JP2009240610A - 生体状態検出装置、プログラム、記録媒体、及び生体状態表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、生体の状態を示す複数のデータを分かりやすく容易に表示できる生体状態検出装置、プログラム、記録媒体、及び生体状態表示方法を提供すること。
【解決手段】ステップ３００では、パソコン１０３の記録装置に記録された経皮的動脈血酸素飽和度のデータのテキストファイルを読み込む。続くステップ３１０では、パソコン１０３の記録装置に記録された呼吸データ（呼吸信号）のテキストファイルを読み込む。続くステップ３２０では、パソコン１０３の記録装置に記録された音声データ（音声信号）のテキストファイルを読み込む。続くステップ３３０では、各テキストファイルの３種のデータの時間を合わせて、ディスプレイ１０５に並列して表示する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、ピエゾ素子等を利用した呼吸センサやパルスオキシメータなどを用いて検出した生体情報を、ディスプレイ等に表示できる生体状態検出装置、プログラム、記録媒体、及び生体状態表示方法に関する。

従来より、生体（被験者）の状態を検出する装置として、例えば、プローブを指先や耳などに付けて、無侵襲に脈拍数と経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ₂）をモニターするパルスオキシメータが使用されている。

また、これとは別に、被験者の呼気や吸気の呼吸状態を検出する技術として、例えば、体の動きを圧電素子で検出し、その検出結果から呼吸の状態を調べる技術が知られている（特許文献１参照）。

更に、近年では、口にＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）フィルムを備えた呼吸センサを貼り付け、その検出信号から呼吸を検出する技術も開示されている（特許文献２参照）。
特許第２８０３３７４号公報 特開２００６−２１２２７１号公報

しかしながら、上述した従来の技術では、経皮的動脈血酸素飽和度と呼吸状態とを別個のセンサでそれぞれ検出しているので、総合的に被験者の状態を把握することは、簡単ではなかった。

また、これとは別に、被験者に取り付けたカニューラを介して（呼気や吸気の圧力の変化から）呼吸状態を検出するとともに、同時に経皮的動脈血酸素飽和度を測定する簡易ＰＳＧ装置が開発されているが、構造が複雑で高価であり、一般にはそれほど普及していないのが現状である。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で、生体の状態を示す複数のデータを分かりやすく容易に表示できる生体状態検出装置、プログラム、記録媒体、及び生体状態表示方法を提供すること目的とする。

（１）請求項１の発明は、経皮的動脈血酸素飽和度を検出するパルスオキシメータと、該パルスオキシメータとは別個の呼吸及び気道音を検出する呼吸センサと、を用いて得られた同一の被験者のデータを、表示装置に表示する生体状態検出装置であって、前記パルスオキシメータから得られる経皮的動脈血酸素飽和度を示す酸素飽和度信号と、前記呼吸センサから得られる呼吸を示す呼吸信号及び気道音を示す音声信号と、を入力し、前記酸素飽和度信号の波形と、前記呼吸信号の波形と、前記音声信号の波形とを、前記表示装置に並べて表示するとともに、前記酸素飽和度信号の波形と、前記呼吸信号の波形及び前記音声信号の波形とを、時間経過を対応づけて表示することを特徴とする。

本発明では、別個のパルスオキシメータと呼吸センサを用いて、（別個の計時手段によって記録される）経皮的動脈血酸素飽和度と呼吸信号・音声信号とを求めるので、酸素飽和度と呼吸信号・音声信号とには時間の経過に対応関係が無いが、酸素飽和度と呼吸信号・音声信号を入力した生体状態検出装置では、酸素飽和度信号の波形と呼吸信号の波形及び音声信号の波形とを、時間経過を対応づけて（好ましくは一致させて）表示する。

従って、この酸素飽和度信号の波形と呼吸信号の波形及び音声信号の波形とが、同様な時間変化で並べて表示された表示画面を見れば、例えば無呼吸・低呼吸の状態を、容易に且つ確実に判定することができる。

なお、ここで別個のセンサとは、各センサで測定されたデータが、別個のタイマ等で計時されることを意味する。
（２）請求項２の発明では、無呼吸・低呼吸の状態に対応する前記酸素飽和信号の波形の各ピーク（酸素飽和度が最も低下したピーク）間の時間を記録してＡパターンを作成する工程と、無呼吸・低呼吸の状態に対応する前記呼吸信号を示すイベント（１回の無呼吸・低呼吸の状態が１回のイベント）後の呼吸再開から、次のイベント後の呼吸再開までの時間を記録してＢパターンを作成する工程と、前記ＡパターンとＢパターンとを時系列に沿って比較し、該ＡパターンとＢパターンとの一致の程度が高い状態を検出する工程と、前記ＡパターンとＢパターンとの一致度が最も高い組み合わせに対して、前記Ｂパターンのイベント後の呼吸再開の時刻に、Ａパターンの先頭時刻を合わせる工程と、を有することを特徴とする。

例えばＡパターンが、「７秒、４秒、１秒、３秒」であり、Ｂパターンが、「７秒、５秒、１秒、４秒」であった様な場合には、一部時間にずれがあったとしても、両パターンが一致すると見なして、Ｂパターンのイベント後の呼吸再開の時刻に、Ａパターンの先頭時刻を合わせる。これにより、データのパターンの特徴から、酸素飽和信号と呼吸信号（従って音声信号）との時間合わせを行うことができる。

なお、両パターンの一致度を調べる方法は各種考えられるが、例えば両パターンにおける個々のデータ値のずれが、総合的に（例えばズレを加算した場合）ズレが最も少ないパターン同士を採用する方法が挙げられる。

（３）請求項３の発明は、前記Ａパターンを作成する工程は、所定の計測期間における前記酸素飽和度信号が所定値以下に低下する回数をカウントする工程と、前記回数に応じて、パターン数を設定する工程と、前記酸素飽和度信号が低下するピーク間の時間を、パターン数分記録してＡパターンを作成する工程と、を有することを特徴とする。

各パターン内のデータ値を全て記録し、両データを比較すると記録量、処理量が多くなるので、適当な範囲（データ数：パターン数）に設定することが好ましい。
（４）請求項４の発明では、前記呼吸センサは、人の呼気及び吸気の呼吸状態を示す呼吸信号と、呼吸によって生ずる気道音を示す音声信号とを検出可能な検出素子を備えた呼吸センサであることを特徴とする。

従って、この呼吸センサを用いることにより、呼吸の状態と気道音を検出することができる。
なお、呼吸信号だけではノイズの影響を受けることがあるので、例えば（呼吸の再開時に発生すると考えられる）いびき等に伴う音声信号を加味して呼吸状態を判定することにより、精度良く呼吸状態を検出することができる。

また、呼吸に対応して呼吸信号が得られるが、無呼吸・抵呼吸の場合には、呼吸信号の振幅が小さくなる。通常では、そのような信号が得られた場合には、無呼吸・低呼吸が発生したと判断できるが、ノイズが発生すると、呼吸にかかわらず大きな振幅の信号が検出されることがあるので、その様な場合には、ノイズを呼吸と誤判定することがある。これとは別に、無呼吸・低呼吸から正常な呼吸に変化した場合には、通常いびきを伴うので、いびきのような大きな音声信号がある場合には、呼吸が発生したと判断できる。

そこで、例えば呼吸と考えられるような大きな振幅の呼吸信号が検出された場合に、同様な時期に（いびきの様な）大きな音声信号が検出されたときには、呼吸が再開されたと判断することができる。

（５）請求項５の発明では、前記検出素子は、呼吸に伴う温度変化を検出する検出素子又は呼吸に伴う振動を検出する検出素子であることを特徴とする。
この検出素子としては、温度によってその出力が変化する温度素子や、圧力によってその出力が変化する圧電素子が挙げられるが、両機能を備えた例えばＰＶＤＦ等の素子（例えばピエゾ素子）が好適である。

（６）請求項６の発明では、前記呼吸センサにより得られたベース信号を、前記呼吸信号と前記音声信号とに分離することを特徴とする。
呼吸動作を示す様な緩やかに変化する信号は、所定の周波数より低い周波数の信号であるので、例えばピエゾ素子を利用した呼吸センサを用いて得られるアナログのベース信号から、所定の周波数より低い周波数の信号を、呼吸信号として抽出することができる。

また、ベース信号から、呼吸信号と音声信号とを分離するので、この呼吸信号と音声信号とを利用して、例えば呼吸の再開を示す信号（いびき等）を抽出することができる。
（７）請求項７の発明では、前記呼吸信号と前記音声信号とを、周波数の違いによって分離することを特徴とする。

本発明は、呼吸信号と音声信号とを分離する手法を示したものである。通常、呼吸信号の周波数は音声信号の周波数より低いので、周波数の違いによって両者を分離することができる。

（８）請求項８の発明では、前記パルスオキシメータは、経皮的動脈血酸素飽和度以外に、脈波及び脈拍数の少なくとも一方を検出する機能を有するものであり、前記生体状態検出装置は、前記酸素飽和度信号の波形以外に、脈波を示す波形及び脈拍数を示す波形の少なくとも一方を、時間経過を対応づけて表示することを特徴とする。

これにより、被験者の状態をより明確に把握できるという利点がある。
（９）請求項９の発明は、前記請求項１〜８のいずれかに記載の処理を実現させるためのプログラムを特徴とする。

このプログラムは、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリーカード。ＵＳＢメモリなどの記録媒体や、インターネットなどの通信回線網を介して、プログラム書込装置自身、コンピュータシステム、または、これらを利用する利用者に提供される。

（１０）請求項１０の発明は、前記請求項９に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を特徴とする。
この記録媒体としては、マイクロコンピュータとして構成される電子制御装置、マイクロチップ、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、ＵＳＢメモリ等の各種の記録媒体が挙げられる。つまり、上述した処理を実行させることができるプログラムを記録したものであれば、特に限定はない。

（１１）請求項１１の発明は、経皮的動脈血酸素飽和度を検出するパルスオキシメータと、該パルスオキシメータとは別個の呼吸及び気道音を検出する呼吸センサと、を用いて得られた同一の被験者のデータを、表示装置に表示する生体状態表示方法であって、前記パルスオキシメータから得られる経皮的動脈血酸素飽和度を示す酸素飽和度信号と、前記呼吸センサから得られる呼吸を示す呼吸信号及び気道音を示す音声信号と、を用い、前記酸素飽和度信号の波形と、前記呼吸信号の波形と、前記音声信号の波形とを、前記表示装置に並べて表示するとともに、前記酸素飽和度信号の波形と、前記呼吸信号の波形及び前記音声信号の波形とを、時間経過を対応づけて表示することを特徴とする。

本発明は、前記請求項１と同様な効果を奏する。

次に、本発明を実施するための最良の形態の例（実施例）について説明する。

本実施例の生体状態検出装置は、スクリーナによって各個人の呼吸データを蓄積し、この呼吸データをパソコンに取り込んで、無呼吸や低呼吸の判定等の呼吸状態の解析を行うことができるとともに、パルスオキシメータからの経皮的動脈血酸素飽和度のデータを取り込んで、（時間を合わせて）呼吸データと並べて経皮的動脈血酸素飽和度のデータを表示するものである。

ａ）まず、携帯型のスクリーナ（呼吸状態監視システム）の構成を、図１〜図３を用いて説明する。
図１に示す様に、スクリーナ１は、呼吸状態を検出するための装置であり、被験者に取り付けられる呼吸センサ３と、呼吸センサ３が着脱可能に取り付けられて、呼吸センサ３からの信号を記録する呼吸状態監視装置５とから構成されている。

前記呼吸センサ３は、略Ｔ字形状の内カバー６及び外カバー７の２重構造からなるセンサ本体８を備えるとともに、両カバー６、７の左右の下端を連結する連結部９と、両カバー６、７の間から伸びる一対のリード線１０、１１と、リード線１０、１１の先端に取り付けられたセンサ側コネクタ１３（図２参照）とを備えている。

このうち、両カバー６、７は、図１の上下方向に伸びる中央部６ａ、７ａが紙面表側に凸となった例えばポリエステルからなる薄肉のフィルム状の部材であり、口及び鼻からの息を検出するための呼吸検出部１４と、呼吸検出部１４の後端側（同図上方）の左右の両端から突出する一対の脚部１６ａ、１６ｂとから構成されている。

また、下カバー６の先端側には、長方形の圧電素子（例えばピエゾ素子）１５が取り付けられており、上カバー７の先端側には、ピエゾ素子１５に対応する投影位置（図１の紙面表側）には、複数のスリット状の換気孔１８が形成されている。このピエゾ素子１５は、後述する様に、温度及び振動（主として温度）の変化により信号を出力する素子である。

一方、前記呼吸状態監視装置５は、腕等に装着可能なような軽量な携帯型の装置であり、図３に示す様に、略直方体のプラスチック製の筐体１７と、その内部に収容された電子制御装置１９（図５参照）とを備えている。

この呼吸状態監視装置５の上面には、センサ側コネクタ１３が嵌め込まれる装置側上コネクタ（モジュラージャック）２１が設けられるとともに、第１〜第５ＬＥＤ２３〜３０が半透明のカバー３１に覆われて配置されている。

また、呼吸状態監視装置５の左側面には、呼吸状態の測定（監視）の開始や終了のオン・オフを行う測定開始スイッチ３３が配置され、呼吸状態監視装置５の下面には、呼吸状態監視装置５をベース装置（データ収集装置）３５（図９参照）に接続するために、装置側下コネクタ（Ｄ−ＳＵＢコネクタ）３７が配置されている。

尚、呼吸状態監視装置５の裏面には、呼吸状態監視装置５自身のＩＤ番号を示すバーコードのシール（記録部）４１が貼り付けられている。
そして、上述したスクリーナ１は、例えば図４に示す様に装着される。つまり、呼吸センサ３は、被験者の口と鼻の間に貼り付けられ、呼吸状態監視装置５は、被験者の腕等に取り付けられる。

ｂ）次に、呼吸状態監視装置５の電気的構成について、図５を用いて説明する。
図５に示す様に、呼吸状態監視装置５の電子制御装置１９として、周知のＡ／Ｄ内蔵マイコン４３、不揮発性メモリ４５、フラッシュメモリ４７、シリアル通信回線４９、バッテリ（充電池）５１でバックアップされたリアルタイムクロック５３、補正用温度センサ５５等を備えている。

また、モジュラージャック２１は、差動増幅器５７に接続され、差動増幅器５７は、第１ローパスフィルタ５９、ゲイン１倍ＡＭＰ（アンプ）６１、ゲイン２倍ＡＭＰ６３を介して、Ａ／Ｄ内蔵マイコン４３に接続されるとともに、ノッチフィルタ６５、第２ローパスフィルタ６７、ピーク検出回路６９を介して、Ａ／Ｄ内蔵マイコン４３に接続されている。

更に、前記Ａ／Ｄ内蔵マイコン４３は、バッテリ切れ表示器７１の第１ＬＥＤ２３、呼吸フロー表示器７３の第２〜第４ＬＥＤ２５〜２９、（測定開始スイッチ３３の入れ忘れ防止用及び測定完了表示用の）動作表示器７５の第５ＬＥＤ３０に接続されている。

なお、装置側下コネクタ３７は、充電池５１を介して、装置側上コネクタ２１に接続され、更に、装置側上コネクタ２１は、電子制御装置１９に電力を供給する電源回路７７に接続されている。

ここで、充電池５１から電源回路７７への回路は、装置側上コネクタ２１によって、常時は、開かれた構造となっている。つまり、呼吸センサ３のセンサ側コネクタ１３を装置側上コネクタ２１に装着することによって、充電池５１から電源回路７７へ電力が供給されるとともに、呼吸センサ３からの信号が呼吸状態監視装置５のＡ／Ｄ内蔵マイコン４３に入力する構成となっている。

ｃ）次に、呼吸状態監視装置５にて行われる信号処理の手法について、図６を用いて説明する。
本実施例では、呼吸センサ３から得られたアナログ信号（ベース信号）は、装置側上コネクタ２１を介して、差動増幅器５７にて増幅され、呼吸信号を抽出するために第１ローパスフィルタ５９に出力され、また、いびきによる音声信号（振動信号）を抽出するためにノッチフィルタ６５に出力され、以下の処理が行われる。

・呼吸信号を抽出するための処理
呼吸センサ３はピエゾ素子１５を用いたセンサであるので、そのベース信号には、呼吸に伴う温度及び振動の成分などが含まれている。従って、このベース信号から呼吸動作を明瞭に示すと考えられる低周波の信号を抽出する必要がある。

よって、ベース信号は、７Ｈｚ以下の信号を通過させる第１ローパスフィルタ５９にて処理されて、図６（ａ）に示す様な、呼吸に対応した呼吸信号が抽出される。
・音声信号を抽出するための処理
また、いびき等に対応した音声信号は、呼吸信号に比べて高い周波数を有するので、ここでは、ベース信号は、５０ＨＺ、６０ＨＺのノッチフィルタ６５にて処理されて、図６（ｂ）に示す様に、いびき等に対応した音声信号が抽出される。

この音声信号は、２ｋＨｚ以下の第２ローパスフィルタ６７にて処理されて、高周波のノイズがカットされる。
そして、ノイズがカットされた音声信号は、ピーク検出回路６９にて処理されて、図６（ｃ）に示す様に、音声波形のピークをつないだ包絡線からなる音声信号（音声ピーク信号）が得られる。なお、ここでは、半波のみを用いる。

つまり、差動増幅器５７、各フィルタ５９、６５による分離回路によって、ベース信号は低周波の呼吸信号と高周波の音声信号とに分離され、それぞれの信号は、Ａ／Ｄ内蔵マイコン４３を介して、フラッシュメモリ４７に記録される。

詳しくは、フラッシュメモリ４７には、呼吸信号と音声信号（包絡線のデータ）とが、時間を合わせた時系列に沿って、０．１秒毎の信号（振幅値）のデータとして、呼吸状態の解析に必要な時間分（例えば少なくとも３時間分）記録される。

ｄ）次に、パルスオキシメータ８１について説明する。
図７に示す様に、パルスオキシメータ８１は、光学素子を備えたキャップ状のプローブ８３を指先に付けて、無侵襲に脈拍数と経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ₂）をモニターする装置である。

このパルスオキシメータ８１の裏面には、パルスオキシメータ８１自身のＩＤ番号を示すバーコードが貼り付けられており、このバーコードはバーコードリーダ８７によって読み込まれてパソコン８９内のハードディスク等の記録装置（図示せず）に記録される。

パルスオキシメータ８１で測定された脈拍数及び経皮的動脈血酸素飽和度のデータは、パルスオキシメータ８１内部のメモリ（図示せず）に、自身のタイマ（図示せず）の時刻データに基づいて、時系列に沿って記録される。

そして、このメモリ内のデータは、赤外線を利用した読取器９１によって読み取られてパソコン８９内の記録装置に蓄積される。
このパソコン８９内に蓄積されたデータは、例えばＵＳＢ等の外部メモリ９３によって、外部に取り出すことが可能である。

なお、パルスオキシメータ８１は、例えば前記図４に示す様に装着される。つまり、プローブ８３が指先に取り付けられ、パルスオキシメータ８１は、被験者の腕等に取り付けられる。

ｅ）ここで、前記パソコン８９にて行われるパルスオキシメータ８１のデータの処理について説明する。
本処理は、測定データが記録されたパルスオキシメータ８１が読取器９１に載置された後に実施される。

図８に示す様に、ステップ（Ｓ）１００では、パルスオキシメータ８１からの読み取り準備がＯＫか否かを、例えばパソコン８９のキー入力により判定し、準備がＯＫの場合には、ステップ１１０に進む。

ステップ１１０では、パルスオキシメータ８１から読み取られたデータが、読取器９１を介して受信される。
続くステップ１２０では、データの受信が完了したか否かを判定し、完了した場合はステップ１３０に進む。

ステップ１３０では、（使用したパルスオキシメータ３１に対応した）独自フォーマットでデータのファイルを作成する。
続くステップ１４０では、独自フォーマットのファイルを、テキストファイルにファイルコンバートする。

続くステップ１５０では、テキストファイルをパソコン８９内の記録装置（ハードディスクなど）に記録し、一旦本処理を終了する。なお、記録装置に記録されたデータは、必要に応じて外部メモリ９３に記録される。

ｆ）次に、生体状態検出装置について説明する。
図９に示す様に、複数の呼吸状態監視装置５を着脱可能に装着するデータ収集装置３５と、呼吸状態監視装置５のバーコードを読み込むバーコードリーダ１０１と、バーコードリーダ１０１やデータ収集装置３５を制御するパソコン１０３と、ディスプレイ１０５等とから、全体管理システム１０７が構成されている。なお、ここでは、パソコン１０３が生体状態検出装置として機能する。

このパソコン１０３では、呼吸状態監視装置５からデータ収集装置３５を介して読み込まれた呼吸信号及び音声信号を用いて、呼吸状態を判定したり、その判定結果をディスプレイ１０５やスピーカ（図示せず）を用いて報知することができる。

また、パソコン１０３は、前記外部メモリ９３から、経皮的動脈血酸素飽和度のデータを入力して内部のハードディスク等の記録装置（図示せず）に記録する。
特に本実施例では、図１０に示す様に、上述した呼吸信号の波形、音声信号の波形、経皮的動脈血酸素飽和度、及び脈拍数を、即ち異なるセンサによって測定された複数のデータを、ディスプレイ１０５の１つの表示画面にて、時間を合わせて（即ち時刻を一致させて）並列に表示する。

なお、例えばパルスオキシメータ８１等で測定した脈波（その波形）や脈拍数（トレンド等）も、時刻を一致させて表示してもよい。
ｇ）次に、パソコン１０３にて実施される各処理等について説明する。

(1)まず、呼吸状態監視装置５から読み取られたデータの基本的な処理について説明する。
図１１に示す様に、ステップ２００では、呼吸状態監視装置５からの読み取り準備がＯＫか否かを、例えばパソコン１０３のキー入力により判定し、準備がＯＫの場合には、ステップ２１０に進む。

ステップ２１０では、呼吸状態監視装置５から読み取られたデータが、データ収集装置３５を介して受信される。
続くステップ２２０では、データの受信が完了したか否かを判定し、完了した場合はステップ２３０に進む。

ステップ２３０では、呼吸データ（即ちベース信号から分離された低周波の呼吸信号）を、テキストファイル化する。
続くステップ２４０では、音声データ（即ちベース信号から分離された高周波の音声信号）を、テキストファイル化する。

続くステップ２５０では、各ファイルを、パソコン１０３内の記録装置に記録し、一旦本処理を終了する。なお、記録装置に記録されたデータは、必要に応じて外部メモリ９３に記録される。

(2)次に、入力された測定データをディスプレイ１０５に表示する処理について説明する。
なお、脈拍数の表示ついては、経皮的動脈血酸素飽和度の測定の際に同じタイマにより計時されているので、その説明は省略する。

図１２に示す様に、ステップ３００では、パソコン１０３内の記録装置に記録された経皮的動脈血酸素飽和度のデータのテキストファイルを読み込む。
続くステップ３１０では、パソコン１０３内の記録装置に記録された呼吸データ（呼吸信号）のテキストファイルを読み込む。

続くステップ３２０では、パソコン１０３内の記録装置に記録された音声データ（音声信号）のテキストファイルを読み込む。
続くステップ３３０では、各テキストファイルの３種のデータの時間を合わせて、前記図１０に示す様に、ディスプレイ１０５に並列して表示し、一旦本処理を終了する。なお、呼吸信号と音声信号とは、同じタイマで計時されているので、両者間の時間合わせは不要である。

ここで、異なるセンサによって得られたデータ間の時間あわせを行う手法について説明する。
一般に、経皮的動脈血酸素飽和度の低下は、無呼吸又は低呼吸が持続し始めて、数〜数十秒程度遅れて起こるが、これには個人差がある。従って、本実施例では、下記の方法で自動的に時間合わせを行う。

・まず、測定を行う一晩において、経皮的動脈血酸素飽和度の低下が、基準となる値（無呼吸・低呼吸の無い状態の平均値）から例えば３％以上低下したとき総数を数える。
・ここで、経皮的動脈血酸素飽和度の低下した総数によって、下記のパターン定数を決める。

１５回以上の場合 パターン定数：１０
１５回未満５回以上の場合 パターン定数：５
５回未満の場合 パターン定数：総数
・次に、経皮的動脈血酸素飽和度の低下のピークと次の低下のピークまでの時間を、前記パターン定数分記録し、ＳｐＯ₂パターン（Ａパターン）を作成する。

・次に、呼吸波形を解析し、無呼吸・低呼吸の状態（呼吸信号の振幅が基準値より小さくなった場合）が、１０秒以上継続したものを１イベントとして計数する。
・次に、イベント後の呼吸再開（後述するように大きな気道音で判別可能）と、次のイベント後の呼吸再開までの時間を、１晩分記録して、呼吸パターン（Ｂパターン）を作成する。

・次に、ＳｐＯ₂パターンと呼吸パターンとを照合する。即ち呼吸パターンに一致するＳｐＯ₂パターンを探し出す。なお、両パターンの個々のデータ値には多少のズレがあるので、予め許容範囲のズレ時間を設定する。

例えばＳｐＯ₂パターンが、「７秒、３秒、１秒、５秒、３秒」である場合に、呼吸パターンが「７秒、２秒、１秒、５秒、２秒」である場合には、個々の数値には多少のズレがあるが、それが許容範囲である場合には、このＳｐＯ₂パターンがこの呼吸パターンに対応している（即ち同一の生体の状態を測定したデータである）と判断する。

なお、呼吸パターンは、一晩中の全データであるので、ＳｐＯ₂パターンより数が多いが、この呼吸パターンに対して最もＳｐＯ₂パターンに一致する部分を目的のパターンとして求める。

・そして、目的のパターン（ＳｐＯ₂パターン）が見つかれば、対応するイベント後の呼吸再開のところに、ＳｐＯ₂パターンの先頭時間を合わせる。
これによって、自動的に時間合わせが完了する。なお、時間の微調整が必要な場合はパソコン１０３のディスプレイ１０５の画面で波形を見ながら調整をすることができる。

(3)次に、無呼吸・低呼吸の判定の処理について説明する。
図１３（ａ）に示す様に、呼吸に対応して呼吸信号が得られるが、例えば無呼吸（又は低呼吸）の場合には、呼吸信号の振幅が小さくなる。

そこで、例えば、過去２分間における呼吸信号の振幅の最大値をＸとした場合、振幅がＸの１／２（即ちＳ１）である期間が１０秒間以上継続したときには、無呼吸（又は低呼吸）が発生した判断することが考えられる。

ところで、ノイズが発生すると、呼吸とは異なるタイミングで大きな振幅の信号（判定値Ｓ１より大きな信号）が検出されることがあり、この場合は、ノイズを呼吸と誤判定することがある。

そこで、呼吸と思われるような大きな振幅の信号が検出された場合（例えばそのピークの時刻ｔ１）には、図１３（ｂ）に示す様に、その時刻ｔ１の前後（ｔ１を中心とした時間ΔＴ）で、判定値Ｓ２より大きな音声信号が検出されたかどうかをチェックし、その信号が検出された場合には、呼吸が発生したと判断する。

これは、無呼吸（又は低呼吸）から通常の呼吸に変化した場合には、通常、いびきを伴うので、音声信号の判定によりいびきを判定し、いびきがあった場合には、呼吸が発生した（呼吸が再開された）と確定するものである。

次に、上述した手法に基づいた具体的な処理内容を説明する。
パソコン１０３には、上述した様に、呼吸状態監視装置５に記録されたデータ（呼吸センサ３から得られた同じ時系列に沿った呼吸信号及び音声信号の信号データ）が、データ収集装置３５を介して読み込まれているので、このデータを用いて下記の処理を行う。

図１４のフローチャートに示す様に、最初に、ステップ（Ｓ）４００にて、呼吸信号の振幅ＫＷが、判定値Ｓ１未満であるか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ４１０に進み、一方否定判断されると、一旦本処理を終了する。

ステップ４１０では、カウンタタイマ（カウント値Ｚ）をスタートさせる。
続くステップ４２０では、呼吸信号の振幅ＫＷが、判定値Ｓ１以上であるか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ４３０に進み、一方否定判断されると、この条件が満たされるまで待機する。

ステップ４３０では、中間カウンタＹにカウント値Ｚを代入する
続くステップ４４０では、検出された振幅の大きな信号が、通常の呼吸信号であるかノイズであるかを判定する。具体的には、今回検出された信号の幅（ノイズ幅Δｎ：１周期の上ピークから下ピークまでの時間）がノイズ判定値ＮＨを上回るか否かを判定する。ここで肯定判断されると、即ち周期の大きな信号であるので呼吸信号である可能性が高いと判断されると、ステップ４５０に進む。一方否定判断されると、即ち、周期の短いパルス状の急峻な信号であるのでノイズである可能性が高いと判断されると、ステップ４２０に戻る。

ステップ４５０では、カウンタ値Ｚが１０秒を上回るか経過か否か、即ち、呼吸信号の振幅が小さくなってから１０秒経過したか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ４６０に進み、一方否定判断されるとステップ４７０に進む。

ステップ４７０では、前記ステップ４００にて呼吸の振幅が小さくなったと判断されてから１０秒以内であるので、通常の呼吸の範囲、即ち、無呼吸・低呼吸ではないと判断して、一旦本処理を終了する。

一方、ステップ４６０では、呼吸の振幅が小さくなってから１０秒経過しているので、無呼吸・低呼吸の可能性があるので、その判定を行う。
具体的には、音声信号の振幅ＯＷが判定値Ｓ２以上であり、且つ、その信号の長さＬが判定値Δｔより長いか否かを判定することにより、呼吸再開時のいびきが発生したか否かを判定する。なお、Ｌとしては、例えば前記判定Ｓ２以上の信号が得られた期間を採用できる。ここで肯定判断されるとステップ４８０に進み、一方否定判断されると前記ステップ４９０に進む。

ステップ４８０では、いびきが発生したと考えられるので、呼吸が再開されたと判断し、１回の無呼吸・低呼吸と判定し、一旦本処理を終了する。
一方、ステップ４９０では、音声信号によるいびきの発生は確認できないが、呼吸の振幅が低下してから再度呼吸の振幅が増加し、しかも、その長い周期から呼吸の可能性が高いので、ここでは、中間カウンタＹの値（例えばＹ秒間でＹが１０秒以上であるとき）における１回の無呼吸・低呼吸と、その後の、Ｚ−Ｙ秒間（Ｚ−Ｙが１０秒以上であるとき）における１回の無呼吸・低呼吸が発生したと判定する。即ち、合計２回の無呼吸・低呼吸が発生したと判定し、一旦本処理を終了する。

ｈ）この様に、本実施例では、別個のタイマを有するパルスオキシメータ８１とスクリーナ１を用いて、それぞれ酸素飽和度と呼吸信号・音声信号とを求めるので、酸素飽和度と呼吸信号・音声信号とには時間の経過に対応関係が無いが、酸素飽和度と呼吸信号・音声信号を入力した生体状態検出装置１０３では、ディスプレイに１０５に酸素飽和度信号の波形と呼吸信号の波形及び音声信号の波形とを、時間を一致させて表示している。

従って、この酸素飽和度信号の波形と呼吸信号の波形及び音声信号の波形とが並べて表示された表示画面を見れば、例えば無呼吸・低呼吸の状態を、容易に且つ確実に判定することができる。

尚、本発明は前記実施例に何ら限定されることなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、種々の態様で実施できることはいうまでもない。
（１）例えばノッチフィルタは、ハイパスフィルタで置き換えることもできる。

（２）また、前記実施例では、パソコンにて処理を行う例について述べたが、本発明は、それらに限らず、上述したアルゴリズムに基づく処理を実行させるプログラムやそのプログラムを記録している記録媒体にも適用できる。

この記録媒体としては、マイクロコンピュータとして構成される電子制御装置、マイクロチップ、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク等の各種の記録媒体が挙げられる。つまり、上述したパソコンの処理を実行させることができるプログラムを記録したものであれば、特に限定はない。

尚、前記プログラムは、単に記録媒体に記録されたものに限定されることなく、例えばインターネットなどの通信ラインにて送受信されるプログラムにも適用される。
（３）更に、前記図１０に示す様に、パルスオキシメータとスクリーナとを別体に用いるのではなく、例えばパルスオキシメータと呼吸状態監視装置とを接続し、パルスオキシメータで得られたデータを、呼吸状態監視装置のメモリに記憶してもよい。

このとき、両センサの（時間経過が異なる）別個のデータを、呼吸状態監視装置のメモリにそれぞれ記録しても良いが、呼吸状態監視装置側のタイマを利用して、両センサのデータを同期してリアルタイムに記録してもよい。

実施例１のスクリーナを示す説明図である。 呼吸センサの呼吸状態監視装置への装着状態を示す説明図である。 呼吸状態監視装置を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は左側面図、（ｅ）は背面図である。 スクリーナやパルスオキシメータの装着方法を示す説明図である。 実施例１の呼吸状態監視装置の電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）呼吸信号を示すグラフ、（ｂ）ピーク検出しない音声信号を示すグラフ、（ｃ）ピーク検出した音声信号を示すグラフである。 パルスオキシメータのデータを処理するシステムを示す説明図である。 パルスオキシメータのデータを処理する手順を示すフローチャートである。 全体管理システムのシステム構成を示す説明図である。 生体状態検出装置のディスプレイに表示される波形等を示す説明図である。 生体状態検出装置の呼吸データ等の処理を示すフローチャートである。 生体状態検出装置のディスプレイに波形等を表示するための処理を示すフローチャートである。 （ａ）呼吸信号を示すグラフ、（ｂ）音声信号を示すグラフである。 無呼吸・抵呼吸を検出するための処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・スクリーナ（呼吸状態監視システム）
３・・・呼吸センサ
５・・・呼吸状態監視装置
３５・・・データ収集装置
５９・・・（第１、第２）ローパスフィルタ
６５・・・ノッチフィルタ
８１・・・パルスオキシメータ
８９、１０３・・・パソコン

Claims (11)

1. 経皮的動脈血酸素飽和度を検出するパルスオキシメータと、該パルスオキシメータとは別個の呼吸及び気道音を検出する呼吸センサと、を用いて得られたデータを、表示装置に表示する生体状態検出装置であって、
   前記パルスオキシメータから得られる経皮的動脈血酸素飽和度を示す酸素飽和度信号と、前記呼吸センサから得られる呼吸を示す呼吸信号及び気道音を示す音声信号と、を入力し、
   前記酸素飽和度信号の波形と、前記呼吸信号の波形と、前記音声信号の波形とを、前記表示装置に並べて表示するとともに、前記酸素飽和度信号の波形と、前記呼吸信号の波形及び前記音声信号の波形とを、時間経過を対応づけて表示することを特徴とする生体状態検出装置。
2. 無呼吸・低呼吸の状態に対応する前記酸素飽和信号の波形の各ピーク間の時間を記録してＡパターンを作成する工程と、
   無呼吸・低呼吸の状態に対応する前記呼吸信号を示すイベント後の呼吸再開から、次のイベント後の呼吸再開までの時間を記録してＢパターンを作成する工程と、
   前記ＡパターンとＢパターンとを時系列に沿って比較し、該ＡパターンとＢパターンとの一致の程度が高い状態を検出する工程と、
   前記ＡパターンとＢパターンとの一致度が最も高い組み合わせに対して、前記Ｂパターンのイベント後の呼吸再開の時刻に、Ａパターンの先頭時刻を合わせる工程と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の生体状態検出装置。
3. 前記Ａパターンを作成する工程は、
   所定の計測期間における前記酸素飽和度信号が所定値以下に低下する回数をカウントする工程と、
   前記回数に応じて、パターン数を設定する工程と、
   前記酸素飽和度信号が低下するピーク間の時間を、パターン数分記録してＡパターンを作成する工程と、
   を有することを特徴とする前記請求項２に記載の生体状態検出装置。
4. 前記呼吸センサは、人の呼気及び吸気の呼吸状態を示す呼吸信号と、呼吸によって生ずる気道音を示す音声信号とを検出可能な検出素子を備えた呼吸センサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の生体状態検出装置。
5. 前記検出素子は、呼吸に伴う温度変化を検出する検出素子又は呼吸に伴う振動を検出する検出素子であることを特徴とする請求項４に記載の生体状態検出装置。
6. 前記呼吸センサにより得られたベース信号を、前記呼吸信号と前記音声信号とに分離することを特徴とする請求項４又は５に記載の生体状態検出装置。
7. 前記呼吸信号と前記音声信号とを、周波数の違いによって分離することを特徴とする請求項６に記載の生体状態検出装置。
8. 前記パルスオキシメータは、経皮的動脈血酸素飽和度以外に、脈波及び脈拍数の少なくとも一方を検出する機能を有するものであり、
   前記生体状態検出装置は、前記酸素飽和度信号の波形以外に、脈波を示す波形及び脈拍数を示す波形の少なくとも一方を、時間経過を対応づけて表示することを特徴とする前記請求項１〜７のいずれかに記載の生体状態検出装置。
9. 前記請求項１〜８のいずれかに記載の処理を実現させるためのプログラム。
10. 前記請求項９に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
11. 経皮的動脈血酸素飽和度を検出するパルスオキシメータと、該パルスオキシメータとは別個の呼吸及び気道音を検出する呼吸センサと、を用いて得られたデータを、表示装置に表示する生体状態表示方法であって、
    前記パルスオキシメータから得られる経皮的動脈血酸素飽和度を示す酸素飽和度信号と、前記呼吸センサから得られる呼吸を示す呼吸信号及び気道音を示す音声信号と、を用い、
    前記酸素飽和度信号の波形と、前記呼吸信号の波形と、前記音声信号の波形とを、前記表示装置に並べて表示するとともに、前記酸素飽和度信号の波形と、前記呼吸信号の波形及び前記音声信号の波形とを、時間経過を対応づけて表示することを特徴とする生体状態表示方法。

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