JP2000005153A - 一致度認識ユニット - Google Patents
一致度認識ユニットInfo
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
- A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
- A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
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- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
- A61B5/0245—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate by using sensing means generating electric signals, i.e. ECG signals
Abstract
測定された酸素飽和値の精度を確認する。 【解決手段】 パルス酸素濃度計測ユニットにおいて、
一致度認識ユニット10は、パルス酸素濃度計60から
の脈拍数を表す第一信号PRと、心拍数決定ユニット7
0からの心拍数を表す第二信号HRとを受信する。一致
度認識ユニット10は、脈拍数と心拍数と間の一致度を
決めて、測定された酸素飽和値の精度を確認する。脈拍
数と心拍数とが不一致の場合、一致度認識ユニット10
は、第三信号30及び/又は第四信号50をパルス酸素
濃度計60に供給し、パルス酸素濃度計測で測定される
場合の酸素飽和値が十分な精度が無く及び/又は無効で
あることを示す。
Description
測定に関し、より詳細には、測定された酸素飽和値の精
度を確認する一致度認識ユニットに関する。
は、一般に、動脈血における血液ヘモグロビンの酸素飽
和、患者の心拍数( heart rate )に対応する動脈の血
液脈動数( rate of blood pulsation)としての脈拍数
( pulse rate )、又は潅流指標( perfusion indicato
r )を含む、種々の動脈血の特性を測定し且つ表示する
のに用いられている。パルス酸素濃度計測は、当分野で
は周知の技術であるため、ここでは簡単に説明する。
通常、典型的には発光ダイオード(light emitting dio
de,LED)によって形成された2つの異なった単色光
源を使う非侵襲性( non-invasive )技法によって、(S
pO2又はSaO2測定とも呼ばれる)ヘモグロビンの
動脈酸素飽和( the arterial oxygen saturation ofhe
moglobin )を分析するものである。パルス酸素濃度計
の一例は、Pulse Oximeter Moduleを備えたHewlett Pac
kard Component Monitoring System,”HP M1020A”であ
る。
に、両方の光源の光は、患者の身体を通って光検出器に
至るまでの経路上の静的及び動的吸収体によって減衰す
る。その量が時間につれて患者の心拍と同期して変化す
る動脈血は、脈動周期中の唯一の動的吸収体を意味す
る。皮膚、組織又は骨のような、その他の全ての吸収体
は、時間変異体(time-variant)ではない。このように、
パルス酸素濃度計は、2つの光源に関する2つのスペク
トルの線の所で、心拍によって生成される動脈血の拍動
成分を利用するものである。
を表わす信号を検出する。信号は、通常、増幅され、ロ
ーパスフィルタにかけられ、アナログからディジタルに
変換され、且つそれ以降の処理がなされる。パルス検出
アルゴリズム( pulse finding slgorithm)は、いわゆ
る分光光度信号( spectrophotometric signal)と呼ば
れる受信信号を解析して、パルスを識別し且つパルスを
決定するものである。パルスの周期を識別した後、分光
光度信号の心拡張期( diastolic)及び心収縮期( sys
tolic )の値が定められ、この値から相対的吸収率( r
elative absorption ratio)が導き出される。その後、
飽和計算アルゴリズム( saturation calculation algo
rithm )において、校正データ、および適当な波長での
ヘモグロビンと酸化ヘモグロビンとの吸収スペクトルか
ら得られた吸光係数( extinction coefficient )とを
使って、そのヘモグロビンと酸化ヘモグロビンとでの相
対的な吸収率から動脈系の酸素飽和を計算する。それら
に関する数学的背景は、Lambert−Beer法則
を利用した欧州特許A第262 778号( EP-A-262 778)の
ような以前の多数の文献に十分詳細に記述されている。
期をビート対ビート( beat-to-beat )パルス率(率=
1/周期)に変換する。次いで、多少安定なパルス率の
値を生成するためにビート対ビートパルス率を一定の間
隔にわたって即ちビートの数に対して平均化する。典型
的な平均化の処理は、4、8又は18ビートにわたっ
て、もしくは、5〜20秒にわたって実行する。
0年代初期以来、患者の血液の動脈酸素飽和レベルをモ
ニタリングするこの非侵襲的方法が、その適用が簡単な
ことおよび看護婦及び医師にとって利用できる情報値が
高いことから、臨床環境における標準的方法となってい
る。それは、患者の血中酸素含量を測定するモニタリン
グにおいて、ECG( electrocardiography)を使って
心臓活性をモニタリングできる程一般的となった。外科
処置における麻酔のような、幾つかの応用分野におい
て、この命に関わる重要因子を測定することは、医師に
とって必須である。
背景情報は、例えば、S.Kastle etal.,”A New Family
of Sensors for Pulse Oximetry”,Hewlett-Packard Jo
urnal,February 1997, pages 39〜53に記述されてい
る。
は、パルス酸素濃度計によって処理される信号のサンプ
リングを同期化する方法が開示されている。開示された
方法は、パルス酸素濃度計による処理のために、入力信
号をゲート制御する( gate )フィルタとして作用する
ものである。同方法は、ゲートトリガ( gating trigge
r )としてその既知のQRS形状特性を有する実時間ECG-S
ignal(且つこの1つにだけ)に基づいている。
は、動脈血が酸素飽和を決定するのに使われる光吸収の
拍動性変化を生ずる唯一の脈動成分であるという事実に
依存している。しかし、脈動成分の発生源が患者の動脈
血流( arterial blood flow)でない場合は、酸素飽和
測定は、不正確な値を誘導するかも知れない。標準のパ
ルス酸素濃度計測の場合、(例えば、成人、小児、新生
児の)運動の動脈系は、他の非動脈系脈動成分を生ずる
ことがある。例えば、反射センサ( reflectance sensor
s )を使う胎児のパルス酸素濃度計測では、その反射セ
ンサは、胎児の脈動する血液の代わりに母親の脈動する
血液を誤ってピックアップし、間違った酸素飽和値に帰
着することがある。一般に、パルス酸素濃度計測によっ
て誘導される酸素飽和値は、患者の動脈血流以外の脈動
源の強い影響によってあまり正確でない。
で、脈拍数と心拍数と間の一致度を決めて、測定された
酸素飽和値の精度を確認する一致度認識ユニットを提供
することを目的とする。
度計測で測定される脈拍数は、物理的理由で患者の心拍
数と相関するという事実を利用するものである。患者の
心拍数は、患者の皮膚に電極を設けて、緊縮する心臓筋
肉の電気的活性を測定する(例えば、心電図検査( elec
trocardiography , ECG ))ことによって直接測定する
ことができる。さらに、心拍数は、心臓の拍動を聴くこ
と(例えば、音響モニタ( acoustically monitorin
g))によるか又は心臓の可動部分によって反射された
超音波のドップラーシフト( Doppler-shift)を測定す
ることによって間接的に測定することもできる。
ate )”は、パルス酸素濃度計測で測定される脈動値(
pulsating value )を指し、一方、用語”心拍数( hear
t rate )”は、パルス酸素濃度計測以外の任意の種類
の直接的(例えば、ECG)又は間接的(例えば、超音
波)な心臓のモニタリングで定量される脈動値( pulsat
ing value )に該当する。
ncidence recognition unit )は、パルス酸素濃度計測
で得られる脈拍数を表す第一信号と、心拍数を表す第二
信号とを受信する。一致度検出ユニット( coincidence
detection unit )は、第一信号と第二信号との間の一
致度を表す第三信号を発生する。したがって、(パルス
酸素濃度計測で測定された)患者の脈拍数を、(例え
ば、ECG又は超音波で得られた)患者の心拍数と比較
することができる。1つの指標( indicator)は、好ま
しくは、予め定められた限界( limit)内で脈拍数と心
拍数とが合致( match)しない場合に生成される。さら
に、パルス酸素濃度計測で測定される場合の酸素飽和値
が、十分な精度が無く及び/又は無効であることを示す
警報信号(warning signal )を生成してもよい。
( pulse oximetry unit)は、第一信号を発生するパル
ス酸素濃度計と、第二信号を発生する心拍数決定ユニッ
ト(heart rate determination unit)と、そして第一
信号及び第二信号を受信する一致度認識ユニットとを備
える。一致度認識ユニットは、測定された酸素飽和値の
精度( accuracy )を確認できるよう、第一信号と第二
信号との間の一致度を表す第三信号を生成する。このよ
うに、本発明によって、成人、小児、新生児のようなあ
らゆる患者の測定された酸素飽和値を確認することが可
能となるのである。
発明により、測定された酸素飽和は胎児に由来するもの
であって母親からのものではないということが確認でき
る。その関係において、本発明は、同一出願人による米
国特許第5,123,420号公報に開示された、いわゆるクロ
スチャンネル検査方法( cross-channel verification
method )と組合せて利用してよい。クロスチャンネル検
査は、母親の心拍数を識別して、多チャンネル式胎児モ
ニタ( multi-channel fetal monitor)(ツインモニタ
リング( twin monitoring))内で2つの胎児( fetu
s)まで検査することを可能にするものである。胎児モ
ニタは、第一の胎児の第一心拍数トレース( heart rat
e trace )(例えば、ビート対ビートの心拍数トレー
ス)と、母親の又は第二の胎児の第二心拍数トレースと
を記録することができる。心拍数トレース間の一致度
は、2つのトレースの直接的又は間接的な比較と、予め
定められた又は適応性のある限界との差の比較によって
検出される。一致度が検出されるか、換言すれば、母
親、第一の胎児、又は第二の胎児の何れかに由来したで
あろう心拍数が等しいか又は類似している場合、警報信
号が生成される。一致が検出された場合、警報信号によ
って、胎児モニタは、3つの個別物体(すなわち母親、
第一の胎児、および第二の胎児)をモニタできず、その
代わりに、他のチャンネル(群)に1つの物体を重複し
ていることがある、ということをユーザに警告すること
になる。
知の任意の比較方法及び/又は装置類によって、及び、
好ましくは、米国特許第5,123,420号公報に開示され
た、比較方法又は手段によって達成することができる。
従って、当分野で周知の任意の基準を適用して、脈拍数
と心拍数間の相関を、即ち、換言すれば、脈拍数と心拍
数とが合致しているかどうかを決定することができる。
警報信号のような、適当な処置は、脈拍数と心拍数間と
の不一致が検出される場合に設定してもよい。
を図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る心拍
数および脈拍数間の一致度の検出を実施する一致度認識
ユニット10の主要部を示すブロック図である。一致度
認識ユニット10は、パルス酸素濃度計測で得られる脈
拍数を表す第一信号PRと、直接的に(例えば、ECG
によって)もしくは間接的に(例えば、超音波によっ
て)測定された心拍数を表す第二信号HRとを受信する
一致度検出ユニット20を有する。そして、一致度検出
ユニット20は、第一信号PRと第二信号HRと間の一
致度を表す第三信号30を生成する。第三信号30をオ
プションの一致度評価ユニット(coincidence evalutio
n unit )40に結合して、第三信号30が与えられた
限界に関して予め定められた関係を越える場合に、第四
信号50(たとえば、警報信号)を生成するようにす
る。
は、脈拍数と心拍数とが一致しているかどうか、又は換
言すれば、脈拍数と心拍数とが、同じ患者からのものか
どうかを決定する。脈拍数と心拍数との一致を検証する
ために、一致度検出ユニット20は、好ましくは、脈拍
数と心拍数間との相関を決定し、一致度評価ユニット4
0が、脈拍数と心拍数との間の相関が与えられた限界を
越える場合に第四信号50を生成する。
ユニットを示すブロック図である。パルス酸素濃度計6
0は、脈拍数を表す第一信号PRを一致度認識ユニット
10に供給し、この一致度認識ユニット10がさらに、
心拍数決定ユニット70からの心拍数を表す第二信号H
Rを受信する。心拍数決定ユニット70は、例えば、E
CG又は超音波生成ユニットであってもよい。一致度認
識ユニット10は、第三信号30及び/又は第四信号5
0をパルス酸素濃度計60に供給する。一致度認識ユニ
ット10は、脈拍数と心拍数と間の一致度を決めて、測
定された酸素飽和値の精度を確認する。脈拍数と心拍数
との間の不一致は、第三信号30及び/又は第四信号5
0で信号化されて、パルス酸素濃度計測で測定される場
合の酸素飽和値が十分な精度が無く及び/又は無効であ
ることを示す。
い実施形態を示すブロック図である。(例えば、胎児の
モニタリングにおける直接的頭皮ECG( direct scal
p ECG )のような、超音波又はECGから誘導された)
心拍数信号HRを、加算回路100の第一(例えば、
正)入力端子に送り、そして(パルス酸素濃度計測で誘
導された)脈拍数PRをその第二(例えば、負)入力端
子に送る。加算回路100は、心拍数信号HRと脈拍数
PRとの差を示す差信号をその出力端子に発生する。そ
の差信号は、供給された差信号の絶対値を生ずる絶対値
発生器( absolute value generator )110へ送られ
る。
0は、絶対値発生器110から誘導された差信号の絶対
値を予め定められた限界と比較して、その絶対値が限界
を下回る際に例えば正の定数を出力し、絶対値が限界を
上回る際に負の定数が出力される。しきい値の限界は、
適用できる限界であってもよく、またしきい値比較器1
20の出力信号は、定数値の代わりに可変値であっても
よい。これによって、しきい値比較器120の出力信号
に、心拍数HRの絶対値と、心拍数HR及び脈拍数PR
間の差の値とに依存する重み付け( weighting)を与え
ることができる。
積分回路( integrator circuit )130によって加算
される。積分回路130は、入力信号が長時間の間プラ
スである場合のオーバーフロー( overflow )、又はそ
れが負である場合のアンダーフロー( underflow )を
避ける組込み制限関数( built-in limitation function
)を与える。
140は、積分回路130からの出力信号を1つ以上の
しきい値と比較し、そして積分された出力が予め定めら
れた又は適用できる限界を上回る場合に第一(例えば、
正)信号を出力し、積分出力が予め定められた又は適用
できる限界を下回る時に第二(例えば、負)信号を出力
する。好ましくは、第二しきい値比較器140は、積分
回路130の出力が第二しきい値比較器140のしきい
値近辺で永久的に変化する場合に急速可変出力( fast
changing output )を避ける組込みヒステリシス( bu
ilt-in hysteresis )を有する。
と脈拍数PRとが一定の範囲内にある場合、好ましくは
正の出力を生成する。心拍数HRと脈拍数PRとが与え
られた範囲内にない場合、負の出力が生成される。
合、例えば超音波又はECGから誘導される心拍数HR
と、パルス酸素濃度計測から誘導される脈拍数PRとは
異なり、それゆえ、心拍数HRと脈拍数PRとの源は、
同一ではないということを示す。これは、例えば、胎児
のモニタリングをする場合にありえることであり、この
場合は、脈拍数PRが胎児の脈の代わりに母の脈から誘
導されるか、又は胎児の不整脈が存在する場合である。
り、従って、脈拍数PRと心拍数HRとの間で不一致を
示す場合は、好ましくは、警報信号を出して、測定条件
をチェックし、もし必要なら、パルス酸素濃度計測セン
サを再配置するか又は交換するようユーザに指示する。
典型的には、超音波によるか又は直接頭皮ECG測定に
よって誘導される心拍数HRの値は、パルス酸素濃度計
測から光学的に誘導される脈拍数PRより正確であり且
つ信頼が置ける。加えて、胎児及び/又は母の移動中、
SpO2のパルス信号がそれらの動きで影響されること
があり、その結果、間違った脈拍数PRが伝えられるこ
とがあり得るのである。これらの場合、ユーザに与えら
れる警報は、測定結果をより十分理解する上で手助けと
なり、従って、患者の取扱い方を改善することになろ
う。
の任意のハードウェア又はソフトウェアによって具体化
してよい。
る一致度検出方法は、ディジタル構成部品( digital c
omponent)と集積マイクロプロセッサ( integrated mi
croprocessor)を使って実行されている。しかし、アナ
ログ又は部分的アナログ計測も適宜に可能である。
に、一致度検出ユニット20に関するその他の実施形態
は、HR1を脈拍数PRで置き換え且つHR2を心拍数
HRで置き換えることにより、又はその逆を実施するこ
とにより、米国特許第5,123,420号公報から誘導するこ
とができる。特に、米国特許第5,123,420号公報の記述に
対応する部品類に加えて、図2〜4,6,7,8,9,
10に説明されている種々の一致度検出方法とその装置
は、本願発明の目的に適用でき、且つ参考として本明細
書に引用されるものである。
を表す第一信号(PR)と、心拍数を表す第二信号(H
R)とを受信する一致度認識ユニット(10)におい
て、前記一致度認識ユニットが、第一信号(PR)と第
二信号(HR)との間の一致度を表す第三信号(30)
を生成する一致度検出ユニット(20)を有する一致度
認識ユニット(10)。
第三信号(30)が与えられた限界に関して予め定めら
れた関係を越える場合に、第四信号(50)を生成する
一致度評価ユニット(40)を更に有する上記1記載の
一致度認識ユニット(10)。
前記第一信号(PR)と前記第二信号(HR)との間の
一致度を測定するための装置を備える上記1記載の一致
度認識ユニット(90)。
前記第一信号(PR)と前記第二信号(HR)とを受信
して、該第一信号(PR)と第二信号(HR)との間の
差を表す差信号を生成する加算回路(100)と、前記
差信号を予め定められた限界と比較し且つその差信号に
対応する出力を生成する第一比較器(120)と、前記
第一比較器(120)から受けた前記出力を加算する積
分回路(130)と、前記積分回路(130)によって
供給された信号を1つ以上のしきい値と比較し且つ第三
信号(30)を生成する第二比較器(140)と、を備
える上記1記載の一致度認識ユニット(90)。
更に、前記差信号を受信して該差信号の絶対値を生成す
る絶対値発生器(110)を備え、それによって、前記
第一比較器(120)が前記差信号の絶対値を受信し且
つそれを予め定められた限界と比較して、該差信号の絶
対値に対応した出力を生成する上記4記載の一致度認識
ユニット(90)。
て、脈拍数を表す第一信号(PR)を発生するパルス酸
素濃度計(60)と、心拍数を表す第二信号(HR)を
発生する心拍数決定ユニット(70)と、上記1から5
のいずれか1つの一致度認識ユニット(10)と、を有
して構成され、それによって、前記一致度認識ユニット
(10)は、前記パルス酸素濃度計(60)からの第一
信号(PR)と、前記心拍数決定ユニット(70)から
の第二信号(HR)とを受信し、且つ該第一信号(P
R)と該第二信号(HR)との間の一致度を表す第三信
号(30)をパルス酸素濃度計(60)へ送信して測定
された酸素飽和値の精度を確認するパルス酸素濃度計測
ユニット。
拍数と心拍数との間の不一致を認識する場合に、前記一
致度認識ユニット(10)が前記パルス酸素濃度計(6
0)へ警報信号(50)を送信して酸素飽和値が十分な
精度が無く及び/又は無効であることを知らせる上記6
記載のパルス酸素濃度計測ユニット。
定された酸素飽和値の精度を確認する方法において、
(a)パルス酸素濃度計測から得られる脈拍数を表す第
一信号(PR)と心拍数を表す第二信号(HR)とを受
信するステップと、(b)前記第一信号(PR)と前記
第二信号(HR)との間の一致度を表す第三信号(3
0)を生成するステップと、を有する酸素飽和値の精度
確認方法。
与えられた限界に関する予め定義された関係を越える場
合に、前記第三信号(30)から第四信号(50)を生
成するステップを有する上記8記載の酸素飽和値の精度
確認方法。
の間の不一致が認識される場合に、前記パルス酸素濃度
計(60)へ警報信号(50)を送信して、前記パルス
酸素濃度計(60)で測定される場合の酸素飽和値が十
分な精度が無く及び/又は無効であることを知らせるス
テップを有する上記8又は9記載の酸素飽和値の精度認
識方法。
ットによれば、脈拍数と心拍数と間の一致度を検出する
ことにより、成人、小児、新生児のようなあらゆる患者
の測定された酸素飽和値の精度を確認することができる
という効果がある。
出を実施する一致度認識ユニットの主要部を示すブロッ
ク図である。
すブロック図である。
ブロック図である。
Claims (1)
- 【請求項1】パルス酸素濃度計測で得られる脈拍数を表
す第一信号(PR)と、心拍数を表す第二信号(HR)
とを受信する一致度認識ユニット(10)において、前
記一致度認識ユニットが、 第一信号(PR)と第二信号(HR)との間の一致度を
表す第三信号(30)を生成する一致度検出ユニット
(20)を有することを特徴とする一致度認識ユニット
(10)。
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