファイル等が記録されている。
例えば、記録部１３は、測定開始指示から、測定されているバイタルデータを連続的に記録する。また、測定終了指示があった場合、その測定の開始指示から測定終了指示までに取得されたバイタルデータは、一つのファイルとして記録部１３に記録される。

また、記録部１３には、予め設定された「有効測定期間情報」が記録されている。
「有効測定期間」とは、バイタルデータの解析に必要な、データの測定期間の長さである。例えば、パルスオキシメーター１を患者に渡した医療機関等の施設や、専門のＳＡＳ業者等により、パルスオキシメーター１を患者に渡す前に、設定変更部としての操作部１２を介して設定されるものである。例えば、施設ごと、あるいは患者ごとに設定されている。
なお、患者自身が、測定の開始前に操作部１２を介して設定してもよい。また、一旦、有効測定期間が設定されたとしても、その期間を設定変更することもできる。

検出部１４は、患者のバイタルデータを取得するデータ取得部であって、プローブともいい、指先等の生体部位に装着可能に構成されている。検出部１４は、測定制御部１４ａによってＬＥＤ駆動回路１４ｂを制御し、検出部１４に備えられた発光部（ＬＥＤ）によって赤色光と赤外光を生体部位に向けて発光し、検出部１４に備えられた受光部（フォトダイオード）により受光した生体部位の透過光（又は反射光）のアナログ信号を、アナログ・フロント・エンド回路１４ｃによってノイズ除去や信号増幅を行い、ＡＤコンバーター１４ｄに入力する為の電圧信号に整えた後、ＡＤコンバーター１４ｄによってデジタルデータに変換する。
この検出部１４によって取得した患者のバイタルデータは、記録部１３に記録される。
また、検出部１４には、生体部位に装着された際に、接触していることを示す信号を出力する接触センサー１４１が設けられている。

表示部１５は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を備えて構成され、例えばドットマトリックス方式により表示を行うものであり、制御部１１から入力される表示信号の指示に従って表示を行う。

無線通信部１６は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉ－Ｆｉ（登録商標）等の無線通信により情報処理装置３とデータ送受信を行うための無線インターフェースを有する。

電力供給部１７は、パルスオキシメーター１の各部が動作に要する電力を当該各部へ供給する。電力供給部１７は、図示しないバッテリーから出力される電力を各部の動作電圧で供給する。

なお、ここでは、制御部１１が時計機能部を有することとしたが、制御部１１とは別に時刻を得るための時計部を備えても良い。

図３に、パルスオキシメーター１の外観構成例を示す。
図３に示すように、パルスオキシメーター１は、腕時計のように患者の手首に対して装着される本体部１０を有する。具体的には、本体部１０は、ベルト状の係止部２０を備え、係止部２０により患者の手首に装着可能である。
また、本体部１０は、指先等の生体部位に装着されるプローブである検出部１４と、信号ケーブル１９を介して接続されている。

本体部１０は扁平状に形成され、その周面や表面に、操作部１２及び表示部１５が設けられている。また、その内部に、制御部１１や記録部１３等に相当する機能を果たす電気回路等が収納されている。

操作部１２は、例えば、測定開始スイッチ１２ａ、測定終了スイッチ１２ｂ等を備えて構成されている。
測定開始スイッチ１２ａは、患者等の操作者が、パルスオキシメーター１による測定の開始指示を行うためのスイッチである。操作者が押下操作することで、パルスオキシメーター１による測定が開始される。
測定終了スイッチ１２ｂは、患者等の操作者が、パルスオキシメーター１による測定の終了指示を行うためのスイッチである。操作者が押下操作することで、パルスオキシメーター１による測定が終了となる。
なお、１つのスイッチで、２つのスイッチ１２ａ、１２ｂの機能を備えた構成としてもよい。

また、表示部１５には、測定中において、通常、測定値（ＳｐＯ２、脈拍数）や測定開始からの経過時間等が表示される。なお、測定値自体は表示させず、「測定中」又は「記録中」などの、パルスオキシメーター１の状態を示す表示がなされていても良い。
また、表示部１５には、各種メッセージが表示される。
例えば、測定終了時、正常測定期間の長さが有効測定期間の長さに満たない場合、報知部としての表示部１５には、その旨を報知するためのメッセージなどが表示される。
また、測定中において異常が検知された場合、第２報知部としての表示部１５には、異常を報知するためのメッセージなどが表示される。

［情報処理装置の構成］
情報処理装置３は、パルスオキシメーター１から送信されたバイタルデータの解析を行うことの可能な装置である。情報処理装置３としては、例えば、スマートフォンやタブレット、ＰＣ（Personal Computer）等が適用可能であるが、特に限定されない。

図４に、情報処理装置３の機能構成例を示す。図５に示すように、情報処理装置３は、例えば、制御部３１、操作部３２、記録部３３、表示部３４、通信部３５等を備えて構成されている。

制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等により構成される。制御部３１のＣＰＵは、記録部３３に記録されているシステムプログラムや処理プログラム等の各種プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムに従って各種処理を実行する。
具体的には、制御部３１は、パルスオキシメーター１から出力されたバイタルデータの解析処理を行う。

操作部３２は、各種スイッチ、各種機能ボタン、タッチパネル等を備えており、これらの操作信号を制御部３１に出力する。

記録部３３は、半導体の不揮発性メモリー等で構成されている。記録部３３には、システムプログラムや各種プログラム、当該プログラムの実行に必要なパラメーターやファイル等が記録されている。
例えば、記録部３３には、パルスオキシメーター１から出力されたバイタルデータなどが記録される。

表示部３４は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニターを備えて構成されており、制御部３１から入力される表示信号の指示に従って各種画面を表示する。

通信部３５は、例えば、BluetoothやＷｉ－Ｆｉ等の無線通信によりパルスオキシメーター１とデータ送受信を行うためのインターフェースを有する。

［バイタルデータ取得処理］
次に、パルスオキシメーター１によるバイタルデータ取得処理について説明する。
前提として、パルスオキシメーター１の使用に際し、患者等の操作者には、その使用方法（装着方法、解析に必要な有効測定期間の長さ等）が記載されたマニュアル等が配布されている。
また、パルスオキシメーター１は、例えば数分から数時間にわたる所定期間、患者に装着され、バイタルデータを連続的に測定するものであって、患者の活動時だけでなく睡眠時にもバイタルデータを測定可能である。

まず、操作者による測定開始スイッチ１２ａの押下操作による測定開始指示に応じて、制御部３１は、検出部１４によりバイタルデータの測定（バイタルデータの取得）を開始する（ステップＳ１）。測定されたバイタルデータは、記録部１３に記録されていく。

次に、制御部３１は、測定状態又はバイタルデータに、異常が発生しているか否かを判断する（異常検知処理）（ステップＳ２）。
具体的には、制御部３１は、検出部１４から出力されるデータの測定値が、所定の範囲（適正範囲）内の数値であるか否かを判断し、適正範囲外である場合、バイタルデータが異常であると判断する。
適正範囲は、例えば過去の測定値に応じた可変の範囲である。具体的には、過去に同一の患者に対して取得された複数の測定値の平均値を含む所定幅（例えば平均値±２％）の範囲が適正範囲として設定される。すなわち、患者の身体の動きやプローブの位置のズレ（測定状態）に起因した測定ミス（異常）がない状態で測定された適正な測定値が適正範囲内の数値となる（測定ミスが発生した状態での測定値が適正範囲外の数値となる）ように、適正範囲は設定される。
なお、患者の過去データがない場合には、例えば同年代・同性の一般的なデータを用いて、適正範囲を設定することができる。

また、制御部１１は、検出部１４に設けられた接触センサー１４１から、所定期間（例えば、数秒～数分）以上、接触状態を示す信号が出力されない場合などに、測定状態が異常であると判断する。この際、接触センサー１４１は、制御部１１とともに異常検知部として機能している。

そして、異常があると判断した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御部３１は、異常が発生している旨を報知し（ステップＳ３）、上記ステップＳ２に戻って以降の処理を繰り返す。
この報知処理としては、例えば、表示部１５に、「異常が検出されています」又は「プローブを再装着してください」などのメッセージを表示させても良いし、表示画面が点滅する等でも良い。また、音声が出力されることで報知されても良い。
なお、ここで、操作者が報知を受けて測定状態を直すなどの動きを行って異常の原因が取り除かれた場合、取得されるデータが正常となる。データの正常・異常に関わらず、取得されたバイタルデータは、記録部１３に記録されていく。
また、仮に、操作者が報知を受けて測定を終了する指示を行った場合、後述のステップＳ４に以降する。

一方、異常がないと判断した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、制御部３１は、操作者による測定終了スイッチ１２ｂの押下操作による測定終了指示があるか否かを判断し（ステップＳ４）、測定終了指示がないと判断した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、上記ステップＳ２に戻って以降の処理を繰り返す。

一方、測定終了指示があると判断した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御部３１は、測定開始から現時点までの、正常測定期間の長さを算出する（ステップＳ５）。
例えば、正常なデータと、異常データとが混在している場合、正常なデータのみを抽出してその合算した時間的な長さが算出される。

次に、制御部３１は、正常測定期間の長さが、有効測定期間以上の長さであるか否かを判断する（ステップＳ６）。

そして、正常測定期間の長さが、有効測定期間以上の長さである場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、制御部３１は、測定を終了し（ステップＳ７）、本処理を終了とする。
なお、この際、表示部１５に「正常測定期間の長さ」を表示させても良い。

一方、正常測定期間の長さが、有効測定期間未満である場合（ステップＳ６：ＮＯ）、制御部３１は、有効測定期間が足りない旨を報知する（ステップＳ８）。
この報知処理としては、例えば、表示部１５に、「再測定が必要です」又は「有効測定期間が足りません」などのメッセージを表示させても良いし、表示画面が点滅する等でも良い。また、音声が出力されることで報知されても良い。
また、表示部１５に「正常測定期間の長さ」を表示させても良い。操作者は、予めマニュアル等で有効測定期間を認識しているため、それを確認することで再測定の必要有無を自ら把握することができる。

次に、制御部３１は、報知している状態を解除する指示があるか否かを判断し（ステップＳ９）、解除指示がない場合（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ８に移行する。
一方、解除指示があった場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、制御部３１は、ステップＳ７に移行する。

以上の処理により、測定開始指示から測定終了指示までに測定されたバイタルデータが、一つのファイルとして、記録部１３に記録される。
その後、このデータファイルは、情報処理装置３に出力され、専用の解析ソフトを用いて解析される。情報処理装置３の制御部３１は、異常の検出されていない期間のバイタルデータと、異常の検出された期間のデータとを、表示部３４上で識別可能に表示させることができる。これにより、解析に有効なデータを瞬時に把握することができ、無駄な解析作業を行うことがなくなる。

［本実施の形態による効果］
以上のように、本実施の形態のパルスオキシメーター１は、患者のバイタルデータを取得する検出部１４と、検出部１４による測定中、測定状態又はバイタルデータの異常の発生を検出して、異常の検出されなかった期間である正常測定期間の長さを算出する制御部１１と、を備える。
このため、正常測定期間の長さを算出することで、解析前にこれを報知することが可能となる。よって、無駄な解析作業の実施頻度を抑え、効率よくデータ取得することが可能となる。

また、本実施の形態によれば、検出部１４は、バイタルデータとして血中酸素飽和度を取得する。
このため、血中酸素飽和度の異常の発生を検出する構成をすることができる。

また、本実施の形態によれば、制御部１１は、患者との接触を検知する接触センサー１４１の出力値に基づいて、異常の発生を検出する。
また、制御部１１は、検出部１４により取得したバイタルデータの信号値が適正範囲であるか否かに基づいて、発生を検出する。
このため、患者との接触を検知する接触センサー１４１の出力値、又は、バイタルデータの信号値に基づいて、異常の発生を検出することができる。

また、本実施の形態によれば、制御部１１は、正常測定期間を、表示部１５に表示させる。
このため、患者等が、表示により正常測定期間を認識することができる。

また、本実施の形態によれば、制御部１１は、正常測定期間の長さが、予め設定された有効測定期間の長さに満たない場合、正常測定期間の長さが不足していることを表示部１５により報知する。
このため、患者等が、正常測定期間が不足していることを認識することができる。

また、本実施の形態によれば、制御部１１は、異常の発生が検出された場合、異常が発生していることを表示部１５により報知する。
このため、異常の発生時、患者等がこれを認識することができる。

また、本実施の形態によれば、制御部１１は、操作部１２により有効測定期間を設定変更可能である。
このため、患者ごとに設定変更可能であり、装置の利便性が向上する。

＜その他＞
なお、本発明を適用可能な実施の形態は、上述した実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、上記実施の形態においては、パルスオキシメーター１の記録部１３にバイタルデータが記録される構成であるが、クラウドのようなデータ記録手段に送信され、経時的に測定データとして記録されることとしてもよい。
また、クラウド経由で、測定結果をＳＡＳ事業者等に送るなどもできる。ネット経由で、クラウドに測定結果をＳＡＳ事業者に送るなどもできる。
また、記録部や算出部を、クラウド上に設けた構成としても良い。

１００ 生体情報解析システム
１ パルスオキシメーター
１０ 本体部
１１ 制御部（異常検出部、算出部、表示制御部）
１２ 操作部（設定変更部）
１２ａ 測定開始スイッチ
１２ｂ 測定終了スイッチ
１３ 記録部
１４ 検出部（データ取得部）
１４１ 接触センサー（異常検知部）
１５ 表示部（報知部、第２報知部）
１６ 無線通信部
１７ 電力供給部
１９ 信号ケーブル
２０ 係止部
３ 情報処理装置
３１ 制御部
３２ 操作部
３３ 記録部
３３ 記録部
３４ 表示部
３５ 通信部

Claims (9)

1. 被験者のバイタルデータを取得するデータ取得部と、
   前記データ取得部による測定中、測定状態又はバイタルデータの異常の発生を検知する異常検知部と、
   前記データ取得部による測定中に前記異常検知部により前記異常の検知されなかった期間である正常測定期間の長さを算出する算出部と、
   前記正常測定期間の長さが、予め設定された有効測定期間の長さに満たない場合、前記正常測定期間の長さが不足していることを報知する報知部と、
   を備えることを特徴とする生体情報測定装置。
2. 前記データ取得部は、前記バイタルデータとして血中酸素飽和度を取得す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。
3. 前記異常検知部は、被験者との接触を検知するセンサーを備え、前記センサーの出力値に基づいて、前記異常の発生を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報測定装置。
4. 前記異常検知部は、前記データ取得部により取得したバイタルデータの信号値が適正範囲であるか否かに基づいて、前記異常の発生を検知することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
5. 前記正常測定期間を、表示部に表示させる表示制御部を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
6. 前記有効測定期間を設定変更する設定変更部を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
7. 前記異常検知部により前記異常の発生が検知された場合、前記異常が発生していることを報知する第２報知部を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の生体情報測定装置と、
   前記生体情報測定装置と通信可能な情報処理装置と、を備え、
   前記生体情報測定装置は、
   前記データ取得部によって取得したバイタルデータ、及び前記正常測定期間を示す時間情報を記録する記録部と、
   前記記録部に記録したバイタルデータ及び前記時間情報を、前記情報処理装置に送信可能な通信部と、
   を備え、
   前記情報処理装置は、
   前記生体情報測定装置から送信されたバイタルデータ及び前記時間情報に基づいて、前記異常の検知されていない期間のバイタルデータと、前記異常の検知された期間のデータとを、表示部に識別可能に表示させる制御部を備えることを特徴とする生体情報解析システム。
9. 被験者のバイタルデータを取得するデータ取得部を備える生体情報測定装置のコンピューターを、
   前記データ取得部による測定中、測定状態又はバイタルデータの異常の発生を検知する異常検知部、
   前記データ取得部による測定中に前記異常検知部により前記異常の検知されなかった期間である正常測定期間の長さを算出する算出部、前記正常測定期間の長さが、予め設定された有効測定期間の長さに満たない場合、前記正常測定期間の長さが不足していることを報知する報知部、
   として機能させるためのプログラム。

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