JP2018094174A - 瞬時心拍評価装置、方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】心電図の計測系の異常に起因する波形と、起因しない波形とを区別し、計測系の異常判別を実現する。【解決手段】実施形態における瞬時心拍評価装置は、被験者の心電を計測する心電計測手段から出力される信号に基づいて心電のＲ波を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出した、時系列で隣接する２つのＲ波の間隔である瞬時心拍を算出する算出手段と、前記抽出手段により抽出した、前記隣接する２つのＲ波のそれぞれの計測状態の種別に応じて、当該Ｒ波の間隔である、前記算出手段により算出した瞬時心拍の計測状態を評価する評価手段とを有する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、瞬時心拍評価装置、方法およびプログラムに関する。

自律神経には、交感神経と迷走神経の２つがある。交感神経および迷走神経は各臓器などに広く分布し、循環や代謝をはじめとする不随意な身体機能を制御する。多くの場合、交感神経と迷走神経が１つの臓器を拮抗的に支配すると言われている。

自律神経活動の１つである交感神経活動は、暗算負荷などのストレス刺激によって亢進することが知られている。

一方、もう１つの自律神経活動である迷走神経活動は、当該迷走神経が各臓器において主に副交換性の神経活動を担うことから、副交感神経活動と同等に理解されることも多い。なお、迷走神経とは、厳密には脳神経の１つである第Ｘ神経の名称であり、脳から各臓器などに至る当該神経すべてを指す。このため、例えば心臓迷走神経のように、支配対象となっている臓器の名称を付記することで、対象臓器における副交感神経活動を示す場合がある。

自律神経が支配する臓器の１つに心臓がある。心臓は交感神経および迷走神経によって拮抗的に支配されており、交感神経活動と迷走神経活動の静的なバランスを反映すると言われている（例えば非特許文献２参照）。

図４は、瞬時心拍（ＲＲＩ）の一例を示す図である。特に、図４に示すような、時系列で隣接する（以下、単に隣接すると称することがある）２つのＲ波の間隔である瞬時心拍（ＲＲＩ：R-R interval）のゆらぎは交感神経活動と迷走神経活動の両方によって変化することが知られている。なお、Ｒ波とは、心電図計測によって得られる心電波形の１つであり、心臓の脱分極活動を反映している（例えば非特許文献３参照）。

心電図は常に正常な状態で計測できるとは限らない。心電図で生じる異常は、（１）計測対象（被験者）の異常と（２）計測系（計測機器）の異常とに大別される。計測対象の異常は、被験者の不整脈をはじめとする病変状態などを指す。また、計測系の異常は、電極やリード線など計測に用いる機器において異常が生じている状態を指す。

計測対象の異常の代表的なものとしては不整脈が挙げられる。不整脈は、（１）瞬時心拍の間隔が平常状態よりも短縮する頻脈と、（２）瞬時心拍の間隔が平常状態よりも延長する徐脈とに大別される。

心電図を計測する手段の１つとして、ホルター（Holter）心電計などのウェアラブルなデバイスがある。これらのデバイスを用いて取得する心電図は、電極の変形やズレをはじめとする電極異常、あるいは、体動、発汗、静電気など様々な要因によって計測異常が生じる（例えば非特許文献４参照）。図５は、心電図における計測異常の一例を示す図である。この計測異常は、心電図では図５に示すようなノイズ（Ｗ１）やアーチファクト（Ｗ２）（異常計測状態）という形で確認できる。

計測異常のうち、アーチファクトとして観測される波形はＲ波と類似しており、１つ以上連続して観測される。このため、心電図を解析してＲ波を抽出するアルゴリズムが、アーチファクトをＲ波と誤判断して不必要に抽出してしまう場合がある（以降では、このような波形を計測異常Ｒ波と表記する）。計測異常Ｒ波は、その発生機序から心臓の脱分極活動を一切反映しない。このため、瞬時心拍を構成するＲ波のうち、少なくとも１つが計測異常Ｒ波である場合、当該瞬時心拍は誤りであると言える。

心電図の異常を検出する代表的なシステムとして、心電図モニタ（従来手法）が挙げられる（例えば非特許文献１参照）。心電図モニタは、計測対象の徐脈・頻脈などの不整脈を検出することを目的として用いられており、一定時間内における瞬時心拍数が下限値または上限値を超えた場合、心電図の異常と判断してアラームなどを発報する。

佐藤大樹，心電図モニターリコールチェックは重要？絶対に必要？，重症集中ケアVol.14，No.1，pp.3-9，2015 井上博，循環器疾患と自律神経機能 第2版，医学書院，2001 奥出潤，これならわかる！かんたんポイント心電図 第2版，医学書院，2011 日本光電，雑音混入のメカニズムと対策：きれいな心電図を記録するポイント 〜ホルター心電図編〜，（2016年10月6日確認），http://www.nihonkohden.co.jp/iryo/point/holter/mechanism.html 渡辺重行ら，心電図の読み方パーフェクトマニュアル，羊土社，2006

上記の心電図モニタを用いた従来手法は、病院などの医療環境下や、あるいは医療機器を用いて心電図を計測することを前提としているため、計測系の異常は基本的に考慮されていない（計測系の異常については、医療従事者が手動で回避している）。従来手法をウェアラブルデバイスに実装しても、心電図モニタは、計測異常Ｒ波を含む瞬時心拍と、病理的に異常な瞬時心拍とを区別できないため、病理的に異常な瞬時心拍に対する適切なアラーム発報を行うことが難しい。

例えば、心電図モニタは、計測異常Ｒ波が連続する場合の心電図を頻脈と誤判断してアラーム発報したり、電極が外れている場合を徐脈と誤判断してアラーム発報したりする恐れがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、心電図の計測系の異常に起因する波形と起因しない波形とを区別し、計測系の異常判別を実現できる瞬時心拍評価装置、瞬時心拍評価方法およびプログラムを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の実施形態における瞬時心拍評価装置の第１の態様は、被験者の心電を計測する心電計測手段から出力される信号に基づいて心電のＲ波を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出した、時系列で隣接する２つのＲ波の間隔である瞬時心拍を算出する算出手段と、前記抽出手段により抽出した、前記隣接する２つのＲ波のそれぞれの計測状態の種別に応じて、当該Ｒ波の間隔である、前記算出手段により算出した瞬時心拍の計測状態を評価する評価手段とを有する装置を提供する。

上記構成の瞬時心拍評価装置の第２の態様は、第１の態様において、前記Ｒ波の計測状態は、前記Ｒ波の第１の計測状態、および前記Ｒ波の第２の計測状態を含み、前記Ｒ波の第１の計測状態は、当該Ｒ波の電位が条件を満たす大きさとなる異常計測状態であり、前記Ｒ波の第２の計測状態は、当該Ｒ波の電位が前記条件を満たす大きさとならない正常計測状態であり、前記瞬時心拍の計測状態は、前記瞬時心拍の第１の計測状態、および前記瞬時心拍の第２の計測状態を含み、前記瞬時心拍の前記第１の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する第１および第２のＲ波の計測状態がいずれも前記正常計測状態であることを示し、前記瞬時心拍の前記第２の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する第１のＲ波の計測状態および前記瞬時心拍を構成する第２のＲ波の計測状態の少なくとも一方が前記異常計測状態であることを示す装置を提供する。

上記構成の瞬時心拍評価装置の第３の態様は、第２の態様において、前記瞬時心拍の計測状態は、第１の状態区分および第２の状態区分を含み、前記第１の状態区分は、前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記正常計測状態であることを示し、前記第２の状態区分は、（１）前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する第１のＲ波の計測状態および前記瞬時心拍を構成する第２のＲ波の計測状態の少なくとも一方が前記異常計測状態であることを示す装置を提供する。

上記構成の瞬時心拍評価装置の第４の態様は、第１の態様において、前記Ｒ波の計測状態は、前記Ｒ波の第１の計測状態、前記Ｒ波の第２の計測状態および前記Ｒ波の第３の計測状態を含み、前記Ｒ波の第１の計測状態は、当該Ｒ波の電位が条件を満たす大きさとなる異常計測状態であり、前記Ｒ波の第２の計測状態は、当該Ｒ波の電位が前記条件を満たす大きさとならない一方で、前記Ｒ波の電位の基線の変動が条件を満たす大きさとなるノイズであり、前記Ｒ波の第３の計測状態は、前記異常計測状態および前記ノイズに該当しない正常計測状態であり、前記瞬時心拍の計測状態は、前記瞬時心拍の第１の計測状態、前記瞬時心拍の第２の計測状態、前記瞬時心拍の第３の計測状態、前記瞬時心拍の第４の計測状態、前記瞬時心拍の第５の計測状態、および前記瞬時心拍の第６の計測状態を含み、前記瞬時心拍の前記第１の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記正常計測状態であることを示し、前記瞬時心拍の前記第２の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する一方のＲ波の計測状態が前記正常計測状態で、他方の計測状態が前記ノイズであることを示し、前記瞬時心拍の前記第３の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記ノイズであることを示し、前記瞬時心拍の前記第４の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する一方のＲ波の計測状態が前記正常計測状態で、他方の計測状態が前記異常計測状態であることを示し、前記瞬時心拍の前記第５の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する一方のＲ波の計測状態が前記ノイズで、他方の計測状態が前記異常計測状態であることを示し、前記瞬時心拍の前記第６の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記異常計測状態であることを示す装置を提供する。

上記構成の瞬時心拍評価装置の第５の態様は、第４の態様において、前記瞬時心拍の計測状態は、第１の状態区分、第２の状態区分、および第３の状態区分を含み、前記第１の状態区分は、前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記正常計測状態であることを示し、前記第２の状態区分は、（１）前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方のＲ波の計測状態が前記正常計測状態であって、他方のＲ波の計測状態が前記ノイズであること、または、（２）前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記ノイズであること、を示し、前記第３の状態区分は、（１）前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方のＲ波の計測状態が前記正常計測状態であって、他方のＲ波の計測状態が前記異常計測状態であること、または、（２）前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方のＲ波の計測状態が前記ノイズであって、他方のＲ波の計測状態が前記異常計測状態であること、または、（３）前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記異常計測状態であること、を示す装置を提供する。

上記構成の瞬時心拍評価装置の第６の態様は、第１の態様において、一定時間内に前記心電計測手段から出力される信号に応じて前記評価手段により評価した前記瞬時心拍の計測状態が、正常でない計測状態を発報する条件を満たす場合に、前記条件を満たしたことを発報する発報手段をさらに有する装置を提供する。

本発明の実施形態における瞬時心拍評価方法の態様は、装置に適用される方法であって、被験者の心電を計測する心電計測手段から出力される信号に基づいて心電のＲ波を抽出し、前記抽出した、時系列で隣接する２つのＲ波の間隔である瞬時心拍を算出し、前記抽出した、前記隣接する２つのＲ波のそれぞれの計測状態の種別に応じて、当該Ｒ波の間隔である、前記算出した瞬時心拍の計測状態を評価する方法を提供する。

本発明の実施形態における瞬時心拍評価処理プログラムの態様は、第１の態様における瞬時心拍評価装置の一部分として動作するコンピュータに用いられるプログラムであって、前記コンピュータを、前記抽出手段、前記算出手段、および前記評価手段として機能させるためのプログラムを提供する。

本発明によれば、心電図の計測系の異常に起因する波形と起因しない波形とを区別し、計測系の異常判別を実現することが可能になる。

本発明の実施形態における瞬時心拍評価装置の構成例を示す図。 本発明の実施形態における瞬時心拍評価装置による処理手順の一例を示すフローチャート。 ＱＲＳ群の電位振幅の絶対値と、Ｒ波の電位の関係の一例を示す図。 瞬時心拍（ＲＲＩ）の一例を示す図。 心電図における計測異常の一例を示す図。

以下、図面を参照しながら、この発明に係わる実施形態を説明する。
一実施形態では、瞬時心拍を構成する２つのＲ波の電位情報に基づいて当該瞬時心拍の計測状況を評価することで、異常判別を行う。なお、瞬時心拍の評価においては、電位情報に加えて、従来の時間情報を考慮してもよい。

（構成）
図１は、本発明の実施形態における瞬時心拍評価装置の構成例を示す図である。図１に示す瞬時心拍評価装置１０は、心電図計測部１１および瞬時心拍評価部１２を備える。一例として、瞬時心拍評価装置１０は、心電図計測部１１を被験者（ユーザ）に装着可能なウェアラブルデバイスとし、瞬時心拍評価部１２をスマートフォン、タブレット型端末、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などのコンピュータデバイスとしたシステムにより実現される。例えば、コンピュータデバイスは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、プロセッサに接続されるメモリと、心電図計測部１１と（例えば無線で）通信するための通信インタフェースと、を備える。なお、瞬時心拍評価装置１０の実現形態は、この例に限定されるものではない。例えば、瞬時心拍評価装置１０は１つのデバイスとして実現されてもよい。また、心電図計測部１１は瞬時心拍評価装置１０の外部に設けられてもよい。言い換えると、瞬時心拍評価装置１０は、心電図計測部１１に相当する外部の心電計測装置から被験者の心電を計測した結果を取得してもよい。
実施形態と従来技術との相違点は、瞬時心拍の時間情報ではなく、瞬時心拍を構成する２つのＲ波の電位情報に基づいて当該瞬時心拍の計測状態を評価することが挙げられる。

心電図計測部１１は、被験者の心電図を計測し、計測結果を瞬時心拍評価部１２に送る。心電は、循環器系の生体信号であり、例えば、心室の収縮と同期した周期的な信号を含む。心電図計測部１１は、少なくとも２極の電極によって心電の計測を行う。計測結果は、心電図におけるＲ波相当の心電を抽出可能なデータを含む。例えば、計測結果は心電図のデータを含む。心電図計測部１１は、Ｒ波相当の心電波形を計測することができればよく、その実現形態は問わない。例えば、心電図計測部１１はホルター心電計からなる。

瞬時心拍評価部１２は、心電図計測部１１から計測結果を受け取り、受け取った計測結果に基づいて被験者の瞬時心拍を評価する。例えば、瞬時心拍評価部１２は、Ｒ波抽出部１２１、Ｒ波関連情報記録部１２２、瞬時心拍算出部１２３、瞬時心拍記録部１２４、計測状態評価部１２５、計測状態フィードバック部（発報部）１２６、フィードバック条件記録部１２７を備える。

Ｒ波抽出部１２１、Ｒ波関連情報記録部１２２、瞬時心拍算出部１２３、瞬時心拍記録部１２４、計測状態評価部１２５、計測状態フィードバック部１２６、フィードバック条件記録部１２７の機能は、例えば、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。なお、これらの機能の一部または全部は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの回路によって実現されてもよい。

Ｒ波抽出部１２１は、心電図計測部１１で取得した心電図を解析し、Ｒ波を抽出する。また、Ｒ波抽出部１２１は、抽出したＲ波の情報を、Ｒ波関連情報記録部１２２に記録する。

Ｒ波関連情報記録部１２２は、不揮発性メモリなどの記憶媒体を含み、この記憶媒体に対し、Ｒ波抽出部１２１で抽出したＲ波の情報を記録する。本実施形態は、Ｒ波の計測状態として、正常計測状態とアーチファクトとの少なくとも２種類の計測状態が区別可能な情報をＲ波関連情報記録部１２２への記録対象とするが、それ以外の情報については特に指定しない。例えば、正常計測状態とアーチファクトとに加え、ノイズを記録対象としても良いし、抽出したＲ波が出現した時間の情報をＲ波関連情報記録部１２２への記録対象としても良い。また、具体的な記録形式については特に指定しない。

瞬時心拍算出部１２３は、Ｒ波抽出部１２１で抽出したＲ波に基づき、隣接する二つのＲ波間の間隔である瞬時心拍を算出する。瞬時心拍算出部１２３は、算出した瞬時心拍の情報を瞬時心拍記録部１２４に記録する。

瞬時心拍記録部１２４は、不揮発性メモリなどの記憶媒体を含み、この記憶媒体に対し、瞬時心拍算出部１２３で算出した瞬時心拍の情報を記録する。瞬時心拍記録部１２４への具体的な記録形式については特に指定しないが、例えば、（１）瞬時心拍の行列や、（２）瞬時心拍を構成する１つ目のＲ波の時刻情報と瞬時心拍との２つから構成されるデータ行列、が挙げられる。

なお、瞬時心拍記録部１２４の機能は本実施形態において必須の機能ではない。この機能は、Ｒ波の電位情報に加え、瞬時心拍の時間情報も考慮して心電図の計測状態を評価する場合のみに必要となる。

計測状態評価部１２５は、Ｒ波関連情報記録部１２２に記録される情報を基に、瞬時心拍の計測状態を評価する。具体的な評価手法については、後述する動作例で述べる。

計測状態フィードバック部１２６は、計測状態評価部１２５で瞬時心拍の計測状態が正常でないと評価した場合に、アラーム発報等を用いてユーザへのフィードバックを行なう。計測状態フィードバック部１２６による処理は、ユーザへのフィードバックを行なう際は必須である一方で、計測状態の評価のみを行い、ユーザへのフィードバックを行なわない場合は必ずしも具備しなくても良い。なお、フィードバックの実現方法については特に限られない。

フィードバック条件記録部１２７は、不揮発性メモリなどの記憶媒体を含み、この記録媒体に対し、計測状態フィードバック部１２６によるフィードバック（アラーム発報）を行なうための条件（フィードバック条件（アラーム条件））を記録する。例えば、フィードバック条件記録部１２７では、フィードバック対象となる計測状態や、当該計測状態の継続時間などが記録対象となる。フィードバックを行なう条件としては、計測状態フィードバック部１２６によるフィードバックを行なう１つ以上の条件であれば良い。本実施形態では、フィードバック条件記録部１２７に記録すべき情報の詳細は特に限られない。

（動作例）
次に、実施形態の動作例について説明する。本実施形態では、Ｒ波の計測状態の例として、アーチファクト、ノイズ、正常計測状態の３種類を考慮する場合を仮定し、Ｒ波の電位情報を記録する場合について説明する。また、ノイズを考慮せず、アーチファクト、正常計測状態の２種類を考慮してもよい。以降では、電位情報のみを使用して瞬時心拍を評価する場合について述べる。

具体的な処理手順を以下に示す。図２は、本発明の実施形態における瞬時心拍評価装置による処理手順の一例を示すフローチャートである。
心電図計測部１１は、最低でも２極の電極によって心電図の計測を行う（Ｓ１）。
Ｒ波抽出部１２１は、心電図計測部１１で計測した心電図からＲ波を抽出する。Ｒ波抽出部１２１は、抽出した各Ｒ波の電位情報をＲ波関連情報記録部１２２に記録する。

瞬時心拍算出部１２３は、Ｒ波抽出部１２１で抽出したＲ波に基づき、隣接する２つのＲ波から瞬時心拍を算出する（Ｓ２）。瞬時心拍の時間情報も考慮に入れて瞬時心拍の計測状態の評価を行なう場合のみ、瞬時心拍算出部１２３は、算出した瞬時心拍の情報を瞬時心拍記録部１２４に記録する。

計測状態評価部１２５は、Ｒ波関連情報記録部１２２に記録した、Ｒ波の電位情報に基づいて、瞬時心拍の計測状態を評価する。なお、同等の評価が行えるのであれば、計測状態評価部１２５は、Ｒ波の電位情報に代えて別の基準を用いて瞬時心拍の計測状態を評価しても良い。例えば、計測状態評価部１２５は、心電図の統計情報に基づいて計測状態の異常判別を行い、当該異常判別の結果と、計測したＲ波の情報とを組み合わせた情報に基づいて瞬時心拍の計測状態を評価しても良い。

瞬時心拍の計測状態の評価の一例を説明する。本実施形態では、計測状態評価部１２５は、瞬時心拍を構成する２つのＲ波の電位情報に基づいて、正常計測状態、ノイズ、アーチファクトの３種類の計測状態をＲ波の計測状態として判別する。

本実施形態では、計測状態評価部１２５の図示しない内部メモリは、以下の表１に記載される、Ｒ波の計測状態の評価基準を記憶しており、計測状態評価部１２５は、この評価基準に基づき、当該Ｒ波の計測状態がアーチファクトであるかどうかを判別する（Ｓ３）。

計測状態評価部１２５は、Ｓ３でアーチファクトではないと判別されたＲ波の計測状態について、ノイズ（正常計測状態と比較して電位の基線が一定以上変動している波形）であるかどうかの判別を行なう（Ｓ４）。この判別についても、基線変動を検出できる手法であれば実現手段は問わない。

本実施形態では、計測状態評価部１２５は、判別対象のＲ波の電位（図３中の矢印の先端部)と、判別対象のＲ波を含むＱＲＳ群（心電）の電位振幅の絶対値（図３参照）が閾値を超えた場合に当該Ｒ波をノイズと判別する。本実施形態では、この閾値を0.5mVと仮定する。図３は、ＱＲＳ群の電位振幅の絶対値と、Ｒ波の電位の関係の一例を示す図である。

計測状態評価部１２５は、Ｓ３、Ｓ４でアーチファクトやノイズであると判別されなかったＲ波の計測状態が正常計測状態であると判別する（Ｓ５）。
計測状態評価部１２５は、各Ｒ波について判別された計測状態に基づき、隣接する２つのＲ波から構成される瞬時心拍の計測状態を評価する（Ｓ６）。正常計測状態、ノイズ、アーチファクトの３種を考慮する場合、瞬時心拍を構成するＲ波の計測状態の判別結果の組み合わせは、以下の表２に示す通し番号＃１〜＃９で示されるパタンのいずれかとなる。なお、通し番号の形式は上記に限られない。

表２における判別結果の「Ｒ」は正常計測状態を示し、「Ｎ」はノイズを示し、「Ａ」はアーチファクトを示す。つまり、表２における通し番号＃１に対応する判別結果の「Ｒ、Ｒ」は、隣接する１つ目および２つ目のＲ波の計測状態の判別結果がともに正常計測状態であることを示す。表２における通し番号＃２に対応する判別結果の「Ｒ、Ｎ」は、隣接する１つ目のＲ波の計測状態の判別結果が正常状態で、２つ目のＲ波の計測状態の判別結果がノイズであることを示す。表２における通し番号＃３に対応する判別結果の「Ｎ、Ｒ」は、隣接する１つ目のＲ波の計測状態の判別結果がノイズで、２つ目のＲ波の計測状態の判別結果が正常状態であることを示す。表２における通し番号＃４に対応する判別結果の「Ｎ、Ｎ」は、隣接する１つ目および２つ目のＲ波の計測状態の判別結果がともにノイズであることを示す。

表２における通し番号＃５に対応する判別結果の「Ｒ、Ａ」は、隣接する１つ目のＲ波の計測状態の判別結果が正常状態で、２つ目のＲ波の計測状態の判別結果がアーチファクトであることを示す。表２における通し番号＃６に対応する判別結果の「Ａ、Ｒ」は、隣接する１つ目のＲ波の計測状態の判別結果がアーチファクトで、２つ目のＲ波の計測状態の判別結果が正常状態であることを示す。表２における通し番号＃７に対応する判別結果の「Ｎ、Ａ」は、隣接する１つ目のＲ波の計測状態の判別結果がノイズで、２つ目のＲ波の計測状態の判別結果がアーチファクトであることを示す。表２における通し番号＃８に対応する判別結果の「Ａ、Ｎ」は、隣接する１つ目のＲ波の計測状態の判別結果がアーチファクトで、２つ目のＲ波の計測状態の判別結果がノイズであることを示す。表２における通し番号＃９に対応する判別結果の「Ａ、Ａ」は、隣接する１つ目および２つ目のＲ波の計測状態の判別結果がともにアーチファクトであることを示す。

表２における「状態の詳細」は、表２における同じ行の判別結果に基づく、隣接する２つのＲ波の計測状態の詳細を示す。
「状態の詳細」の表現では、瞬時心拍を構成する２つのＲ波の計測状態の判別結果の組み合わせのみを区別し、時系列の前後を区別しない。つまり、表２に示した例では、計測状態の判別結果の組み合わせは通し番号＃１〜＃９に対応する９通りであるが、＃２、＃３に対応する「状態の詳細」は同じ「片方は正常計測状態、他方はノイズ」で、＃５、＃６に対応する「状態の詳細」は同じ「片方は正常計測状態、他方はアーチファクト」で、＃７、＃８に対応する「状態の詳細」は同じ「片方はノイズ、他方はアーチファクト」となる。このため、表２における「状態の詳細」は６通りである。

計測状態評価部１２５は、「状態の詳細」が後述するフィードバックの要否の判断において容易に区別できるよう、各状態に別個の評価情報を少なくとも１種類割り当てる。評価情報の一例として、表２に示す「状態名」と「状態区分」の２種類の評価情報を用いる場合の例を説明する。

次に、表２における「状態名」について説明する。この「状態名」は、表２における同じ行の「状態の詳細」で示される状態である、瞬時心拍を構成する２つのＲ波のそれぞれの計測状態を、アルファベット２文字で表現したものである。Ｒ波の判別状態と同様に、表２において、あるＲ波の計測状態が正常計測状態を示すときは「Ｒ」が用いられ、ノイズを示すときは「Ｎ」が用いられ、アーチファクトを示すときは「Ａ」が用いられる。

例えば、表２に示すように、通し番号＃１における「状態の詳細」が「２つとも正常計測状態」のとき、この通し番号＃１における「状態名」は、「ＲＲ」となる。
また、「状態の詳細」の表現と同じく、「状態名」の表現では、瞬時心拍を構成する２つのＲ波の計測状態の判別結果の組み合わせのみを区別し、時系列の前後を区別しない。つまり、表２に示すように、通し番号＃２における「判別結果」が「Ｒ、Ｎ」で、通し番号＃３における「判別結果」が、時系列の前後が入れ替わった「Ｎ、Ｒ」であるのに対し、これら通し番号＃２、＃３における「状態の詳細」は、共通した「片方は正常計測状態、他方はノイズ」であり、これら通し番号＃２、＃３における「状態名」は、共通した「ＲＮ」である。
また、通し番号＃４における「状態の詳細」は、「２つともノイズ」であって、この通し番号＃４における「状態名」は「ＮＮ」である。

通し番号＃５、＃６における「状態の詳細」は、共通した「片方は正常計測状態、他方はアーチファクト」であり、これら通し番号＃５、＃６における「状態名」は、共通した「ＲＡ」である。

通し番号＃７、＃８における「状態の詳細」は、共通した「片方はノイズ、他方はアーチファクト」であり、これら通し番号＃７、＃９における「状態名」は、共通した「ＮＡ」である。
通し番号＃９における「状態の詳細」は、「２つともアーチファクト」であり、この通し番号＃９における「状態名」は「ＡＡ」である。

次に、表２における「状態区分」について説明する。この「状態区分」は、表２における同じ行の「状態名」の種別に応じて、瞬時心拍の計測状態を「正常」、「準正常」、「異常」で区分して表現したものである。

ここでは、「状態名」で示される２文字のアルファベットがともに「Ｒ」である場合のみ、「状態区分」として「正常」が用いられる。また、「状態名」で示されるアルファベットが「ＲＮ」または「ＮＮ」である、つまり２文字のアルファベットの少なくとも一方が「Ｎ」を含むが、２文字のアルファベットがともに「Ａ」を含まない場合は、「状態区分」として「準正常」が用いられる。また、「状態名」で示される２文字のアルファベットが「ＲＡ」、「ＮＡ」または「ＡＡ」である、つまり２文字アルファベットの少なくとも一方が「Ａ」である場合は、「状態区分」として「異常」が用いられる。

例えば、表２に示すように、通し番号＃１における「状態名」が「ＲＲ」のとき、この通し番号＃１における「状態区分」は、「正常」となる。
また、通し番号＃２、＃３における「状態名」が「ＲＮ」で、通し番号＃４における「状態名」が、「ＮＮ」であるのに対し、通し番号＃２、＃３、＃４における「状態区分」は、共通した「準正常」となる。

また、通し番号＃５、＃６における「状態名」が「ＲＡ」で、通し番号＃７、＃８における「状態名」が「ＮＡ」で、通し番号＃９における「状態名」が、「ＡＡ」であるのに対し、通し番号＃５、＃６、＃７、＃８、＃９、における「状態区分」は、共通した「異常」となる。

なお、上記の評価情報の種別はあくまでも一例であり、評価情報の決め方は特に限られない。例えば、「状態の詳細」に対し、隣接する２つのＲ波の前後の関係を示す情報がユーザにとって簡潔に判別可能な評価情報を定めても良いし、「状態の詳細」に対し、３種類以上の評価情報を設定しても良い。

計測状態評価部１２５は、表２に示すように、Ｒ波で構成される瞬時心拍の計測状態の「状態の詳細」、「状態名」、「状態区分」を区別できる情報を生成する。本実施形態では、計測状態評価部１２５は、上記の「状態の詳細」、「状態名」、「状態区分」を通し番号（＃１、＃２、…）を用いて関連付けた情報を生成して内部メモリに記憶しておく。
そして、計測状態評価部１２５は、表２に示す情報と、Ｒ波関連情報記録部１２２に記録した情報で示されるＲ波のうち、瞬時心拍算出部１２３で算出した瞬時心拍を構成する２つのＲ波の計測状態の判別結果とを照合して、該当する「状態の詳細」と、「状態名」と、「状態区分」とを表２に示す情報から特定し、この特定した結果を、瞬時心拍算出部１２３により算出した瞬時心拍の計測状態の評価結果として求める（Ｓ６）。

計測状態フィードバック部１２６は、計測状態評価部１２５による評価の結果と、フィードバック条件記録部１２７に記録された情報とを照合し、この照合の結果に基づいて、瞬時心拍の計測状態のフィードバックを行なう（Ｓ７）。

フィードバック条件の一例として、以下に示す（１）第１のアラーム条件、（２）第２のアラーム条件がフィードバック条件記録部１２７に記録されていると仮定し、計測状態フィードバック部１２６が、一定時間ごとに、この一定時間内に計測された心電図に基づいた瞬時心拍について評価された各計測状態（「状態名」または「状態区分」）の割合を算出してフィードバックの要否の判別の例について述べる。この例で規定する、アラーム対象の状態や、30秒間に計測した心電図に対して評価した所定の種別の瞬時心拍の割合は一例であり、本発明ではその詳細を規定しない。

（１）第１のアラーム条件
第１のアラーム条件は以下の（１−１）〜（１−４）でなる。

（１−１）フィードバック対象である状態区分（状態名）：「異常」（状態名「ＲＡ」、「ＮＡ」、「ＡＡ」のいずれか）
（１−２）検出条件：30秒間に計測した心電図に対して評価した瞬時心拍の１５％以上の状態区分が、（１−１）に該当すること
（１−３）フィードバック手段：（１−２）を満たす場合に音声アラームを発報する
（１−４）優先度：高（第２のアラーム条件より高い）
（２）第２のアラーム条件
第２のアラーム条件は以下の（２−１）〜（２−４）でなる。

（２−１）フィードバック対象である状態名：「ＮＮ」
（２−２）検出条件：30秒間に計測した心電図に対して評価した瞬時心拍の１５％の状態名が、（２−１）に該当すること
（２−３）フィードバック手段：（２−２）を満たす場合に音声アラームを発報する
（２−４）優先度：中（第１のアラーム条件より低い）
計測状態フィードバック部１２６は、30秒毎に、この30秒間に計測した心電図に対して評価した瞬時心拍の各状態名または各状態区分の割合、つまり、（ａ）30秒間における、評価した瞬時心拍の全体に対する、状態名「ＲＲ」、「ＲＮ」、「ＮＮ」、「ＲＡ」、「ＮＡ」、「ＡＡ」のそれぞれに該当する瞬時心拍の割合、または、（ｂ）30秒間における、評価した瞬時心拍の全体に対する、状態区分「正常」、「準正常」、「異常」のそれぞれに該当する瞬時心拍の割合を算出する。

計測状態フィードバック部１２６は、各アラーム条件で定められ優先度に従い、まず、優先度が高い第１アラーム条件を用いた判別を行う。具体的には、計測状態フィードバック部１２６は、30秒間における、評価した瞬時心拍の１５％以上の状態区分が「異常」である、つまり、30秒間における評価した瞬時心拍の数を１００％としたときに対し、この30秒間における、状態名が「ＲＡ」と評価された瞬時心拍、状態名が「ＮＡ」と評価された瞬時心拍、状態名が「ＡＡ」と評価された瞬時心拍の合計割合が１５％以上である場合に、音声でアラームを発報する。

第１のアラーム条件を満足しない場合は、計測状態フィードバック部１２６は、第２のアラーム条件を用いた判別に移行する。具体的には、計測状態フィードバック部１２６は、30秒間における評価した瞬時心拍の数を１００％としたときに対し、この30秒間における、評価した瞬時心拍の１５％以上の状態名が「ＮＮ」である場合は、音声でアラームを発報する。

また、各Ｒ波の計測状態として、ノイズを考慮せずに、アーチファクト、正常計測状態の２種類を考慮するときは、表２における各Ｒ波の計測状態の判別結果を「Ｒ、Ｒ」、「Ｒ、Ａ」、「Ａ、Ｒ」、「Ａ、Ａ」の４通りとして、「状態の詳細」を、（１）判別結果「Ｒ、Ｒ」に対応する「２つとも正常計測状態」および、（２）判別結果「Ｒ、Ａ」、「Ａ、Ｒ」、「Ａ、Ａ」に対応する「少なくとも一方がアーチファクト」の２通りとしてもよい。
この場合、「状態の詳細」の「２つとも正常計測状態」に対応する状態名を「ＲＲ」とし、「状態の詳細」の「少なくとも一方がアーチファクト」に対応する状態名を「ＲＡ」とすることができる。
また、状態名「ＲＲ」に対応する状態区分を「正常」とし、状態名「ＲＡ」に対応する状態区分を「異常」とすることができる。

次に、本発明によって生じる効果について説明する。
本発明では、Ｒ波の電位情報に基づいて瞬時心拍の計測状態を評価することで、計測対象（被験者）の異常と計測系（計測機器）の異常とを判別することが可能となる。

通常、計測対象の心電に異常な心電が含まれる場合であっても、この計測対象について計測されるＲ波の電位は正常のままである。一方、計測系（計測機器）に異常が発生した場合、計測されるＲ波の電位は正常とはならない。このことから、本実施形態で示された技術と従来技術とを組み合わせることで、計測対象の異常と計測系の異常とを別個に判別し、フィードバックの要否を判別することが可能となる。

また、本発明では、実施形態で示したように、瞬時心拍の複数種類の計測状態と複数種類のフィードバック条件とを設定することで、計測状態の異常の段階を評価することも可能となる。よって、フィードバックの要否を高い精度で判別できる。

特に、ウェアラブルデバイスにおいては、ノイズと判別された波形の計測後に、アーチファクトの計測に移行することが多い。このことから、例えば一定割合の瞬時心拍を構成するＲ波の計測状態がノイズであることをフィードバックすることで、瞬時心拍を構成するＲ波の計測状態がアーチファクトに陥ることを未然に防ぐことも可能になる。

また、本発明では、計測状態フィードバック部１２６がアラームを一度発報した後も、継続的に計測異常の判別を行うことができるため、アラームの発報後に、管理者により実施した対応策が有効であったかを確認できる。例えば、先の３０秒間における瞬時心拍の評価結果とアラーム条件とに応じたアラーム発報後に、管理者により計測機器の電極をずらすなどの対応を施した後に、計測状態フィードバック部１２６が、任意の３０秒間における瞬時心拍の評価結果とアラーム条件と再度照合することにより、当該対処が正しかったかを確認できる。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

また、各実施形態に記載した手法は、計算機（コンピュータ）に実行させることができるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＭＯ等）、半導体メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等）等の記録媒体に格納し、また通信媒体により伝送して頒布することもできる。なお、媒体側に格納されるプログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含む）を計算機内に構成させる設定プログラムをも含む。本装置を実現する計算機は、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、また場合により設定プログラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウエア手段によって動作が制御されることにより上述した処理を実行する。なお、本明細書でいう記録媒体は、頒布用に限らず、計算機内部あるいはネットワークを介して接続される機器に設けられた磁気ディスクや半導体メモリ等の記憶媒体を含むものである。

１０…瞬時心拍評価装置、１１…心電図計測部、１２…瞬時心拍評価部、１２１…Ｒ波抽出部、１２２…Ｒ波関連情報記録部、１２３…瞬時心拍算出部、１２４…瞬時心拍記録部、１２５…計測状態評価部、１２６…計測状態フィードバック部、１２７…フィードバック条件記録部。

Claims (8)

1. 被験者の心電を計測する心電計測手段から出力される信号に基づいて心電のＲ波を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出した、時系列で隣接する２つのＲ波の間隔である瞬時心拍を算出する算出手段と、
   前記抽出手段により抽出した、前記隣接する２つのＲ波のそれぞれの計測状態の種別に応じて、当該Ｒ波の間隔である、前記算出手段により算出した瞬時心拍の計測状態を評価する評価手段と
   を備える瞬時心拍評価装置。
2. 前記Ｒ波の計測状態は、前記Ｒ波の第１の計測状態、および前記Ｒ波の第２の計測状態を含み、
   前記Ｒ波の第１の計測状態は、当該Ｒ波の電位が条件を満たす大きさとなる異常計測状態であり、
   前記Ｒ波の第２の計測状態は、当該Ｒ波の電位が前記条件を満たす大きさとならない正常計測状態であり、
   前記瞬時心拍の計測状態は、前記瞬時心拍の第１の計測状態、および前記瞬時心拍の第２の計測状態を含み、
   前記瞬時心拍の前記第１の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する第１および第２のＲ波の計測状態がいずれも前記正常計測状態であることを示し、
   前記瞬時心拍の前記第２の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する第１のＲ波の計測状態および前記瞬時心拍を構成する第２のＲ波の計測状態の少なくとも一方が前記異常計測状態であることを示す
   請求項１に記載の瞬時心拍評価装置。
3. 前記瞬時心拍の計測状態は、第１の状態区分および第２の状態区分を含み、
   前記第１の状態区分は、前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記正常計測状態であることを示し、
   前記第２の状態区分は、（１）前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する第１のＲ波の計測状態および前記瞬時心拍を構成する第２のＲ波の計測状態の少なくとも一方が前記異常計測状態であることを示し、
   請求項２に記載の瞬時心拍評価装置。
4. 前記Ｒ波の計測状態は、前記Ｒ波の第１の計測状態、前記Ｒ波の第２の計測状態および前記Ｒ波の第３の計測状態を含み、
   前記Ｒ波の第１の計測状態は、当該Ｒ波の電位が条件を満たす大きさとなる異常計測状態であり、
   前記Ｒ波の第２の計測状態は、当該Ｒ波の電位が前記条件を満たす大きさとならない一方で、前記Ｒ波の電位の基線の変動が条件を満たす大きさとなるノイズであり、
   前記Ｒ波の第３の計測状態は、前記異常計測状態および前記ノイズに該当しない正常計測状態であり、
   前記瞬時心拍の計測状態は、前記瞬時心拍の第１の計測状態、前記瞬時心拍の第２の計測状態、前記瞬時心拍の第３の計測状態、前記瞬時心拍の第４の計測状態、前記瞬時心拍の第５の計測状態、および前記瞬時心拍の第６の計測状態を含み、
   前記瞬時心拍の前記第１の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記正常計測状態であることを示し、
   前記瞬時心拍の前記第２の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する一方のＲ波の計測状態が前記正常計測状態で、他方の計測状態が前記ノイズであることを示し、
   前記瞬時心拍の前記第３の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記ノイズであることを示し、
   前記瞬時心拍の前記第４の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する一方のＲ波の計測状態が前記正常計測状態で、他方の計測状態が前記異常計測状態であることを示し、
   前記瞬時心拍の前記第５の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する一方のＲ波の計測状態が前記ノイズで、他方の計測状態が前記異常計測状態であることを示し、
   前記瞬時心拍の前記第６の計測状態は、当該瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記異常計測状態であることを示す
   請求項１に記載の瞬時心拍評価装置。
5. 前記瞬時心拍の計測状態は、第１の状態区分、第２の状態区分、および第３の状態区分を含み、
   前記第１の状態区分は、前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記正常計測状態であることを示し、
   前記第２の状態区分は、（１）前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方のＲ波の計測状態が前記正常計測状態であって、他方のＲ波の計測状態が前記ノイズであること、または、（２）前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記ノイズであること、を示し、
   前記第３の状態区分は、（１）前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方のＲ波の計測状態が前記正常計測状態であって、他方のＲ波の計測状態が前記異常計測状態であること、（２）前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方のＲ波の計測状態が前記ノイズであって、他方のＲ波の計測状態が前記異常計測状態であること、または、（３）前記算出手段により算出された瞬時心拍を構成する一方および他方のＲ波の計測状態がいずれも前記異常計測状態であること、を示す
   請求項４に記載の瞬時心拍評価装置。
6. 一定時間内に前記心電計測手段から出力される信号に応じて前記評価手段により評価した前記瞬時心拍の計測状態が、正常でない計測状態を発報する条件を満たす場合に、前記条件を満たしたことを発報する発報手段をさらに備えた
   請求項１に記載の瞬時心拍評価装置。
7. 装置に適用される方法であって、
   被験者の心電を計測する心電計測手段から出力される信号に基づいて心電のＲ波を抽出し、
   前記抽出した、時系列で隣接する２つのＲ波の間隔である瞬時心拍を算出し、
   前記抽出した、前記隣接する２つのＲ波のそれぞれの計測状態の種別に応じて、当該Ｒ波の間隔である、前記算出した瞬時心拍の計測状態を評価する
   瞬時心拍評価方法。
8. 請求項１に記載の瞬時心拍評価装置の一部分として動作するコンピュータに用いられるプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記抽出手段、前記算出手段、および前記評価手段
   として機能させるための瞬時心拍評価処理プログラム。