JP2014168579A - 表示装置、および表示装置の制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】例えば災害医療において、生体情報の測定結果の誤認を抑制し、かつ早期の判断を補助する。
【解決手段】受信部１２は、生体信号を受信する。表示部１４は、生体信号に対応する少なくとも一つの指標を表示する。表示制御部１３は、生体信号に応じて指標の色を変更する。当該色は、トリアージタグの色に対応している。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体信号を受信し、当該生体信号に対応する指標を表示する表示装置、および当該表示装置を制御するプログラムに関する。

この種の装置として、被検者の身体の一部にセンサが装着され、当該センサを通じて生体信号を取得するものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。当該装置は、取得した生体信号に対応する指標（数字や記号など）を、生体情報の測定結果として表示部に表示する。

特開２０１２−１１５６４０号公報

人材や資源の制約が大きい災害医療においては、最善の救命効果を得るために、多数の傷病者を重症度と緊急性によって分別し、治療の優先度を決定する識別救急（トリアージ）が導入されている。トリアージが必要となる混乱した状況において、医療従事者は、優先度等について早期の判断を要求される。このような状況下では、適正な生体情報の測定結果が表示部に表示されても、当該結果の誤認を生ずるおそれがある。

よって本発明は、例えば災害医療において、生体情報の測定結果の誤認を抑制し、かつ早期の判断を補助しうる技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第１の態様は、表示装置であって、
生体信号を受信する受信部と、
前記生体信号に対応する少なくとも一つの指標を表示する表示部と、
前記生体信号に応じて前記指標の色を変更する表示制御部とを備え、
前記色は、トリアージタグの色に対応している。

上記の目的を達成するために、本発明がとりうる第２の態様は、表示装置の制御プログラムであって、
前記表示装置は、
生体信号を受信する受信部と、
前記生体信号に対応する少なくとも一つの指標を表示する表示部と、
前記受信部および前記表示部と接続されたコンピュータとを備えるものであり、
前記プログラムは、前記コンピュータを、前記生体信号に応じて前記指標の色を変更する表示制御部として動作させ、前記色は、トリアージタグの色に対応している。

このような構成によれば、医療従事者は、被検者の生体信号に対応する指標を表示部に認めることができる。このとき当該指標は、被検者の容体に対応するトリアージタグの色で表示される。したがって、一般に混乱状態にある災害医療においても、生体情報の測定結果の誤認を抑制し、かつ被検者の容体について早期の判断を補助することができる。

複数の前記指標が前記表示部に表示される場合、前記表示制御部は、前記複数の指標の全てを最も優先度の高い前記トリアージタグの色とする構成としてもよい。

この場合に医療従事者は、より迅速に被検者の容体についての判断を下すことが可能となる。また複数の指標の表示色は、より優先度の高い色で統一されるため、不十分な処置がなされるおそれを抑制することができる。

前記指標は、動脈血酸素飽和度、血液酸素飽和度、一酸化炭素ヘモグロビン濃度、脈拍数、血液再充填時間、血液再充填曲線の少なくとも一つを示す構成としてもよい。

この場合に医療従事者は、パルスオキシメトリに用いるプローブを被検者に装着するのみで、上記生体パラメータの少なくとも一つについての測定結果を示す指標を、表示部に認めることができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す機能ブロック図である。 上記表示装置における制御部が行なう処理の一例を説明する図である。 上記制御部が行なう処理の別例を説明する図である。

本発明の実施形態の例について、添付の図面を参照しつつ以下詳細に説明する。なお以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る表示装置１は、例えば被検者の指３に装着されるプローブ２を接続して使用される。表示装置１は、指示受付部１１、受信部１２、制御部１３、および表示部１４を備えている。プローブ２は、パルスオキシメトリに用いられる２波長型の周知構成を有するものであり、発光部２１および受光部２２を備えている。

指示受付部１１は、表示装置１の外面に設けられたマンマシンインターフェースであり、表示装置１に所望の動作を行なわせるためにユーザより入力される指示を受け付け可能に構成されている。

制御部１３は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ等を備え、表示装置１における様々な制御を実行する。制御部１３は、指示受付部１１と通信可能に接続されている。指示受付部１１は、受け付けた指示に応じた信号を制御部１３に入力する。

プローブ２の発光部２１は、表示装置１の制御部１３と通信可能に接続されている。発光部２１は、第１波長λ１を有する第１の光と、第２波長λ２を有する第２の光を出射可能とされている。本実施形態において発光部２１は、第１波長λ１の一例として６６０ｎｍの赤色光を出射する発光ダイオードと、第２波長λ２の一例として９４０ｎｍの赤外光を出射する発光ダイオードを備えている。各発光ダイオードは、制御部１３からの制御信号に応じて、所定のタイミングで発光する。出射された第１の光と第２の光は、それぞれ被検者３の指に入射する。

プローブ２の受光部２２は、指３を通過した第１の光と第２の光を受光可能な位置に配置される。受光部２２は、受光した第１の光の強度Ｉ１に応じた第１信号Ｓ１、および受光した第２の光の強度Ｉ２に応じた第２信号Ｓ２を出力可能な構成とされている。本実施形態においては、このような構成を有する素子としてフォトダイオードを用いている。受光部２２は、表示装置１の受信部１２と通信可能に接続されている。受光部２２より出力された信号Ｓ１、Ｓ２（生体信号の一例）は、受信部１２に入力される。

受信部１２は、制御部１３と通信可能に接続されている。受信部１２は、受信した信号Ｓ１、Ｓ２を制御部１３に入力する。制御部１３は、入力された信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて、被検者の動脈血酸素飽和度、脈拍数、および血液再充填時間を測定可能に構成されている。動脈血酸素飽和度、および脈拍数については周知の方法により測定可能であるため、詳細な説明は割愛する。

ここでは、信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて血液再充填時間を測定する方法について詳述する。血液充填時間の測定は、輸液の要否やトリアージにおける優先度などを判断するために、救急医療の分野において用いられる手法である。具体的には、医療従事者が被検者の指先などの組織を圧迫し、当該圧迫を解除した後の皮膚の色の変化を目視で確認する。２秒以内に元の色に戻れば、正常な状態と判断される。

パルスオキシメトリを血液充填時間の測定に用いる場合は、血液に吸収される波長の光を指先に入射させ、透過した光の強度を測定する。圧迫により圧迫箇所の組織から血液が排除されるため、透過光の強度は増大する。圧迫を解除すると当該組織に血液が充填されるため、透過光の強度は減少する。圧迫を解除してから透過光強度が元のレベルに戻るまでの時間に基づいて、血液充填時間が特定される。

制御部１３は、第１信号Ｓ１に基づいて第１の光の減光度Ａ１を取得し、第２信号Ｓ２に基づいて第２の光の減光度Ａ２を取得するように構成されている。減光度Ａ１、Ａ２は、それぞれ第１信号Ｓ１と第２信号Ｓ２の、ある時刻（例えば組織の圧迫前）における受光光量と別の時刻（例えば組織の圧迫中）における受光光量の比として計算され、次式で表わされる。

Ａ１＝ｌｏｇ（Ｉ１／Ｉｏ１） （１）
Ａ２＝ｌｏｇ（Ｉ２／Ｉｏ２） （２）

ここでＩｏ１、Ｉｏ２が基準時刻（例えば組織の圧迫前）における受光光量を示し、Ｉ１、Ｉ２が測定時における受光光量を示している。添え字１は第１の光を、添え字２は第２の光を表している。

制御部１３は、上記のように取得した第１の光と第２の光の減光度Ａ１、Ａ２に基づいて、血液由来の減光度を取得するように構成されている。具体的には、減光度Ａ１と減光度Ａ２の差分に基づいて、血液由来の減光度Ａｂを取得するように構成されている。この処理の原理について、以下詳しく説明する。

指３を圧迫して組織の厚みを変化させた際に生じる減光度の変化Ａは、血液の厚み変化と血液以外の組織の厚み変化とに起因する。この事実は次式で表わされる。

Ａ１＝Ａｂ１＋Ａｔ１＝Ｅ１ＨｂＤｂ＋Ｚ１Ｄｔ （３）
Ａ２＝Ａｂ２＋Ａｔ２＝Ｅ２ＨｂＤｂ＋Ｚ２Ｄｔ （４）

ここで、Ｅは吸光係数（dl g^-1cm^-1）、Ｈｂは血色素濃度（g dl^-1）、Ｚは血液以外の組織の減光率（cm^-1）、Ｄは変化した厚み（cm）を表している。添え字ｂは血液を、添え字ｔは血液以外の組織を、添え字１は第１の光を、添え字２は第２の光を表している。

血液以外の組織の波長依存性は無視できるため、Ｚ１＝Ｚ２とできる。ここで式（４）より式（３）を減ずると、次式を得る。

Ａ２−Ａ１＝（Ｅ２−Ｅ１）ＨｂＤｂ （５）

右辺には血液の情報のみが含まれている。したがって、減光度Ａ１と減光度Ａ２の差分をとることにより、血液由来の減光度Ａｂを得ることができる。

図２は、プローブ２の上から指３を圧迫した場合における、減光度Ａ１、減光度Ａ２、および血液由来の減光度Ａｂ（＝Ａ２−Ａ１）の経時変化を示すグラフである。

圧迫を解除しても減光度Ａ１、Ａ２の値が圧迫開始前の水準に戻らず、血液以外の組織の変形が影響を及ぼしていることが判る。一方、減光度の差分値（Ａ２−Ａ１）すなわち血液由来の減光度Ａｂは、圧迫の解除後に圧迫開始前の水準に収束していくことが判る。すなわち、異なる波長の光を生体組織に照射することにより得られた減光度同士の差分をとるという単純な演算操作のみで、血液以外の組織の変形の影響を除去しうる。

制御部１３は、上記のように取得した指３の圧迫に伴う血液由来の減光度Ａｂ（＝Ａ２−Ａ１）の経時変化に基づいて、生体組織への血液充填時間を特定するように構成されている。具体的には、血液由来の減光度Ａｂが圧迫開始前の水準にある程度近づいたと判断できる適当な閾値を定める。そして圧迫を解除した時点から、血液由来の減光度Ａｂが当該閾値に到達するまでの時間（図２におけるＴ）を血液充填時間として特定する。これにより、圧迫の程度の相違に起因して生ずる血液以外の組織の変形の影響を受けずに、血液充填時間を正確に特定することができる。

表示部１４は、表示装置１の外面に設けられたディスプレイ装置である。表示部１４は、制御部１３と通信可能に接続されている。制御部１３は、上記のように特定された動脈血酸素飽和度、脈拍数、および血液再充填時間Ｔを示す信号を、表示部１４に入力する。表示部１４は、入力された信号に応じて、各生体パラメータを示す指標（数字、シンボル等）を適宜の態様で表示する。すなわち表示部１４は、受信部１２に入力された生体信号に対応する指標を表示可能に構成されている。

また制御部１３は、上記のように取得した血液由来の減光度Ａｂの経時変化を示す信号を、表示部１４に入力する。表示部１４は、血液由来の減光度Ａｂの経時変化を示すグラフ（図２に示すＡ２−Ａ１の曲線）を、血液再充填曲線として表示するように構成されている。

したがって医療従事者は、パルスオキシメトリに用いる既存のプローブ２を被検者の指３に装着し、プローブ２の上から指３を圧迫するという作業のみで、正確に特定された血液充填時間Ｔおよび血液再充填曲線を表示部１４上に認めることができる。

さらに制御部１３は、表示制御部の一例として機能し、表示部１４に表示される指標の色を変更可能に構成されており、当該色は、トリアージタグの色に対応している。

トリアージは、災害医療において救命の順序を決めるための分類を定めている。トリアージタグは、複数の救急隊が出場する場合などにおいて、隊の間の意思疎通や情報共有などを行なうために使用される４色のマーカ付きカードである。不要な色のマーカは切り取られた状態で傷病者の右手首に取り付けられ、端縁に残された色で当該傷病者の状態を表すと定められている。各マーカの色が示す傷病者の状態は以下の通りである。

黒：カテゴリー０（死亡群）
死亡、または生命徴候がなく救命の見込みがない者
赤：カテゴリーＩ（最優先治療群）
生命に関わる重篤な状態で、一刻も早い処置をすべき者
黄：カテゴリーII（待機的治療群）
すぐに生命に関わる重篤な状態ではないが、早期に処置が必要である者
緑：カテゴリーIII（保留群）
すぐに処置や搬送の必要がない者（完全に治療が不要な者も含む）

制御部１３には、上記各生体パラメータの数値範囲と、当該数値範囲が表す被検者の状態に対応するトリアージタグの色との対応関係が、テーブルとして格納されている。表示制御部としての制御部１３は、当該テーブルを参照し、取得した各生体パラメータの値に対応するトリアージタグの色を特定する。表示部１４に入力される信号には、特定されたトリアージタグの色を示す情報が関連付けられる。血液再充填時間と血液再充填曲線に対応する信号には、同一の色情報が関連付けられる。

表示部１４は、各生体パラメータの測定値を示す指標を、制御部１３により定められた色で表示する。例えば、動脈血酸素飽和度が上記のカテゴリーＩに該当する値である場合、動脈血酸素飽和度を示す指標は、カテゴリーＩに対応するトリアージタグの色である赤色で表示される。

医療従事者は、パルスオキシメトリに用いるプローブ２を被検者の指３に装着し、指示受付部１１を介して測定を開始するのみで、動脈血酸素飽和度、脈拍数、血液再充填時間、血液再充填曲線の少なくとも一つについての測定結果を示す指標を、表示部１４に認めることができる。このとき当該指標は、被検者の容体に対応するトリアージタグの色で表示される。したがって、一般に混乱状態にある災害医療においても、生体情報の測定結果の誤認を抑制し、かつ被検者の容体について早期の判断を補助することができる。

上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは明らかである。

上記の実施形態の表示部１４においては、生体パラメータごとに、その深刻度に応じた異なる色で表示されうる。この場合、医療従事者はいずれの生体パラメータに問題があるのかを直ちに認識することができる。しかしながら、最終的に被検者の治療優先度を決定する際において、複数の色での表示がなされていると、容体についての判断が下しにくくなるおそれがある。

よって複数の生体パラメータについての指標が表示部１４に表示される場合、表示制御部としての制御部１３は、複数の指標の全てを最も優先度の高いトリアージタグの色とするように構成してもよい。赤が最も優先度の高い色であり、次いで黄、緑、黒の順に優先度が下がる。

例えば、動脈血酸素飽和度、脈拍数、血液再充填時間についての測定値を示す指標が表示される場合において、脈拍数の値がカテゴリーＩに対応するものであれば、他の生体パラメータの値がカテゴリーIIに対応するものであっても、全指標が赤色で表示される。

このような構成によれば、医療従事者は、より迅速に被検者の容体についての判断を下すことが可能となる。また指標の表示色は、より優先度の高い色で統一されるため、不十分な処置がなされるおそれを抑制することができる。

受光部２２は、必ずしも指３を通過した光を受光する位置に配置されることを要しない。指３を反射した光を受光する位置に配置され、各波長の反射光強度に基づいて上記の減光度が取得される構成としてもよい。

またプローブ２が装着される組織は、指３に限られるものではない。所望の測定がなしうる限りにおいて、任意の組織を対象に選ぶことができる。例えば耳たぶなどを対象とすることができる。

３波長以上の光で測定するパルスオキシメトリ用のプローブを表示装置１に接続すれば、上記の生体パラメータに加え、静脈血液まで含めた血液全体の酸素化の程度、すなわち血液酸素飽和度や一酸化炭素ヘモグロビン濃度の測定および表示も可能である。ここで、血液酸素飽和度の測定原理について以下説明する。一酸化炭素ヘモグロビン濃度については周知の方法により測定可能であるため、詳細な説明は割愛する。

このプローブの発光部は、第１波長λ１を有する第１の光、第２波長λ２を有する第２の光、および第３波長λ３を有する第３の光を出射可能とされている。第１波長λ１の一例として６６０ｎｍの赤色光、第２波長λ２の一例として９４０ｎｍの赤外光、第３波長λ３の一例として８１０ｎｍの赤外光が挙げられる。発光部は、制御部１３からの制御信号に応じて、所定のタイミングで発光する。出射された第１の光、第２の光、および第３の光は、それぞれ被検者の指に入射する。

受光部は、指を通過した第１の光、第２の光、第３の光を受光可能な位置に配置される。受光部は、受光した第１の光の強度Ｉ１に応じた第１信号Ｓ１、受光した第２の光の強度Ｉ２に応じた第２信号Ｓ２、受光した第３の光の強度Ｉ３に応じた第３信号Ｓ３を出力可能な構成とされている。受光部は、表示装置１の受信部１２と通信可能に接続されている。受光部より出力された信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、受信部１２に入力される。受信部１２は、制御部１３と通信可能に接続されている。受信部１２は、受信した信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を制御部１３に入力する。

制御部１３は、第１信号Ｓ１に基づいて第１の光の減光度Ａ１を取得し、第２信号Ｓ２に基づいて第２の光の減光度Ａ２を取得し、第３信号Ｓ３に基づいて第３の光の減光度Ａ３を取得するように構成されている。減光度Ａ１、Ａ２、Ａ３は、それぞれ第１信号Ｓ１、第２信号Ｓ２、および第３信号Ｓ３の、ある時刻（例えば組織の圧迫前）における受光光量と別の時刻（例えば組織の圧迫中）における受光光量の比として計算され、次式で表わされる。

Ａ１＝ｌｏｇ（Ｉ１／Ｉｏ１） （６）
Ａ２＝ｌｏｇ（Ｉ２／Ｉｏ２） （７）
Ａ３＝ｌｏｇ（Ｉ３／Ｉｏ３） （８）

ここでＩｏ１、Ｉｏ２、Ｉｏ３が基準時刻（例えば組織の圧迫前）における受光光量を示し、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が測定時における受光光量を示している。添え字１は第１の光を、添え字２は第２の光を、添え字３は第３の光を表している。

制御部１３は、第１演算部４１Ａが取得した第１の光と第２の光の減光度Ａ１、Ａ２に基づいて、また第２の光と第３の光の減光度Ａ２、Ａ３に基づいて、血液由来の減光度を取得するように構成されている。具体的には、減光度Ａ１と減光度Ａ２の差分に基づいて、血液由来の減光度Ａb21を取得し、減光度Ａ２と減光度Ａ３の差分に基づいて血液由来の減光度Ａb23を取得するように構成されている。この処理の原理について、以下詳しく説明する。

指を圧迫して組織の厚みを変化させた際に生じる減光度の変化Ａは、血液の厚み変化と血液以外の組織の厚み変化とに起因する。この事実は次式で表わされる。

Ａ１＝Ａｂ１＋Ａｔ１＝Ｅ１ＨｂＤｂ＋Ｚ１Ｄｔ （９）
Ａ２＝Ａｂ２＋Ａｔ２＝Ｅ２ＨｂＤｂ＋Ｚ２Ｄｔ （１０）
Ａ３＝Ａｂ３＋Ａｔ３＝Ｅ３ＨｂＤｂ＋Ｚ３Ｄｔ （１１）

ここで、Ｅは吸光係数（dl g^-1cm^-1）、Ｈｂは血色素濃度（g dl^-1）、Ｚは血液以外の組織の減光率（cm^-1）、Ｄは厚み（cm）を表している。添え字ｂは血液を、添え字ｔは血液以外の組織を、添え字１は第１の光を、添え字２は第２の光を、添え字３は第３の光を表す。

血液以外の組織の波長依存性は無視できるため、Ｚ１＝Ｚ２＝Ｚ３とできる。ここで式（１０）より式（９）を減じ、式（１０）より式（１１）を減ずると、次式を得る。

Ａb21＝Ａ２−Ａ１＝（Ｅ２−Ｅ１）ＨｂＤｂ （１２）
Ａb23＝Ａ２−Ａ３＝（Ｅ２−Ｅ３）ＨｂＤｂ （１３）

右辺には血液の情報のみが含まれている。したがって、減光度Ａ１と減光度Ａ２の差分、および減光度Ａ２と減光度Ａ３の差分をとることにより、血液由来の減光度Ａb21、Ａb23を得ることができる。

次に、（１３）式を（１２）式で除算すると、ＨｂとＤｂの項が削除され次式を得る。

Ａb21／Ａb23＝（Ａ２−Ａ１）／（Ａ２−Ａ３）＝（Ｅ２−Ｅ１）／（Ｅ２−Ｅ３）
（１４）

ここで（１４）式における（Ｅ２−Ｅ１）、（Ｅ２−Ｅ３）は、血液酸素飽和度Ｓの関数である。各吸光係数Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は、次式で表わされる。

Ｅ１＝Ｅｏ１Ｓ＋Ｅｒ１（１−Ｓ） （１５）
Ｅ２＝Ｅｏ２Ｓ＋Ｅｒ２（１−Ｓ） （１６）
Ｅ３＝Ｅｏ３Ｓ＋Ｅｒ３（１−Ｓ） （１７）

ここで、Ｅｏは酸素ヘモグロビンの吸光係数を、Ｅｒは還元ヘモグロビンの吸光係数を、Ｓは血液酸素飽和度を表している。上記と同様に、添え字１は第１の光を、添え字２は第２の光を、添え字３は第３の光を表している。

図３の（ａ）は、各吸光係数Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、（Ｅ２−Ｅ１）、および（Ｅ２−Ｅ３）の血液酸素飽和度Ｓとの関係を示している。したがって図３の（ｂ）に示すように、（Ｅ２−Ｅ１）と（Ｅ２−Ｅ３）の比もまた血液酸素飽和度Ｓの関数となる。

以上より、少なくとも３種の波長を有する光を用いて血液由来の減光度Ａb21、Ａb23を測定すれば、（１４）から（１７）式を通じて血液酸素飽和度Ｓを定量的に特定できることが判る。制御部１３は、この原理に基づいて、血液酸素飽和度Ｓを特定するように構成されている。

制御部１３は、特定された血液酸素飽和度Ｓを示す信号を表示部１４へ入力する。表示部１４は、入力された信号に応じて、血液酸素飽和度Ｓを示す指標（数字、シンボル等）を適宜の態様で表示する。したがって、３波長以上の光で測定するパルスオキシメトリ用のプローブを被検者の指に装着するのみで、特定された血液酸素飽和度を表示部１４に認めることができる。上記の実施形態と同様に、血液酸素飽和度を示す指標は、被検者の容体に応じたトリアージタグの色で表示される。

上述した表示制御部の機能は、回路素子等のハードウェアの動作、コンピュータの一例としての制御部１３に格納されたプログラム等のソフトウェアの動作、あるいはこれらの組合せによって実現されうる。

１：表示装置、１２：受信部、１３：制御部、１４：表示部

Claims (4)

1. 生体信号を受信する受信部と、
   前記生体信号に対応する少なくとも一つの指標を表示する表示部と、
   前記生体信号に応じて前記指標の色を変更する表示制御部とを備え、
   前記色は、トリアージタグの色に対応している、表示装置。
2. 複数の前記指標が前記表示部に表示される場合、前記表示制御部は、前記複数の指標の全てを最も優先度の高い前記トリアージタグの色とする、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記指標は、動脈血酸素飽和度、血液酸素飽和度、一酸化炭素ヘモグロビン濃度、脈拍数、血液再充填時間、血液再充填曲線の少なくとも一つを示す、請求項１または２に記載の表示装置。
4. 表示装置を制御するプログラムであって、
   前記表示装置は、
   生体信号を受信する受信部と、
   前記生体信号に対応する少なくとも一つの指標を表示する表示部と、
   前記受信部および前記表示部と接続されたコンピュータとを備えるものであり、
   前記プログラムは、前記コンピュータを、前記生体信号に応じて前記指標の色を変更する表示制御部として動作させ、
   前記色は、トリアージタグの色に対応している、プログラム。